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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Reibungsantriebsvorrichtung, wie beispielsweise Drucker, Plotter
und Schneidevorrichtungen, die ein Bandmaterial transportieren,
um graphische Bilder zu erzeugen, und insbesondere ein Verfahren
zum Kalibrieren einer Reibungsantriebsvorrichtung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Reibungs-, Splitt- oder Gitterantriebssysteme
(engl.: grit or grid drive systems) für den Transport von blattförmigem Band-
oder Bahnmaterial vor und zurück
in Längsrichtung
entlang einem Transportweg durch einen Plotter, eine Druck- oder
Schneidevorrichtung sind im Stand der Technik wohl bekannt. In derartigen
Antriebssystemen werden Reibräder (oder
Splitt- oder Gitterräder)
auf einer Seite des Bandmaterials (im allgemeinen Vinyl oder Papier) und
Klemmwalzen aus Gummi oder anderem elastischem Material auf der
anderen Seite des Bands angeordnet, wobei ein Federdruck die Klemmwalzen und
das Material gegen die Reibräder
drückt.
Während
des Plottens, Druckens oder Schneidens wird das Bandmaterial durch
die Reibräder
in die Längs- oder
X-Richtung vor- und zurückbewegt,
während zugleich
ein Stift, Druckkopf oder eine Schneidklinge in Quer- oder Y-Richtung über das
Bandmaterial geführt
wird.
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Derartige Systeme sind inzwischen
sehr beliebt, da sie auch ebene (nicht perforierte) Materialbahnen
unterschiedlicher Breite bearbeiten können. Dennoch weisen die bestehenden
Reibungsantriebsvorrichtungen erhebliche Probleme auf. Ein Problem dieser
Vorrichtungen besteht in Schrägfehlern.
Es entsteht dann ein Schrägfehler,
wenn ein Bandmaterial uneben zwischen seinen beiden Längsseiten
bewegt wird, wodurch das Material eine Schrägposition einnimmt. Der Fehler
besteht in der Quer- oder Y-Richtung und erzeugt eine zunehmende
Schräglage
in Querrichtung, während
das Bandmaterial in X-Richtung vorgeschoben wird. Dieser Fehler
ist oft zu erkennen, wenn der Anfang eines Objekts an dem Ende eines
zuvor geplotteten Objekts auszurichten ist. Im schlimmsten Fall
können
derartige Querfehler dazu führen,
daß das
Band vollkommen vom Reibrad abkommt. Ein Schrägfehler ist äußerst unerwünscht, da
die resultierende Graphik für
gewöhnlich
zerstört ist.
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Die meisten Materialbänder werden
manuell in der Reibungsantriebsvorrichtung angeordnet. Während dem
manuellen Einführen
ist es im Grunde genommen unmöglich,
das Materialband vollkommen gerade in der Reibungsantriebsvorrichtung
anzuordnen. Daher benötigen
herkömmliche
Systeme typischerweise mindestens 0.9144 m (drei Fuß) an Material
ehe das Bandmaterial gegenüber
der Reibungsantriebsvorrichtung gerade ausgerichtet ist. Dieses
manuelle Ausrichten hat mehrere Nachteile. Zum ersten zieht es einen
hohen Materialverbrauch und Ausschuß nach sich. Zum anderen ist
dieses Verfahren sehr zeitaufwendig. Außerdem ist das manuelle Ausrichten
nicht immer effektiv. Daher ist es nötig, den verschwenderischen
Verbrauch von Bandmaterial während
dem Laden in die Reibungsantriebsvorrichtung zu reduzieren und ein
korrektes Ausrichten des Bandmaterials in der Reibungsantriebsvorrichtung
während
einem Arbeitsvorgang sicherzustellen.
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Eine typische Reibungsantriebsvorrichtung ist
aus dem Dokument EP-A 0 382 502 bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist
es, ein Verfahren zum präzisen
Kalibrieren von zwei Sensoren anzugeben, die eine Bandmaterialseite
in der Reibungsantriebsvorrichtung relativ zueinander erkennen.
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Der automatische Ausrichtvorgang
umfaßt den
Schritt des Bewegens des Bandmaterials in Längsrichtung über einen
vorbestimmten Ausrichtungsabstand, während das Bandmaterial relativ
zu dem Steuersensor gesteuert wird, um ein seitliches Abweichen
des Bandmaterials von dem Transportweg zu verhindern. Bei dem Kalibrierungsverfahren wird
der zweite Sensor gegenüber
dem ersten Sensor kalibriert, um jede mögliche, während der Montage und Anordnung
verursachte Verschiebung der Sensoren zu beheben.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung
liegt darin, daß kein
manuelles Ausrichten des Bandmaterials durch eine Bedienperson mehr
nötig ist.
