DE3218866C2 - Vorrichtung zur Bestimmung und Verstellung der Lage einer Materialbahn - Google Patents
Vorrichtung zur Bestimmung und Verstellung der Lage einer MaterialbahnInfo
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Abstract
Bei einer Vorrichtung zur Bestimmung und Verstellung der Lage einer Materialbahn (1), insbesondere der Papierbahn einer Rollendruckmaschine, sind zwei Sensoreinheiten (11, 12) vorhanden, die je eine auf eine Kante der Materialbahn gerichtete Lichtquelle (13) und einen auf reflektiertes Licht ansprechenden fotoelektrischen Sensor (14) aufweisen. Die Sensoreinheiten wirken mit einem Reflektor (16) zusammen, der auf der den Sensoreinheiten abgewandten Seite der Materialbahn (1) angeordnet ist und über die Bahnkanten übersteht. Die Ausgangssignale der Sensoreinheiten werden einer zwei Vergleicher (27, 39) umfassenden Steuereinheit zugeführt, die Einstellsignale für eine Einrichtung zur Einstellung der Bahnlage erzeugt, die einen Schrittmotor (4) und einen Drehrahmen (3) für die Materialbahn (1) umfaßt. Der erste Vergleicher (27) der Steuereinheit bildet die Differenz aus den beiden Ausgangssignalen der Sensoreinheiten (11, 12). Von diesen Sensoreinheiten kann wenigstens eine (11) mit dem Vergleicher (27) über einen Tiefpaß (23) gekoppelt sein. Wird ein solcher Tiefpaß nicht verwendet, ermöglicht die Vorrichtung eine Mittenregelung, während die Verwendung eines Tiefpasses eine Bahnkanten-Regelung ergibt. Der zweite Vergleicher (39) ermöglicht das Zuführen von Steuersignalen für die Korrektur der Bahnlage. Die Verwendung eines Schrittmotors (4) macht die Anwendung von Impulsfolgen sowohl zu Regelungs- als auch zu Einstellzwecken möglich. Die zu Einstellzwecken benötigten ..........
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung und Verstellung der Lage einer Materialbahn, insbesondere
für Rollendruckmaschinen, mit zwei Sensoreinheiten, die je eine auf die Materialbahn gerichtete
Lichtquelle und einen auf reflektiertes Licht ansprechenden fotoelektrischen Sensor aufweisen und von denen
die eine auf eine Kante der Materialbahn und die andere auf eine Bezugsfläche gerichtet ist, und mit einer
auf die Ausgangssignale der beiden Sensoren ansprechenden Steuereinheit, die einer Einrichtung zur Einstellung
der Bahnlage ein die Bahnlage bestimmendes Einstellsignal zuführt.
Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 28 28 411
bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist der andere Sensor voll auf die Materialbahn gerichtet, so daß die Materialbahn
selbst als Bezugsfläche dient, und es wird von beiden Sensoren das an der Materialbahn reflektierte Licht
beobachtet.
Bei der üblichen Beschaffenheit der mit solchen Vorrichtungen zu beobachtenden Materialbahn, insbeson-
*^ *^^r^ w^ r^n τ^π ^^β πν* t^n ^ r\ ητΎ *■ r ν ^#^ * J^x^^ r^ αι4 ■ I r^0 »"■ 1*j r^ ^ΐ r\ β 1 t» 1
Materialbahn ein nur geringer Anteil des von der Sensoranordnung auf die Materialbahn gerichteten Lichtes
reflektiert, so daß hochempfindliche fotoelektrischc Sensoren verwendet werden müssen, die verhältnismäßig
störanfällig sind. Trotzdem muß das Licht <in der
Oberfläche der Materialbahn auf einen kleinen Lichtfleck konzentriert werden, um die erforderlichen Licht-
stärken zu erreichen, so daß nur ein entsprechend kleiner
Regelhub zur Verfugung steht Die geringe Menge des reflektierten Lichtes führt auch dazu, daß sich die im
Betrieb unvermeidliche Verstaubung der Sensoranordnung sehr stark auswirkt Auf jeden Fail ist es notwendig,
ein Bezugssignal zu erzeugen, um Störungen durch zeitliche Änderungen der Empfindlichkeit oder der
Oberfläche der Materialbahn zu berücksichtigen, und es muß dieses Bezugssignal von der Oberfläche der Materialbahn
her stammen. Die Beobachtung der Oberfläche der Matorialbahn zur Erzeugung eines Bezugssignales
kann jedoch dann zu Schwierigkeiten führen, wenn die Materialbahn bedruckt ist oder sonstige Unregelmäßigkeiten
ihrer Oberfläche aufweist weil hierdurch das Bezugssignal beeinflußt wird, was wiederum Rückwirkungen
auf die Bahnlage hat. Weiterhin ist die auf den Fotodetektor solcher Reflextaster einfallende Lichtmenge
von dem Abstand zwischen der Materialbahn und der die Lichtquelle und den Detektor umfassenden Einheit
abhängig, so daß auch durch Schwankungen in diesem Abstand Störungen bei der Regelung der Bahnlage vorkommen
können. Solche Abstandsschwankungen treten sehr häufig auf, wenn die Materialbahn wellige Kanten
hat F.ndlich ist von Nachteil, daß bei der bekannten Anordnung das Verhältnis zwischen dem von der Lage
der Bahnkante abhängigen Signal und dem Bezugssignal gebildet werden muß. Eine solche Verhältnisbildung
gibt nicht die Möglichkeit, ein für die Sollage der Malerialbahn eindeutiges Null-Signal zu erzeugen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugründe,
eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit unempfindlicheren Sensoreinrich-Itingen
und einem größeren Lichtfleck gearbeitet werden kann, so daß die Störanfälligkeit vermindert und
