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Vorrichtung zum selbsttätigen Feststellen von Passerunterschieden.
in Mehrfarbenrotationsdruckinaschinen Es ist bekannt, zur Feststellung der relativen
Lage von Bildern oder Druckmarken- auf Papier- oder Stoffbahnen eine lichtelektrische
Abtastung der-Druckmarken (Passer) -vorzunehmen. Es ist ferner bekannt, mit Hilfe
solcher Einrichtungen das Papier: oder Gewebeband über die Antriebseinrichtungen
zu steuern;, insbesondere auch das -seitliche Ausweichen nachzuregeln. Bei derartigen
Einrichtungen besteht eine große Schwierigkeit darin, die Steuerung mit der wünschenswerten
Genauigkeit durchzuführen. Man hat infolgedessen auch schon Vorrichtungen entwickelt,
Beie, denen die auf einer Papierbahn aufgebrachten Marken (Pässer) mit .Hilfe einer
lichtelektrischen Zelle abgetastet werden und -die -hierdurch -hervorgerufenen Stromimpulse
mit einer mit bestimmter
Geschwindigkeit umlaufenden Einrichtung
verglichen werden. Zum Vergleich dienen vorwiegend mechanische Einrichtungen, wie
Nockenschalter, Walzenschalter u. dgl.
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Es ist auch schon eine selbsttätige 'Regelvorrichtung bekanntgeworden,
bei der die von den Passermarken beim Vorbeilaufen unter einer lichtelektrischen
Zelle hervorgerufenen Stromimpulse mit Impulsen zusammenwirken, die von einer zweiten
lichtelektrischen Abtastvorrichtung ausgehen. Die von der zweiten lichtelektrischen
Vorrichtung ausgehenden Impulse werden von der gleichen Passermarke hervorgerufen,
so daß eine Überwachung des Betätigungsorgans für die Papierbahn nicht möglich ist.
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Die Erfindung geht von diesem vorbekannten Stand der Technik aus und
löst die bekannte Aufgabe dadurch, daß die von den Marken beim Vorbeilaufen unter
einer lichtelektrischen Zelle hervorgerufenen Stromimpulse mit Impulsen zusammenwirken,
die von einer zweiten, die Stellung des Betätigungsorgans überwachenden lichtelektrischen
Abtastvorrichtung ausgehen, und daß schließlich der Antriebsmotor für das Betätigungsorgan
nach Maßgabe des Verhältnisses dieser Impulse in an sich bekannter Weise für eine
Drehung in der einen oder in der anderen Richtung Strom erhält.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht nicht nur eine sehr
schnelle, sondern auch eine stufenlose Regelung des Papierbahnäntriebes. Dies war
mit den bisher bekanntgewordenen Einrichtungen nicht möglich. Der Erfindungsgegenstand
zeichnet sich außerdem durch größte Einfachheit des mechanischen Aufbaues aus, da
j a lediglich zwei lichtelektrische Abtasteinrichtungen und beispielsweise eine
von einer Druckwalze angetriebene, mit Schlitzen versehene umlaufende Scheibe erforderlich
sind. Die empfindlichen Nockenschalter, Walzenschalter od. dgl. sind vermieden,
und der Vergleich der Impulse wird auf rein elektrischem Wege vorgenommen.
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Mit verhältnismäßig geringem Aufwand wird also eine sehr ggnaue stufenlose
Regelung erreicht, und die Einrichtung selbst ist nicht kompliziert und nicht teuer.
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Die neue Einrichtung hat ferner den Vorteil, daß die. sog. tote Zone
sich nicht schädlich auswirkt. Die tote Zone entspricht der Zeit, welche die Druclrnlarkenoder
Passer benötigen, um unter die lichtelektrische Abtasteinrichtung zu gelangen: In
der Zeichnung ist eine Ausführungsform der neuen Einrichtung beispielsweise dargestellt.
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Fig. i zeigt das gesamte Schaltbild des elektrischen Teils der Einrichtung;
Fig.2 und 3 zeigen an Hand einiger Dia- j gramme die Wirkungsweise der neuen Einrichtung,
während Fig. 4 den mechanischen Aufbau der neuen Einrichtung wiedergibt.
