DE3713525C2 - Vorrichtung zum automatischen Aussortieren von aus einem bahnförmigen Material hergestellten Bögen, insbesondere Papier - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Aussortieren von aus einem bahnförmigen Material hergestellten Bögen, insbesondere Papier, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus der DE-OS 30 15 169 bekannt. Hierbei wird eine kontinuierlich verlaufende, also beispielsweise direkt von einer Rolle abgespulte Papierbahn in einer Fehlererkennungsstation von einem Reflexions-Detektor auf Fehler untersucht, nachfolgend von Kalandrierwalzen gespannt und dann einem Querschneider zugeführt, der die kontinuierliche Papierbahn in einzelne Papierbögen unterteilt, welche dann einer Materialweiche oder Ausschleusestation zugeführt werden, wo abhängig von dem Überprüfungsergebnis des Detektors mit Fehlern behaftete Papierbögen aussortiert werden, aber fehlerfreie Bögen hindurchgeschleust werden.

Die Förderrichtung der Papierbahn durch die Fehlererkennungsstation mit dem Reflexions-Detektor entspricht hierbei der Förderrichtung bei der Herstellung, so daß insbesondere streifenförmig verlaufende Fehler im Papier, die primär in der Förderrichtung des Papiers während dessen Herstellung entstehen und später somit in dieser Richtung verlaufen, von dem Reflexionsdetektor nicht zuverlässig erkannt werden können.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart auszubilden, daß selbst kleinste streifenförmig verlaufende Fehler sicherer erkannt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Dadurch, daß das zu sortierende Material in Form einzelner Bögen von einer Zufuhrvorrichtung in einer Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung während der Herstellung der Bögen einer optischen Fehlererkennungsvorrichtung zugeführt wird, können die typischen Fehler, die während der Papierherstellung auftreten (Falten, Streifen etc.) sicherer erkannt werden, da diese typischen Fehler im Zuge der Papierherstellung bevorzugt in Herstellungsrichtung auf dem Papier auftreten. Werden die einzelnen Papierbögen um 90° versetzt zu ihrer Herstellungsrichtung durch die Fehlererkennungsvorrichtung geschleust, verlaufen die typischen Fehler wie Falten oder dergleichen nunmehr senkrecht zur Bewegungsrichtung der einzelnen Papierbögen, so daß entsprechende optische Fehlererkennungsvorrichtungen diese Fehler weitaus sicherer und zuverlässiger erfassen können.

Dadurch, daß eine Fördereinrichtung mit einer Mehrzahl von Greifelementen vorgesehen ist, welche die in Förderrichtung vorne liegende Kante der einzelnen Bögen erfaßt, wird sichergestellt, daß einerseits der optischen Fehlererkennungsvorrichtung praktisch die gesamte Bögenbreite und -länge zur Abtastung zur Verfügung steht, da die Greifelemente nur einen vorderen schmalen Kantenbereich der einzelnen Bögen erfassen.

Ist schließlich die optische Fehlererkennungsvorrichtung mit wenigstens einem Detektor des Transmissionstyps ausgestattet mit einer Mehrzahl von in Richtung auf die Oberfläche der einzelnen Bögen streifenförmig und quer zur Förderrichtung der Bögen emittierenden Laserlichtquellen und einem der gegenüberliegenden Oberfläche der einzelnen Bögen zugewandten Laserlichtempfänger, so können die quer zur Bewegungsrichtung der Papierbögen verlaufenden Fehler besonders präzise und sicher erfaßt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der gesamten erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Greifelementes;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Greifelement gemäß Fig. 3;

Fig. 5 in perspektivischer Ansicht schematisch den Aufbau eines Streifendetektors; und

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein Beleuchtungsele­ ment, welches in dem Detektor gemäß Fig. 5 ver­ wendet wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 soll nun die vor­ liegende Erfindung näher erläutert werden. Die darge­ stellte Ausführungsform zeigt eine automatische Selek­ tiervorrichtung für Papierbögen oder -blätter (im fol­ genden mit "Bögen" bezeichnet), welche nach der Papier­ herstellung mittels einer Schneideinrichtung in Bogenform geschnitten worden sind. Eine Papier-Zufuhreinrichtung 10 (Fig. 1) weist die Bögen 12 auf, die auf einer Palette aufgestapelt sind, wobei sich die Palette nach oben und unten bewegen kann und die Bögen kontinuierlich und nach­ einander von der Oberseite des Stapels auf eine Fläche 11 abgibt, von wo die Bögen über einen Schwinggreifer 13 der nächsten Bearbeitungsstation zugeführt werden, nachdem sie auf der Fläche 11 ausgerichtet worden sind. Hierbei ist die Bewegungsrichtung der Bögen 12 zur Bewegungs­ richtung in dem Herstellungsprozeß des Papiers um 90° versetzt. Eine Fördereinrichtung weist eine erste In­ spektionstrommel 16, eine Inspektionstrommel 20 und eine Trägerkette 26 auf. Die ersten und zweiten Inspektions­ trommeln 16 und 20 weisen umfangsseitig Greifelemente 28 auf, welche die Bögen 12 halten und zur nächsten Bear­ beitungsstation führen. Die Trägerkette 26 weist eben­ falls eine Mehrzahl von Greifelementen 28 in festgelegten Abständen auf.

Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, weist das Greifelement 28 einen Nagel 44 und eine Nagel­ stütze 45 auf. Die Nagelstütze 45 weist im Detail eine Nagelsitzwelle 47 in Form eines Rahmenteiles, welches im Querschnitt U-förmig ist und eine Mehrzahl von Nagelsit­ zen 48 auf, welche an einem Ende der Nagelsitzwelle 47 mittels eines Bolzens gehalten sind. Die Nagelsitze 48 sind in festgelegten Abständen entlang der Längsrichtung der Nagelsitzwelle 47 angeordnet. Eine Na­ gelspindel 49 ist in der Vertiefung der Nagelsitzwelle 47 angeordnet und weist die Nägel 44 auf, die gegenüber den Nagelsitzen 48 angeordnet sind, wobei deren Anzahl identisch zu der Anzahl der Nägel 44 ist. Mittels einer Feder 51 wer­ den die Nägel 44 in die Nagelsitze 48 gedrückt. Durch Drehung der Nagelspindel 49 werden die Nägel 44 von den Nagelsitzen 48 abgehoben. Das Greifelement 28 hält die Vorderkante eines Bogens 12a zwischen den Nägeln 44 und dem Nagelsitz 48. Der größte Teil des Greifelementes 28 befindet sich in einer Lage, in der das Greifelement nicht mit dem Bogen 12a in Berührung kommt und somit ist ein Bereich 46, in dem Transmissionslicht unterbrochen ist, d.h. der Haltebereich des Bogens 12a sehr klein. Mit dem Bezugszeichen 14 ist in Fig. 1 eine optische Er­ kennungseinrichtung bezeichnet und mit dem Bezugszeichen 18 ist ein Faltendetektor bezeichnet, der auf Reflek­ tionsbasis arbeitet und gegenüber der zweiten Inspek­ tionstrommel 20 angeordnet ist. Bei einem Abtastvorgang durch den Faltendetektor 18 wird Licht unter einem ge­ wissen Winkel auf den Bogen 12 gerichtet und das von dem Bogen reflektierte Licht wird ebenfalls mit einem gewis­ sen Winkel wieder empfangen. Es ist notwendig, die Form (Kreis, Oval, Rechteck, Schlitz) des Beleuchtungs- und Empfangslichtes und das Detektionsfeld korrekt auszuwäh­ len. Der Faltendetektor 18 ist mit Beleuchtungseinheiten verschiedener Typen bestückt, welche die erwähnten ver­ schiedenen Bedingungen erfüllen können.

Für gewöhnlich bilden sich Falten in der Flußrichtung des Herstellungs­ prozesses von Papier. Wenn somit die Bögen in einer Richtung senkrecht (d.h. um 90° versetzt) zur Herstel­ lungs-Flußrichtung bewegt werden, wie dies im Fall der vorliegenden Erfindung geschieht, verlaufen die Falten als Linien im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des Bogens in der erfindungsgemäßen Sortiervorrichtung, so daß der Faltendetektor 18 die Falten leicht erfassen kann. Der Detektor 18 weist eine spezielle kleine Halo­ genlampe zur Erzeugung von Beleuchtungslicht und eine Lichtempfangseinheit aus einem monolithischen fotoelek­ trischen Element auf. Als Beleuchtungslicht können ein Gaslaser, ein Halbleiterlaser, elektrische Glühbirnen, Natriumdampflampen oder dgl. verwendet werden.

Mit den Bezugszeichen 22 und 30 sind weitere Fehlererken­ nungsvorrichtungen bezeichnet. Die Erkennungsvorrichtung 22 ist gegenüber der zweiten Inspektionstrommel 20 ange­ ordnet. Die Erkennungsvorrichtung 30 arbeitet nach dem Reflektionsverfahren und ist gegenüber der ersten In­ spektionstrommel 16 angeordnet. Die Erkennungsvorrich­ tungen 22 und 30 weisen je eine Floureszenzlampe zur Er­ zeugung von Beleuchtungslicht und ein lichtempfangendes Element in Form eines CCD-Elementes auf. Die Erkennungs­ vorrichtungen 22 und 30 erfassen Löcher, dunkle Flecken, Schmutz, Staub und dgl. auf den beiden Seiten des Bogens 12. Die Erkennungsvorrichtungen 22 und 30 sind in der Lage, geringfügige Verschmutzungen auch größenmäßig fest­ zuhalten, was bislang schwer zu bewerkstelligen war.

