DE4130677C2 - Vorrichtung zur lichtelektrischen Überwachung des Laufes von Bahnen in Rotationsdruckmaschinen - Google Patents
Vorrichtung zur lichtelektrischen Überwachung des Laufes von Bahnen in RotationsdruckmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lichtelektrischen Überwachung des Laufes
von Bahnen in Rotationsdruckmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei laufenden Bahnen, wie z. B. Papierbahnen beim Druckprozeß, ist es
insbesondere im Zuge der ständig höher gewordenen Bahngeschwindigkeiten,
notwendig geworden, Fehler auf der Bahn wie Totalabrisse, schmale Abrisse am
Rand oder in der Bahn oder Löcher über einer bestimmten Größe so früh wie
möglich zu erkennen, um geeignete Maßnahmen einzuleiten, die Maschinenschäden
verhindern.
Bekanntlich können Bahnrisse in Rotationsdruckmaschinen, falls die Maschine nicht
schnell genug stillgesetzt wird, zu schweren Beschädigungen der Druckwerke
aufgrund von sogenannten Wicklern führen, die nicht nur zu längeren
Betriebsunterbrechungen zwingen, sondern auch erhebliche Kosten verursachen.
Häufig verwendete Anordnungen zur Überwachung von laufenden Bahnen
beinhalten Reflexlichttaster, Ultraschallsensoren oder Videokamerasysteme.
Videokamerasysteme haben jedoch Probleme mit der Höhenbewegung der
laufenden Bahn, da diese scheinbare Bahnbreitenschwankungen signalisiert. Aus
diesem Grunde muß die Videokamera auf großen Abstand zur Papierbahn montiert
werden. Dies hat einen vergleichsweise großen Raumbedarf zur Folge und
verhindert zudem, daß der Fehler möglichst nahe am Ort der Entstehung erkannt
wird. Dadurch treten Verzögerungszeiten auf, die keine befriedigende
Ansprechgeschwindigkeiten von effizienten Sicherungssystemen, wie z. B. eine
Papierfangvorrichtung oder eine Abschaltung der Maschine, gewährleisten.
Aus der DE-PS 33 05 606 ist beispielsweise eine lichtelektrische
Überwachungseinrichtung bekannt geworden, bei der mittels Reflexlichttaster Risse
auf dem Papier festgestellt, von einer Auswerteeinrichtung weiterverarbeitet und zur
Ableitung von Folgeoperationen der Druckmaschine signalisiert werden.
Reflexlichttaster haben den Vorteil Höhenbewegungen der laufenden Bahn zu
erkennen, weisen jedoch nicht die notwendige Auflösung auf, um auch schmale
Bahneinrisse, die kleiner als 10 mm in der Ausdehnung sind, zu erkennen. Dies gilt
auch für Ultraschallsensoren. Es ist somit jedenfalls nur bedingt möglich, durch
kleine Bahnrisse angekündigte Totalabrisse rechtzeitig zu erkennen. Ein weiterer
Nachteil ist darin zu sehen, daß eine derartige Anordnung auf produktabhängige
Bahnbreitenänderungen nur sehr unbequem anzupassen ist.
Die DE-OS 19 17 877 offenbart eine Vorrichtung zur photoelektrischen Prüfung von
Bandmaterial. Diese Vorrichtung ist dadurch bedingt, daß eine sich sowohl in
Längsrichtung als auch in Querrichtung zur laufenden Papierbahn sich erstreckender
Fehler wie z. B. eine Falte, eine vorstehende Stelle oder ein fest klebender Stoff eine
ausreichend starke Veränderung des auf die Wandlerelemente fallenden Licht
bewirken soll. Dazu sind einerseits photoelektrische Wandlerelemente und
andererseits Reflexlichttaster vorgesehen.
Die DE 41 05 456 A1 zeigt die Anwendung von CCD-Bauelementen in Verbindung
mit Lichtleitern. Auf diese Weise soll hier jedoch das Druckerzeugnis hinsichtlich
Verschmutzungen überwacht werden.
Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung gattungsgemäßer Art zu schaffen, die bei platzsparender Bauform
zuverlässig auf Bahnfehler im Hinblick auf Bahnriß anspricht.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der
genannten Art eine mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 ausgerüstete Abtasteinrichtung vorgeschlagen.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der
übergeordneten Maßnahmen ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, die schematisch zeigt
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung,
Fig. 2 der prinzipielle mechanische Aufbau einer erfindungsgemäßen
Anordnung und
Fig. 3 eine Gesamtdarstellung einer zu überwachenden Druckmaschine mit
einer erfindungsgemäßen Anordnung.
