DE60102121T2

DE60102121T2 - System zur Erlangung von Geschwindigkeitenübereinstimmung für einen Spleissermechanismus von Bahnen innerhalb einer Druckmaschine für Bahnen oder dergleichen

Info

Publication number: DE60102121T2
Application number: DE60102121T
Authority: DE
Inventors: Nobuaki Hachiohji-shi Hashimoto
Original assignee: Tokyo Kikai Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Tokyo Kikai Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2021-12-05
Also published as: US6695027B2; US20020074087A1; EP1215149A1; JP3427355B2; EP1215149B1; JP2002179301A; DE60102121D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Mechanismus zum Anspleißen einer durchgehenden Bahn aus Papier oder ähnlichem Material, die durch Abwickeln ihrer Rolle zu einer Druckmaschine oder ähnlichen Maschine geführt wird, an eine neue Rolle einer solchen Bahn, während die alte Rolle fast aufgebraucht ist. Die Erfindung betrifft insbesondere ein System, das mit einem solchen Bahnspleißmechanismus zu integrieren ist, um als Vorbereitung auf das Anspleißen der alten Bahn an die neue Bahnrolle Letztere automatisch mit einer Umfangsgeschwindigkeit laufen zu lassen, die der Laufgeschwindigkeit der alten Bahn gleicht.
Beschreibung des Stands der Technik
Bei einer Rollendruckmaschine für die Zeitungsherstellung wird beispielsweise die Papierbahn, die beim Abwickeln ihrer Rolle bedruckt wird, automatisch mit einer neuen Bahnrolle verspleißt, die sich mit einer der Laufgeschwindigkeit der alten Bahn übereinstimmenden Umfangsgeschwindigkeit dreht, während die alte Bahnrolle bis zu einem vordefinierten Durchmesser verbraucht wird, wobei die Spleißung so erfolgt, dass der Druckvorgang nicht unterbrochen wird. Der Erfolg beim Verspleißen der Bahnen hängt größtenteils davon ab, ob die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle mit der Laufgeschwindigkeit der alten Bahn übereinstimmt. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Vorschläge unterbreitet.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 1-150661 ist typisch für solche bekannten Vorschläge und hat vielleicht die größte Ähnlichkeit mit der vorliegenden Erfindung. Sie lehrt, dass die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle fotoelektrisch durch Mittel erfasst wird, die einen Laser und einen zugeordneten Fotorezeptor umfassen, während die Rolle in einer vorbestimmten Spleißposition, die unmittelbar hinter der sich verbrauchenden alten Bahnrolle liegt, in Drehung versetzt wird. Die fotoelektrisch erkannte Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle wird mittels einer zugeordneten Steuerelektronik mit der Laufgeschwindigkeit der alten Bahn verglichen. Bei dem Antriebsmotor der neuen Bahnrolle wird die Drehzahl gemäß der Abweichung zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle und der Laufgeschwindigkeit der alten Bahn gesteuert, um die zwei Geschwindigkeiten aneinander anzugleichen und demzufolge ohne Druckunterbrechung die alte Bahn mit der neuen Bahnrolle zu verspleißen.
Dieses System nach dem Stand der Technik weist einige Unklarheiten und offensichtliche Nachteile auf. Die miteinander zu verspleißenden zwei Bahnrollen sind beide an einem Rotations-Rollenständer befestigt, der ein Paar Trägerarme, die eine Bahnrolle drehbar halten, und ein weiteres solches Paar Trägerarme umfasst, die die andere Bahnrolle drehbar halten. Die beiden Trägerarmpaare sind an einer Rotationswelle befestigt und erstrecken sich von der Welle aus in gegenüberliegende Richtungen. Während die alte Bahnrolle bis zu einem vorbestimmten Durchmesser verbraucht wird, werden die zwei Trägerarmpaare gemeinsam um einen Winkel gedreht, der für die Bewegung der neuen Bahnrolle in eine Spleißposition erforderlich ist; diese Spleißposition ist um eine vorher festgelegte Entfernung von der alten Bahn beabstandet, die durch Abwickeln ihrer Rolle zur Maschine geführt wird.
Das Problem besteht hier darin, dass neue Bahnrollen mehrere verschiedene Durchmesser statt einem aufweisen. Gemäß den gegenwärtigen Standards beträgt der Mindestdurchmesser ungebrauchter Bahnrollen lediglich sechs Zehntel des maximalen Durchmessers. Wenn der Rollenständer wie o ben um einen erforderlichen Winkel gedreht wird, lässt sich die neue Bahnrolle, die irgendeinen vorgegebenen Durchmesser haben kann, im vorgeschriebenen Abstand zur alten Bahn positionieren, die entlang ihrem vordefinierten Weg geführt wird. Dies bedeutet allerdings nicht, dass neue Bahnrollen mit verschiedenen Durchmessern dieselbe Position relativ zur alten Bahn einnehmen. Ihre Achsen befinden sich je nach ihren Durchmessern an verschiedenen Positionen.
Es ist bei der fotoelektrischen Erfassung der Rotationsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle unbedingt erforderlich (wie beim Stand der Technik vorgeschlagen wird), dass sowohl die Lichtquelle als auch der Fotorezeptor in vorgeschriebenen Abständen und vorgeschriebenen Winkeln zur neuen Bahnrolle positioniert werden; andernfalls ließe sich die Umfangsgeschwindigkeit der Rolle nicht oder nicht genau erfassen. Die oben genannte japanische Patentanmeldung offenbart keinerlei Mittel zur korrekten Positionierung der fotoelektrischen Sensormittel relativ zu den neuen Bahnrollen mit verschiedenen Durchmessern. Diese Vorrichtung nach dem Stand der Technik kann nur die Umfangsgeschwindigkeit einer neuen Bahnrolle mit einem vorgeschriebenen Durchmesser oder einem eng begrenzten Bereich von Durchmessern erkennen.
Die genannte japanische Patentanmeldung lehrt den Vergleich der Umfangsgeschwindigkeiten der alten und neuen Bahnrolle, um diese aneinander anzugleichen, und schlägt die Verwendung eines Impulsgebers zur Erkennung der Umfangsgeschwindigkeit der alten Bahnrolle vor. Die Umfangsgeschwindigkeit der alten Bahnrolle soll dadurch erfasst werden, dass die Winkelgeschwindigkeit der alten Bahnrolle mit deren Durchmesser multipliziert wird. Es wird bei der Anwendung aber nichts darüber gesagt, wo der Impulsgeber positioniert wird, wie die Winkelgeschwindigkeit der alten Bahnrolle durch den Impulsgeber festgestellt wird und wie der Rollendurchmesser – der ständig abnimmt – ermittelt wird.
Das US-Patent 3.298.623 beschreibt eine Rollenständer-Vorrichtung mit einem System zur Geschwindigkeitsangleichung, wobei die Geschwindigkeit einer neuen Bahnrolle basierend auf zwei Eingangssignalen ermittelt wird: 1. die Winkelgeschwindigkeit der Rolle, die ein Drehzahlmesser misst, der von dem die neue Bahnrolle drehenden Motor angetrieben wird; und 2. der Durchmesser der neuen Bahnrolle.