zugleich der Regelbereich vergrößert ist, und daß außcrdcin
eindeutige Null-Signale für die Sollage der Matcrialbahn erzielt werden.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die andere Sensoreinheit auf die andere Kante
der Materialbahn gerichtet ist, daß auf der den Sensoreinheilen abgewandten Seite der Materialbahn Reflektoren
angeordnet sind, die über die Bahnkanten überstehen, und daß das von der Steuerschaltung gelieferte
Einstellsignal eine Funktion der Differenz der beiden Ausgangssignale der beiden Sensoreinheiten ist.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung geht also im Gegensatz zu der bekannten Vorrichtung das Licht, das
an der Bahnkante vorbeigeht, nicht verloren, sondern es wird von dem vorgesehenen Reflektor nahezu vollständig
auf die foloelektrischen Sensoren gerichtet. Demgemaß
ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht das an der Materialbahn reflektierte Licht für die Lageregelung
wichtig, sondern vielmehr das außerhalb der Matcrialbahn auf die Reflektoren auftreffende und von
dort zu den Sensoren gelangende Licht. Die durch die Verwendung solcher Reflektoren erzielte Erhöhung der
Lichlausbcute läßt die erwünschte Verwendung von Sensoren verminderter Empfindlichkeit sowie die Verwendung
eines größeren Lichtfleckes zu, der zu dem vergrößerten Regelbereich führt. Außerdem ist die Vorrichtung
gegen Veränderungen des Abstandes der Materialbahn von den Sensoreinheiten unempfindlich, da
die Materialbahn im wesentlichen eine Abschaltung bewirkt und der Abstand zwischen Sensoreinheit und Reflektor
konstant ist. Da weiterhin eine seitliche Ver-Schiebung der Materialbahn zur Folge hat, daß sich die
Ränder der Materialbahn gegenüber den Lichtflecken gegensinnig verschiebt, so daß das Ausgangssignal des
einen Sensors im wesentlichen in dem gleichen Verhältnis zunimmt wie das Ausgangssignal des anderen Sensors
abnimmt, ist für die Lageregelung nicht das Verhältnis dieser beiden Signale, sondern deren Differenz
von Bedeutung. Eine Differenzbildung ist einfacher zu verwirklichen und liefert vor allem bei Signalgleichheit
ein eindeutiges Null-Signal für die Sollage der Maierialbahn.
Wenn die beiden Ausgangssignale der Sensoreinheiten unmittelbar zur Bildung des Einstellsignales verwendet
wird, wird die Materialbahn stets mittig zu den beiden Sensoreinheiten geführt Es wird also eine Regelung
der Mittenlage der Materialbahn bewirkt.
Häufig ist jedoch nicht eine Regelung der Mittenlage der Materialbahn erwünscht, sondern vielmehr eine Regelung
der Lage eines Randes, die dann konstant ist, wenn das Ausgangssignal der auf diesen Rand gerichteten
Sensoreinheit konstant ist Hat die Materialbahn keine konstante Breite, was dem Normalfall entspricht,
weist das Ausgangssignal der anderen Sensoreinheit der wechselnden Materialbreite entsprechende Schwankungen
auf, die bei der Differenzbildung entsprechende Schwankungen des Einstellsignals zur Folge haben müssen,
so daß eine solche Regelung der Randlage nicht ohne weiteres möglich erscheint. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung ermöglicht jedoch auch eine solche Regelung der Randlage, wenn in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung wenigstens eine der beiden Sensoreinheiten mit der Steuerschaltung über einen Tiefpaß gekoppelt
ist, der die auf Schwankungen der Breite der Materialbahn zurückzuführenden, schnellen Schwankungen des
Ausgangssignals der entsprechenden Sensoreinheit eliminiert. In diesem Fall liefert die mit der Steuerschaltung
über den Tiefpaß gekoppelte Sensoreinheit ein zeitlich gemitteltes Bezugssignal, durch das langsam
verlaufende Signaländerungen kompensiert werden, wie beispielsweise durch Verstauben bedingte Änderungen,
während mittels der Einstelleinrichtung die Bahnlage derart geregelt wird, daß die Bahnkante in
bezug auf den Lichtfleck der einen Sensoranordnung, welche mit der Steuerschaltung unmittelbar verbunden
ist, konstant gehalten wird.
Wie bereits erwähnt, hat die Verwendung eines Differenzsignales als Steuersignal den Vorteil, daß die Sollage
der Materialbahn durch ein eindeutiges Null-Signal definiert ist. Darüberhinaus kann aber die Sollage in
einfacher Weise gegenüber den Sensoreinheiten dadurch verschoben werden, daß in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung der Steuerschaltung ein Steuersignal zuführbar ist, das zu den Ausgangssignalen einer Sensoreinheit
addiert wird. Die Addition eines solchen Steuersignals bewirkt, daß das Einstellsignal den Wert
Null hat, wenn die Ausgangssignale der beiden Sensoreinheiten ungleich sind und ein Differenzsignal ergeben,
das dem Steuersignal entgegengesetzt gleich ist. Die Addition des Steuersignals kann in einfacher Weise dadurch
erfolgen, daß die Ausgangssignale der Sensoreinheiten einer ersten Vergleichsschaltung und deren Ausgangssignal
sowie das Steuersignal einer das Einstellsignal liefernden zweiten Vergleichsschaltung zugeführt
werden.
