DE4124397A1 - Verfahren zum erkennen von fehlern in bedruckten bahnen - Google Patents

Verfahren zum erkennen von fehlern in bedruckten bahnen

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Fehlern in bedruckten Bahnen nach der Gattung des Hauptanspruchs und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Solche Verfahren werden angewandt, um Fehler in oder an bedruckten Bahnen zu erkennen und das fehlerhafte Bahnteilstück auszusondern, bevor es in den weiteren Produktionsstrom gelangt.
Beispielsweise bei Rollendruckmaschinen werden Endlos­ papierbahnen von Papierrollen abgewickelt und in den Druckwerken bedruckt. Nach dem Druck durchläuft die Bahn meist eine Trockeneinrichtung und gelangt über Kühlwalzen an Einrichtungen, welche die Papierbahn schneiden, falten und kleben. Anschließend werden die fertigen Exemplare über einen Schuppenstrom oder Stapel ausgelegt. Das Ende der Papierrolle wird ohne Stoppen der Maschine an den Anfang einer neuen Rolle ange­ klebt. Die dabei entstehende Klebestelle soll am Ende der Produktionsstrecke ausgesondert werden.
Folgende Verfahren, eine derartige Klebestelle zu er­ fassen und auszusondern, sind bekannt:
  • 1. Verfolgen der Klebestelle vom Klebeort bis zum Ausgang der Maschine durch Schieberegister,
  • 2. Erfassen einer Klebestelle mittels eines vor dem ersten Druckwerk angeordneten Sensors und Verfolgen des als fehlerhaft erkannten Exemplars mittels Schieberegister,
  • 3. Anbringen von Metallstreifen an der Klebestelle, welche am Ende der Produktionsstrecke von Sensoren erfaßt werden.
Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß nur die Klebestellen aus dem Anklebvorgang zweier Rollenbahnen registriert werden. Zudem ist aufgrund der langen Produktionsstrecke die Klebestelle am Ende derselben nicht exakt bestimmbar. Bei dem dritten Verfahren ist außerdem die Montage des Metallstreifens problematisch. Die Metallfolie beeinträchtigt zudem die Druckqualität.
Darüber hinaus ist ein Verfahren zum Erkennen von Fehlern, wie Flecken, Falten, Einschlüsse, Löcher oder dgl. in Papierbahnen mit erlaubten Inhomogenitäten, insbesondere zum Erkennen von Fehlern in Papierbahnen, die zum Herstellen von Geld oder Wertpapierscheinen dienen (DE-AS 23 22 803) bekannt. Bei diesem Verfahren werden nebeneinander auf der Papierbahn vorhandene identische Druckbilder mittels einer Doppelreihe von Abtastfotozellen abgetastet und miteinander verglichen. Die Fotozellenreihe erstreckt sich senkrecht zur Längsrichtung der Papierbahn und erfaßt homologisch Stellen derselben. Ein derartiges Verfahren kann nur angewendet werden, wenn auf der Papierbahn nebeneinander identische Druckbilder vorhanden sind, die sich in ihrer relativen Lage zueinander nicht verändern. Dies ist aber in vielen Fällen nicht gegeben.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit dem kennzeichnenden Merkmal des Hauptanspruchs hat dagegen den Vorteil, daß alle Arten von bedruckten Bahnen mit in Laufrichtung der Papierbahn sich regelmäßig in gleichem Abstand identisch wiederholendem Druckbild im Hinblick auf Fehler überwacht werden können. Durch Anordnen eines geeigneten Sensorpaares hintereinander in einer ge­ meinsamen Spur der Bahn, wobei der Abstand der beiden Sensoren zueinander in Bahnlaufrichtung dem Wiederhol­ abstand des Druckbildes oder einem Vielfachen davon entspricht, ist es möglich, einteilige Bahnen auf auf Fehler zu überwachen. Durch Feststellen und Festhalten der relativen Position einer ermittelten Fehlerstelle ist es zudem möglich, das entsprechende Teilstück der Bahn an beliebiger Stelle auszusondern.