Mit dem Bezugszeichen 32 ist ein Streifendetektor bezeichnet, der mittels Lichttransmission arbeitet. Dieser Streifen­ detektor 32 wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 näher erläutert, wobei mit 61 eine Mehrzahl von Laser­ Lichtquellen bezeichnet ist, die quer zu dem Bogen 12 angeordnet sind. Gegenüber der Lichtquelle 61 ist ein Laserempfänger 62 angeordnet. Wie aus Fig. 6 weiter her­ vorgeht, weist die Laser-Lichtquelle 61 ein optisches Linsensystem 69 vor der Stirnfläche einer optischen Faser 65 auf. Das optische Linsensystem 69 weist eine Konden­ sorlinse und eine halbzylindrische Linse auf. Laserlicht von der optischen Faser 65 wird durch die Kondensorlinse in dem optischen Linsensystem 69 konvergiert und dann durch die halbzylindrische Linse zu einem schlitzförmigen Lichtausfall gebündelt, so daß Licht nur in eine Richtung austritt. Die Formen des Lichtschlitzes, die von den La­ ser-Lichtquellen 61 erzeugt werden, sind verschieden. Das Laserlicht wird den Laser-Lichtquellen 61 durch die op­ tische Faser 65 von einem Laser-Lichterzeuger 64 zuge­ führt und beleuchtet die Oberfläche des vorüberziehenden Bogens 12. Das Laserlicht durchtritt den Bogen 12 und wird von dem Laserempfänger 62 empfangen. Ein Signal von dem Laserempfänger 62 wird einem Verarbeitungsschaltkreis 68 zugeführt. Ein Streifen 67 ist ein engbegrenzter Feh­ ler, der in Längsrichtung der Flußbewegung während des Herstellungsverfahrens des Papieres verläuft. Da erfin­ dungsgemäß der Bogen in einer Richtung senkrecht zur Herstellungsrichtung bewegt wird, durchläuft der Bogen 12 den Detektor 32, wobei die bisherige Längsausrichtung des Streifens nun eine Querausrichtung ist. Der Detektor 32 weist eine Mehrzahl von Laser-Lichtquellen 61 auf, die Laserlicht als verschieden geformte Schlitzbündel aussenden, so daß der Detektor eine große Anzahl verschiedener Streifen erfassen kann (u.a. schmale Streifen, weite Streifen, scharf abgegrenzte Streifen, verlaufende Streifen und dgl.). Der Detektor verwendet einen schlitzförmigen La­ serstrahl als Beleuchtungslicht und der Laserlichtemp­ fänger 62 ist ein monolithisches fotoelektrisches Ele­ ment. Der Detektor 32 kann Streifen mit einer Breite von einigen 10 Mikron und aufwärts erkennen.

Mit dem Bezugszeichen 40 ist eine Schaltnockenvorrichtung bezeichnet, mittels der der Bogen 12, der von dem Greif­ element 28 an der Kette 26 gehalten und von diesem bewegt wird im Bedarfsfall einem weiteren beweglichen Greifele­ ment 42 an einer anderen Trägerkette 41 zugeführt werden kann. Ein Papierbogen 12, der zu dem Greifelement 42 übertragen worden ist, wird in einem Bereich 36 für aus­ gemustertes fehlerhaftes Papier abgelegt. Das Bezugszei­ chen 43 bezeichnet eine weitere Schaltnockenvorrichtung, welche den Nagel 44 von dem Greifelement 28 öffnet, um den Bogen 12 in einem Bereich 38 für fehlerfreies Papier abzulegen, wo die einzelnen Bögen 12 aufgestapelt werden. Das Bezugszeichen 50 bezeichnet eine Hauptkontrolle, die Bezugszeichen 52a und 52b Kontrollen bzw. Steuerung für den fehlerfreien Papierstapel, das Bezugszeichen 54 eine Antriebssteuerung und das Bezugszeichen 56 eine Detektor­ steuerung. Diese Kontrollen bzw. Steuerungen führen die Signalverarbeitung an den Detektoren 18, 22, 30 und 32 durch, setzen die Ausmusterungskriterien fest, verarbei­ ten die ankommenden Daten und unterscheiden zwischen fehlerfreien und fehlerhaften Bögen in Abhängigkeit der Zufuhrgeschwindigkeit der Bögen.