Ein besonderes Problem bei solchen Vorrichtungen zur Regelung der Lage von Materialbahnen besteht
darin, daß nach dem Einrichten einer die Materialbahn führenden Maschine die von Hand eingezogene Materialbahn
sich nicht genau in der Sollage der Regeleinrichtung befindet, so daß beim Umschalten von Hand- auf
Regelbetrieb eine relativ große Regelabweichung be-
steht und der Regelvorgang sehr hart einsetzt. Dadurch wird die Materialbahn sehr stark beansprucht und es
kann insbesondere bei Papierbahnen leicht zum Zerreißen der Materialbahn kommen. Weiterhin ist es im Normalfall
auch erwünscht, daß die Sollage der Regeleinrichtung mit der von Hand eingestellten Istlage der Materialbahn
übereinstimmt, jedoch ist diese Übereinstimmung im allgemeinen nicht mit der gewünschten Präzision
herstellbar.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst auch dieses Problem in sehr einfacher und absolut zuverlässiger
Weise, weil es diese Vorrichtung gestattet, das bei Handbetrieb vorliegende Ausgangssignal der ersten
Vergleichsschaltung im Augenblick des Umschaltern auf Automatikbetrieb zu speichern und bei Automatikbetrieb
der zweiten Vergleichsschaltung als Steuersignal zuzuführen, so daß auf diese Weise die bei Handbetrieb
eingestellte Lage der Materialbahn automatisch mit höchster Präzision als Sollage für die Regelung
übernommen wird. Die Speicherung und Eingabe des Ausgangssignals der ersten Vergleichsschaltung als
Steuersignal für die zweite Vergleichsschaltung kann in besonders einfacher Weise dadurch erfolgen, daß das
analoge Ausgangssignal der ersten Vergleichsschaltung in ein Digitalsignal umgesetzt und im Augenblick des
Umschaltens in einen Digitalspeicher eingegeben wird und daß das der zweiten Vergleichsschaltung zugeführte
Steuersignal durch Digital/Analog-Umsetzung des im Digitalspeicher enthaltenen Signals gewonnen wird. Zur
willkürlichen Veränderung des Steuersignals kann dann der Inhalt des Digitalspeichers veränderbar sein. Dabei
kann der Digitalspeicher in einfacher Weise von einem Zähler gebildet werden oder mit einem Zähler gekoppelt
sein, dem zur Eingabe des Steuersignals ein Taktsignal zugeführt wird.
Da es die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht, im Handbetrieb eine Verstellung vorzunehmen, die ihren
Niederschlag im Ausgangssignal der Sensoreinheiten findet, und im Automatikbetrieb die Einstellung der
Bahnlage durch ein Einstellsignal erfolgt, das den Wert Null hat, wenn sich die Materialbahn in der Sollage
befindet, muß die Einrichtung zur Einstellung der Bahnlage so ausgebildet sein, daß sie sowohl eine leichte
Verstellung der Bahnlage von Hand ermöglicht als auch schnell und präzise auf das Einstellsignal anspricht. Um
diesen Forderungen optimal zu genügen, umfaßt bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die
Einrichtung zur Veränderung der Bahnlage einen Schrittmotor, dem im Automatikbetrieb Antriebsimpulse
zugeführt werden, die vom Ausgangssignal eines in seiner Frequenz spannungsabhängigen Oszillators abgeleitet
sind, dem als Frequenz bestimmendes Signal das von der Steuereinheit gelieferte Einstellsignal zugeführt
wird, und dem bei Handbetrieb unmittelbar Antriebsimpulse zuführbar sind, die von einem Taktsignal abgeleitet
sein können. Die Anwendung eines Schrittmotors hat den Vorteil, daß bei Handbetrieb der Verstellweg
mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann, weil bekannt ist, wie groß der Verstellweg für jeden einzelnen
Antriebsimpuls ist, und daß weiterhin bei Automatikbetrieb die Regelgeschwindigkeit von der Abweichung
zwischen Ist- und Sollage abhängt, weil die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators von der Größe
des Einstellsignales abhängig ist, so daß der spannungsgesteuerte Oszillator dem Schrittmotor um so mehr Antriebsimpulse
pro Zeiteinheit zuführt je größer das Einstellsignal ist. und daher der Einstellvorgang bei großer
Regelabweichung mit höherer Geschwindigkeit erfolgt als bei kleiner Regelabweichung. 1st das Einstellsignal
Null, ist auch die Frequenz des spannungsabhängigen Oszillators Null, so daß dem Schrittmotor keine Antriebsimpulse
zugeführt werden und demnach die Materialbahn in ihrer gegenwärtigen Stellung gehalten wird.
Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß Steuerpulte,
von denen aus die Ersteinstellung und die Veränderung der Bahnlage möglich ist, an beliebiger Stelle
ίο einer zu steuernden Maschine angeordnet sein können, weil es nur einfache Einrichtungen bedarf, um die zum
Verstellen erforderlichen Antriebsimpulse oder Steuerimpulse zu erzeugen, mit denen der Inhalt des das Steuersignal
enthaltenden Speichers veränderbar ist.
Besondere Einrichtungen zur Stellungs-Rückmeldung und dgl. sind dabei nicht erforderlich. Gerade hierfür ist es von besonderem Vorteil, daß dem Benutzer einer solchen Vorrichtung genau bekannt ist, daß ein Steuer- bzw. Antriebsimpuls den Stellmotor um einen Schritt verstellt und welcher seitlichen Verschiebung der Materialbahn ein solcher Schritt entspricht.
