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Steuervorrichtung mit lichtelektrischen Zellen für Mehrfarbendrucker
Die Erfindung bezieht sich auf eine lichtelektrische Steuervorrichtung für Mehrfarbendrucker.
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Bei dem Mehrfarbendruck ist es erforderlich, den ersten Druck zu trocknen,
bevor der nächste Farbdruck erfolgen kann. Es sind große Abstände auf der Papierbahn
und oft besondere Trockenvorrichtungen zwischen den verschiedenen Drucken erforderlich,
die meist ein Schrumpfen oder Strecken der Papierbahn zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Drucken zur Folge haben, so daß die unbedingt erforderliche genaue Übereinstimmung
der einzelnen Farbdrucke nicht mehr gewährleistet ist.
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Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen eine von dem Druckwerk
gleichzeitig am Rand der Papierbahn aufgedrückte Paßmarke entweder durch direkten
Kontakt oder mit Hilfe einer lichtelektrischen Zelle geprüft und bei denen ferner
durch Vergleich mit einem Stromimpuls, der von einem auf der Walzenwelle befindlichen
Kollektor durch umlaufende Kontaktstellen o. dgl. in regelmäßiger Folge erzeugt
wird, die selbsttätige Steuerung der Druckwalze über ein Differential o. dgl. erfolgt.
Diese Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß die vom Kollektor erzeugten Stromimpulse
unabhängig von den Veränderungen der Länge der Papierbahn zwischen zwei Farbdrucken
sind. %\ußerdem geben sie infolge der verwendeten mechanischen Hilfsmittel, wie
Kontaktscheiben, Kommutatoren o. dgl., bei längerem Betrieb leicht zu Störungen
Anlaß.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im besonderen auf eine Steuervorrichtung
mit zwei lichtelektrischen Zellen, bei der jede Längenänderung der Papierbahn zwischen
den aufeinanderfolgenden Druckwerken, auch wenn sie einen beliebig kleinen, vorher
einstellbaren Wert überschreitet, ausgeglichen wird. Für die selbsttätige, seitliche
Bahnausrichtung ist nun bereits die Anordnung zweier lichtelektrischer Zellen verwendet
wor-. den, bei der zwei kreisförmige Lichtbündel
je zur 11;ilfte
von den hellen Rändern zu beiden Seiten der bewegten. ausgerichteten Papierbahn
von zwei lichtelektrischen Zellen reflektiert werden und bei der durch eine seitliche
Verschiebung der Papierbahn die Lichtanteile der reflektierten Lichtbündel bei einer
Zelle vermindert und bei der anderen vermehrt werden, was das ordnungsgemäße Einregeln
der Papierbahn zur Folge hat.
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Gemäß der Erfindung wird die Steuerung dadurch erreicht, däß die in
der üblichen Weise in den einzelnen Druckwerken gleichzeitig mit jedem Druckbild
aufgedruckten Paßmarken auf entgegengesetzten Rändern der Papierbalin räumlich entfernt
voneinander aufgedruckt werden und daß anschließend jede Paßmarke durch je eine
auf der betreffenden Seite der Bahn in der -Nähe der Kante angeordnete lichtelektrische
Zelle geprüft wird, wobei die an getrennten Stellen von beiden Zellen einzeln vorgenommenen
Prüfungen der Paßmarken ohne mechanische Hilfsmittel, wie Kontaktscheiben. Kommutatoren
o: dgl., über Verstärkerröhren und gittergesteuerte Gasentladungsgefäße in Vergieich
zueinander gesetzt werden und entsprechend den erzielten Prüfungsergebnissen eine
Drehbewegung der Regulierwalze nach der einen oder anderen - Richtung bewirkt wird.
Auch bei einer größeren Anzahl von Farben läßt sich die Steuervorrichtung -geilläß
der Erfindung ebenfalls mit Vorteil verwenden, wenn von jedem einzelnen Farbdruckwerk
eitle neue Paßmarke aufgedruckt wird, die mit einer der vorher aufgedruckten Paßmarken
in übereinstimmung gebracht wird. Es ist so möglich, bei sinngemäßer Anordnung der
Steuervorrichtung gemäß der Erfindung Drucke mit einer großen Anzahl von Farben
einwandfrei herzustellen.