Das US-Patent 5.253.819 beschreibt eine Bahnspleißvorrichtung, bei der eine laufende Bahn, die von einer laufenden Rolle abgewickelt wird, mit der Bahn einer bereiten Rolle verspleißt wird. Die Vorrichtung weist einen Geschwindigkeitsdetektor auf, der an einem drehbaren Revolverkopf befestigt ist, der sowohl die laufende Bahnrolle als auch die bereite Rolle trägt. Der Geschwindigkeitsdetektor funktioniert fotoelektrisch und ist fest am Revolverkopf so montiert, dass er auf die Oberfläche der bereiten Rolle blickt, um deren Umfangsgeschwindigkeit zu ermitteln. Die Vorrichtung umfasst ferner einen beweglichen Spleißkopf, der einen optischen Abstandssensor enthält. Wenn sich der Revolverkopf in der Spleißposition befindet, wird der Spleißkopf zur bereiten Rolle hinbewegt, bis der Abstandssensor die bereite Rolle erkennt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, aufeinander folgende Rollen aus Papierbahnen oder dergleichen ohne solche Probleme wie Bahnriss oder Fehldruck zu verspleißen und demzufolge die Effizienz des Druckvorgangs durch Reduzierung von durch diese Probleme verursachten Ausfallzeiten wesentlich zu verbessern.
Ein spezielleres Ziel der Erfindung besteht darin, die Platzierung des fotoelektrischen Geschwindigkeitssensors an der richtigen Erkennungsposition relativ zu der neuen Bahnrolle zu ermöglichen, die in der Spleißstellung gehalten wird, und zwar ungeachtet ihres Durchmessers oder, genauer ausgedrückt, ganz gleich, welchen der standardisierten Durchmesser sie aufweist.
Kurz gesagt: die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Geschwindigkeitsangleichung in einer Vorrichtung zum Verspleißen einer Bahn aus Papier oder ähnlichem Material – die durch Abwickeln von einer alten Bahnrolle mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit entlang einem vordefinierten Weg läuft – mit einer neuen Bahnrolle mit veränderlichem Durchmesser, die in einer Spleißposition gedreht wird, in der die neue Bahnrolle mit irgendeinem Durchmesser um eine vorgeschriebene konstante Entfernung von der Bahn beabstandet ist, die entlang dem vordefinierten Weg läuft; wobei das System zur Geschwindigkeitsangleichung dazu dient, die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle vor dem Verspleißen der Bahnen an die Laufgeschwindigkeit der alten Bahn anzupassen, die entlang dem vordefinierten Weg läuft.
Das erfindungsgemäße System zur Angleichung der Bahngeschwindigkeiten umfasst insbesondere einen ersten Geschwindigkeitssensor zur Erfassung der Laufgeschwindigkeit der Bahn, die durch Abwickeln von der alten Bahnrolle entlang dem vordefinierten Weg läuft, und einen zweiten Geschwindigkeitssensor zur fotoelektrischen Erfassung der Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle, die in die Spleißposition bewegt wird. Zur optimalen Positionierung des zweiten Geschwindigkeitssensors relativ zur neuen, in der Spleißposition gehaltenen Bahnrolle mit veränderlichem Durchmesser sind Sensorpositioniermittel vorgesehen, die den zweiten Geschwindigkeitssensor entlang zwei orthogonalen Achsen bewegen können, die in Bezug zur Rotationsachse der neuen Bahnrolle bestimmt werden. Die Sensorpositioniermittel haben einen Eingang zur Ermittlung der Position der Achse der zweiten Bahnrolle (WR2) und des Abstands des zweiten Geschwindigkeitssensors (2) von der Oberfläche der in der Spleißposition gehaltenen zweiten Bahnrolle (WR2). Es ist eine elektrische Steuerschaltung vorgesehen, die über zwei Eingänge, die an den ersten bzw. zweiten Geschwindigkeitssensor angeschlossen sind, und einen Ausgang verfügt, der an die Antriebsmittel der neuen Bahnrolle angeschlossen ist, um diese Mittel steuerbar einzuschalten, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der sich in der Spleißposition drehenden neuen Bahnrolle möglicherweise von der Laufgeschwindigkeit der entlang dem vordefinierten Weg laufenden alten Bahn abweicht.
Der zweite Geschwindigkeitssensor kann also – ganz gleich, welchen Durchmesser die neue Bahnrolle aufweist – innerhalb natürlich vertretbarer Grenzen optimal positioniert werden, um die Umfangsgeschwindigkeit der Rolle richtig zu messen. Die korrekte Messung der Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle bewirkt, dass eine Abweichung von der Laufgeschwindigkeit der alten Bahn richtig erfasst wird und dass der Antriebsmotor der neuen Bahnrolle folglich richtig eingeschaltet wird, um die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle an die Laufgeschwindigkeit der alten Bahn anzugleichen.
In der im Folgenden offenbarten bevorzugten Ausführung umfasst der Sensorpositionier-Mechanismus: erste Antriebsmittel, um den zweiten Geschwindigkeitssensor in einer ersten Richtung rechtwinkelig zur Achse der neuen Bahnrolle hin- und herzubewegen; zweite Antriebsmittel, um den zweiten Geschwindigkeitssensor in einer zweiten Richtung rechtwinkelig zu der ersten Richtung und der Achse der neuen Bahnrolle hin- und herzubewegen; und eine Sensorpositionier-Steuerschaltung, die elektrisch an die ersten und zweiten Antriebsmittel angeschlossen ist, um diese zu steuern.
Die neue Bahnrolle ist drehbar an einem Rotations-Rollenständer befestigt, der sich winkelig verschieben lässt, um die neue Bahnrolle von einer Bereitschaftsposition zu der Spleißposition zu tragen. Aus diesem Grund ist in der bevorzugten Ausführung ein Wegsensor vorgesehen, um den Winkel der Verschiebung des Rollenständers während der Bewegung der neuen Bahnrolle von der Bereitschaftsposition zur Spleißposition zu erfassen. Die Sensorpositionier-Steuerschaltung ist elektrisch an den Wegsensor angeschlossen, um basierend auf dem Winkel der Verschiebung des Rollenständers die Position der Achse der neuen Bahnrolle in der ersten Richtung festzustellen und um die ersten Antriebsmittel dazu zu veranlassen, den zweiten Geschwindigkeitssensor in eine vorgewählte Position in der ersten Richtung zu bewegen.
Die bevorzugte Ausführung umfasst auch einen Bahnrollen-Abstandssensor, der seinen eigenen Abstand von der Oberfläche der neuen Bahnrolle erfasst, wobei der Abstandssensor in feststehender Positionsbeziehung zum zweiten Geschwindigkeitssensor gehalten wird, um gemeinsam mit diesem bewegt zu werden. Die Sensorpositionier-Steuerschaltung ist nicht nur an den Wegsensor des Rollenständers elektrisch angeschlossen, sondern auch an den Bahnrollen-Abstandssensor. Die Sensorpositionier-Steuerschaltung empfängt Ausgangssignale von diesen Sensoren und kann die Position des zweiten Geschwindigkeitssensors automatisch neu einstellen, damit die Umfangsgeschwindigkeit jeder neuen Bahnrolle so genau wie möglich ermittelt werden kann, während diese zur Spleißposition geführt und für das Spleißen in Drehung versetzt wird.