Durch das automatische Ausrichten wird im Vergleich zu manuellen
Ausrichtverfahren die Menge an Ausschußmaterial reduziert, wodurch
Zeit eingespart wird und eine verbesserte Qualität des erzeugten graphischen
Produkts erzielt wird. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung
ist darin zu sehen, daß durch
das Kalibrierungsverfahren ein präziseres Ausrichten des Bandmaterials
und ferner eine Verbesserung der Qualität des erzeugten graphischen
Produktes erzielt wird.
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Dieser und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung von beispielhaft
gewählten
Ausführungsformen
der Erfindung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin
zeigen:
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1 eine
aufgebrochene Seitenansicht, die eine Reibungsantriebsvorrichtung
schematisch darstellt;
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2 eine
schematische Draufsicht auf einen unteren Abschnitt der Reibungsantriebsvorrichtung
der 1, wobei das Bandmaterial
anhand der unterbrochenen Linien dargestellt ist;
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3 eine
schematische Perspektivansicht eines Kantenerkennungssystems der
Reibungsantriebsvorrichtung der 2,
wobei das Bandmaterial anhand der unterbrochenen Linien dargestellt
ist;
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4 eine
schematische Darstellung eines Bandmaterials, das sich korrekt ausgerichtet
entlang einem Transportweg des Bandmaterials in der Reibungsantriebsvorrichtung
der 2 bewegt;
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5 eine
schematische Darstellung des Bandmaterials, das von dem Transportweg
der 4 abweicht, sowie
einer Korrektur, die durch das Anpassen der relativen Geschwindigkeiten
von Antriebsmotoren eingeleitet wird;
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6 eine
schematische Darstellung des vom Transportweg abgewichenen Bandmaterials
der 4 sowie einer weiteren
Korrektur, die durch das Anpassen der relativen Geschwindigkeiten
von Antriebsmotoren eingeleitet wird;
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7 eine
schematische Darstellung des Bandmaterials beim Laden in die Reibungsantriebsvorrichtung
der 1;
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8 ein
Flußdiagramm
des automatischen Ausrichtungsverfahrens des Bandmaterials nach dem
in 7 dargestellten Laden
in die Reibungsantriebsvorrichtung;
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9 eine
schematische Darstellung des Bandmaterials, das derart gesteuert
wird, daß es
entsprechend dem automatischen Ausrichtungsverfahren der 8 eine korrekte Ausrichtungsposition
annimmt;
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10 eine
schematische Darstellung des Bandmaterials, das weiterhin derart
gesteuert wird, daß es
entsprechend dem automatischen Ausrichtungsverfahren der 8 eine korrekte Ausrichtungsposition
annimmt;
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11 ein
Flußdiagramm
des Kalibrierungsvorgangs für
das Kantenerkennungssystem der Reibungsantriebsvorrichtung der 1;
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12 eine
schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Kantenerkennungssystems,
wobei sich das Bandmaterial entlang einem ersten Transportweg der
Reibungsantriebsvorrichtung der 1 bewegt;
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13 eine
schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform
des Kantenerkennungssystems, wobei sich das Bandmaterial entlang
einem ersten Transportweg der Reibungsantriebsvorrichtung der 1 bewegt; und
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14 eine
schematische Darstellung eines breiten Bandmaterials, das sich entlang
dem Transportweg der Reibungsantriebsvorrichtung der 1 bewegt.
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BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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In 1 umfaßt eine
Vorrichtung 10 zum Plotten, Drucken oder Schneiden von
Bandmaterial 12 einen oberen Abschnitt 14 und
einen unteren Abschnitt 16. Das Bandmaterial 12 bewegt
sich, wie in 2 am besten
zu sehen ist, mit seinen Längsseiten 20, 22 in
Längs-
oder X-Richtung entlang einem Transportweg 24. Der obere
Abschnitt 14 der Vorrichtung 10 umfaßt einen
Werkzeugkopf 26, der in Quer- oder Y-Richtung senkrecht
zur X-Richtung und dem Transportweg 24 bewegbar ist. Der
obere Abschnitt 14 umfaßt ferner mehrere Klemmwalzen 30,
die entlang den Längsseiten 20, 22 des
Bandmaterials 12 angeordnet sind. Der untere Abschnitt 16 der
Vorrichtung 10 umfaßt
feststehende Walzen oder Andruckwalzen 32, die gegenüber dem
Werkzeugkopf 26 angeordnet sind, sowie mehrere Reibräder 34, 36,
die gegenüber
den Klemmwalzen 30 angeordnet sind.
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Wie in 2 zu
sehen, hat jedes Reibrad 34, 36 eine Fläche zur
Anlage an dem Bandmaterial 12 und wird jeweils von einem
Motorantrieb 40, 42 angetrieben. Jeder Motorantrieb 40, 42 kann
ein Stellmotor mit einer Antriebswelle sein, die mit einem Wellenencoder 44, 46 zum
Erkennen der Drehbewegung der Antriebswelle verbunden ist. Jeder
Wellenencoder 44, 46 ist mit einem Decoder 50, 52 verbunden. Jeder
Decoder 50, 52 kommuniziert mit einem Prozessor 54.