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Die: einzelnen Farbdrucke ergeben in jedem Falle genaue Passer, ohne
daß irgendwelche zusätzliche, durch Hand zu betätigende Einstellungen erforderlich
wären.
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Die Erfindung soll an Hand der Abb. i und 2 veranschaulicht werden.
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Abb. i zeigt den llehrfarhendrucker, Abb.2 die gesamte Steuer- bzw.
Überwachungsanordnung für den in Abb. i gezeigteil Mehrfarbendrucker.
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Die zu bedruckende Bahn io läuft zwischen den Druckwalzeil r i und
12 hindurch. Diese Walzen drucken ein Farbmuster auf die Bahn, das sich in bestimmter
Reihenfolge wiederholt, und zwar ein Muster für jeden Umlauf der Rollen. Dem Muster
entsprechend sind am Rande der Bahn Markierungsstriche oder -ze=chen angebracht.
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Damit die Farben genügend Zeit zum Trocknen traben, bevor der nächste
Druck erfolgt, sind beträchtliche Zwischenräume zwischen den Druckwalzen r r, 12
und den Wal-7e11 14, I5, die den ilächsten Druck vornehmen, vorhanden. Diese Zwischenräume
werden dadurch erreicht, daß die zu bedruckenden Bahnen zunächst unterhalb der Führtingsrölle
r(, dann aufwärts über die Führungsrillen 17 und i S und dann wieder abwärts unterhalb
Führungsrolle ig in die Druckwalzen 14 und 15 der zweiten Druck-, vorrichtung geführt
werden. Durch diese Druckwalzen r4., 15 wird eine zweite Farbe aufgedruckt, und
es ist deshalb unbedingt erforderlich, aufgedruckt., dieser Drück genau mit dein
lltister, das von den Druckwalzen r r, 12 vorher aufgedruckt wurde. übereinstimmt.
Zu diesem Zweck werden eine Anzahl von Markierungen von den Druckwalzen r., und
ri iil Ahhänl;igkeit von dem l,arbinuster in bestimmten Abst.inden auf den Rand
der Bahn gedruckt.
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Die Druckwalzen 1r, 12 und 14, r; wer--den von irgendeinem :1iitrieb,
z. B. von einem Eleltrolnötor 21. über die K=egelräder, wie in der Abb. i gezeigt,
angetrieben. Das zwischengefügte Schneckenrad des Differentials 2" kämmt finit der
Schl=ecke 23, die voll einem kleinen Elektromotor angetrieben wird. Ist der Motor
24 abgeschaltet, dann wird durch die Schnecke ein Drehen des Schneckenrades verhindert,
und die Übersetzung erfolgt direkt: Ist der Motor24 eingeschaltet, so wird das Schneckenrad
22a in die eine oder andere Richtung gedreht und dadurch die Vornahme des Druckes
durch die Druckwalzen 14 und 15 beschleunigt oder verzögert. .
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Um die Unregelmäßigkeit zwischen dem ersten und zweiten Druck zu korrigieren,
sind erfindungsgemäß lichtelektrische Zellen angebracht, die auf die Markierungszeichen
13 und 2o ansprechen und den Motor 2.1 einschalten; der einen Ausgleich zwisdhen
den Druckwalzen 14 und 15 und dem bereits vorher erfolgten Farbdruck vominunt.
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Diese Überwachungseinrichtung bestellt aus einer Lampe 25, um die
iHarkierungsze=chen zu beleuchten, und einer lichtelektrischen Zelle 26, die auf
den Durchgang der Markierungszeichen anspricht und, elektrische Impulse hervorruft.