Die obigen und anderen Ziele, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden offensichtlicher – und die Erfindung selbst wird am besten verständlich – durch die folgende Beschreibung und die angehängten Patentansprüche, wobei Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen wird, die die bevorzugte Ausführung der Erfindung darstellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1: eine kombinierte Bild- und Blockschema-Darstellung des Bahnspleißmechanismus für eine Rollendruckmaschine, die das fotoelektrische System zur Geschwindigkeitserfassung und -angleichung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält;
2: eine vergrößerte perspektivische Darstellung von Mitteln, die im System zur Geschwindigkeitserfassung und -angleichung von 1 enthalten sind, um den fotoelektrischen Geschwindigkeitssensor justierbar entlang zwei orthogonalen Achsen zu bewegen, damit er relativ zur neuen Bahnrolle positioniert werden kann, um deren Umfangsgeschwindigkeit zu erkennen; und
3–6: eine Reihe von Endansichten der alten und der neuen Bahnrolle, die mit dem Bahnspleißmechanismus von 1 verspleißt werden, wobei die Ansichten die aufeinander folgenden Schritte der Bahnspleißung darstellen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
Allgemeines
Es wird davon ausgegangen, dass die vorliegende Erfindung am besten für die Verspleißung der alten und neuen Bahnen an der Einzugsstation einer Rollendruckmaschine verwendbar ist. In 1 ist deshalb das erfindungsgemäße System zur Geschwindigkeitsangleichung zusammen mit einer alten Bahnrolle WR₁, von der die Papierbahn W nun abgewickelt und der Druckmaschine zugeführt wird, und einer neuen Bahnrolle WR₂ dargestellt, an die die alte Bahn W anzuspleißen ist. Die alte und die neue Bahnrolle WR₁ und WR₂ sind drehbar an einem Rotations-Rollenständer 1 befestigt, der wiederum drehbar an einer Welle 1a befestigt ist. Die Bahnrollen WR₁ und WR₂ sind folglich nicht nur um ihre eigenen Achsen drehbar, sondern auch um die Achse der Welle 1a.
In 1 ist ersichtlich, dass sich die alte Bahnrolle WR₁ bei ungefähr konstanter Winkelgeschwindigkeit gegen den Uhrzeigersinn dreht, während die alte Bahn W in die Maschine eingezogen wird. Ein Antriebsmotor M dient dazu, die neue Bahnrolle WR₂ in die gleiche Richtung wie die alte Bahnrolle WR₁ und mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie der Laufgeschwindigkeit der Bahn W zu ziehen, die von der alten Bahnrolle aus in die Maschine eingezogen wird. Dieser Antriebsmotor M kann antreibend an die neue Bahnrolle WR₂ gekoppelt und davon entkoppelt werden.
Zur Angleichung der Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ an die Laufgeschwindigkeit der Bahn W die von der alten Bahnrolle WR₁ abgewickelt wird, umfasst das erfindungsgemäße System zur Geschwindig keitsangleichung: a) einen fotoelektrischen Geschwindigkeitssensor 2 der neuen Bahnrolle, um die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ zu erfassen; b) einen Sensorpositionier-Mechanismus 3, um den Geschwindigkeitssensor 2 entlang zwei orthogonalen Achsen zu einer bezogen auf die neue Bahnrolle WR₂ optimalen Erkennungsposition zu bewegen – ganz gleich, wie groß deren Durchmesser ist; c) ein Sensorpositionier-Steuerungssystem 4, um den Sensorpositionier-Mechanismus 3 elektrisch zu steuern; und d) eine elektronische Steuerschaltung 7, um die Drehzahl des Antriebsmotors M der neuen Bahnrolle als Reaktion auf die Ausgangssignale des Geschwindigkeitssensors 2 der neuen Bahnrolle und des Geschwindigkeitssensors 5 der alten Bahn zu steuern, um so die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ an die Laufgeschwindigkeit der alten Bahn W anzugleichen.
In 1 ist bei B ein Bahnspleißer dargestellt, der die alte Bahn W gegen die neue Bahnrolle WR₂ drückt, um beide nach ihrer Synchronisierung miteinander zu verspleißen. Ein Schneidwerk C schneidet dann die alte Bahn W in einer Position ab, die unmittelbar vor dem Punkt liegt, an dem die alte Bahn an die neue Bahnrolle WR₂ angespleißt wird.
Nachstehend folgen in dieser Spezifikation detailliertere Ausführungen über die oben genannten Komponenten Rotations-Rollenständer 1, fotoelektrischer Bahngeschwindigkeitssensor 2, Sensorpositionier-Mechanismus 3, Sensorpositionier-Steuerungssystem 4 und Steuerschaltung 7 des Antriebsmotors der neuen Bahnrolle in dieser Reihenfolge und unter einzelnen Überschriften. Die Beschreibung des Betriebs folgt den Ausführungen über die aufgelisteten Komponenten.
Rotations-Rollenständer
Der Rotations-Rollenständer 1 ist von üblicher Bauart und verfügt über ein erstes Paar von Trägerarmen A₁, die an ihrem nahen Ende mit der Rotationswelle 1a verbunden sind, um gemeinsam damit gedreht zu werden. Von der Rotationswelle 1a erstrecken sich in parallelem Abstand zueinander die Trägerarme des ersten Paars A₁, die zwischen ihren fernen Enden die alte Bahnrolle WR₁ drehbar halten. Ein anderes vergleichbares Paar von Trägerarmen A₂ erstreckt sich in diametral gegenüberliegenden Richtungen von der Rotationswelle 1a, um die neue Bahnrolle WR₂ drehbar zu halten. Die Darstellung der zwei Trägerarmpaare A₁ und A₂, die gleich viele Bahnrollen WR₁ und WR₂ tragen, dient lediglich als Beispiel; in der Praxis können drei oder mehr Trägerarmpaare an ein und derselben Rotationswelle befestigt sein, um gleich viele Bahnrollen zu halten.
In dem Fall, bei dem wie in der dargestellten Ausführung zwei Trägerarmpaare A₁ und A₂ vorgesehen sind, muss das Trägerarmpaar A₂ die Bahnrolle WR₂ in Bereitschaft halten, während die Bahn W von der durch das Trägerarmpaar A₁ gehaltenen Bahnrolle WR₁ abgewickelt wird. Sobald die alte Bahnrolle WR₁ bis zu einem vorbestimmten Durchmesser verbraucht ist, muss die Rotationswelle 1a – wie durch den Pfeil in 1 angezeigt – im Uhrzeigersinn gedreht werden, um die neue Bahnrolle WR₂ zur Spleißposition nahe der Bahn W zu bewegen, die von der alten Bahnrolle WR₁ aus entlang einem vordefinierten Weg läuft (ebenfalls in 1 dargestellt). Anschließend muss als Vorbereitung auf den Spleißvorgang die neue Bahnrolle WR₂ in Drehung versetzt und ihre Umfangsgeschwindigkeit an die Laufgeschwindigkeit der Bahn W angeglichen werden.
Fotoelektrischer Bahngeschwindigkeitssensor
Bezug nehmend auf 1 und 2, ist der Geschwindigkeitssensor 2 der neuen Bahnrolle an einem Sensorhalter 58 befestigt, der einen Teil des noch im Detail zu beschreibenden Sensorpositionier-Mechanismus 3 bildet. Der Bahngeschwindigkeitssensor 2 befindet sich nach seiner Positionierung durch den Sensorpositionier-Mechanismus 3 in einem vorgewählten Winkel und Abstand zu der Schnittlinie zwischen einer vertikalen Ebene – die die Rotationsachse der neuen Bahnrolle WR₂ enthält, die wie in 1 in der Spleißposition gehalten wird – und der Oberfläche der neuen Bahnrolle. Der Bahngeschwindigkeitssensor 2 umfasst üblicherweise einen Laser, der einen Laserstrahl auf den erforderlichen Teil der Oberfläche der neuen Bahnrolle richtet, und einen Fotorezeptor, der ein elektrisches Signal erzeugt, das repräsentativ für die Reflexion des Laserstrahls von der Rollenoberfläche ist.