Besondere Einrichtungen zur Stellungs-Rückmeldung und dgl. sind dabei nicht erforderlich. Gerade hierfür ist es von besonderem Vorteil, daß dem Benutzer einer solchen Vorrichtung genau bekannt ist, daß ein Steuer- bzw. Antriebsimpuls den Stellmotor um einen Schritt verstellt und welcher seitlichen Verschiebung der Materialbahn ein solcher Schritt entspricht.
Da diese eindeutigen Beziehungen zwischen den Steuer- und Antriebssignalen in Verbindung mit der
Verwendung eines Schrittmotors komplizierte Rückmeldesysteme entbehrlich machen, genügt es, zur Unterrichtung
des Benutzers einfache Anzeigevorrichtungen vorzusehen, die leicht überschaubar sind und lediglich
erkennen lassen, ob sich die Materialbahn im optimalen Regelbereich befindet oder nicht. So kann mit
dem Ausgang der ersten Vergleichsschaltung eine die Lage der Materialbahn in bezug auf die Sensoranordnung
angebende Anzeigevorrichtung gekoppelt sein. Weiterhin kann an wenigstens einer der beiden Sensoreinheiten
eine die Lage der Sensoreinheit in bezug auf die Kante der Materialbahn angebende Anzeigevorrichtung,
insbesondere ein Leuchtdiodenfeld, angebracht sein, die besonders dann notwendig ist, wenn die
Sensoranordnung mit IR-Licht arbeitel, so dall der
Lichtfleck für das menschliche Auge nicht erkennbar ist. Ein besonderer Vorteil der behandelten, speziellen
Ausbildung der Einrichtung zur Einstellung der B;ihnlage
und der dazugehörigen Steuer- und Anzeigeeinrichtungen besteht auch darin, daß eine Mehrzahl von Steuer-
und Anzeigeeinrichtungen parallel schaltbar sind, ohne daß sie sich in irgendeiner Weise stören, und daß
auch verschiedene, zueinander parallele Einrichtungen vorgesehen sein können, mit denen dem Schrittmotor
Antriebsimpulse zugeführt werden. Daher bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung auch die Möglichkeit, daß
dem Schrittmotor Antriebsimpulse außer vom spannungsgesteuerten Oszillator und den Einrichtungen zur
Handeinstellung auch noch bei Bedarf in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal eines Lagesensors zugeführt
werden, der auf Abweichungen anspricht, welche die Einrichtung zur Einstellung der Bahnlage von ihrer Mittellage
aufweist, und dessen Ausgangssignal zum Zweck der Rückführung der Einrichtung in die Mittellagt: der
Steuereinheit zuführbar ist Eine solche Rückführung der Einrichtung in ihre Mittellage kann zu Beginn jedes
Einstellvorganges erfolgen, wobei dann auch gemin die
Mittellage erreicht wird, aber auch im Automatikbetrieb immer dann, wenn die Kante der Materialbahn aus
dem Regelbereich der Sensoreinheiten ausläuft, um eine automatische Rückführung der Bahnlage in den Rugelbereich
zu bewirken. Im letzten Fall wird dann diu weitere Verstellung der Einrichtung zur Einstellung der
Bahnlage von der Regelautomatik übernommen, sobald die Materialbahn wieder in den Regelbereich gelang!
ist, ohne daß eine vollständige Rückführung der Einrichlung
/ur Einstellung der Bahnlage in ihre eigene Mittellage siattfindet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbei-Spieles
näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale
können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger
Kombination Anwendung finden. Es zeigt
Fi g. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung teilweise
in schematischer Darstellung und teilweise als Blockschaltbild und
F i g. 2 einen Teilschnitt längs der Linie 11-11 durch die
Vorrichtung nach Fig. 1.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung ist
eine Materialbahn 1 über Umlenkrollen 2 geführt, die in einem Rahmen 3 parallel zueinander angeordnet sind
und von denen in F i g. 1 nur die obere erkennbar ist. Der Rahmen 3 ist um eine im wesentlichen zur Mittellinie
der Materialbahn 1 parallele Achse schwenkbar, die sich in einem erheblichen Abstand von der oberen, in
F i g. 1 sichtbaren Umlenkrolle 2 befindet, so daß ein Verschwenken des Rahmens 3 um diese Achse annähernd
eine achsparallele Bewegung der oberen Umlenkrolle 2 zur Folge hat, die bei dieser Bewegung die
Materialbahn 1 mitnimmt, so daß durch Verschwenken des Rahmens 3 ein seitliches Verschieben der Materialbahn
1 möglich ist. Der Rahmen 3 ist mit einem Motor 4 mechanisch gekoppelt, der aufgrund ihm zugeführter
Antriebssignale die gewünschte Verstellung des Rahmens 3 bewirkt.