Ähnlich arbeitet die Lampe 27 und die lichtelektrische Zelle 2$, die auf die Marl;ierun<,azeiclien
2o reagiert. Diese Impulse werden gleichzeitig hervorgerufen, wenn das voll den
Druckwalzen ii und 12 auf die Bahn gedruckte Farbintister sich im richtigen Abstand
zu den Druckwalzell 14 und 15 befindet.
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Der Motor 2d. ist, wie aus der Abbildung ersichtlich, mit zwei gleichen
Feldwicklungen -ersehen. Wird der Motor durch eine dieser Wicklungen erregt, so
l:itift er in einer Richtung
und verändert somit die Lage der Druckwalzen
14 und 15. Die Erregung der anderen j#4otorwicl:lunh bewirkt, daß der Motor nach
der anderen Richtung ebenfalls eine Korrekter vornimmt.
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Die Anoden 3ia, 32R der beispielsweise mit Gas gefüllten Dreielektrodenröhren
werden über die geteilte Erregerwicklung mit der einen Bürste des 'Motors verbunden,
während die Kathoden 31l und 32L über eine Sekundärwicklung des Transformators 33
und den veränderlichen Widerstand 34. mit der - anderen Bürste des Motors 24 verbunden
sind.
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Werden die Röhren 31 und 32 mit Wechselstrom gespeist, so arbeiten
sie nur während ,der positiven Halbwelle. Der Stromfluß in einer der Röhren setzt
ein, wenn die Spannung an einem der Gitter 3 i c bzw. 32C einen größeren positiven
Wert erhält als ein vorher festgesetzter kritischer Wert. Sobald die Entladung eingesetzt
hat, ist das Gitter nicht mehr im Stande, den Strom während der Halbperiode zu unterbinden,
und der Anodenstrom kann nur unterbrochen werden, wenn die Anodenspannung durch
Null hindurchgeht. Ähnliche Röhren 36 und 37 sind vorgesehen, um die Röhren 31 und
32 in Betrieb zu setzen. Diese Röhren 36 und 37 werden aus einer Gleichstromquelle
38 und 39 gespeist. Die Gleichspannung für die Röhren 38 und 39 kann beispielsweise
durch die Gleichrichteranordnung 4:o erzeugt werden. Die Anoden 36a und 37a sind
durch die beiden Widerstände 42 und 43 miteinander in Brückenschaltung verbunden.
Ein Abgriffpunkt des Widerstandes 42 ist mit der,oberen positiven Leitung 38 verbunden,
während ein Abgrifipunkt des unteren Widerstandes über eine Sekundärwicklung 33a
des Transformators 33 mit den Kathoden der Röhren 31 und 32 verbunden ist. Die Gitter
3zC, 32c sind entsprechend mit der anderen Seite der Brücke verbunden.
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Mit der Gleichstromquelle sind zwei Spannungsteiler verbunden; der
erste Spannungsteiler setzt sich aus den Widerständen 46, 47, 4.8 und der zweite
aus den Widerständen 49 und 50 zusammen.
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Die Röhren 36 und 37 sind Glühkathodenröhren, deren Heizfäden 36L,
37L über eine Heizwicklung des Transformators :41 gespeist werden. Der Mittelpunkt
dieser Heizwicklung ist über Leitung 51 und 52 mit einem Spannungsteiler verbunden,
und zwar so, daß die Kathoden 36L und 37L normalerweise eine negative Spannung gegenüber
den Anoden 36a und 37a besitzen.