Der Bahngeschwindigkeitssensor 2 kann nach einer der folgenden zwei Funktionsweisen betrieben werden. Die eine davon wird als Erfassung mit einander schneidenden Strahlen bezeichnet, bei der der Laserstrahl in zwei getrennten Teilen abgestrahlt wird, die so ausgerichtet sind, dass sie sich an dem Schnittpunkt zwischen der vertikalen Ebene – die die Rotationsachse der neuen Bahnrolle WR₂ enthält – und der Rollenoberfläche schneiden. Die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ wird in Form von Interferenzstreifen der sich schneidenen Strahlteile erfasst. Die Reihe dunkler und heller Bänder, die durch den Durchlauf der Bahnrollenoberfläche durch den Schnittpunkt der Strahlteile erzeugt wird, wird vom Fotorezeptor erkannt und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die Steuerelektronik ermittelt die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ aus dem Zyklus der Interferenzstreifen und dem Schnittwinkel der getrennten Strahlteile.
Bei der anderen Funktionsweise wird der Laserstrahl in einem Winkel auf die Oberfläche der neuen Bahnrolle WR₂ gerichtet, der einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet (z. B. 30°). Die Reflexion des Laserstrahls von der Rollenoberfläche hat eine zu deren Geschwindigkeit proportionale Frequenzabweichung. Die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ lässt sich demzufolge basierend auf dem Einfallswinkel des Strahls auf die Rollenoberfläche, der Wellenlänge des Strahls und der Größe der Frequenzabweichung erfassen.
Sensorpositionier-Mechanismus
Der in 1 sehr schematisch abgebildete Sensorpositionier-Mechanismus 3 ist in 2 besser in der Perspektive dargestellt. Im mechanischen Sinne umfasst der Sensorpositionier-Mechanismus 3 allgemein horizontale Antriebsmittel 31 und vertikale Antriebsmittel 32, um den Bahngeschwindigkeitssensor 2 in horizontaler bzw. vertikaler Richtung zu bewegen. Der Bahngeschwindigkeitssensor 2 lässt sich durch diese Verschiebung in zwei orthogonale Richtungen an der richtigen Stelle (bezogen auf die darunter in ihrer Spleißposition gehaltene neue Bahnrolle WR₂) für die Erfassung der Geschwindigkeit platzieren – ganz gleich, welchen Durchmesser die Rolle hat.
Die horizontalen Antriebsmittel 31 umfassen einen horizontalen Elektromotor 40 mit umschaltbarer Drehrichtung, der an Rahmenmitteln (nicht dargestellt) der Druckmaschine befestigt ist. Der horizontale Antriebsmotor 40 ist über eine Antriebsverbindung 41 mit einer Gewindestange 42 verbunden, die drehbar von den nicht dargestellten Rahmenmitteln gehalten wird und sich horizontal und rechtwinkelig zur Achse der neuen Bahnrolle WR₂ erstreckt. Als Antriebsverbindung 41 wird ein Zahnriemen 43 bevorzugt, da er schlupffreie Kraftübertragung und genaue Synchronität bietet. Der Zahnriemen 43, der an seiner Innenseite axiale Zähne aufweist, greift formschlüssig in eine Zahnriemenscheibe 44 an der Antriebswelle des horizontalen Antriebsmotors 40 und in eine weitere solche Zahnriemenscheibe 45 an der Gewindestange 42 ein.
Beweglich entlang der Gewindestange 42 und einer sich in parallelem Abstand davon erstreckenden Führungsstange 46 ist ein Schlitten 47 angeordnet, der in der Form einer flachen Platte horizontal ausgelegt ist, um einige Teile der vertikalen Antriebsmittel 32 zu halten, die im Folgenden beschrieben werden. Der Schlitten 47 hat einen ersten Fuß 48, der ein formschlüssig in die Gewindestange 42 eingreifendes Innengewinde aufweist, und einen weiteren Fuß 49, der gleitbar auf der Führungsstange 46 sitzt. Der Schlitten 47 bewegt sich also zusammen mit den an ihm befestigten Teilen je nach der bidirektionalen Drehung des horizontalen Antriebsmotors 40 vor und zurück.
Die vertikalen Antriebsmittel 32 umfassen einen vertikalen Elektro-Antriebsmotor 50 mit umschaltbarer Drehrichtung, der aufrecht am Schlitten 47 befestigt ist. Der vertikale Antriebsmotor 50 ist über eine Antriebsverbindung 51 an eine Gewindestange 52 gekoppelt, die sich durch eine Bohrung (nicht dargestellt) im Schlitten 47 in eine Richtung rechtwinkelig zur Achse der neuen Bahnrolle WR₂ und horizontalen Gewindestange 42 erstreckt. Die Antriebsverbindung 51 der vertikalen Antriebsmittel 32 umfasst in der Darstellung auch einen Zahnriemen 53, der sich formschlüssig um eine Zahnriemenscheibe 54 an der Ausgangswelle des vertikalen Antriebsmotors 50 erstreckt, und eine weitere solche Zahnriemenscheibe 55, die in einem Stück mit einer Mutter oder einem Innengewinde-Element 56 gebildet ist. Die Mutter 56 sitzt formschlüssig auf der Gewindestange 52 und ist drehbar am Schlitten 47 befestigt, kann sich jedoch nicht axial gegenüber dem Schlitten verschieben. Die Gewindestange 52 bewegt sich demzufolge – in Abhängigkeit von der bidirektionalen Drehung des vertikalen Antriebsmotors 50 – relativ zum Schlitten 47 in Längs- bzw. Vertikalrichtung auf- und abwärts. Außerdem ertreckt sich eine Führungsstange 57 vertikal und gleitbar durch eine Führungsbohrung im Schlitten 47.
Die Gewindestange 52 der vertikalen Antriebsmittel 32 ist mit ihrem unteren Ende an einem Sensorhalter 58 befestigt, was auch bei der vertikalen Führungsstange 57 der Fall ist. Der Geschwindigkeitssensor 2 der neuen Bahnrolle ist an diesem Sensorhalter 58 befestigt, an dem ebenfalls ein Abstandssensor 59 der neuen Bahnrolle montiert ist, der einen Teil des Sensorpositionier-Steuerungssystems 4 bildet.
Sensorpositionier-Steuerungssystem
Wieder Bezug nehmend auf 1, umfasst das Sensorpositionier-Steuerungssystem 4 eine Sensorpositionier-Steuerschaltung 35, die einen an den horizontalen Antriebsmotor 40 angeschlossenen Ausgang sowie einen anderen, an den vertikalen Antriebsmotor 50 angeschlossenen Ausgang besitzt, um die Winkel und Drehrichtungen der Motoren zu steuern. Die Sensorpositionier-Steuerschaltung 35 verfügt über drei Eingänge: einer ist an einen Trägerarm-Wegsensor 33 angeschlossen, der zweite an einen Sensor 34 für die Positionierung der neuen Bahnrolle und der dritte an den bereits genannten Abstandssensor 59 der neuen Bahnrolle.