In der Fig. 1 ist mit 1 die senkrecht zur Zeichenebene laufende Papierbahn
bezeichnet. Über der Papierbahn 1 ist eine Abtastvorrichtung 2 angeordnet,
die eine Glasfaseroptik 3 aufweist. Die einzelnen Lichtwellenleiter 4 der
Glasfaseroptik 3 sind einerseits quer zur laufenden Papierbahn 1 in einer
Lichtwellenleiter-Zeile 5 zusammengefaßt, die breiter als die Papierbahn 1
ist und somit in der dargestellten Weise Lichtwellenleiter 4 aufweist, die
links und rechts über die Ränder der Papierbahn 1 schauen. Andererseits sind
die Lichtwellenleiter 4 in einem Querschnittswandler 6 gebündelt und
leuchten ein in die Abtastvorrichtung 2 integrierten CCD-Sensor-Chip 7 aus.
In vorteilhafter Weise sind die Lichtwellenleiter 4 in Kunstharz eingebettet
und die der Papierbahn 1 zugekehrten Stirnfläche poliert. Dadurch wird die
Reinigung der Lichtwellenleiter-Zeile 5 im Betrieb der Druckmaschine
erleichtert.
Der Querschnittswandler 6 hat die Funktion, die Positionen 8 (1-N) der
Lichtwellenleiter 4 auf der Lichtwellenleiter-Zeile 5 in einen Querschnitt
umzuwandeln, der der Fläche des CCD-Sensor-Chips 7 entspricht. Der
CCD-Sensor-Chip 7 kann ein Linien-Element, aber auch ein Flächen-Element
sein.
Der CCD-Sensor-Chip 7 ist in an sich bekannter Weise mit der Bildauswerte- und
Steuereinheit 9 verbunden, von der aus Sicherungssysteme der Druckmaschine, wie
z. B. eine Papierfangvorrichtung 10 (Fig. 3) ansteuerbar sind.
Eine vorteilhafte Weiterbildung und zweckmäßige Ausgestaltung der übergeordneten
Vorrichtungsmaßnahmen ist darin zu sehen, daß, wie im Ausführungsbeispiel
gezeigt ist, in der Abtasteinrichtung 2 mehrere Reflexlichttaster 11 zur Erfassung
einer Höhenbewegung der laufenden Papierbahn 1 integriert und ebenfalls mit der
Bildauswerte- und Steuereinheit 9 eine Verbindung aufweist, so daß mittels dieser
zusätzlichen Informationsquelle auch eine Höhenauslenkung der Papierbahn (z. B.
nach Papierriß im Trockner) sicher erkannt wird.
Auf der, der Lichtwellenleiter-Zeile 5 abgekehrten Seite der Papierbahn 1 ist quer zu
dieser und parallel zu der Lichtwellenleiter-Zeile 5 eine stabförmige Lichtquelle 12
angeordnet. Die Lichtquelle 12 weist die gleiche Breite wie die Lichtwellenleiter-Zeile
5 auf, so daß die zur Papierbahn 1 überstehenden Lichtwellenleiter 4 beleuchtbar
sind.
So wird bei der Überwachung der laufenden Papierbahn 1 diese in ihrer Breite auf
die Lichtwellenleiter-Zeile 5 projiziert, d. h. bei unversehrter Papierbahn werden nur
die über die Ränder der Papierbahn 1 überstehenden Lichtwellenleiter 4 beleuchtet.
Die Anzahl der unbeleuchteten Lichtwellenleiter 4 ist ein Maß dafür, ob die
Papierbahn fehlerfrei ist, oder schon Bahnrisse bzw. Löcher aufweist. Dabei ist der
Abstand der Glasfaseroptik 3 , d. h. der Lichtwellenleiter-Zeile 5 zur Papierbahn 1 so
eingestellt, daß eine zeilenmäßige Auflösung zwischen 1 und 5 mm erreichbar ist.
Die Bildauserte- und Steuereinheit 9 umfaßt im wesentlichen einen Bildaufnahmeteil
und einen Mikroprozessor für die Bildverarbeitung. In einem einmaligen
Anpaßprozeß wird die Zuordnung der Lichtwellenleiter-Positionen 8 (1-N) zu den
Pixeln (1-N) des CCD-Sensor-Chips 7 getroffen. Es ist jedoch auch denkbar, die
Lichtwellenleiter 4 beim Bündeln im Querschnittswandler 6 so zu sortieren, daß die
Zuordnung fest vorgegeben ist. Somit ist ein weiterer, ganz besonderer Vorteil der
erfindungsgemäßen Maßnahmen darin zu sehen, daß auf eine aufwendige Optik
und eine daraus resultierende Justierung in der Maschine in beiden Fällen verzichtet
werden kann.