Bei diesem Verfahren werden die beiden von den beiden Sensoren erfaßten Bilder miteinander verglichen und bei Abweichungen der beiden Bildinhalte voneinander die Position der Fehlstelle beispielsweise mittels eines Drehwinkelgebers ermittelt und festgehalten.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Sensoren an einer beliebigen Stelle der bedruckten Bahn, bevorzugt nahe am Ende der bedruckten Bahn, ange­ ordnet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die als fehlerhaft erkannten Exemplare nicht über die ge­ samte Laufstrecke verfolgt werden müssen, um sie am Ende dieser Laufstrecke auszusondern. Das die Fehl­ stelle enthaltende Teilstück der Bahn ist dadurch exakt bestimmbar. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nicht nur bereits zu Beginn der Laufstrecke vorhandene Fehlstellen, wie beispielsweise Klebstellen von Papier­ bahnen zweier Papierrollen erkennbar sind, sondern auch solche Fehlstellen, die erst während der Bewegung der endlosbaren Bahn entlang der Laufstrecke entstehen. Solche Fehlstellen sind im Bereich von Druckmaschinen beispielsweise unbedruckte Teile, ein verändertes Druckbild, unregelmäßig bedruckte Teile, verschmierte Bahnteile, Löcher, Risse, Registerfehler und Bahnversetze.
Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung tasten die beiden Sensoren die bedruckte Bahn nur von einer Seite oder aber von beiden Seiten her ab. Je nach An­ forderung kann somit eine optimale Überwachung sicher­ gestellt werden. Es sollen nur Fehlstellen, wie Klebe­ stellen, Löcher, Risse usw. erkannt werden, so genügt die Abtastung nur von einer Seite her. Sollen anderer­ seits auch Fehler im Druckbild von zweiseitig bedruckten Bahnen erkannt werden, so ist die Abtastung der bedruckten Bahn von beiden Seiten her vorteilhaft.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung em­ pfangen die beiden Sensoren Signale von den die bedruckte Bahn durchdringenden Sendern. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß auch Fehler im Bahnmaterial festge­ stellt werden können, beispielsweise mangelhafte Papierqualität.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung senden die Sender Licht aus, welches von den als optische Sensoren ausgebildeten Sensoren aufgefangen wird. Optische Sensoren und Lichtquellen als Sender sind besonders einfach und problemlos einsetzbar, um die gewöhnlich auftretenden Fehler zu registrieren. Zudem sind die Ausgangssignale der optischen Sensoren gut weiterverwertbar. Dies gilt sowohl bei Durchstrahlung der Bahn, als auch bei Erfassung des reflektierten Lichtsignals.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Länge der Fehlerstelle ermittelt und festgehalten. Hierdurch ist das auszusondernde Teilstück der Bahn exakt bestimmbar, so daß weder zu wenig noch zu viel ausgesondert wird, also kein unnötiger Abfall entsteht.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Art des Fehlers ermittelt und festgehalten. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß je nach Fehler ver­ schiedene Steuersignale erzeugt werden können, um unterschiedliche Maßnahmen zu ergreifen. So ist es beispielsweise möglich, nur unbedruckte Bereiche zu eliminieren, Verschmierungen des Druckbildes beispielsweise jedoch unbeachtet zu lassen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Empfindlichkeit der Sensoren und/oder die Leistung der Sender überwacht und bei Feststellung einer Ab­ weichung ein Steuer- oder Alarmsignal erzeugt. Hier­ durch wird sichergestellt, daß die Sicherheit der Fehlererkennung auch bei abnehmender Sensorempfind­ lichkeit gewährleistet ist. Eine solche Abnahme der Empfindlichkeit ist insbesondere durch Verschmutzung der Sensoren und/oder der Sender gegeben, die bei­ spielsweise bei Druckmaschinen sehr stark ist.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Merkmale wird bei Feststellung einer Abnahme der Sensor­ empfindlichkeit die Sendeleistung entsprechend erhöht. Hierdurch wird eine gleichbleibende Sicherheit in der Fehlererkennung gewährleistet, ohne daß aufwendige Maßnahmen erforderlich sind.