Die Arbeitsweise der bisher beschriebenen Vorrichtung wird nun erläutert. Art, Gewicht (g/m²) und Abmessung der zu selektierenden Bögen sowie ein Unterscheidungslevel hinsichtlich der Fehlerhaftigkeit der Bögen werden in die Vorrichtung eingegeben. Die Niveaus von Signalverarbei­ tungsschaltkreisen in den Erkennungseinrichtungen 18, 22, 30 und 32 werden automatisch als Antwort auf die eingegebenen Informationen gesetzt. Sodann werden die Bögen 12 von der Papierzufuhreinrichtung 10 nacheinander zugeführt. Die Bögen 12 passieren den Schwinggreifer 13, die erste und zweite Inspektionstrommel 16 und 20 und werden von den Greifelementen 28 gehalten und von der Trägerkette 26 bewegt. Hierbei werden die Bögen 12 in einer Richtung im rechten Winkel zu der Fertigungsrich­ tung bei der Papierherstellung bewegt. Somit können Fal­ ten und Streifen, die entlang der Herstellungsrichtung des Papiers entstanden sind leichter erkannt werden. Ein Meßniveau hinsichtlich der Qualität der Bögen wird auto­ matisch beim Durchlaufen der ersten Bögen festgesetzt und danach wird die Fehlererkennung begonnen. Die bewegten Bögen 12 werden auf der Grundlage der Signale der Detektoren 18, 22, 30 und 32 in fehlerhafte oder fehlerfreie Bögen unterschieden. Die als fehlerhaft bewerteten Bögen werden von dem Greifelement 42 durch die Arbeitsweise der Schaltnockenvorrichtung 40 erfaßt und auf dem Ablagebe­ reich 36 für fehlerhaftes Papier abgelegt. Die als feh­ lerfrei beurteilten Bögen werden auf den Stapelbereich 38 durch die Arbeitsweise der Schaltnockenvorrichtung 43 aufgestapelt. Die Entscheidung dahingehend, ob der oder die Bögen fehlerhaft oder fehlerfrei sind wird dann ge­ troffen, wenn der Bogen 12 sämtliche Detektoren durch­ laufen hat. Weiterhin wird die Anzahl von fehlerfreien und fehlerhaften Bögen gezählt und eine Markierung wird zwischen die Bögen nach einer bestimmten Anzahl von Bögen in den Stapel eingefügt. Die gezählte Anzahl der Bögen wird von einem Computer verarbeitet, so daß das Verhält­ nis zwischen fehlerhaften und fehlerfreien Bögen sowie die Gesamtanzahl der Bögen für jeden Selektionslauf in Form eines Tages- oder Monatsreports gedruckt werden kann, so daß diese Daten als Qualitäts- und Produktions­ kontrolle verwendbar sind.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum automatischen Aussortieren von aus einem bahnförmigen Material hergestellten Bögen, insbesondere Papier, mit:
einer Fördereinrichtung zum Zuführen der Bögen zu wenigstens einer Ausschleusestation;
wenigstens einer optischen Erkennungseinrichtung; und
einer Steuereinrichtung, welche auf ein Signal von der optischen Erkennungseinrichtung anspricht und die Anschleusestation derart betätigt, daß die Bögen nach fehlerfrei und fehlerhaft aussortiert werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die von einem Stapel vereinzelten Bögen (12) von einer Zufuhreinrichtung (10) in einer Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung während der Herstellung der Bögen (12) der optischen Erkennungseinrichtung (14) zugeführt werden;
daß die Fördereinrichtung eine Mehrzahl von Greifelementen (28) aufweist, welche eine in Bewegungsrichtung vorne liegende Kante (46) der von der Zufuhreinrichtung (10) zugeführten Bögen greifen; und
daß die optische Erkennungseinrichtung (14) wenigstens einen Detektor (32) des Transmissionstyps aufweist mit einer Mehrzahl von in Richtung auf die Oberfläche der einzelnen Bögen (12) streifenförmig und quer zur Förderrichtung der Bögen (12) emittierenden Laserlichtquellen (61) und einem der gegenüberliegenden Oberfläche der einzelnen Bögen (12) zugewandten Laserlichtempfänger.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung eine endlose Trägerkette (26) aufweist, an welcher die Greifelemente (28) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifelemente (28) jeweils einen Nagel (44) und einen Nagelsitz (48) aufweisen, zwischen denen die in Bewegungsrichtung vorne liegende Kante (46) der Bögen einklemmbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Erkennungseinrichtung (14) weiterhin wenigstens einen Detektor (18) des Reflexionstyps aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (18) des Reflexionstyps und/oder der Detektor (32) des Transmissionstyps als Lichtempfänger jeweils ein monolithisches fotoelektrisches Element verwenden.