Die Bildauswerte- und Steuereinheit 9 weist außerdem Ausgänge 15, wie
Parallelausgänge für die direkte Ansteuerung von Schutzeinrichtungen, wie z. B.
eine Papierfangeinrichtung 10 (Fig. 3) oder einer frei programmierbaren Steuerung
oder serielle Ausgänge zur Ankoppelung an ein bestehendes System auf.
Fig. 2 zeigt nochmals die erfindungsgemäße Anordnung in ihrem prinzipiellen
mechanischen Aufbau. In einen Rahmen 13 ist die Lichtquelle 12, die
Lichtwellenleiter-Zeile 5, der Querschnittswandler 6 und eine Einheit 14 mit dem
CCD-Sensor-Chip 6 und der Bildauswerte- und Steuereinheit 9 platzsparend
eingebaut, so daß die Anordnung an beliebiger Stelle der Druckmaschine
einhängbar und die Papierbahn 1 zwischen der Lichtquelle 12 und der
Lichtwellenleiter-Zeile 5 in der dargestellten Weise durchführbar ist. In den Rahmen
13 sind auch Reflexlichttaster 11 integrierbar. Der Anschluß an die externe
Steuerung erfolgt über die Leitung 15. Da die Justage eines optischen Systems
entfällt ist es in einfacher Weise möglich, die komplette Einheit 5, 6,11 bis 15 für
Wartungsarbeiten wegzuklappen oder auch auszuhängen.
Fig. 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung. Bei einer
mindestens eine Druckeinheit 18, eine Papierfangeinrichtung 10, einen Trockner 19
und ein Kühlwerk 20 aufweisende Druckmaschine ist in Laufrichtung der Papierbahn
1 in geringem Abstand hinter den Zylindern 21, 22 der Druckeinheit 18 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung 23 zur lichtelektrischen Überwachung des Laufes der
Papierbahn 1 zwischen die Seitenwänder der Druckeinheit 18
eingehängt. Im gezeigten Beispiel tritt ein Bruch der Papierbahn 1 im
Trockner 19 auf. Wie die Erfahrung gezeigt hat, äußert sich ein Bruch der
Papierbahn durch das Spannungsloswerden am ehesten am Druckwerk selbst, in
dem das Papier aus seiner geraden Laufbahn gerät und an einem Zylinder 21
oder 22 infolge der Zähflüssigkeit der Druckfarbe und wegen der zur Bahn
schrägen Lage der Verbindungsebene der beiden Zylinderachsen haften bleibt,
wobei das übergeschossene Ende sogar zurückgezogen wird. Durch das
vorteilhafte Zusammenwirken der Reflexlichttaster 11 mit der
Lichtwellenleiter-Zelle 5 wird dies ausreichend schnell erkannt und die
Papierfangvorrichtung 10 aktiviert. Der grundsätzliche Aufbau und die
Wirkungsweise einer Papierfangvorrichtung sind an sich bekannt und bedürfen
daher im vorliegenden Zusammenhang keiner eingehenden Erläuterung mehr.
Claims (5)
1. Vorrichtung zur lichtelektrischen Überwachung des Laufes von Bahnen in
Rotationsdruckmaschinen mit einer eine Bahnfangeinrichtung ansteuernden
Abtasteinrichtung, wobei eine Lichtquelle (12) und eine
Lichtleitereinrichtung (3, 5, 6), die zu einem durch einen CCD-Sensor-Chip (7)
gebildeten Empfänger führt, diesseits und jenseits zur Bahn (1) und breiter als
die Bahn (1) angeordnet sind, die einzelnen Leiter (4) der
Lichtleitereinrichtung (3, 5, 6) den Pixel (1-N) des CCD-Sensor-Chips (7), sowie
die Anzahl der dunkel/hell-getasteten Pixel (1-N) der
Bahnbreitenüberdeckung den Bahnfehlern zuordenbar sind,
Reflexlichttaster (11) zur Erfassung einer Höhenbewegung der Bahn (1) in der
Abtasteinrichtung (2) integriert sind und aufgrund eines Zusammenwirkens
der Signale des Empfängers (7) und der Reflexlichttaster (11) die
Bahnfangeinrichtung (10) aktivierbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtwellenleiter (4) in Kunstharz eingebettet sind und die der
Papierbahn (1) zugekehrte Stirnfläche poliert ist.
3. Anordnung nach einem der vorangehenden Anspruche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand der Glasfaseroptik (3) zur
Papierbahn (1) so eingestellt ist, daß eine zeilenmäßige Auflösung
zwischen 1 und 5 mm erreichbar ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
CCD-Sensor-Chip (7) ein Linien-Element ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
CCD-Sensor-Chip (7) ein Flächen-Element ist.
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