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist zwei im Abstand der Wiederhollänge der bedruckten Bahn angeordnete Sensoren auf, welche auf einer Seite der bedruckten Bahn angeordnet sind und zwei auf der anderen Seite der bedruckten Bahn, den Sensoren gegenüberliegend angeordnete Sender, sowie zwei Verstärker zur Verstärkung der Ausgangssignale der beiden Sensoren und einen Differenzverstärker zum Vergleichen der Ausgangssignale der beiden Verstärker. Durch diese Vorrichtung wird auf einfache Weise ein Unterschied im Druckbild der Bahn festgestellt und ein Ausgangssignal für weitere Maßnahmen zur Verfügung gestellt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung dieser Vorrichtung sind die beiden Sensoren quer zur Laufrichtung der Bahn verstellbar angeordnet. Durch diese Ausgestaltung kann vorteilhafter Weise ein besonders geeigneter Bereich der Bahn zur Fehlerüberwachung gewählt werden. Selbstverständlich können auch mehrere Sensorpaare nebeneinander angeordnet sein, um die Sicherheit bei der Fehlerüberwachung zu erhöhen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung wird das Ausgangssignal mindestens einer der beiden Sensoren einem Wechselstromverstärker zugeführt, dessen Aus­ gangssignal wiederum an einen Prozeßrechner weiterge­ gegeben wird. Durch einen Wechselstromverstärker kann vorteilhafterweise ein unbedruckter Bereich der Bahn festgestellt werden. Durch die Wechselstromverstärker kann festgestellt werden, ob überhaupt ein Signal vor­ liege, im Gegensatz zu einem Differenzverstärker, der dann ebenfalls kein Ausgangssignal gibt. Liegt kein Signal an den Sensoren vor, so ist eine unbedruckte Stelle erkannt. Diese Information wird an einen Prozeß­ rechner weitergegeben, um die aufgetretene Fehlerart festzuhalten und gegebenfalls weitere Maßnahmen zu ergreifen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung wird das Ausgangssignal mindestens einer der beiden Sensoren einem Gleichstromverstärker zugeführt, dessen Ausgangs­ signal wiederum einem Prozeßrechner zugeführt wird. Der Gleichstromverstärker kann vorteilhafterweise dazu dienen, die Intensität des Sensorsignals einzuregeln. Beispielsweise bei zunehmender Verschmutzung der Sensoren nimmt das Sensorsignal ab. Dies kann mit Hilfe eines Gleichstromverstärkers festgestellt werden und über den Prozeßrechner die Leistung der Sender, beispielsweise über Stromregler entsprechend angepaßt werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Merkmale wird das Ausgangssignal des Prozeßrechners einer Alarm­ einheit zugeführt. Die Alarmeinheit erzeugt ein Alarm­ signal sobald die Intensität des Sensorsignals einen Grenzwert unterschreitet, was auf einen bestimmten Verschmutzungsgrad der Sensoren hinweist.
Der Prozeßrechner kann zudem dazu verwendet werden, die Ausgangssignale des Differenzverstärkers zu analysieren. So gibt beispielsweise die Amplitude dieses Signals ein Maß für die Dunkelheit der entsprechenden Bahnstelle, die Breite des Signals ist ein Maß für die Länge der Fehlstelle, das Vorzeichen des Signals gibt an, ob es sich um ein Loch oder eine geschwärzte Stelle handelt. Darüber hinaus können in dem Prozeßrechner alle Fehlerarten nach der Analyse getrennt festgehalten werden, um so eine Aussage über die Fehlerhäufigkeit bestimmter Fehlerarten zu erhalten.
Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß alle Fehler in oder auf der Bahn berührungslos und unabhängig von der Art oder Beschaffenheit der Bahn, bzw. des Druckbilds, zuverlässig und rechtzeitig erkannt werden und die fehlerhaften Bahnteilstücke unabhängig von ihrer Anzahl sicher ausgesondert werden können.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung an einer Endlospapierbahn einer Druckmaschine,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der zugehörigen Steuer­ einrichtung,
Fig. 3 ein Schaubild der beiden Sensorsignale und Differenzsignale bei fehlerloser Papierbahn und
Fig. 4 ein Schaubild des Differenzsignals für mehrere Fehlstellenarten.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist zwei Sensoren 1 und 2 auf, die im Abstand des Druckzylinder­ umfangs 3 zueinander oberhalb der Papierbahn 4 montiert sind. Die Papierbahn 4 ist beispielhaft über eine Um­ lenkwalze 5 geführt. Die Laufrichtung der Papierbahn 4 ist durch den Pfeil 6 dargestellt. Eine Klebestelle in der Papierbahn ist mit 7 bezeichnet.