Die Lage der Materialbahn 1 wird bei der dargestellten
Vorrichtung von zwei Sensoreinheiten 11,12 überwacht,
die jeweils auf eine der beiden Kanten der Materialbahn 1 gerichtet sind. Jede Sensoreinheit umfaßt, wie
aus F i g. 2 ersichtlich, eine Lichtquelle 13 und einen fotoelcktrischen Sensor 14. Die Lichtquelle kann insbesondere
von einer GaAs-Sendediode gebildet werden, die eine Strahlung im Bereich des infraroten Lichtes
erzeugt. Diese Strahlung wird mittels einer Linse 15 zu einem parallelen Strahlenbündel geformt, das an einem
der Sensoranordnung mit Abstand gegenüberstehenden Reflektor 16 in Richtung auf den fotoelektrischen Sensor
14 reflektiert wird, bei dem es sich um einen für IR-Strahlung empfindlichen Fotodetektor handein
kann, auf den die Strahlung mittels einer vorgeschalteten Linse 17 fokussiert wird. Die Menge des auf den
Fotodetektor 14 einfallenden Lichtes hängt davon ab, wie weit die Materialbahn 1 den Reflektor 16 im Bereich
des Lichtfleckes 18, der von dem genannten Strahlenbündel an der Oberfläche des Reflektors 16 erzeugt
wird, hineinragt Da die Materialbahn 1 das auftreffende Licht im wesentlichen absorbiert und streut, wird die
Intensität des den Fotodetektor 14 erreichenden Lichtes um so stärker abgeschwächt, je weiter die Materialbahn
1 den Bereich des Reflektors 16 abdeckt, auf den das von der Lichtquelle 13 erzeugte Licht auftrifft
Die ggf. verstärkten Ausgangssignale der Sensoreinheiten
11,12 werden über eine Leitung 21 bzw. 22 unmittelbar sowie über einen Tiefpaß 23 bzw. 24 einem
Schalter 25 bzw. 26 zugeführt, der es ermöglicht die Sensoreinheit 11 bzw. 12 mit einem zugeordneten Eingang
eines Vergleichers 27 wahlweise direkt oder über den zugeordneten Tiefpaß 23 bzw. 24 zu verbinden.
Weiterhin wird das Ausgangssignal jeder Sensoreinheit 11, 12 einem ein Fenster definierenden, zweistufigen
Schwellenwertschalter 29 bzw. 30 zugeführt dessen Ausgangssignal einer jeweils drei Leuchtdioden 33 aufweisenden
Anzeigevorrichtung 31 bzw. 32 zugeführt wird. Die Anordnung ist so getroffen, daß bei einer mittleren
Größe der Ausgangssignale der Sensoren 11 und 12 die mittlere, beispielsweise grüne Leuchtdiode der
Anzeigevorrichtung 31. 32 zum Aufleuchten gebracht wird um anzuzeigen, daß die Sensoranordnung 11 bzw.
12 etwa mittig zur Kante der Materialbahn 1 ausgerichtet ist. Bei einer zu großen oder zu geringen Höhe des
Ausgangssignals wird eine der äußeren, beispielsweise roten Leuchtdioden der Anzeigevorrichtung 31,32 zum
Aufleuchten gebracht, um dadurch anzuzeigen, daß der Lichtfleck der Sensoranordnung die Materialbahn zu
stark (kleines Ausgangssignal) oder aber zu wenig (zu großes Ausgangssignal) überdeckt, um noch einen ausreichenden
Regelbereich zu gewährleisten. Diese Anzeige der Stellung der Sensoreinheiten 11, 12 in bezug
auf die Kante der Materialbahn 1 erleichtert das Einstellen der Sensoranordnungen auf die Ränder der Materialbahn
beim Einrichten der Vorrichtung, weil bei Anwendung von IR-Strahlung der von der Sensoranordnung
erzeugte Lichtfleck mit bloßem Auge nicht erkennbar ist.
Ähnlich wie die Ausgangssignale der Sensoreinheiten 11,12 wird auch das Ausgangssignal des Vergleichers 27
einem Schwellenwertschalter 33 zugeführt, an den eine weitere Anzeigevorrichtung 34 angeschlossen ist Diese
Anzeigevorrichtung gibt zu erkennen, ob die Vorrichtung im optimalen Regelbereich arbeitet oder nicht.
Brennt die mittlere, beispielsweise grüne Lampe 36, so arbeitet die Anlage im optimalen Regelbereich. Brennt
eine der äußeren, beispielsweise roten Lampen 37, so wird angezeigt, daß die Materialbahn nach der entsprechenden
Seite aus dem Regelbereich ausgelaufen ist. Die weiteren, zwischen der mittleren und den äußeren
Lampen angeordneten Lampen 38, die beispielsweise gelb sein können, geben zu erkennen, daß die Regelung
nach der entsprechenden Seite hin einen kritischen Bereich erreicht hat, so daß Maßnahmen getroffen werden
können, um die Bahnlage zu korrigieren, bevor eine Unterbrechung des Regelvorganges eintritt. Es versteht
sich, daß die als »Lampen« bezeichneten Bauelemente 36,37,38 von Lichtquellen beliebiger Art gebildet werden
können, also insbesondere auch von Leuchtdioden, wie auch die als »Leuchtdioden« bezeichneten Lichtquellen
der Anzeigeeinrichtungen 31,32 auch von Glühlampen oder sonstigen Lichtquellen gebildet werden
können.