Die Vorrichtung 10 umfaßt ferner ein Kantenerkennungssystem 55,
das in Verbindung mit den Motoren 40, 42 arbeitet,
um das Bandmaterial 12 automatisch auszurichten und den
Schrägfehler
während
des Betriebs zu korrigieren. Das Kantenerkennungssystem 55 umfaßt einen
ersten Sensor 56 und einen zweiten Sensor 58 zum Überwachen
des Längsseite 20 des
Bandmaterials 12, wobei die Sensoren 56, 58 auf
gegenüberliegenden
Seiten der Reibräder 34, 36 angeordnet
sind. Jeder Sensor 56, 58 kommuniziert über einen
jeweils zugehörigen
Schaltkreis 62, 64 mit dem Prozessor 54.
Der Prozessor 54 kommuniziert ferner mit jedem Motorantrieb 40, 42, und
schließt
dabei einen Regelkreis.
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In 3 umfaßt das Kantenerkennungssystem 55 ferner
eine erste Lichtquelle 66 und eine zweite Lichtquelle 68,
die im wesentlichen oberhalb des ersten und zweiten Sensors 56, 58 angeordnet
sind. Jeder Sensor 56, 58 umfaßt eine erste und eine zweite
Außenseite 72, 74 und
eine erste und eine zweite Innenseite 76, 78,
wobei ein erstes und ein zweites Anschlagelement 82, 84 im
wesentlichen an die jeweilige Außenseite 72, 74 grenzt.
In der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfaßt jeder
Sensor 56, 58 mehrere Pixel 92, die in
einem Lineararray angeordnet sind, wobei ein zentrales Pixel 94 in
der Mitte der Vielzahl von Pixeln 92 angeordnet und derart
definiert ist, daß es
eine zentrale Referenzposition angibt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfaßt
der zugehörige
Schaltkreis 62, 64 einen Pulsformer und einen
(nicht dargestellten) Seriell-Parallel-Wandler.
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Während
eines normalen Arbeitsvorgangs werden die Reibräder 34, 36 und
die Klemmwalzen 30 beim Transport des Bandmaterials 12 entlang dem
Transportweg 24 in Längs-
oder X-Richtung zusammengedrückt
und liegen, wie am besten in den 1 und 2 zu sehen, an dem Bandmaterial 12 an. Die
Motorantriebe 40, 42 drehen die Reibräder 34 bzw. 36 mit
im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit, um sicherzustellen, daß beide
Längsseiten 20, 22 des
Bandmaterials 12 entlang dem Transportweg 24 in
X-Richtung gleichzeitig vorwärtsbewegt
werden. Während
sich das Bandmaterial 12 in Längs- oder X-Richtung bewegt, bewegt sich der Werkzeugkopf 26 in
seitlicher oder Y-Richtung, wobei das Bandmaterial je nach Art des
verwendeten Werkzeugs geplottet, bedruckt oder geschnitten wird.
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Der Sensor 58, der relativ
zur durch den Pfeil angezeigten Bewegungsrichtung des Bandmaterials hinter
den Reibrädern 34, 36 angeordnet
ist, ermittelt und stellt sicher, daß sich das Bandmaterial 12 nicht seitlich
in die Y-Richtung bewegt. In 3 erzeugt
jedes Pixel 92, das dem von der Lichtquelle 68 abgegebenen
Licht ausgesetzt ist, einen Photostrom, der sodann einbezogen wird.
Eine logische "Eins" jedes Pixels 92 zeigt
das Vorhandensein von Licht an. Die Pixel, die durch das Bandmaterial 12 vom
Licht abgeschirmt sind, erzeugen keinen Photostrom und werden als
logische "Null" gelesen. Ein (nicht
dargestelltes) Bit-Schieberegister,
das an die Außenseite 74 des
Sensors 58 grenzt, gibt serielle Daten mit je einem Bit
pro Pixel, angefangen beim ersten Pixel, aus. Der Ausgang wird sodann
geformt und in einen (nicht dargestellten) Zähler eingegeben. Der Zähler zählt solange
bis die seriellen Daten zumindest zwei aufeinanderfolgende logische "Nullen" erreichen. Zwei aufeinanderfolgende
logische "Nullen" zeigen an, daß die Seite 20 des
Bandmaterials 12 erreicht ist und der Zähler wird gestoppt. Die Position
der Seite 20 des Bandmaterials 12 wird sodann
aufgenommen und verwendet, um das Bandmaterial 12 wieder
anzuordnen. Dieser Vorgang wird in einem vorbestimmten Zeitintervall
wiederholt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung liegt das vorbestimmte Zeitintervall bei etwa 250 Mikrosekunden.
Bei einer korrekten Ausrichtung des Bandmaterials, d. h. wenn kein
Y-Positionsfehler vorliegt, ist der Sensor 58 halb bedeckt
und die Motorantriebe 40, 42 drehen die Reibräder 34, 36,
wie in 4 dargestellt, gleichzeitig
mit gleicher Geschwindigkeit.