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Die Impulse, die von den Prüfvorrichtungen 25 und 26 hervorgerufen
werden, werden mit Hilfe eines zweistufigen Verstärk-.ers 53 verstärkt und zum Gitter
der Röhre ,;; geführt. Desgleichen werden die Impulse, die von der Prüfanordnung
27 und 28 herrühren. durch einen zweistufigen Verstärker 54. verstärkt und an das
Gitter der Röhre 36 geführt. Die lichtelektrischen Zellen sind entsprechend mit
dem Gitter der Röhre 55 bzw. 56 verbunden und bewirken die Verstärkung in der ersten
Stufe. Die Anoden der Röhren 57 und 58 bewirken die zweite Verstärkung und sind
mit den entsprechenden Gittern 36C bzw. 37c verbunden.. Die Kathoden der Röhren
55, 56, 57 und 58 sind an den negativen Pol der Hilfsstromquelle39 geführt. Die
Anoden der Verstärkerröhren in der ersten Stufe sind über Leitung 59 und Abzweigpunkt
4.7a mit dem Spannungsteiler und die Anoden der Röhren in der zweiten Verstärkerstufe
entsprechend über Widerstände 6o und 61 mit dem Abzweigpunkt 46a am Spannungsteiler
verbunden. Die Spannung in diesem Abzweigpunkt besitzt einen höheren positiven Wert
als die des Punktes 47°. . Die Gitterspannungen der Röhren 57 und 58 in der zweiten
Verstärkerstufe sind so groß, daß beide Röhren arbeiten. Dadurch werden die Widerstände
6o und 61, mit denen die Gitter der Röhren 36 und 37 verbunden sind, genügend negativ,
um einen Strom in den Röhren 36 und 37 zu verhindern.
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Wenn die Röhren 36 und 37, wie in dem Fall bei deri Röhren 31 und
32, wirksam werden, ist es nicht möglich, den Strom dieser Röhren durch die Gitterspannung
zu unterbrechen. Wenn der Strom in den Röhren 36 und 37, die mit Gleichstrom gespeist
werden, eingesetzt hat, kann er nur durch besondere Anordnungen im Anodenkreisstrom
unterbrochen werden oder wenn die Anodenspannung durch Null hindurchgeführt wird.
Zu diesem Zweck ist ein Einweggleichrichter 62 und ein Doppelweggleichrichter 63
vorgesehen.
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.Die Wirkungsweise der Vorrichtung soll im folgenden erläutert werden.
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Der zweite Druck soll z. B. gerade in dem Augenblick erfolgen, in
dem sich die Druckwalzen 14 und 15 in richtiger Stellung in bezug auf den ersten
Druck befinden. Dann werden die 'Markierungszeichen 13 und 2o gleichzeitig an den
lichtelektrischen Zellen vorbeigeführt, so daß gleichzeitig Stromimpulse an die
Gitter der Verstärkerröhren 55 und 56 gegeben werden und so ein plötzliches Anwachsen
des Stromes in diesen Röhren hervorrufen. Dieser Stromanstieg ruft einen Spannungsabfall
an den Widerständen 64 und 65 hervor, wodurch die positive Spannung an den Gittern
der Röhren 57 und. 58 abnimmt. Infolge der Abnahme der Gitterspannung nimmt der
Strom in Gien
Röhren rund 58 ebenfalls ab, wodurch @t-ieder ein
Spannungsabfall an den @j'iderständen 6o und 61 hervorgerufen wird. Damit nimmt
aber die Spannung an den Gittern 37c und 36c, die mit dem negativen Ende des Widerstandes
verbunden wird. ab und wird genügend positiv, um in den Röhren 36 und 37 einen Strom
fließen zu lassen. Der Stromdurchgang durch die Röhre 37 rührt von der positiven
Stromzuführung 38 her und führt über den linken Teil des Widerstandes .1a durch
die Röhre 37 über die Mittelanzapfung der Heizwicklungsleitung 52 zum negativen
Pol der Hilfsstromquelle. Ähnlich verläuft der Stromweg der Röhre 36 über Stromzuleitung
38, rechte Seite des Widerstandes 42; Röhre 36, Leitung 51, 52 und Widerstand
5o zum negativen Pol der Hilfsstromquelle.