Das Ausgangssignal des ersten Vergleichers 27 wird weiterhin einem Eingang eines zweiten Vergleichers 39
zugeführt, der das Ausgangssignal des ersten Vergleichers 27 mit einem Bezugssignal vergleicht und einem
spannungsabhängigen Oszillator 40 ein Ausgangssignal zuführt das der Differenz zwischen dem Ausgangssignal
des ersten Vergleichers 27 und dem zugeführten Bezugssignal proportional ist. Das Bezugssignal wird
dem Vergleicher 39 von einem D/A-Umsetzer 41 zugeführt, der ein in einem Register 42 enthaltenes Digitalsignal
in ein für den Vergleicher 39 geeignetes Analogsignal umsetzt Der Inhalt des Registers 42 wird durch
Eingabe von einem Steuerpult 43 aus bestimmt, welches ermöglicht Impulsfolgen zu erzeugen und dem Register
42 zuzuführen, um dadurch den Stand des Registers 42 zu verändern, sowie auch ein digitales Signal von einem
Analog/Digital-Umsetzer 44 zu übernehmen, der an den Ausgang des ersten Vergleichers 27 angeschlossen ist
und dessen Ausgangssignal in ein zur Aufnahme in das Register 42 geeignetes Digitalsignal umsetzt.
Der spannungsabhängige Oszillator (VCO) 40 erzeugt als Ausgangssignal eine Wechselspannung, deren
Frequenz den vom Vergleicher 39 zugeführten Eingangssignal proportional ist. Ist das Ausgangssignal des
Vergleichers 39 Null, hat auch die Frequenz des Ausgangssignals des VCO die Frequenz Null, und es steigt
diese Frequenz proportional zu der Ausgangsspannung des zweiten Vergleichers 39 an. Die Wechselspannung
wird in nicht näher dargestellter Weise in Impulsfolgen umgesetzt, die Antriebsimpulse für den Schrittmotor 4
bilden. Diese Antriebsimpulse werden dem Schrittmotor 4 über eine Logik 45 zugeführt, die unter anderem in
Abhängigkeit davon, ob die Differenz der dem Vergleicher 39 zugeführten Eingangssignale positiv oder negativ
ist, die Drehrichtung des Schrittmotors 4 bestimmt. Ferner sperrt die Logik 45 die Übertragung der vom
VCO 40 erzeugten Antriebsimpulse dann, wenn die Vorrichtung nicht auf Automatik-Betrieb geschaltet ist,
oder wenn ein mit dem Rahmen 3 gekoppelter Lagesensor 46 festgestellt hat, daß der Rahmen 3 das Ende seines
Verstellbereiches erreicht hat. Die Logik 45 ermöglicht es weiterhin, vom Steuerpult 43 erzeugte Antriebsimpulsfolgen unmittelbar dem Schrittmotor 4 zuzuführen,
wenn beim Einrichten der Vorrichtung von Hand eine gezielte Lageveränderung der Materialbahn 1 gewünscht
wird. Mit dem Lagesensor 46 ist eine weitere Anzeigevorrichtung 47 verbunden, die zwei Lichtquellen
48 enthält, von denen jeweils eine leuchtet, wenn sich der Rahmen außerhalb seiner Mittelstellung befindet,
aber noch nicht eine äußerste Endstellung erreicht hat. Sowohl bei genauer Mittelstellung als auch bei Erreichen
einer Endstellung sind beide Lampen erloschen, jedoch lassen die übrigen Anzeigevorrichtungen und
der herrschende Betriebszustand ohne weiteres erkennen, ob der Rahmen seine Mittelstellung oder eine seiner
äußeren Endstellungen einnimmt. Insbesondere wird im letzten Fall automatisch der Regelvorgang unterbrochen und es werden Maßnahmen eingeleitet, um
den Rahmen wieder soweit in Richtung auf seine Mittelstellung zu bewegen, daß eine einwandfreie Lageregelung
gewährleistet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt eine Anzahl unterschiedlicher Betriebszustände. Beim Einrichten
der Maschine wird zunächst am Steuerpult 43 der Betriebszustand »Zentrieren« eingestellt. Dabei wird
das Ausgangssignai des Lagesensors 46 dazu benutzt, im Steuerpult 43 eine Antriebsimpulsfolge zu erzeugen, die
über die Logik 45 dem Schrittmotor 4 zugeführt wird und bewirkt, daß der Rahmen 3 in seine Mittelstellung
gebracht wird. Dabei ist die gesamte Regelung im übrigen abgeschaltet Danach kann die Materialbahn 1, beispielsweise
bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einer Druckmaschine
eine Papierbahn, eingezogen werden. Anschließend können die Sensoreinheiten der Reflexionslichtschranken
auf die Kanten der Materialbahn 1 eingerichtet werden, indem sie an geeigneten Trägern quer zur Materialbahn
verschoben werden. Eine Verstellung des Reflektors 12 braucht nicht zu erfolgen, wenn sich dieser
Reflektor über die gesamte Breite der Vorrichtung erstreckt. Die Anzeigevorrichtungen 31,32 an den Sensoreinheiten
11,12 geben die Lage in bezug auf die Kanten
der Materialbahn 1 an und ermöglichen daher ein leichtes Einstellen auf den optimalen Regelbereich.
Anschließend kann durch Umschalten auf »Handbetrieb« am Steuerpult 43 die Materialbahn 1 in eine gewünschte
Lage gebracht werden, indem durch Betätigen entsprechender, nicht näher dargestellter Schalter
am Steuerpult 43 dem Schrittmotor 4 über die Logik 45 unmittelbar einzelne Antriebsimpulse oder auch von einem
Taktsignal abgeleitete Antriebsimpulsfolgcn zugeführt werden, um die gewünschte Einstellung zu bewirken.
Entsprechend der dadurch bewirkten Verschiebung gegenüber den Sensoreinheiten 11, 12 sind deren
Ausgangssignale verschieden, so daß das Ausgangssignal des Vergleichers 27 ungleich Null ist. Die Anzeigeeinrichtung
34 gibt zu erkennen, ob sich die Materialbahn dann immer noch im optimalen Regelbereich befindet
oder nicht. Ggf. könnte die Stellung der Sensoreinheiten 11 und/oder 12 korrigiert werden, um dadurch
den Regelbereich optimal auf die nunmehr erreichte Sollage der Materialbahn einzustellen.