Der Trägerarm-Wegsensor 33 ist an die Rotationswelle 1a angeschlossen, um den Drehwinkel dieser Welle und damit insbesondere den des Trägerarmpaars A₂ zu erfassen, das die neue Bahnrolle WR₂ hält. Der Sensor 34 für die Positionierung der neuen Bahnrolle erkennt, wann die neue Bahnrolle WR₂ die Spleißposition gegenüber der alten Bahn W erreicht, die entlang dem vordefinierten Weg von der alten Bahnrolle WR₁ aus läuft. Der Abstandssensor 59 der neuen Bahnrolle ermittelt den Abstand von der Oberfläche der neuen Bahnrolle WR₂ am Schnittpunkt zwischen der Rollenoberfläche und der vertikalen Ebene, die die Rotationsachse der neuen Bahnrolle WR₂ enthält.
Sobald der Sensor 34 für die Positionierung der neuen Bahnrolle erkennt, dass sich die neue Bahnrolle WR₂ in der Spleißposition befindet, berechnet die Sensorpositionier-Steuerschaltung 35 die horizontale Position (relativ zur Achse der Rotationswelle 1a aus dem Schnittpunkt zwischen der Oberfläche der neuen Bahnrolle WR₂ und der vertikalen Ebene, die die Achse der neuen Bahnrolle enthält. Bei dieser Berechnung der horizontalen Position der neuen Bahnrolle WR₂ ist die Sensorpositionier-Steuerschaltung 35 auf das Ausgangssignal des Trägerarm-Wegsensors 33 und die Länge (die konstant ist) der Trägerarme des Paars A₁ oder A₂ angewiesen. Der horizontale Antriebsmotor 40 und der vertikale Antriebsmotor 50 werden anschließend gemäß der so berechneten horizontalen Position der neuen Bahnrolle WR₂ gesteuert, um den Geschwindigkeitssensor 2 der neuen Bahnrolle in die optimale Position für die Erfassung von deren Umfangsgeschwindigkeit zu bewegen.
Steuerschaltung des Antriebsmotors der neuen Bahnrolle
In 1 ist auch dargestellt, dass die Steuerschaltung 7 des Antriebsmotors der neuen Bahnrolle umfasst: eine Schaltung 71 für die Berechnung der Geschwindigkeit der neuen Bahnrolle, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ ermittelt wird, und eine Schaltung 73 für die Berechnung der Geschwindigkeit der alten Bahn, wobei die Laufgeschwindigkeit der alten Bahn W ermittelt wird. Die Schaltung 71 für die Berechnung der Geschwindigkeit der neuen Bahnrolle, die einen an den Geschwindigkeitssensor 2 der neuen Bahnrolle angeschlossenen Eingang besitzt, gibt das Ausgangssignal des Sensors in vorgeschriebenen Zeitabständen ein und berechnet die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ anhand einer der zwei bereits beschriebenen Funktionsweisen des fotoelektrischen Geschwindigkeitssensors. Das resultierende Ausgangssignal der Schaltung 71 für die Berechnung der Geschwindigkeit der neuen Bahnrolle wird dann zu einer Signalformerschaltung 72 für die Geschwindigkeit der neuen Bahnrolle übertragen, die darauf durch Ausgabe eines Signals für die Geschwindigkeit der neuen Bahnrolle reagiert, das repräsentativ für die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle im Analogformat ist.
Die Schaltung 73 für die Berechnung der Geschwindigkeit der alten Bahn verfügt über einen Eingang, der an den Geschwindigkeitssensor 5 der alten Bahn angeschlossen ist. Dieser Sensor 5 kann normalerweise in Form eines Drehgebers vorgesehen sein, der an eine Führungswalze G gekoppelt ist, die Bestandteil der Vordefinierung des Wegs der alten Bahn W ist und sich reibschlüssig mit der laufenden Bahn dreht. Der Drehgeber erzeugt Impulse mit einer Wiederholungsfrequenz, die proportional zur Laufgeschwindigkeit der Bahn W ist.
Die Schaltung 73 für die Berechnung der Geschwindigkeit der alten Bahn zählt solche Ausgangsimpulse des Geschwindigkeitssensors 5 der alten Bahn und berechnet die Laufgeschwindigkeit der Bahn W basierend auf der Anzahl der Impulse, die sie innerhalb jedes vorgeschriebenen Zeitabstands empfangen hat, während dessen die Schaltung 71 für die Berechnung der Geschwindigkeit der neuen Bahnrolle das Ausgangssignal vom Geschwindigkeitssensor 2 der neuen Bahnrolle empfängt. Das resultierende Ausgangssignal der Schaltung für die Berechnung der Geschwindigkeit der alten Bahn wird zu einer Signalformerschaltung 74 für die Geschwindigkeit der alten Bahn übertragen, die dann durch Ausgabe eines Signals für die Geschwindigkeit der alten Bahn reagiert, das repräsentativ für die Laufgeschwindigkeit der alten Bahn W im Analogformat ist.
Die Signalformerschaltung 72 für die Geschwindigkeit der neuen Bahnrolle und die Signalformerschaltung 74 für die Geschwindigkeit der alten Bahn sind beide an eine Komparatorschaltung 75 angeschlossen. Letztere vergleicht die Signale der Geschwindigkeiten der neuen Bahnrolle und der alten Bahn und sendet ein Signal, das die Abweichung der Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ von der Laufgeschwindigkeit der alten Bahn W anzeigt. Das Abweichungssignal wird zu einer Motor-Treiberschaltung 76 geleitet, die an den Antriebsmotor M der neuen Bahnrolle WR₂ angeschlossen ist. Die Motor-Treiberschaltung 76 schaltet den Motor M so ein, dass die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ an die Laufgeschwindigkeit der alten Bahn W angeglichen werden kann.
Das Abweichungssignal von der Steuerschaltung 7 des Antriebsmotors der neuen Bahnrolle wird auch zu einer Schaltung P für die Bestimmung der Geschwindigkeitsangleichung übertragen, die Bestandteil des Bahnspleißmechanismus ist. Das Abweichungssignal wird von der Schaltung P dazu verwendet, die Übereinstimmung zwischen der Laufgeschwindigkeit der alten Bahn W und der Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ festzustellen, was für den erfolgreichen Betrieb des Bahnspleißmechanismus unbedingt erforderlich ist.
Betrieb
Die Rotationswelle 1a mit den zwei Trägerarmpaaren A₁ und A₂ wird im Uhrzeigersinn gedreht (wie in 3), wenn die alte Bahnrolle WR₁ bis zu einem vorgeschriebenen Durchmesser aufgebraucht ist. Die neue, unverbrauchte Bahnrolle WR₂ wird von ihrer Bereitschaftsposition (3) in die Spleißpositon (4) gegenüber der Bahn W bewegt, die von der alten Bahnrolle WR₁ aus abgewickelt wird. Die Drehung der Rotationswelle 1a wird automatisch gestoppt, sobald die neue Bahnrolle WR₂ die Spleißposition erreicht, da der Sensor 34 für die Positionierung der neuen Bahnrolle dann auf übliche Weise (vielleicht fotoelektrisch) die Ankunft der neuen Bahnrolle in der Spleißposition erkennt.