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Diese Stromdurchgänge durch die Röhren 36 und 37 und durch den Widerstand
5o rufen am Widerstand einen Spannungsabfall hervor, und das obere Ende des Widerstandes
wird iniiner stärker positiv. Ein Kondensator 66 und ein damit in Reihe geschalteter
Widerstand 6611 wird parallel zum Widerstand 5o gelegt. Die eine Seite dieses Kondensators
ist über eine Sekundärwicklung des Transformators 67 mit dem Gitter der Röhre 62
verbunden. Infolgedessen wird das obere Ende des Widerstandes immer mehr positiv,
und der Kondensator 66; der über Leitung 68 mit dem oberen Ende des Widerstandes
5o verbunden ist; beginnt sich aufzuladen. Die Seite des Kondensators, die mit.
denn Gitter der Röhre 62 verbunden ist, wird positiv aufgeladen, und nach einer
vorher bestimmten Zeit wird das Gitter genügend positiv, um in den Röhren einen
Strom fließen zu lassen. Ein resultierender Strom fließt in dem Ausgangskreis der
Röhren durch die Primärwicklung des Transformators und induziert in der Sekundärwicklung
eine Spannung: Wenn diese Spannung auf einen bestimmten Wert angewachsen ist, fließt
der Strom von der Anode 63a zur Kathode und dann über Leitung 68 und Widerstand
5o zum negativen Pol der Hilfsstromquelle. Durch diesen Stromfluß steigt das Potential
am oberen Ende des Widerstandes 5o: plötzlich auf einen sehr hohen positiven Wert.
Die beiden Kathoden 361' und 37b werden positiv gegenüber den Anoden, wodurch ein
Strom in den Röhren 36 und 37 verhindert wird.
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Wenn jetzt die Länge der Bahn zwischen den ersten und zweiten Druckwalzen
aus irgendeinem Grunde größer werden sollte und die Druckwalzen 14, 15 der
zweiten Druckvorrichtung zu spät in bezug auf das bereits von der ersten Druckwalze
auf die Bahn gedruckte lfuster einsetzen sollten, so daß die Farben im Muster nicht
übereinstimmen, dann wird das Markierungszeichen 2o später als das Markierungszeichen
13 in Erscheinung treten, und die von der lichtelektrischen Zelle 26 hervorgerufenen
elektrischen Impulse werden früher auftreten als die entsprechenden Impulse der
lichtelektrischen Zelle 28. Durch die Röhre und den Widerstand 5o fließt ein Strom
und ruft einen Spannungsabfall am Widerstand hervor, so daß die positive Spannung
an den Kathoden der beiden Röhren immer mehr anwächst. Die Spannung wird jedoch
nicht groß genug, uni den Stromdurchgang in der Röhre 37 zu unterbrechen, aber sie
wird groß genug, um das Ansprechen der Röhre 36 auf die folgenden Stromstöße zu
verhindern. Folglich wirkt die Röhre 37 stromdurchlässig und die Röhre 36 stromsperrend.
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Der Strom durch die Röhre 37 ruft einen Spannungsabfall am linken
Teil 45 des Widerstandes 42 hervor und bewirkt dadurch, daß die Ladung des Gitters
32c immer mehr negativ wird. Die Spannung am rechten Teil des Widerstandes bleibt
dagegen auf dem konstanten Wert der Hilfsstromquelle erhalten, da kein Strom durch
die Röhre 36 fließt. Da die Kathoden 31b und 32L der beiden Röhren mit dem mittleren
Abgriff des Widerstandes 43 verbunden sind,- so vermindert sich die Spannung um
die halbe Differenz zwischen den beiden Punkten 44 und 45, was mit einer Erhöhung
der Gitterspannung gleichbedeutend ist. Da jedoch die Gitterspannung der Röhre 32:
durch den Spannungsabfall im linken Teil des Widerstandes 42 vermindert worden ist,
wirkt die Röhre 32 sperrend. Die Röhre 31 andererseits läßt .einen Strom durch;
da ihre Gitterspannung nicht abgenommen hat. Der Strom fließt von der Anode zur
Kathode über die Sekundärwicklung des Transformators 33, Leitung 71, Widerstand
34:, Motorbürste 2q., Leitung 7 2 zur Anode. Der Motor läuft an und dreht das zwischengesetzte
Schneckenrad 22a des Differentials 22 derart, daß das Einsetzen des Druckes der
Druckwalzen 14 und 15 in bezug auf das vorher von den Druckwalzen 12 und 1i gedruckte
Muster beschleunigt wird. Nach einem vorher bestimmten Zeitraum; der durch die Konstanten
des Stromkreises bestimmt ist, wird die Röhre 37 in der vorher beschriebenen Weise
für den Stromdurchgang gesperrt. Durch diese Stromsperre der Röhre 37 wird die Röhre
31 ebenfalls stromlos und hört auf, für den Motor 24 einen Hilfsstrom zu
schicken. Der Motor 24 setzt still, nachdem er die Stellung der Walzen 14 und 15
um ein bestimmtes Stück vorwärts 1 gedreht hat. Sind die Unregelmäßigkeiten in der
Übereinstimmung der- Drucke nicht voll-
Ü ausgeglichen, so wird
der vorher bes 'iii(lig z L, el schriebene Vorgang wiederholt, wenn die nachsten
Markierungszeichen an den lichtelektrischen Zellen 25 und a6 vorbeigeführt werden.