Jenseits der Papierbahn 4 ist den Sensoren 1 und 2 gegenüberliegend jeweils ein Sender 12 bzw. 13 ange­ ordnet. Das von diesen Sendern ausgesandte Licht tritt durch die Papierbahn 4 hindurch und fällt auf die Sensoren 1 und 2. Anstelle des dargestellten Durchlichtverfahrens kann zum Erkennen von Fehlstellen auch das Auflichtverfahren angewandt werden, bei dem Lichtquelle 12, 13 und Sensor 1, 2 auf derselben Seite der Papierbahn angeordnet sind. Hierbei wird im Sensor das reflektierte Licht erfaßt, welches beispielsweise auch Infrarot oder Ultraviolettlicht sein kann.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, werden die Ausgangs­ signale der Sensoren 1 und 2 mittels Verstärkern 8 und 9 verstärkt. Das Ausgangssignal dieser beiden Ver­ stärker 8 und 9 ist proportional der Lichtdurchlässig­ keit der Papierbahn 4. Die Ausgangssignale der beiden Verstärker 8 und 9 werden einem Differenzverstärker 10 zugeführt, der die beiden Signale miteinander vergleicht. Bei Signalgleichheit ist seine Ausgangsstellung Null, während bei einer Signaldifferenz eine Steuerspannung am Ausgang anliegt. Mit Hilfe eines Drehwinkelgebers 11 werden Länge und Position der Fehlstelle bestimmt und die Strecke bis zu einer Auswurfweiche berechnet, an welcher das fehlerhafte Exemplar aus der Bahn entfernt wird. An einem Prozeßrechner 14 werden die beschriebenen Daten aufbereitet.
Die Ausgangssignale der beiden Verstärker 8 und 9 werden zudem getrennt jeweils je einem Wechselstromverstärker 17 bzw. 18 und einem Gleichstromverstärker 16 bzw. 19 zugeführt, deren Ausgangssignale wiederum im Prozeßrechner 14 aufbereitet werden. Mit Hilfe dieser zusätzlichen Signale, die für jeden Sensor separat vorliegen, können weitere Informationen über die Fehlstellung gewonnen werden. So können die Ausgangssignale der beiden Wechselstromverstärker 17 und 18 dazu verwendet werden, festzustellen, ob überhaupt ein Signal vorliegt. Läuft eine unbedruckte Papierbahn an einem Sensor vorbei, so ist dies mit dem Differenzverstärker 10 nicht festzustellen, mit dem Wechselstromverstärker 17 bzw. 18 ist dies dagegen möglich. Die Gleichstrom­ verstärker 16 bzw. 19 dienen andererseits dazu, die Intensität des Sensorsignals einzuregeln. Beispiels­ weise bei zunehmender Verschmutzung der Sensoren 12 und 13 nimmt das Sensorsignal ab. Dies kann mit Hilfe der Gleichstromverstärker 16 und 19 festgestellt werden und mittels des Prozeßrechners 14 die Leistung der Sender 12 und 13 über Stromregler 15, 20 entsprechend angepaßt werden. Es kann auch eine Schaltung vorgesehen sein, die bei Erreichen einer bestimmten Leistung der Sender 12, 13, also eines bestimmten Verschmutzungs­ grades der beiden Sensoren 12 und 13, ein Warn- oder Steuersignal erzeugt.
Der Prozeßrechner kann zudem dazu verwendet werden, die in Fig. 4 wiedergegebenen Ausgangssignale des Differenzverstärkers 10 zu analysieren. So gibt bei­ spielsweise die Amplitude des Signals ein Maß für die Dunkelheit der entsprechenden Papierbahnstelle, die Breite des Signals ist ein Maß für die Länge der Fehl­ stelle, das Vorzeichen des Signals gibt an, ob es sich um ein Loch oder eine geschwärzte Stelle handelt.