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Im folgenden sei die neue Einrichtungsunter Bezugnahme auf die Zeichnung
im einzelnen erläutert.
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Die Fig. 4 zeigt eine Bahn io aus Papier oder Gewebe mit einem Farbaufdruck
i i, der von dem Druckwalzenpaar 12 aufgebracht worden ist. Die Bahn möge sich in
der Richtung des Pfeiles 13 auf ein weiteres Walzenpaar 14 zu bewegen, das auf 'die
Bahn einwirkt. Bekanntlich muß der zweite Duck in genauer Übereinstimmung mit dem
ersten'- Farbdruck stehen. In der Zeichnung sind nur zwei Walzenpaare dargestellt,
häufig sind es auch drei oder fünf Walzenpaare.
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Die Druckwalzen werden im allgemeinen durch einen Elektromotor 15
angetrieben, der mit der Antriebswelle für das Walzenpaar 12 mit Hilfe eines geeigneten
Getriebes verbunden ist und mit der Antriebswelle für das Walzenpaar 14 mit Hilfe
geeigneter Antriebsverbindungen über die Welle 16 in Verbindung steht. Selbstverständlich
kann die Geschwindigkeit des Motors 15 geändert werden, so daß der Druckvorgang
mit jeder gewünschten Geschwindigkeit vorgenommen werden kann.
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In die Antriebsverbindungen zwischen dem Motor 15 und der Antriebswelle
für die eine Walze 14 ist ein Differentialgetriebe 17 eingeschaltet. Der Zwischenkranz
17" dieser Einrichtung wird von einem kleinen Gleichstrommotor angetrieben, auf
dessen Welle eine Schnecke 17b sitzt. Wird der Motor i8 angehalten, so drehen sich
die Walzenpaare 12 und 14 mit der gleichen Drehgeschwindigkeit. -Der Motor 18 erhält
seinen Strom aus irgendeiner passenden Stromquelle, Beispielsweise aus der .Wechselstromquelle,
die durch das Netz ig in Fig. i veranschaulicht ist. Eine Ankerklemme des Motors
i8 ist unmittelbar mit der einen Stromschiene verbunden, während die andere Klemme
über zwei entgegengesetzt geschaltete Gasentladungsgefäße und über einen Transformator
22 mit der anderen Stromschiene verbunden ist. Im Gitter-Kathoden-Kreis eines jeden
Gasentladungsgefäßes befindet sich eine geeignete Kunstschaltung zur Herstellung
der Phasenverschiebung; diese Phasenverschiebung zwischen Gitter- und Anodenspannung
dient zur Veränderung der Leitfähigkeit der Gasentladungsgefäße, und zwar von einem
Minimum bis zu einem Maximum der Leitfähigkeit. Die Kunstschal: tung für das Gasentladungsgefäß
2o umfaßt die Drosselspulenwicklung 23a der Eisendrossel 23, den Widerstand 24 und
die Sekundärwicklung 22" des Transformators 22. Die Kunstschaltung für das Gasentladungsgefäß
2i
umfallt die Drosselspulenwicklung 2,5" der Eisendrossel 25 und
die S,ekundärwicklung2.2g des Transformators 22-. Die Gleichstromsättigungswicklüngen
23b und 25b werden gespeist aus den Zwillingstrioden 27 mit den Anoden 27" und 27b,
den Gittern 27e und 27d sowie den Kathoden 27e und 27f. - -
Die Reguliereinrichtung
selbst besteht unter anderem aus- einer lichtelektrischen Abtastvorrichtung_mit
all den Teilen, die in Fig. 4 innerhalb des 28 liegen.-Sie umfäßt. eine Lichtquelle
28a, eine lichtempfindliche Zelle 28b und die Verstärkerröhren 30 und
31.
Die Abtastvorrichtung zeigt den-Durchgang der Registermarken oder Passer
32. an, die. von den Walzen 1z auf die Bahn io aufgedruckt sind.