Sind die Ungenauigkeiten kleiner als ein vorher als vernachlässigbar festgesetzter
@\'ert, dann wird der Zeitraum zwischen den Impulsen, die von den lichtelektrischen
Zellen 26 und 28 herrühren, sehr klein sein, so claß man die Impulse als praktisch
gleichzeitig erfolgt betrachten kann. Diese elektrische Ventilschaltung ist jedoch
äußerst empfindlich und würde auch ansprechen, wenn das Zeitintervall so gering
ist, daß es vollkommen vernachlässigt werden kann. Um desliall> das System weniger
empfindlich zu machen und ein dauerndes Arbeiten der Steuervorrichtung auch bei
vernachlässigbar kleinen Unregelmäßigkeiten zu verhindern, wird der Zeitraum zwischen
den Impulsen vergrößert, wodurch die Röhren 36 und 37 von den Impulsen in Betrieb
gesetzt werden und eine Korrektur verhindern. Zu diesem Zweck werden eine Anzahl
Kondensatoren 73, 7-l, 75 mit verschiedenen Kapazitäten so geschaltet, daß jeweils
der gewünschte Kapazitätsbetrag parallel mit dem Widerstand 5o über einen Drehschalter
76 verbunden wird. Durch dieses Parallelschalten des Kondensators wird erreicht,
daß die Zeitkonstante im Stromkreis der Röhren 36 und 37 vergrößert wird und dadurch
die Zeitintervalle zwischen den Impulsen im Stromkreis der lichtelektrischen Zellen
26 und 28 ebenfalls vergrößert werden.
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Wenn die Länge der Bahn zwischen den ersten und zweiten Druckvorrichtungen
abnimmt, so werden die Druckwalzen 14 und 15 den Druck zu früh in bezug auf das
bereits gedruckte Muster vornehmen. Infolgedessen wird der von der lichtelektrischen
Zelle hervorgerufene Impuls früher wirksam werden als der der lichtelektrischen
Zelle 26. Hierdurch werden die Röhren 36 und 32 in Aktion treten, wie es bei den
Röhren 37 und 31 bereits beschrieben ist. Die Röhre 3z schickt einen Strom zum Motor
2.4 über die Erregerwicklung 3o. Dadurch dreht sich der Motor in der anderen Richtung
und verzögert so das Einsetzen des zweiten Druckvorganges. Nach einer vorher festgesetzten
Zeit wirken die Röhren 36 und 37 stromsperrend in der vorleer beschriebenen Art,
und der Motor 24 setzt still, nachdem er die Stellung der Walzen 14 und
15 uin einen bestimmten Betrag korrigiert hat. Wenn die Ungenauigkeit nicht
völlig behoben ist, so wird der Ausgleichsvorgang wiederholt, bis die Impulse, die
von den Markierungszeichen 13 und 2o hervorgerufen werden, innerhalb eines bestimmten
Zeitraumes liegen, in dem die Röhren 36 und 37 eingeschaltet werden und somit eine
weitere Korrektur verhindern.