Während sich die neue Bahnrolle WR₂ wie oben zur Spleißposition bewegt, ermittelt die Sensorpositionier-Steuerschaltung 35 den Drehwinkel der Welle 1a basierend auf dem Ausgangssignal des Trägerarm-Wegsensors 33. In der Praxis kann dieser Wegsensor in Form eines absoluten Drehgebers verwendet werden, der an die Welle 1a gekoppelt ist. Die Trägerarmpaare A₁ und A₂ haben jeweils eine konstante Länge, unabhängig von den möglicherweise verschiedenen Durchmessern der zu handhabenden neuen Bahnrollen. Da die Sensorpositionier-Steuerschaltung 35 jetzt den Winkel kennt, um den das Trägerarmpaar A₂ zur Bewegung der neuen Bahnrolle WR₂ in die Spleißposition gedreht wurde, kann sie obendrein die horizontale Position der Drehachse der neuen Bahnrolle WR₂ bezogen auf die Drehachse des Trägerarmpaars A₂ oder der Rotationswelle 1a berechnen.
Als Nächstes folgt der Schritt der Positionierung des Abstandssensors 59 der neuen Bahnrolle, der zusammen mit dem Geschwindigkeitssensor 2 der neuen Bahnrolle am Sensorhalter 58 direkt über der Drehachse der neuen Bahnrolle WR₂ befestigt ist, die wie oben in die Spleißpostion bewegt wurde. Zu diesem Zweck versetzt die Sensorpositionier-Steuerschaltung 35 den horizontalen Antriebsmotor 40 in Drehung. Die Drehung des horizontalen Antriebsmo tors 40 wird über den Zahnriemen 43 zur Gewindestange 42 übertragen, was zur linearen Verschiebung des Schlittens 47 führt, der über den Fuß 48 durch das Gewinde in Eingriff mit der Stange 42 steht.
1 wurde unter der Voraussetzung gezeichnet, dass der Schlitten 47 und damit auch der Sensorhalter 58 in Bereitschaft in der am weitesten links liegenden Position (wie in dieser Figur dargestellt) der horizontalen Antriebsmittel 31 gehalten wurden. Der Schlitten 47 bewegt sich von dieser Bereitschaftspostion nach rechts, bis sich der Abstandssensor 59 der neuen Bahnrolle vertikal über der Drehachse der neuen Bahnrolle WR₂ befindet, deren Position wie oben berechnet wurde. Die Drehung des horizontalen Antriebsmotors 40 wird ausgeschaltet, sobald der Abstandssensor 59 der neuen Bahnrolle so positioniert ist.
Der nächste Schritt ist die Einstellung des Abstands zwischen dem Abstandssensor 59 der neuen Bahnrolle und der Oberfläche der neuen Bahnrolle WR₂. Die Sensorpositionier-Steuerschaltung 35 schaltet bei dem auf dem Schlitten 47 angeordneten vertikalen Antriebsmotor 50 die Drehung ein. Der vertikale Antriebsmotor 50 überträgt die Drehung über den Zahnriemen 53 auf die Mutter 56. Hier wird wieder davon ausgegangen, dass der Sensorhalter 58 in Bereitschaft in seiner höchsten Position unter dem Schlitten 47 gehalten wurde. Mit der Drehung der Mutter 56 in einer vorgewählten Richtung bewegt sich deshalb der Sensorhalter 58 nach unten, bis der Abstandssensor 59 der neuen Bahnrolle den Umfang der neuen Bahnrolle WR₂ in einer vorher zugewiesenen Position erkennt. Danach wird die Drehung des vertikalen Antriebsmotors 50 ausgeschaltet.
Der Geschwindigkeitssensor 2 der neuen Bahnrolle wurde somit optimal positioniert, um die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ in einem vorher zugewiesenen Abstand und Winkel zur Rollenoberfläche an deren Schnittpunkt mit der vertikalen Ebene, die die Achse neuen Bahnrolle enthält, zu erfassen. Der Geschwindigkeitssensor 2 der neuen Bahnrolle bestrahlt der Rollenoberfläche an der erforderlichen Stelle mit einem Laserstrahl, obwohl davon ausgegangen wird, dass sich die neue Bahnrolle WR₂ noch nicht dreht.
Nach diesem Vorgang der Positionierung des Geschwindigkeitssensors der neuen Bahnrolle und während des weiteren Verbrauchs der alten Bahnrolle WR₁ bis zu einem weiteren vorgeschriebenen Durchmesser kann der Antriebsmotor M antreibend an die neue Bahnrolle WR₂ gekoppelt werden, um diese in die gleiche Richtung wir die alte Bahnrolle zu bewegen (angezeigt durch die Pfeile in 1 und 4). Es versteht sich, dass der abnehmende Durchmesser der alten Bahnrolle WR₁ sowohl aus der Zählung ihrer Umdrehungen als auch aus dem Ausgangssignal des Geschwindigkeitssensors 5 der alten Bahn fortwährend berechnet und ermittelt wird, wie es bisher auch in der Praxis durchgeführt wurde.
Der fotoelektrische Geschwindigkeitssensor 2 der neuen Bahnrolle beginnt mit dem Senden des elektrischen Signals, das die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ anzeigt, während diese sich wie oben zu drehen beginnt. Dieses Signal der Geschwindigkeit der neuen Bahnrolle wird zur Schaltung 71 für die Berechnung der Geschwindigkeit der neuen Bahnrolle übertragen, die zur Steuerschaltung 7 des Antriebsmotors der neuen Bahnrolle gehört.
Der Geschwindigkeitssensor 5 der alten Bahn, der durch die reibschlüssig mit der alten Bahn W drehende Führungswalze G angetrieben wird, sendet in Form eines Drehgebers Impulse mit einer Frequenz aus, die repräsentativ für die Laufgeschwindigkeit der alten Bahn ist. Dieses Ausgangssignal des Geschwindigkeitssensors 5 der alten Bahn wird zur Schaltung 73 für die Berechnung der Geschwindigkeit der alten Bahn übertragen, die zur Steuerschaltung 7 des Antriebsmotors der neuen Bahnrolle gehört.
In der Steuerschaltung 7 des Antriebsmotors der neuen Bahnrolle berechnet die Schaltung 71 für die Berechnung der Geschwindigkeit der neuen Bahnrolle dann nach Ablauf jedes vorgeschriebenen Zeitraums die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ basierend auf dem Ausgangssignal des Geschwindigkeitssensors 2 der neuen Bahnrolle. Das resultierende digitale Ausgangssignal von der Schaltung 71 für die Berechnung der Geschwindigkeit der neuen Bahnrolle wird an die Signalformerschaltung 72 für die Geschwindigkeit der neuen Bahnrolle gesendet, die dann so darauf reagiert, dass sie ihren analogen Gegenwert zur Komparatorschaltung 75 leitet. Die Schaltung 73 für die Berechnung der Geschwindigkeit der alten Bahn berechnet die Laufgeschwindigkeit der alten Bahn W aus dem Ausgangssignal des Geschwindigkeitssensors 5 der alten Bahn, und zwar synchron mit der Berechnung der Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ durch die Schaltung 71 für die Berechnung der Geschwindigkeit der neuen Bahnrolle. Nach Eingang dieses von der Schaltung 73 für die Berechnung der Geschwindigkeit der alten Bahn erhaltenen Bahngeschwindigkeitssignals liefert die Signalformerschaltung 74 für die Geschwindigkeit der alten Bahn ihren analogen Gegenwert an die Komparatorschaltung 75.