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Der - Anoden-Käthoden-Kreis der ` letzten Verstärkerröhre 3 z ist
an eine Stromquelle 33 angeschlossen, -und zwar einerseits über -die Leitung 34,
die Widerstände 35 und 36' und über- die Leitung 37;* andererseits durch-
die Leitung 38 -mit dem anderen Pol der Stromquelle, derart, daß beim Anlegen -von
Gitterspannungen an die Steuergitter die Röhre. in der-üblichen Weise leitet, und
daß-beim Durchlaufen einer Marke unter der- lichtelektrischen Zelle 28b. der Strom
durch- die. Röhre und die ,Widerstände 35-und-36 verringert wird.: Dabei ergibt
sich eine Vergrößerung der.Sparinung an der Klemme 36a. ' - Gemäß .einem - wesentlichen.
-:Erfindungsgedanken ist -nun noch eine zweite Fotozelle 40b angeordnet, die ihr
Licht von einer Lichtquelles 40a empfängt;: zu dieser Fotozelle gehört der Verstärker
41. Diese Fotozelle überwacht die Drehbewegungen einer Scheibe 42y die auf der Welle
der einen Walze des --Walzenpaares 14 angeordnet ist. Die Scheibe hat eine Reihe
von Schlitzen. Die Anzahl dieser . Sehlitze entspricht der Anzahl, von Druckmarken
auf der Gewebebahn bei einer Umdrehung der Druckwalzen. So können beispielsweise
16 Marken oder Passer und ebenso viele Schlitze in. der Scheibe- bei einer Geschwindigkeitder
Gewebebahn= von i5o_ oder. 3oo m je Minute ausreichen. Die Abstände der.
Passer und -der Schlitze müssen die gleiche Genauigkeit oder sogar noch eine höhere
Genauigkeit aufweisen als die zugelassene Fehlergrenze für den Druck Bei .einer
Breite der Registermarke 'von etwa o,5 mm und einer Länge von etwa 12 mm in Richtung
:des Papiervorschubes kann eine Schlitzbreite auf der Scheibe von etwa 6 mm zugelassen
werden. Die Registerhaltung erfolgt an der Kante des Sehkitzes.
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Die Lampe 4o" wirft-einen Lichtstrahl, durch jeden Schlitz in der
Scheibe 42, wenn dieser von der Lampe zu der -lichtelektrischen Zelle 40b geht.
Man ordnet die Lichtrelais vorzugsweise so an, daßbei genauer -Registerhaltung die
-Hälfte- der von den Registermarken hervorgerufenen elektrischen Impulse vor der
Steuerkante des Schlitzes in der Scheibe 42 den Lichtstrahl schneidet,. während
die übrige Hälfte der Impulse nach Durchlaufen der Kante des Schlitzes durch den
Lichtstrahl gegeben wird.
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Die Verstärkerröhre 41 liegt mit ihrer Anode über die Widerstände
43 und 44 an dem positiven Pol der Stromquelle 33, mit der Kathode über die Leitung
45 an dem negativen Pol der Stromquelle. Die Gittervorspannungen sind so gewählt,
daß die Verstärkerröhre normalerweise stromleitend ist, und daß beimAuftreffen von
Licht-auf die lichtelektrische Zelle 40" der im Anoden-Kathoden-Kreis der Röhre
fließende Strom die Spannung an der Klemme 44.' vergrößert oder verkleinert. Die
Klemme 44" steht über einen Kondensator 48 und einen Widerstand 49- mit dem Gitter
5o, einer Zwillingstriode So in Verbindung.
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Die beiden Anoden der Röhre So sind über die W1iderstände 5 r bzw.
52 und über die Reihenschaltung der Widerstände 53 und 53a mit dem positiven Pol
der Stromquelle 33 verbunden. Die Kathoden sind mit dem negativen Pol der.Stromquelle
verbunden. Die übrigen Widerstände dieses Stromzweiges bilden einen Spannungsteiler
für die Gleichspannung 33, so daß die Spannungen an diesem Spannungsteiler während
des Arbeitens der Einrichtung im wesentlichen konstant bleiben. Die an- den Gittern
50, und Sod - liegenden Spannungen machen die. Röhre in beiden Strompfaden normalerweise
leitend. Die Anode 5oa*ist mit dem Gitter Sod .durch einen Laufzeitkreis verbunden.
Dieser Kreis umfaßt einen Kondensator 5o, und einen Parallelwiderstand 50f und den
Widerstand 509.
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Die Anoden 5o" und 5ob der Röhre So sind mit den Gittern 54b und 55b
der Röhren 44 und 55 verbunden. Diese beiden Röhren sind Pentoden und dienen zur
Gitterspannungsregelung derart, daß im Anodenkreis dann kein Strom fließt, wenn
entweder das Steuergitter oder das Bremsgitter genügend negativ vorgespannt ist.
Die Anoden 54" und 55a sind über Widerstände 56 bzw. 57 mit -dem positiven Pol der
Stromquelle 33, verbunden; sie sind außerdem über die Kapazitäten 58 und 59- mit
den Kathoden der Diodenröhren 26 und 29 verbunden, während die Kathoden 54d und
55d mit der Leitung 611 verbunden sind.
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Jedesmal wenn die Steuerkante eines Schlitzes der Scheibe 42 den Lichtstrahl
von der Lichtquelle 40a freigibt, wird die Spannung des Gitters 5o, der Röhre So
plötzlich verkleinert, so daß der linke Strompfad der Röhre nichtleitend wird; schneidet
aber die Steuerkante des Schlitzes den Lichtstrahl, so wird die Gitterspannung -
des Gitters 50, plötzlich
vergrößert und der linke Strompfad
der Röhre 5o wird wieder leitend. Dieser Spannungsimpuls, der von der lichtelektrischen
Zelle 401 erzeugt wird, ist in Fig. 2- in Abhängigkeit von der Gitterspannung durch
die Kurve 6o dargestellt.
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Da nun während dieses Impulses kein Strom zu der Anode 5o, fließt,
so erreicht die Spannunc des Gitters 54b der Röhre 54 die positive Spannung des
Leiters 61 (s. Kurve 62 der Fig.2). Dieser positive Spannungsimpuls stimmt überein
mit dem Impuls, der von der lichtelektrischen Zelle 40b erzeugt wird, der seinerseits
natürlich einen ebenso plötzlichen Anstieg wie einen plötzlichen Abfall aufweist.
Während dieses Lichtimpulses; d. h. also, während das Gitter 54b positiv ist, ist
die Röhre 54 für die Stromleitung vorbereitet und wird in dem Moment leitend, in
welchem an das Gitter 54, zu irgendeiner Zeit während des Impulses eine positive
Spannung gelangt.
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Während dieses Impulses wird auch der Kondensator 5oc, dessen obere
Klemme nunmehr die positive Spannung des Leiters 53,
hat, von dem Gitterstrom
des Gitters Sod aufgeladen. Wird der Lichtstrahl nun von der Arbeitskante des Schlitzes
erneut unterbrochen und wird der linke Strompfad der Röhre 50 wieder leitend, so
daß durch den Widerstand 51 wieder Strom fließt, so wird das Gitter Sod wieder negativ
entsprechend der Ladung, die der Kondensator 5o, enthält, wie durch die Kurve 63
in Fig. 2 angedeutet. Das Gitter Sod wird in dem Maße negativ als der Spannungsimpuls
mehr oder minder plötzlich aufhört. Der rechte Strompfad der Röhre 5o wird jetzt
nichtleitend, so daß eine positive Spannung an dem Gitter 55b der Röhre 55 liegt;
diese Röhre 55 ist nun leitend, wenn eine positive Spannung an dem Gitter
55, liegt, entsprechend dem oben geschilderten Vorgang bei der Röhre 54.
Der Kondensator 5o, entlädt sich augenblicklich, aber während dieser Entladezeit
bleibt der rechte Strompfad der Röhre 50 gesperrt und die Röhre 55 bleibt
für die Stromleitung vorbereitet, wie dies durch die Kurve 64 angedeutet ist, die
die Spannung des Gitters 55b der Röhre 55 darstellt. Das Verhältnis der Konstanten
des Kondensators 5o, und der Widerstände 5ot und 50g ist so gewählt, daß die Zeiten,
während deren die Röhren 54 und 55 für die Stromleitung vorbereitet werden, im wesentlichen
gleich der durchschnittlichen Vorschubgeschwindigkeit sind. Geraten nun die Druckwalzen
14 außer Registerhaltung mit dem ersten Druck i i, so daß die Passer 32. unter dem
Kopf 28 durchgehen, d. h. die Zelle 28b verdunkeln, ehe noch die Arbeitskante des
entsprechendenSchl.itzes derScheibe42 denLichtstrahl der lichtelektrischen Zelle
40b schneidet, so ergeben sich die Verhältnisse der Fig. 3. Dort ist die Marke oder
der Passer 32 dem Schlitz der Scheibe gegenübergestellt; die Steuerkante der Scheibe
ist durch die gestrichelte Linie 65 angedeutet. Die Kurve 66 zeigt den positiven
Spannungsimpuls, der von der lichtelektrischen Zelle 28b beim Durchgang der Registermarke
hervorgerufen wird; d. h. der Impuls tritt während der Periode 62 auf, während der
eine positive Spannung an dem Gitter 54 liegt und während der die Röhre 54 leitend
werden soll. Dieserpositive Spannungsimpuls wird an die Gitter 54, und
55, gelegt. Die Röhre 54 wird also leitend; aber die Röhre 55 ist gesperrt,
weil sie zu dieser Zeit nichtleitend gemacht ist.
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Der Strom durch die Röhre 54 verursacht einen Spannungsabfall am Widerstand
56, so daß die Anode 54a negativer wird als der Leiter 34. Da nun die Anode 54"
über den Kondensator 58 mit der Kathode der Röhre 26 in Verbindung steht, so wird
die Kathode gegenüber der Anode negativ und lädt den Kondensator 6.7 auf. Die Zeit,
während der die Röhre 54 leitend bleibt, ist gleich der Dauer des Impulses 65, der
etwa T/iooo Sekunde betragen möge. Eine solche Periode ist viel zu kurz, um irgendeine
wirksame Betätigung der Gas- oder Dampfentladungsgefäße herbeizuführen, die den
Steuermotor i8 betätigen sollen.
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Die Stromimpulse, die von den Dioden 26 so lange geführt werden, als
die Registerhaltung nicht stimmt, werden in dem Kondensator 67 aufgespeichert. Dieser
Umstand ermöglicht die Umwandlung der Impulse in kleinere Spannungswellen von längerer
Dauer und außerdem die Integration aufeinanderfolgender Impulse. Der Kondensator
entlädt sich dann durch die halbdynamische Kopplung mit dem Kondensator 68 und den
Widerständen 69,
70 und 71. Dadurch wird das Gitter 2,7, der
Zwillingstriode 27- positiver, der linke Strompfad der Röhre 27 wird besser stromleitend,
so daß mehr Gleichstrom in die Gleichstromwicklung 23b der Drossel 23 fließt, als
in die Wcklung 25b der Drossel,25. Als Ergebnis dieser Gleichgewichtsstörung wird
die Phase der Gitterspannung des Gasentladungsgefäßes 2o gegenüber ihrer Anodenspannung
mehr vorausgeschoben als die Phase der Gitterspannung des Gasentladungsgefäßes 2i
verzögert wird.
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Der Motor 18 wird also in dem Sinne erregt, daß er die Registerhaltung
zwischen den Druckwalzen 14 und dem ersten Druck i i der Walzen 12 wieder herstellt.
Der Betrag der Korrektur infolge eines jeden Impulses ist in der Zeichnung als schraffiertes
Rechteck 72 angedeutet. Solange die Bedingungen für das Fehlen der Registerhaltung
bestehen, werden die von den Passern erzeugten Impulse dem Gitter 54, während derjenigen
Periode zugeführt, während
derer die Röhre 54 nichtgesperrt ist,
und der Motor 18 regelt so lange nach, bis die genaue Registerhaltung wieder hergestellt
ist.
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Sollten die Druckwalzen 14 mit den Drucken ii in entgegengesetzter
Richtung aus der Registerhaltung herauskommen, so daß . eine Registermarke 32 der
entsprechenden Steuerkante des zugehörigen Schlitzes nacheilt, so erfolgt eine .Korrektur
im entgegengesetzten Sinne. Diese Verhältnisse- sind in Fig. 3 c graphisch dargestellt.
In diesem Falle tritt der Impuls 75 erst auf, nachdem der Lichtstrahl von der Arbeitskante
des entsprechenden Schlitzes geschnitten worden ist; in dieser Zeit ist die Röhre
55 für die Stromleitung vorbereitet und die Röhre 54. für die Sperrung (s. die Kurve
64 in Fig. 2). Infolgedessen leitet die Röhre 55 und die Diode 29. diejenigen Impulse
-weiter, welche den Kondensator 74 aufladen. Die Ladung des Kondensators 74 macht
den rechten Strompfad der Röhre- 2@7 leitend, und dieses bewirkt, daß mehr Gleichstrom
in die Sättigungswicklung 21, der Drossel 25 als in die Sättigungswicklung
23b-derDrosselspule2-3 geschickt wird. Dies hat zur Folge, daß die Phase der Gitterspannung
des Gasentladungsgefäßes 2"1 in bezug auf die Anodenspannung des Gasentladungsgefäßes
21 verschoben wird derart, daß der Motor 18 jetzt in der umgekehrten Richtung umläuft.
Die Geschwindigkeit der Druckwalzen 14 wird auf diese Weise zeitweilig verringert,
bis die genaue Registerhaltung wieder hergestellt ist.
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Sind die Druckwalzen 14 in genauer übereinstimmung mit dem Druck i
i, so trifft ein ganz bestimmter Teil des Impulses von der Registermarke herrührend
ein, bevor der Lichtstrahl zu der lichtelektrischen Zelle 40b durch die Steuerkante
des Schlitzes unterbrochen ist; ein vorher bestimmter Teil des Impulses trifft also
auch nach Durchschneiden des Lichtstrahles ein. Diese Verhältnisse sind in Fig.
3 b dargestellt, bei der 50019 des -Impulses 73 vor' Schneiden des Lichtstrahles,
und 50 % des Impulses nach Schneiden des Lichtstrahles eintreffen. Infolgedessen
werden die beiden Röhren 54a und 55b während der Perioden, während der sie leitend
werden sollten, leitfähig, und die beiden Drosseln werden in gleichem Maße durch
die entsprechenden Ströme gesättigt. Beide Gasentladungsgefäße schicken also Strom
durch den Anker des Motors 18 in entgegengesetzten Richtungen; der Anker bleibt
infolgedessen stehen. Er wird zwar im Takte des Wechselstromes leicht schwingen
und auf diese Weise auf eine etwaige Störung des Gleichgewichtes in .den Gasentladungsgefäßen
sehr leicht ansprechen.
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Um eine optische Anzeige der Wirkungsweise der Einrichtung zu gewinnen,
ist noch ein Zwillingsverstärker 76 parallel zu der Röhre 27 geschaltet. Dieser
Verstärker steuert die Elektroden einer einzigen Röhre 77, entsprechend der Änderung
der Gitterspannungen der Röhre 27. Da die Röhre 76 durch den großen Kathodenwiderstand'78
vorgespannt ist, so ist die Summe der Ströme in den Anodenwiderständen 79 und 8o
gleich dem Strom im Widerstand 78, aber die Teilung des Stromes und die entsprechenden
Anodenpotentiale werden von den Gitterspannungsschwankungen geregelt. Die Röhre
77 hat einen nicht dargestellten Leuchtschirm.
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Ist nun das Druckwalzenpaar 14 außerhalb der Registerhaltung, so fließt
ein größerer Strom durch das eine Elektrodenpaar der Röhre 17 als durch das andere
Elektrodenpaar. Die Anzeigefläche hat Sektoren vor den Elektrodenpaaren. Ist der
Strom durch das eine Elektrodenpaar größer als der Strom durch das andere Elektrodenpaär,
so ist der erste Sektor beleuchtet und der zweite ist dunkel. Auf diese Weise ergibt
sich die Anzeige der Störung der Registerhaltung in der einen Richtung und im umgekehrten
Fall eine Störung der Registerhaltung in der anderen Richtung. Bei genauer Registerhaltung
sind beide Sektoren gleichmäßig beleuchtet, aber ein leichtes Flackern deutet an,
daß die genaue Registerhaltung erreicht ist.