Sind diese Einstellarbeiten beendet, kann am Steuerpult
43 auf »Automatik« umgeschaltet werden. Dabei wird das im Augenblick des Umschaltens vom Vcrgleicher
27 gelieferte Ausgangssignal über den A/D-Umsetzer 44 in das Register 42 übernommen und nach crneuter
D/A-Umsetzung dem zweiten Vergleicher 39 als Bezugssignal zugeführt, so daß beim Umschalten auf Automatik
das Ausgangssignal des zweiten Vergleichcrs 39 Null ist. Dementsprechend werden keine Antriebsimpulse
erzeugt, die dem Schrittmotor 4 zugeführt werden könnten, so daß die Vorrichtung in der einmal eingestellten
Lage verbleibt.
Sollten nun bei Automatik-Betrieb Veränderungen der Bahnlage stattfinden, wirken sich diese Veränderungen
in einer Änderung des Ausgangssignals des ersten Vergleichers 27 aus, so daß dieses Ausgangssignai von
dem vom D/A-Umsetzer 41 zugeführten Bezugssignal verschieden wird. Entsprechend nimmt das Ausgangssignal
des Vergleichers 39 einen endlichen Wert an. und es erzeugt der VCO 40 eine Wechselspannung mit einer
zum Ausgangssignal des Vergleichers 39 proportionalen Frequenz. Dieses Ausgangssignal wird als Impulsfolge
über die Logik 45 dem Schrittmotor 4 in solcher Weise zugeführt, daß entsprechend dem Vorzeichen des
vom Vergleicher 39 gelieferten Signals der Motor 4 in einer Richtung verdreht wird, die eine Rückführung der
Materialbahn 1 in die Sollage und damit eine Abnahme des Ausgangssignals des zweiten Vergleichers 39 zur
Folge hat. Der besondere Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Regelgeschwindigkeit der Abwcichung
der Materialbahn von der Sollage proportional ist, bei großen Abweichungen also eine schnelle Regelung
erfolgt, während geringe Abweichungen mit entsprechend geringer Geschwindigkeit korrigiert werden.
Außer dieser automatischen Lagekorrektur ist auch bei Automatikbetrieb eine von Hand eingegebene Lagekorrektur
möglich. Diese erfolgt jedoch nicht einfach dadurch, daß vom Steuerpult 43 aus dem Schrittmotor 4
über die Logik 45 Antriebsimpulse zugeführt werden, sondern daß das dem Vergleicher 39 zugeführtc Bezugssignal
verändert wird, indem der Inhalt des Registers 42 verändert wird. Ein solches Register kann beispielsweise
von einem Zähler gebildet werden, dessen Stand durch Zuführen von Impulsen erhöhl oder vermindert
werden kann, so daß eine sehr genaue und sehr feinfühlige Veränderung des Bezugssignales möglich ist,
deren Auswirkung auf die Lage der Materialbahn 1 genau vorhersehbar ist
Driftet aus irgendwelchen Gründen die Materialbahn 1 so weit nach außen, daß der Rahmen 3 seine Endstellung
erreicht, so bewirkt das von dem Lagesensor 46 an das Steuerpult 43 gelieferte Signal, daß durch dem Motor
4 zugeführte Impulsfolgen der schwenkbare Rahmen 3 so lange in Richtung auf seine Mitlenslcllung
11
zurückgedreht wird, bis wiederum eine normale Regelung
einsetzt oder aber die Mittenlage erreicht ist. Auf diese Weise ist es möglich, den Regelbereich der Vorrichtung
auf den gesamten Bereich der mechanischen Verstellung zu erstrecken.
Ocr vorstehend beschriebene Automatikbetrieb ermöglicht
die Regelung der Lage der Materialbahn 1 in bezug auf ihre Mitte oder auf eine ihrer beiden Kanten.
Bei der Miltenregelung werden die Ausgangssignale der Sensoreinheiten 11,12 über die Schalter 25,26 dem
ersten Vergleicher 27 unmittelbar zugeführt. Demgemäß ist das Ausgangssignal des Vergleichers 27 immer
dann Null, wenn die Materialbahn 1 in die Strahlenbündel der beiden Sensoranordnungen gleich weit hineinragt.