In Fig. 4 gibt die Strecke A-B die Länge einer Ungleichheit am Sensor 1 an, die Strecke C-D die Länge einer Ungleichheit am Sensor 2, die Strecken E-F und G-H kennzeichnen eine durchlaufende Klebestelle, die an der Höhe der Amplitude erkennbar ist, während die Strecke I-K eine Ungleichheit im Druckbild kennzeichnet, bei­ spielsweise einen verschmierten bzw. verwischten Be­ reich.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (18)

1. Verfahren zum Erkennen von Fehlern, wie Flecken, Falten, Einschlüssen, Löchern, Klebestellen oder dgl., in bedruckten Bahnen mit sich regel­ mäßig in gleichem Abstand identisch wiederholdendem Druckbild, insbesondere in Papierbahnen von Rollendruckmaschinen, und zum Aussondern von solche Fehler enthaltenden Teilstücken dieser Bahnen, bei welchem die Ausgangssignale zweier oder mehrerer Sensoren miteinander verglichen und bei Feststellung einer Differenz ein entsprechendes Steuersignal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Sensor (1) ein zweiter Sensor (2) zugeordnet ist, der in Laufrichtung der bedruckten Bahn mit einem Abstand zum ersten Sensor (1) angeordnet ist, der dem Wiederholabstand der bedruckten Bahn (4) oder einem vielfachen davon entspricht und daß bei Feststellung einer Differenz die Position der Fehlerstelle (7) ermittelt und festgehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren (1) und (2) an einer be­ liebigen Stelle der bedruckten Bahn (4) angeordnet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Sensoren (1) und (2) mög­ lichst nahe am Ende der bedruckten Bahn (4) ange­ ordnet sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren (1) und (2) die bedruckte Bahn (4) nur von einer Seite her abtasten.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren (1) und (2) die bedruckte Bahn (4) auf beiden Seiten abtasten.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren (1) und (2) Signale von die bedruckte Bahn (4) durch­ dringenden Sendern (12, 13) empfangen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (12, 13) Licht aussenden, welches von den als optische Sensoren ausgebildeten Sensoren (1, 2) aufgefangen wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Fehler­ stelle ermittelt und festgehalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die festgehaltenen Daten bezüglich Länge und Position der ermittelten Fehlerstelle zum Aus­ sondern des betroffenen Teilstücks der bedruckten Bahn (4) verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Art des Fehlers ermittelt und festgehalten wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfindlichkeit der Sensoren (1, 2) und/oder die Leistung der Sender (12, 13) überwacht und bei Feststellung einer Abweichung vom Sollwert ein Steuer- oder Alarmsignal erzeugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Feststellung einer Abnahme der Sensor­ empfindlichkeit die Senderleistung entsprechend erhöht wird.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei im Abstand der Wiederhollänge der bedruckten Bahn (4) ange­ ordnete Sensoren (1, 2), welche auf einer Seite der bedruckten Bahn (4) angeordnet sind und durch zwei auf der anderen Seite der bedruckten Bahn (4) den Sensoren (1, 2) gegenüberliegende Sender (12, 13) sowie zwei Verstärker (8, 9) zur Verstärkung der Ausgangssignale der beiden Sensoren (1, 2) und einen Differenzverstärker (10) zum Vergleichen der Ausgangssignale der beiden Verstärker (8, 9).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Sensoren (1, 2) quer zur Lauf­ richtung der endlosbaren Bahn verstellbar ange­ ordnet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ausgangssignal mindestens einer der beiden Sensoren (1, 2) einem Wechsel­ stromverstärker (17, 18) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal wiederum an einen Prozeßrechner (14) weitergegeben wird.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal mindestens einer der beiden Sensoren (1, 2) einem Gleichstromverstärker (16, 19) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal wiederum einem Prozeßrechner (14) zugeführt wird.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ausgangssignal des Prozeßrechners (14) zur Regelung der Senderleistung einem Stromregler (15, 20) zugeführt wird, der den dem Sender (12, 13) zugeführten Strom regelt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Prozeß­ rechners (14) einer Alarmeinheit zugeführt wird.
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