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In 5 tritt
ein Y-Positionsfehler auf, wenn sich das Bandmaterial 12 beispielsweise
nach rechts bewegt, wobei über
die Hälfte
des Sensors 58 freigelegt ist. Wenn mehr als die Hälfte des
Sensors 58 freigelegt ist, erzeugen der Sensor 58 und
der zugehörige
Schaltkreis eine Positionsausgabe die, wie am besten in 2 zu sehen ist, über den
zugehörigen Schaltkreis 64 an
den Prozessor 54 weitergeleitet wird und anzeigt, daß das Bandmaterial 12 nach rechts
verschoben ist. Sobald der Prozessor 54 eine derartige
Positionsausgabe vom Sensor 58 erhält, legt der Prozessor 54 ein
Differenzsignal auf die Signale an die Motorantriebe 40, 42,
um die Geschwindigkeit des Motorantriebs 40, der das Reibrad 34 antreibt,
zu steigern und die Geschwindigkeit des Motorantriebs 42,
der das Reibrad 36 antreibt, zu verringern. Das Differenzsignal
und die resultierenden Differenzgeschwindigkeiten der Reibräder variieren
proportional zu dem vom Sensor 58 detektierten Y-Richtungsfehler.
Während
die Motorantriebe 40, 42 die Reibräder 34, 36 mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, wird der Vorderabschnitt
des Bandmaterials 12, wie durch den Pfeil dargestellt,
nach rechts in Schräglage
versetzt, und der Hinterabschnitt des Bandmaterials wird nach links
in Schräglage
versetzt, um einen größeren Abschnitt
des Sensors 58 zu bedecken. Während sich das schräg liegende Bandmaterial 12 in
Längs-
oder X-Richtung weiterbewegt, wird mehr vom Sensor 58 bedeckt.
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Wenn die Hälfte des Sensors 58,
wie in 6 dargestellt,
bedeckt ist, gibt der Sensor 58 an, daß er zur Hälfte bedeckt ist und der Prozessor 54 reduziert
das Differenzsignal auf Null. Zu diesem Zeitpunkt ist das Bandmaterial 12 wie
dargestellt, schräg gestellt,
bewegt sich jedoch direkt weiter in die X-Richtung, da die Motorantriebe 40, 42 die
Reibräder
mit gleicher Geschwindigkeit antreiben. Tatsächlich wird durch die Schräglage des
Bandmaterials der Y-Positionsfehler an dem Sensor 58 integriert,
während
sich das Bandmaterial weiter in X-Richtung bewegt. Sobald ein Bereich
des Sensors 58 bedeckt ist, der über die Hälfte ausmacht, gibt der Sensor 58 ein Signal
an den Prozessor 54 ab, das anzeigt, daß mehr als die Hälfte des
Sensors 58 bedeckt ist und der Prozessor 54 legt
ein Differenzsignal auf die Signale an die Motorantriebe 40, 42 an,
um die Geschwindigkeit des Motorantriebs 40 und des Reibrads 34 zu
senken und die Geschwindigkeit des Motorantriebs 42 und
des Reibrads 36 zu steigern. Der Unterschied der Drehgeschwindigkeiten
der Reibräder 34, 36 wechselt
nun und veranlaßt
eine Schräglage
des Bandmaterials nach links, in Richtung des langsamer drehenden
Reibrads 34 wie durch den Pfeil illustriert, wodurch der
Sensor 58 nun freigelegt wird. Die Differenz-Drehgeschwindigkeit
der Reibräder 34, 36 hält an, bis
das Bandmaterial 12 nur noch die Hälfte des Sensors 58 bedeckt
und das Differenzsignal stoppt. Der Prozessor 54 übergibt
nun gleiche Antriebssignale an die Motorantriebe 40, 42 und
die Reibräder 34, 36 werden
mit der gleichen Drehgeschwindigkeit angetrieben.
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Das Bandmaterial 12 bewegt
sich nun wieder in die X-Richtung. Wenn das Bandmaterial zu diesem Zeitpunkt
noch in Y-Richtung schräg
liegt, da der Prozessor unter- oder überkritisch gedämpft ist,
wird die Vorwärtsbewegung
in X-Richtung den
Y-Positionsfehler wieder integrieren und der Sensor 58 signalisiert
dem Prozessor, das Bandmaterial über
den Sensor 58 durch die oben beschriebenen korrigierenden
Schrägbewegungen
zurück
in eine zentrale Position zu bewegen. Die Schrägbewegungen haben in Abhängigkeit
von der Richtung des Y-Positionsfehlers die gleiche oder eine entgegengesetzte
Richtung.
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Wenn der Transport des Bandmaterials 12 in die
X-Richtung umgedreht wird, wird die Steuerung des Y-Positionsfehlers
durch den Prozessor 54 von dem Sensor 58 zum Sensor 56 umgeschaltet,
der nun relativ zur Bewegung des Bandmaterials 12 hinter
den Reibrädern 34, 36 liegt.
Der Y-Positionsfehler wird nun an dem Sensor 56 detektiert,
wird dabei jedoch ebenso wie oben beschrieben gesteuert.
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Um plötzliche Sprünge beim Plotten, Drucken oder
Schneiden zu vermeiden, ist sowohl der Befehl zum Steigern der Geschwindigkeit
als auch der Befehl zum Senken derselben inkrementell. Kleine Inkremente
werden bevorzugt, um so den Fehler schrittweise zu korrigieren.
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In 7 wird
das Bandmaterial 12 in die Reibungsantriebsvorrichtung 10 geladen
und vor dem Beginn eines Arbeitsvorgangs automatisch ausgerichtet.
Das Bandmaterial 12 wird derart in der Reibungsantriebsvorrichtung 10 angeordnet,
daß die erste
Längsseite 20 des
Bandmaterials das erste und zweite Anschlagelement 82, 84 berührt. In
dieser Stellung bedeckt das Bandmaterial 12 über die
Hälfte des
ersten und des zweiten Sensors 56, 58. Die Reibungsantriebsvorrichtung 10 wird
nun in Betrieb genommen, so daß ein
automatisches Aurichtungsverfahren 96, das in einem Speicher,
wie in 8 dargestellt,
gespeichert ist, ausgeführt
wird. Zuerst speichert die Reibungsantriebsvorrichtung 10,
wie durch B2 angezeigt, eine anfängliche
Ausrichtungsposition in X-Richtung des Bandmaterials. Sodann verschiebt die
Reibungsantriebsvorrichtung 10 das Bandmaterial 12 in
Längsrichtung
auf einen vorbestimmten Ausrichtungsabstand, wobei das Bandmaterial,
wie in B4 angezeigt, und in 9 und 10 dargestellt, entsprechend
dem oben genannten Steuervorgang gesteuert wird.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird das Bandmaterial 12 um etwa
30 cm oder zwölf
Inch verschoben. Während das
Bandmaterial 12 über
den vorbestimmten Ausrichtungsabstand verschoben wird, wird die
genaue Position der ersten Längsseite 20 des
Bandmaterials 12 relativ zu dem zweiten Sensor 58 kontinuierlich überwacht.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird die genaue Position der ersten Längsseite 20 in
etwa alle zweihundertfünfzig
(250) Mikrosekunden kontrolliert, wobei der Prozessor 54 die
Informationen von den Sensoren etwa jede Millisekunde abruft. Am
Ende der Bewegung des Bandmaterials 12 über den vorbestimmten Ausrichtungsabstand
und vorausgesetzt, daß die erste
Längsseite 20 des
Bandmaterials 12 relativ zu dem zweiten Sensor 58 zumindest
eine minimale Anzahl von Malen während
der periodischen Kontrolle zentral angeordnet ist, wird die Reibungsantriebsvorrichtung 10 annehmen,
daß das
Bandmaterial 12 relativ zu dem zweiten Sensor 58,
wie in B6, B8 angezeigt, ausgerichtet ist.
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Wenn die erste Längsseite 20 des Bandmaterials 12 beim
Vorrücken
des Bandmaterials 12 über den
vorbestimmten Ausrichtungsabstand nicht ausgerichtet ist, wird,
wie durch B10 angezeigt, die Transportrichtung des Bandmaterials
umgekehrt und das Bandmaterial 12 kehrt in seine Ausgangsposition zurück. Wenn
die Seite 20 ausgerichtet ist, verschiebt die Reibungsantriebsvorrichtung 10 das Bandmaterial 12,
wie durch B12 angezeigt, um den vorbestimmten Ausrichtungsabstand
in umgekehrter Richtung in die ursprüngliche X-Achsenposition, die zuvor
gespeichert wurde. Während
der umgekehrten Bewegung wird das Bandmaterial 12 entsprechend dem
oben genannten Steuerungssystem durch den ersten Sensor 56 verschoben.
Auf diese Weise überwacht
und speichert die Reibungsantriebsvorrichtung 10 die genaue
Position der ersten Längsseite 20 des Bandmaterials
gegenüber
dem ersten Sensor 56, wie auch in B14 aufgezeigt. Bei der
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung überprüft der Prozessor 54 der
Reibungsantriebsvorrichtung während
dem umgekehrten Vorrücken
des Bandmaterials 12 die exakte Position der ersten Längsseite 20 des
Bandmaterials 12 jede Millisekunde. Wenn die erste Längsseite 20 des
Bandmaterials 12 relativ zum ersten Sensor 56 zumindest
eine minimale Anzahl von Malen zentriert ist, wird die Reibungsantriebsvorrichtung 10,
wie durch B16 angezeigt, annehmen; daß das Bandmaterial 12 gegenüber dem ersten
Sensor 56 ausgerichtet ist. Wenn festgestellt wurde, daß das Bandmaterial
gegenüber
dem ersten Sensor 56 ausgerichtet ist, wird das Verfahren,
wie in B18 angezeigt, abgeschlossen.
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Wenn die erste Längsseite des Bandmaterials 12 nicht
relativ zu dem ersten Sensor 54 ausgerichtet ist, resultiert
daraus, daß das
Bandmaterial 12 nicht ausgerichtet ist. Wenn festgestellt
wird, daß das Bandmaterial 12 nicht
ausgerichtet ist, wie dies in B20 angezeigt ist, wird das automatische
Ausrichtungsverfahren 96 wiederholt. Das automatische Ausrichtungsverfahren 96 wird
drei (3) Mal wiederholt, ehe ein Fehlersignal, wie in B22 der Fall,
angezeigt wird. Bei jedem Durchführen
des automatischen Ausrichtungsverfahrens wird der interne Zähler um
eins erhöht
(nicht dargestellt). Typischerweise richtet die Reibungsantriebsvorrichtung 10 der
vorliegenden Erfindung das Bandmaterial 12 in drei (3)
Anläufen
aus.
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Obgleich das automatische Ausrichtungsverfahren 96 sicherstellt,
daß das
Bandmaterial 12 im wesentlichen parallel zum Transportweg 24 verläuft und
relativ zu dem Steuersensor zentriert ist, stellt die Reibungsantriebsvorrichtung 10 beim
erstmaligen Aktivieren des automatischen Ausrichtungsverfahrens 96 nicht
sicher, daß der
erste und der zweite Sensor 56, 58 relativ zueinander
kalibriert sind, wodurch nicht garantiert ist, daß die Graphiklinien übereinstimmen,
wenn sich die Transportrichtung des Bandmaterials ändert.
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In 11 stellt
ein Sensorenkalibrierungsvorgang 98, der im Speicher vorhanden
ist, sicher, daß der
erste und der zweite Sensor 56, 58 zu Beginn des
Arbeitsvorgangs der Reibungsantriebvorrichtung zueinander kalibriert
sind. Nach dem anfänglichen
automatischen Ausrichtungsverfahren 96 wird die ursprüngliche
X-Achsen-Kalibrierungsposition
des Bandmaterials 12 gespeichert, wie in C2 aufgezeigt.
Das Bandmaterial 12 wird dann über einen vorbestimmten Kalibrierungsabstand
in X-Achsenrichtung vorwärtsbewegt,
wie anhand von C4 dargestellt. Bei der bevorzugten Ausführungsform
liegt der vorbestimmte Kalibrierungsabstand bei etwa 40 cm oder
sechzehn (16) Inch. Während
das Bandmaterial 12 vorwärtsbewegt wird, steuert die
Reibungsantriebsvorrichtung 10 das Bandmaterial 12 derart,
daß es
nach dem oben beschriebenen Seitenfehler-Korrektursystem relativ zu dem zweiten
Sensor 58 seine korrekte Ausrichtung beibehält. Sobald
das Bandmaterial 12 über
den vorbestimmten Kalibrierungsabstand hinweg bewegt wurde, werden
der erste und der zweite Sensor 56, 58 gelesen,
um eine erste Sensor-Vorwärts-Position
und eine zweite Sensor-Vorwärts- Position, wie in
C6 gezeigt, festzulegen. Daraufhin wird, wie in C8 zusammengefaßt, der
Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Sensor-Vorwärts-Position
errechnet. Nun wird das Bandmaterial 12, wie in C10 beschrieben, über den
vorbestimmten Kalibrierungsabstand in einer rückwärts gerichteten X-Richtung
bis zur gespeicherten X-Achsen-Kalibrierungsposition bewegt, wobei
das Bandmaterial 12 durch das Seitenfehler-Korrektursystem gegenüber dem
ersten Sensor 56 ausgerichtet bleibt. Sobald das Bandmaterial 12 wieder
seine ursprüngliche
Position einnimmt, werden die erste und die zweite Sensor-Position
wieder gelesen, um eine erste Sensor-Rückwärts-Position und eine zweite
Sensor-Rückwärts-Position,
wie in C12 angezeigt, festzulegen. Sodann wird, wie in C14 angezeigt,
eine zweite Differenz zwischen der ersten und der zweiten Sensor-Rückwärts-Position
errechnet. Daraufhin wird, wie die Schritte C16, C18 und C20, C22
zeigen, der zweite Sensor 58 derart durch eine Sensorenanpassung
angepaßt,
daß die
zentrale Referenzposition 58 herabgesetzt wird, wenn sowohl
die erste Differenz als auch die zweite Differenz positiv ist, und
erhöht,
wenn sowohl die erste als auch die zweite Differenz negativ ist.
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Die neu angepaßte Position des zweiten Sensors 58 stellt,
wenn vorhanden, eine Abweichung von dem zentralen Pixel 94 des
ersten Sensors 56 zu dem zentralen Pixel 94 des
zweiten Sensors 58 dar, die möglicherweise bei der Montage
und Anordnung der Sensoren 56, 58 entstanden ist.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfaßt
die Sensorenanpassung einen Durchschnitt der ersten und der zweiten Differenz.
Somit wird die Referenzposition 94 des zweiten Sensors 58,
wie durch die Sensorenanpassung festgelegt, durch eine gewisse Anzahl
an Pixel von dem zentralen Pixel entweder zur Außenseite 74 oder zur
Innenseite 78 verschoben. Dennoch kann die Sensorenanpassung
gleich der ersten Differenz definiert werden, obgleich die Sensorenanpassung bei
der bevorzugten Ausführungsform
um einen Durchschnitt der ersten und der zweiten Differenz erfolgt.
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Auf das Erhöhen oder Senken der zentralen Position 94 des
zweiten Sensors 58 durch die Sensorenanpassung, wird in
C24 die Sensorenanpassung mit einer An passung des maximalen Schwellenwerts verglichen.
Wenn die Sensorenanpassung diese maximale Schwellenwertanpassung übersteigt,
wird der Zähler,
wie in C26 dargestellt, auf Null gestellt und der Kalibrierungsvorgang
wiederholt. Die maximale Schwellenwertanpassung stellt sicher, daß die zentrale
Referenzposition des Sensors 58 durch die Sensorenanpassung
nicht zu weit vom Mittelpunkt des Sensors 58 wegverschoben
wird, wodurch die Steuerfähigkeit
des Sensors 58 gehemmt würde.
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Wenn jedoch die erste und die zweite
Differenz im wesentlichen null beträgt, wird der Zähler erhöht, wie
in C28 angezeigt, und kontrolliert, ob fünf überschritten ist, wie in C30
angezeigt. Liegt der Zähler über fünf, wird
der Kalibrierungsvorgang abgeschlossen, wie in C32 angegeben. Liegt
er jedoch unter fünf,
wird der Kalibrierungsvorgang 98 solange wiederholt bis
es zwischen den Sensoren 56, 58 bei fünf Messungen
in Folge keinen wesentlichen Unterschied mehr gibt.
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Sobald die Anpassung des zweiten
Sensors bestimmt ist, wird diese Anpassung vom Mikroprozessor auf
den zweiten Sensor 58 in allen folgenden Vorgängen übertragen.
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In 12 können die
Sensoren 56, 58 in einer alternativen Ausführungsform
entlang dem Rand 99 eines Streifens 100 angeordnet
sein, der an der Unterseite des Bandmaterials 12 eingezeichnet
ist. Der Streifen 100 ist in Querrichtung von jeder der Längsseiten 20, 22 des
Bandmaterials 12 beabstandet und erstreckt sich in Längsrichtung.
Der Y-Positionsfehler wird von den Sensoren 56, 58 detektiert und
wie oben beschrieben korrigiert, wobei die Ränder 99 des Streifens 100 entsprechend
der Längsseite 20 des
Bandmaterials 12 wirken. Das automatische Ausrichtungsverfahren 96 und
der Kalibrierungsvorgang 98 werden entsprechend durchgeführt, wobei
die Anschlagelemente 182, 184 von den Außenseiten 72, 74 der
Sensoren 56 bzw. 58 beabstandet sind.
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In 13 wird
bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ein Paar Sensoren 156, 158 eingesetzt,
die an vorbestimmter Position in Bewegungsrichtung des Bandmaterials 12 vor
den Reibrädern 34, 36,
angeordnet sind. Ein Steuerungs referenzpunkt 102 ist in
vorbestimmter Entfernung in Bewegungsrichtung des Bandmaterials 12 hinter
den Reibrädern
vorgesehen. In Abhängigkeit
der Eingaben der Sensoren 156, 158 bestimmt der
Prozessor 54 einen Querfehler an dem Steuerungsreferenzpunkt 102.
Wenn festgestellt wird, daß kein
Fehler am Steuerungsreferenzpunkt 102 vorliegt, werden
die Reibräder
simultan gesteuert. Wenn jedoch feststeht, daß ein Schräg- oder Querfehler an dem Steuerungsreferenzpunkt 102 vorliegt,
steuert der Prozessor 54 die Motorantriebe und daraufhin
die Reibräder
derart, daß das
Bandmaterial 12 wie oben beschrieben gerade gestellt wird.
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Der Kalibrierungsvorgang der vorliegenden Erfindung
bringt eine zusätzliche
Genauigkeit beim korrekten Ausrichten des Bandmaterials sowie eine verbesserte
Qualität
des graphischen Endprodukts mit sich.
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Die Sensoren 56, 58, 156, 158 sind
digitale Sensoren. Ein Typ eines digitalen Sensors, der eingesetzt
werden kann, ist ein Lineararry-Sensor des Modells TSL401, hergestellt
von Texas Instruments, Inc. mit Firmensitz in Dallas, Texas. In
einer anderen Ausführungsvariante
der vorliegenden Erfindung können
großräumig diffundierende
Sensoren (engl.: large area diffuse sensors) zusammen mit Analog-Digital-Wandlern
eingesetzt werden, welche den Pulsformer und den Seriell-Parallel-Wandler
ersetzen. Diese Sensoren haben vorzugsweise eine zum belichteten
Bereich proportionale Ausgabe. Hierzu können photoresistive Sensoren,
wie beispielsweise die der Clairex Typ CL700-Serie oder einfache
Lampen Nr. 47 eingesetzt werden. Alternativ kann eine Silizium-Photodiode mit einem
Diffusionsfenster mit einem Durchmesser von etwa einem halben Inch
und einer Kunststofflinse verwendet werden, um das Fenster auf den
empfindlichen Bereich der Diode zu fokussieren, der für gewöhnlich im
Vergleich zum Fenster recht klein ist. Auch andere Arten optischer, magnetischer,
kapazitiver oder mechanischer Sensoren können eingesetzt werden. Die
Lichtquelle 66, 68 ist entweder eine Leuchtdiode
(LED) oder ein Laser.
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Während
eine Vielzahl von Mehrzweck-Prozessoren verwendet werden kann, um
die vorliegende Erfindung umzusetzen, wird beim bevorzugten Ausführungsbei spiel
der vorliegenden Erfindung ein Mikroprozessor und ein Digitalsignalprozessor
(DSP) eingesetzt. Eine Art eines Mikroprozessors, der verwendet
werden kann, ist ein Mikroprozessor des Modells Nummer MC68360 und
ein Digitalsignalprozessor des Modells Nummer DSP56303, die beide
von Motorola, Inc. mit Sitz in Austin, Texas, hergestellt werden.
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Obgleich die Vorrichtung, mit welcher
der Kalibriervorgang durchgeführt
wird, derart dargestellt ist, daß die Vorrichtung 10 Reibräder 34, 36 hat,
die in dem untere Abschnitt 14 angeordnet sind, während die
Klemmwalzen 30 im oberen Abschnitt 16 angeordnet
sind, kann die Anordnung der Reibräder 34, 36 und
der Klemmwalzen 30 auch umgedreht werden. Auf ähnliche
Weise können
die Sensoren 56, 58 in dem oberen Abschnitt 16 der
Vorrichtung vorgesehen sein. Ferner ist für den Fachmann klar, daß neben
den Rädern 34, 36,
die in der Beschreibung durchgehend als Reibräder bezeichnet sind, ebenso Reib-,
Präge-,
Splitt- oder Gitterräder
oder jede andere Art von Rad, das an dem Bandmaterial anliegt, eingesetzt
werden können.
Ebenso kann das Bandmaterial, das in 7 derart
dargestellt ist, daß es
gegen die Anschlagelemente 82, 84 geladen wird,
zum Ausrichten des Bandmaterials auch an jeder Stelle oberhalb der
Sensoren 56, 58 angeordnet sein.
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Obgleich in den 3 bis 6 ein
Reibrad mit jeder Längsseite
des Bandmaterials verbunden ist, können auch mehrere oder weniger
Reibräder
zum Antreiben des Bandmaterials eingesetzt werden. In 14 ist zur Darstellung der
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung für
breites Bandmaterial 212 zur Verwendung in größeren Druckern,
Plotten und/oder Schneidevorrichtungen ein drittes Reibrad 104 dargestellt,
das den mittleren Abschnitt des Bandmaterials 212 antreibt.
Das dritte Reibrad 104 ist an das erste Reibrad 34 gekoppelt.
Die Kraft der in 1 dargestellten
Klemmwalze 30, die dem dritten Reibrad 104 entspricht,
ist geringer, um das seitliche Steuern des Bandmaterials 212 nicht
störend
zu beeinflussen. Das dritte Reibrad 104 wird hingegen aktiviert,
um den Längspositionsfehler
des Bandmaterials 212 zu verringern.
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Obgleich die vorliegende Erfindung
im Bezug auf eine besondere Ausführungsform
beschrieben wurde, ist für
den Fachmann ersichtlich, daß zahlreiche
Modifikationen der Erfindung denkbar sind, ohne dabei den in den
Ansprüchen
definierten Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise
können
die vorbestimmten Kalibrierungs- und Ausrichtungsabstände verändert werden. Ebenso
sind die Anschlagelemente 82, 84, die in der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, um sicherzustellen,
daß das
Bandmaterial über
den Sensoren 56, 58 angeordnet wird, wenn das
Bandmaterial 12 in die Reibungsantriebsvorrichtung 10 eingelegt
wird, nicht nötig,
solange die Längsseite 20 des
Bandmaterials 12 oder der Rand 99 des Streifens 100 des
Bandmaterials 12 über
dem Steuersensor angeordnet ist.