Die Komparatorschaltung 75 vergleicht die zwei Eingangssignale – d. h. die Laufgeschwindigkeit der Bahn W die von der alten Bahnrolle WR₁ abgewickelt und zur Druckmaschine geführt wird, sowie die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂, die in der Spleißposition in dieselbe Richtung gedreht wird wie die alte Bahnrolle (siehe 4). Das resultierende Abweichungssignal, das die Abweichung der Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ von der Laufgeschwindigkeit der alten Bahn W anzeigt, wird zur Motor-Treiberschaltung 76 übertragen, die dann den Antriebsmotor M der neuen Bahnrolle entsprechend einschaltet.
Dieser Zyklus der Geschwindigkeitssteuerung des Antriebsmotors der neuen Bahnrolle ist zu wiederholen, bis die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ mit der Laufgeschwindigkeit der alten Bahn W übereinstimmt.
Das Abweichungssignal der Komparatorschaltung 75 wird ebenfalls wie oben zur Schaltung P für die Bestimmung der Geschwindigkeitsangleichung übertragen. Die Schaltung P zählt jedes Mal um Eins aufwärts, wenn das eingehende Abweichungssignal eine Abweichung unter einem vordefinierten Grenzwert anzeigt, oder – freier ausgedrückt – jedes Mal, wenn das Abweichungssignal eine Abweichung der Umfangsgeschwindigkeit der neuen Bahnrolle WR₂ von der Laufgeschwindigkeit der alten Bahn W anzeigt, die ungefähr gleich Null ist. Die Zählung wird zurückgesetzt, sobald die Geschwindigkeitsabweichung einen vordefinierten Grenzwert überschreitet. Die Schaltung P für die Bestimmung der Geschwindigkeitsangleichung kann bestimmen, dass die alte und die neue Bahn synchronisiert wurden, wenn die Zählung beispielsweise Fünf erreicht.
Die Bahnen können jetzt verspleißt werden. In 5 und 6 ist dargestellt, dass der Spleißer B gegen die alte Bahn W geschoben werden kann, um diese gegen die neue Bahnrolle WR₂ zu drücken, und dass auch das Schneidwerk C vorwärts gestoßen werden kann, um die alte Bahn in einer Position unmittelbar vor ihrem Anklebepunkt an die neue Bahnrolle abzuschneiden. Die neue Bahnrolle WR₂ beginnt sich dann zu drehen und wickelt die Bahn ab, während diese in die Maschine gezogen wird. Der Motor M muss die neue Bahnrolle WR₂ nun nicht mehr antreiben und wird deshalb von ihr entkoppelt.
Nachdem der Antriebsmotor M der neuen Bahnrolle wie oben nach Beendigung des Spleißvorgangs entkoppelt wurde, kann auch die Motor-Steuerschaltung 7 ausgeschaltet werden. Der Sensorpositionier-Mechanismus 3 muss allerdings noch dafür sorgen, dass der Geschwindigkeitssensor 2 der neuen Bahnrolle von seiner in 1 in durchgehenden Linien dargestellten Arbeitsposition zur eingezogenen Position (in gestrichelten Linien) zurückbewegt wird. Daher können der horizontale Antriebsmotor 40 und der vertikale Antriebsmotor 50 beide eingeschaltet werden, um den Sensor 2 zurückzuziehen und ihn bis zum nächsten Spleißvorgang in Bereitschaftsposition zu halten. Die Drehung der Motoren 40 und 50 lässt sich automatisch durch Bereitstellung von Schaltern beenden, die durch den Schlitten 47 und den Sensorhalter 58 betätigt werden, sobald beide vollständig zurückgezogen wurden.
Obwohl die vorliegende Erfindung in sehr speziellen Aspekten und als angepasst an die Spleißung aufeinander folgender Papierrollen an der Einzugsstation einer Rollendruckmaschine dargestellt und beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindung in anderen Formen in ähnlichen und verschiedenen anderen Anwendungen ausgeführt werden könnte. Es ist daher angemessen, dass die Erfindung allgemein und in einer Weise konstruiert werden kann, die mit der eigentlichen Bedeutung oder dem richtigen Umfang der angehängten Patentansprüche übereinstimmt.

Claims

System zur Geschwindigkeitsangleichung der Umfangsgeschwindigkeit einer zweiten Bahnrolle an die Laufgeschwindigkeit einer Bahn als Vorbereitung auf das Spleißen der Bahn, für eine Vorrichtung zum Anspleißen einer Bahn (W) aus Papier an die zweite Bahnrolle (WR2) mit einem veränderlichen Durchmesser; wobei die Bahn (W) mit irgendeiner vorgegebenen Geschwindigkeit entlang einem vordefinierten Weg läuft, indem sie von einer ersten Bahnrolle (WR₁) abgewickelt wird; wobei die zweite Bahnrolle (WR₂) in einer Spleißposition gedreht werden kann, in der sie in einer vorgeschriebenen konstanten Entfernung von der Bahn (W) beabstandet ist; wobei das System zur Geschwindigkeitsangleichung umfasst: einen ersten Geschwindigkeitssensor (5), um die Laufgeschwindigkeit der Bahn (W) zu erfassen; Bahnrollen-Antriebsmittel (M), um die zweite Bahnrolle (WR2) in die Spleißposition zu bewegen; einen zweiten Geschwindigkeitssensor (2), um die Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Bahnrolle (WR₂) zu erfassen; und eine elektrische Steuerschaltung (7), die Eingänge, die an den ersten (5) und den zweiten (2) Geschwindigkeitssensor angeschlossen sind, und einen Ausgang aufweist, der an die Bahnrollen-Antriebsmittel (M) angeschlossen ist, um diese steuerbar einzuschalten, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der sich in der Spleißposition drehenden zweiten Bahnrolle (WR₂) von der Laufgeschwindigkeit der Bahn (W) abweicht; dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Geschwindigkeitssensor (2) die Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Bahnrolle (WR2) fotoelektrisch erfasst; Sensorpositioniermittel (3) vorgesehen sind, um den zweiten Geschwindigkeitssensor (2) justierbar entlang zwei orthogonalen Achsen zu einer Erfassungsposition zu bewegen, die bezogen auf die in der Spleißposition gehaltene zweite Bahnrolle (WR₂) optimal ist – ganz gleich, wie groß der Durchmesser der zweiten Bahnrolle ist; und die Sensorpositioniermittel einen Eingang haben, um die Position der Achse der zweiten Bahnrolle (WR2) und den Abstand des zweiten Geschwindigkeitssensors (2) von der Oberfläche der in der Spleißposition gehaltenen zweiten Bahnrolle (WR2) zu bestimmen.
System zur Geschwindigkeitsangleichung für eine Bahnspleißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorpositioniermittel (3) umfassen: erste Antriebsmittel (31), um den zweiten Geschwindigkeitssensor (2) in eine erste Richtung rechtwinkelig zur Achse der in der Spleißposition gehaltenen zweiten Bahnrolle (WR₂) zu bewegen; zweite Antriebsmittel (32), um den zweiten Geschwindigkeitssensor (2) in eine zweite Richtung rechtwinkelig zu der ersten Richtung und der Achse der in der Spleißposition gehaltenen zweiten Bahnrolle zu bewegen; und eine Sensorpositionier-Steuerschaltung (35), die elektrisch an die ersten und zweiten Antriebsmittel angeschlossen ist, um diese zu steuern.
System zur Geschwindigkeitsangleichung für eine Bahnspleißvorrichtung nach Anspruch 2, wobei zumindest die zweite Bahnrolle (WR₂) drehbar von einem Rotations-Rollenständer (1) gehalten wird, der winkelig verschiebbar ist, um die zweite Bahnrolle von einer Bereitschaftsposition zu der Spleißposition zu bewegen; dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorpositioniermittel (3) ferner einen Wegsensor (33) umfassen, um den Winkel der Verschiebung des Rotations-Rollenständers bei der Bewegung der zweiten Bahnrolle von der Bereitschaftsposition zur Spleißposition zu erfassen; und dass die Sensorpositionier-Steuerschaltung (35) elektrisch an den Wegsensor (33) angeschlossen ist, um basierend auf dem Winkel der Verschiebung des Rotations-Rollenständers die Position der Achse der zweiten Bahnrolle (WR₂) in der ersten Richtung festzustellen und um die ersten Antriebsmittel (31) dazu zu veranlassen, den zweiten Geschwindigkeitssensor (2) in eine vorgewählte Position in der ersten Richtung zu bewegen.
System zur Geschwindigkeitsangleichung für eine Bahnspleißvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorpositioniermittel (3) ferner einen Bahnrollen-Abstandssensor (59) umfassen, um den Abstand des zweiten Geschwindigkeitssensors (2) von der Oberfläche der in der Spleißposition gehaltenen zweiten Bahnrolle (WR₂) zu erfassen; und dass die Sensorpositionier-Steuerschaltung (35) elektrisch an den Bahnrollen-Abstandssensor (59) angeschlossen ist, um als Reaktion auf ein Ausgangssignal des Bahnrollen-Abstandssensors die zweiten Antriebsmittel (32) dazu zu veranlassen, den zweiten Geschwindigkeitssensor (2) in eine vorgewählte Position in der zweiten Richtung zu bewegen.
System zur Geschwindigkeitsangleichung für eine Bahnspleißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorpositioniermittel (3) umfassen: einen Schlitten (47); erste Antriebsmittel (31), um den Schlitten in eine erste Richtung rechtwinkelig zur Achse der in der Spleißposition gehaltenen zweiten Bahnrolle (WR₂) zu bewegen; zweite Antriebsmittel (32), die am Schlitten befestigt sind, um mit diesem in die erste Richtung bewegt zu werden, und an den zweiten Geschwindigkeitssensor (2) gekoppelt sind, um diesen in eine zweite Richtung rechtwinkelig zu der ersten Richtung und der Achse der in der Spleißposition gehaltenen zweiten Bahnrolle zu bewegen; und eine Sensorpositionier-Steuerschaltung (35), die elektrisch an die ersten und zweiten Antriebsmittel angeschlossen ist, um diese zu steuern.
System zur Geschwindigkeitsangleichung für eine Bahnspleißvorrichtung nach Anspruch 5, wobei zumindest die zweite Bahnrolle (WR₂) drehbar von einem Rotations-Rollenständer (1) gehalten wird, der winkelig verschiebbar ist, um die zweite Bahnrolle von einer Bereitschaftsposition zu der Spleißposition zu bewegen; dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorpositioniermittel (3) ferner umfassen: einen Sensorhalter (58), durch den die zweiten Antriebsmittel (32) an den zweiten Geschwindigkeitssensor (2) gekoppelt sind; einen Bahnrollen-Abstandssensor (59), der in einer vorgeschriebenen Positionsbeziehung zum zweiten Geschwindigkeitssensor an dem Sensorhalter befestigt ist, um einen Abstand von der Oberfläche der in der Spleißposition gehaltenen zweiten Bahnrolle zu erfassen; und einen Wegsensor (33), um den Winkel der Verschiebung des Rotations-Rollenständers (1) bei der Bewegung der zweiten Bahnrolle von der Bereitschaftsposition zur Spleißposition zu erfassen; und dass die Sensorpositionier-Steuerschaltung (35) elektrisch an den Wegsensor (33) angeschlossen ist, um basierend auf dem Winkel der Verschiebung des Rotations-Rollenständers die Position der Achse der zweiten Bahnrolle in der ersten Richtung festzustellen und um die ersten Antriebsmittel (31) dazu zu veranlassen, den Bahnrollen-Abstandssensor in eine auf die Achse der zweiten Bahnrolle ausgerichtete Position in der zweiten Richtung zu bewegen.
System zur Geschwindigkeitsangleichung für eine Bahnspleißvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Sensorpositioniermittel (3) ferner umfassen: einen Sensorhalter (58), durch den die zweiten Antriebsmittel (32) an den zweiten Geschwindigkeitssensor (2) gekoppelt sind; und einen Bahnrollen-Abstandssensor (59), der in einer vorgeschriebenen Positionsbeziehung zum zweiten Geschwindigkeitssensor an dem Sensorhalter befestigt ist, um einen Abstand von der Oberfläche der in der Spleißposition gehaltenen zweiten Bahnrolle (WR₂) zu erfassen; und, wobei die Sensorpositionier-Steuerschaltung (35) elektrisch an den Bahnrollen-Abstandssensor (59) angeschlossen ist, um als Reaktion auf ein Ausgangssignal des Bahnrollen-Abstandssensors (59) die zweiten Antriebsmittel (32) dazu zu veranlassen, den zweiten Geschwindigkeitssensor (2) in eine vorgewählte Position in der zweiten Richtung zu bewegen.
System zur Geschwindigkeitsangleichung für eine Bahnspleißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuerschaltung (7) umfasst: Mittel (71, 72) zur Berechnung der Bahnrollengeschwindigkeit, die an den zweiten Geschwindigkeitssensor (2) angeschlossen sind, um die Umfangsgeschwindigkeit der in der Spleißposition angetriebenen zweiten Bahnrolle (WR₂) in vorgeschriebenen Zeitabständen zu berechnen; Mittel (73, 74) zur Berechnung der Bahngeschwindigkeit, die an den ersten Geschwindigkeitssensor (5) angeschlossen sind, um – synchron mit der Berechnung der Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Bahnrolle durch die Mittel zur Berechnung der Bahnrollengeschwindigkeit – die Laufgeschwindigkeit der entlang dem vordefinierten Weg laufenden Bahn (W) zu berechnen; eine Komparatorschaltung (75), die an die Mittel zur Berechnung der Bahnrollengeschwindigkeit und die Mittel zur Berechnung der Bahngeschwindigkeit angeschlossen ist, um ein Ausgangssignal zu liefern, das eine Abweichung der Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Bahnrolle von der Laufgeschwindigkeit der entlang dem vordefinierten Weg laufenden Bahn anzeigt; und eine Treiberschaltung (76), die zwischen der Komparatorschaltung und den Bahnrollen-Antriebsmitteln (M) angeschlossen ist, um Letztere anzusteuern, damit die Abweichung auf Null reduziert werden kann.
System zur Geschwindigkeitsangleichung für eine Bahnspleißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Geschwindigkeitssensor (2) die Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Bahnrolle (WR₂) basierend auf Interferenzstreifen erfasst, die von zwei sich schneidenden Lichtstrahlen erzeugt werden.
System zur Geschwindigkeitsangleichung für eine Bahnspleißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Geschwindigkeitssensor (2) die Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Bahnrolle (WR₂) basierend auf der Frequenzabweichung eines Lichtstrahls erfasst, der von der Oberfläche der zweiten Bahnrolle reflektiert wird.