Schwankungen in der Breite der Materialbahn werden in der Weise berücksichtigt, daß sie sich auf
beide Sensoreinheiten gleichmäßig, also symmetrisch auswirken. Demgemäß bewirkt die Regelung, daß die
Lage der Bahnmitte stets erhalten bleibt. Wird dagegen eine der beiden Sensoreinheiten, beispielsweise die Sensorcinhcit
11, mittels des zugeordneten Schalters 25 mit dem Vcrgleicher 27 über den Tiefpaß 23 verbunden, so
wird dem Vergleicher 27 von der Sensoreinheit 11 ein Bezugssignal zugeführt, das keine kurzzeitigen Schwanklingen
mehr aufweist, sondern, abgesehen von Lang-Zeitveränderungen, ein im wesentlichen zeitlich konstantes
Bezugssignal bildet. Demgemäß findet eine solehe Regelung der Bahnlage statt, daß auch das Ausgangssignal
der Sensoreinheit 12 im wesentlichen konstant ist, was nur dann der Fall ist, wenn die Lage der
Bahnkante in bezug auf die Sensoreinheit konstant bleibt. Demgemäß findet in diesem Fall eine auf die
Bahnkante bezogene Lageregelung statt Dabei kann mittels der Schalter 25, 26 diejenige Bahnkante ausgewählt
werden, deren Lage konstant gehalten werden soll. Dabei ist es auch möglich, ohne weiteres von der
Mitlcnregelung zur Bahnkantenregelung und auch von einer Bahnkante zur anderen überzugehen, ohne daß
dabei irgendwelche Sprünge stattfinden. Weiterhin ist von großem Vorteil, daß sowohl Anzeigevorrichtungen
als auch Einrichtungen zur Erzeugung von Impulsfolgen, welche gemäß der Einstellung am Steuerpult eine
Veränderung der Bahnlage beim Einrichten der Maschine oder beim Automatikbetrieb ermöglichen, ohne Mühe
an weit voneinander entfernten Stellen angebracht werden können, weil sie ohne weiteres parallel schaltbar
sind und keine Einrichtungen zur Rückmeldung erfordern.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
55
60
65
Claims (13)
1. Vorrichtung zur Bestimmung und Verstellung der Lage einer Materialbahn, insbesondere für RoI-lendruckmaschinen,
mit zwei Sensoreinheiten, die je eine auf die Materialbahn gerichtete Lichtquelle und
einen auf reflektiertes Licht ansprechenden fotoelektrischen Sensor aufweisen und von denen die
eine auf eine Kante der Materialbahn und die andere auf eine Bezugsfläche gerichtet ist, und mit einer auf
die Ausgangssignale der beiden Sensoren ansprechenden Steuereinheit, die einer Einrichtung zur
Einstellung der Bahnlage ein die Bahnlage bestimmendes Eiristellsignal zuführt, dadurch gekennzeichnet,
daß die andere Sensoreinheit (12) auf die andere Kante der Materialbahn (1) gerichtet ist,
daß auf der den Sensoreinheiten (11,12) abgewandten
Seite der Materialbahn (1) Reflektoren (16) angeordnet sind, die über die Bahnkanten überstehen,
und daß das von der Steuerschaltung gelieferte Einstellsignal eine Funktion der Differenz der beiden
Ausgangssignale der beiden Sensoreinheiten (11,12) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Sensoreinheiten
(11) mit der Steuerschaltung über einen Tiefpaß (23) gekoppelt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschaltung ein Steuersignal
zuführbar ist, das zu den Ausgangssignalen einer Sensoreinheit addiert wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Sensoreinheiten
(11,12) einer ersten Vergleichsschaltung (27) und deren Ausgangssignal sowie das Steuersignal einer
das Einstellsignal liefernden zweiten Vergleichsschaltung (39) zugeführt werden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, die von Handauf Automatikbetrieb umstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das bei Handbetrieb vorliegende Ausgangssignal der ersten Vergleichsschaltung (27)
im Augenblick des Umschaltens auf Automatikbetrieb gespeichert und bei Automatikbetrieb der
zweiten Vergleichsschaltung (39) als Steuersignal zugeführt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dar analoge Ausgangssignal der ersten
Vergleichsschaltung (27) in ein Digitalsignal umgesetzt und im Augenblick des Umschaltens in einen
Digitalspeicher (42) eingegeben wird, daß das der zweiten Vergleichsschaltung (39) zugeführte Steuersignal
durch Digital/Analog-Umsetzung des im Digitalspeicher (42) enthaltenen Signals gewonnen wird
und daß zur willkürlichen Veränderung des Steuersignals der Inhalt des Digitalspeichers (42) veränderbar
ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalspeicher (42) von einem
Zähler gebildet wird oder mit einem Zähler gekoppeil i5t, uciTi ΖϋΓ LiPigäuC uG5 jiCüCrSigriSio CiH ι SiCi-
signal zuführbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung
zur Veränderung der Bahnlage einen Schrittmotor (4) umfaßt, dem im Automatikbetrieb
Antriebsimpulse zugeführt werden, die vom Ausgangssignal eines in seiner Frequenz spannungsabhängigen
Oszillators (40) abgeleitet sind, dem als frequenzbestimmendes
Signal das von der Steuereinheit gelieferte Einstellsignal zugeführt wird und dem
bei Handbetrieb unmittelbar Antriebsimpulse zuführbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die bei Handbetrieb zugeführten Antriebsimpulse von einem Taktsignal abgeleitet sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mil dem
Ausgang der ersten Vergleichsschaltung (27) eine die Lage der Materialbahn (1) in bezug auf die Sensoranordnung
(11, 12) angebende Anzeigevorrichtung (34) gekoppelt ist
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens
einer der beiden Sensoreinheiten (11,12) eine
die Lage der Sensoreinheit in bezug auf die Kante der Materialbahn (1) angebende Anzeigevorrichtung
(31,32), insbesondere ein Leuchtdiodenfeld, angebracht ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung
zur Einstellung der Bahnlage einen auf die Abweichung der Einrichtung von ihrer Mittellage
ansprechenden Lagesensor (46) umfaßt, dessen Ausgangssignal zum Zweck der Rückführung der Einrichtung
in ihre Mittellage der Steuereinheit zuführbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auslaufen der Kante der Materialbahn
(1) aus dem Regelbereich der Sensoreinheiten (11, 12) eine automatische Rückführung der
Einrichtung zur Einstellung der Bahnlage in den Regelbereich eingeleitet wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |