JP2008213479A - 枚葉紙を検査するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】枚葉紙加工機器において１重枚葉紙および多重枚葉紙を区別するための枚葉紙検出信号感度を改善する。
【解決手段】容量性センサ７と、超音波センサ６と、評価ユニット８とを有し、評価ユニット８において、該容量性センサ７および／または超音波センサ６の出力信号に依存して、１重枚葉紙と多重枚葉紙とを区別するための枚葉紙検出信号が生成される形式のものにおいて、該容量性センサ７および／または超音波センサ６の感度を調整するための感度調整手段を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の枚葉紙検査用装置に関する。

ＤＥ２００１８１９３Ｕ１からこのような装置が公知である。この装置は枚葉紙加工機器に組み込まれており、枚葉紙を検出するセンサと評価ユニットとを有し、１重枚葉紙および／または多重枚葉紙を検出するために評価ユニットにおいて、センサの出力信号から枚葉紙検出信号が導出される。その際にはセンサとして、少なくとも１つの容量性センサと少なくとも１つの超音波センサとが設けられている。この枚葉紙検出信号は、上記センサの出力信号の論理結合から導出され、この論理結合は、調整フェーズ中に検出されたセンサの出力信号に依存して評価ユニットによって決定される。

そのつど少なくとも１つの超音波センサと１つの容量性センサとを使用することにより、異なる枚葉紙材料で枚葉紙が確実に検査されるのが保証される。その際には、枚葉紙の検査の確実性は次のことによって、すなわち、調整フェーズ中に検出された測定値に依存して、枚葉紙検査の後続の実施で、評価ユニットにおいてセンサの出力信号を論理結合することにより枚葉紙検出信号を生成することによって向上される。その際には、センサのアナログ出力信号をまず、それぞれ閾値によって評価することにより、バイナリ出力信号に変換するのが有利である。その後に、このバイナリ出力信号をＡＮＤ結合またはＯＲ結合によって結合する。択一的または付加的に評価ユニットにおいて、センサの出力信号の選択を行うことにより、場合によってはセンサの一部の出力信号を枚葉紙検査に使用する。

評価ユニットにおいて行われるこのような選択により、その時点の枚葉紙材料で確実な枚葉紙検出を保証しない出力信号を有するセンサが、後続の評価に使用されることがなくなる。

選択されたセンサの出力信号の論理結合によって、センサを一重で評価するのに対し、枚葉紙検査時により高い検出確実性が得られる。
ＤＥ２００１８１９３Ｕ１

本発明の課題は、冒頭に挙げた形式の装置の検出感度をさらに改善することである。

前記課題は、容量性センサ（７）および／または超音波センサ（６）の感度を調整するための感度調整手段が設けられている構成によって解決される。

従属請求項に、本発明の有利な実施形態ならびに好適な発展形態が示されている。

本発明による装置は、枚葉紙加工機器において枚葉紙を検査するために使用される。この装置は、容量性センサと超音波センサと評価ユニットとを有し、該評価ユニットにおいて容量性センサおよび／または超音波センサの出力信号に依存して、１重枚葉紙および多重枚葉紙を区別するための枚葉紙検出信号が生成される。さらに本発明による装置は、容量性センサおよび／または超音波センサの感度調整のための手段を有する。

感度調整のための本発明の手段により、超音波センサおよび容量性センサを枚葉紙加工機器における使用条件に適合し、とりわけ、検出すべき枚葉紙の異なる材料に適合することができ、このことによって、本発明による装置の検出感度を上昇することができる。このような上昇された検出感度により、本発明による装置は大きい厚さの枚葉紙も、クリティカルな材料からとりわけ積層された枚葉紙、または、不均質または多層の材料から成る枚葉紙も検出することができる。

本発明の有利な変形形態では、調整制御ユニットを使用して超音波センサの感度調整が行われる。このような感度調整では、調整制御プロセスで超音波センサの超音波送信器の送信出力または該超音波センサの超音波受信器の受信信号増幅率が調整制御される。この調整制御は、受信信号が有利には良好枚葉紙の検出時に目標値に調整されるように行われるのが目的に適っている。

超音波センサの出力信号は、変化する周辺パラメータおよび材料パラメータに非常に影響を受けやすく、たとえば、検出すべき枚葉紙の厚さ、周辺または枚葉紙自体の中の湿度、超音波送信器から枚葉紙の方向に放出された超音波の入射角度、および周辺温度に非常に影響を受けやすい。

調整制御ユニットを使用して実施される本発明の調整制御プロセスによって、このようなパラメータに起因する超音波センサの出力信号への影響と、それによって場合によっては引き起こされる枚葉紙検出信号の歪みとを、体系的に低減することができる。

このような調整制御プロセスは一般的に、超音波センサによる良好枚葉紙の検出時に、すなわちエラーなしの場合に行われる。たとえば２重枚葉紙の検査時には、本発明による装置を使用して、本発明による装置のセンサ系を使用して２重枚葉紙と区別することができる１重枚葉紙の良好枚葉紙を形成することができる。

最も簡単な事例では、超音波センサの感度調整を調整ユニットによって、装置の動作モード前に実施される調整プロセス中にのみ行われる。良好枚葉紙を調整プロセス中に検出することにより、超音波センサを枚葉紙の材料パラメータに最適に適合することができる。さらに、こうすることによってアプリケーション対称的なへり条件にも適合を行うことができる。本発明による調整制御によって、超音波センサがその時点のアプリケーションに自動的に適合される。たとえば感度設定によって、枚葉紙表面に対する超音波センサの超音波の相対的な特定の入射角度が考慮される。というのも、このパラメータに依存して超音波受信器の出力信号の振幅が変化するが、この変化は送信出力または受信信号増幅率の調整制御によって補償されるからである。

特に有利には調整制御は、調整制御ユニットによって超音波センサの動作モード時にも行われる。その際にはここでも、送信出力または受信信号増幅率の調整制御は常に、良好枚葉紙の検出時に行われる。動作モード中のこのような調整制御により、たとえば温度および湿度等の時間的に変化するプロセスパラメータによって超音波センサの出力信号に及ぼされる影響を効率的に補償することができ、こうすることによって超音波センサの検出感度を上昇することができる。

特に有利な実施形態では、調整制御を行うにあたり、定義されたヒステリシス領域外にその時点の出力信号がある場合にのみ調整制御プロセスが行われる。受信信号を調整すべき目標値は、このヒステリシス領域内にある。こうすることにより、調整制御プロセスが十分に安定化される。こうするためにヒステリシス領域は、該ヒステリシス領域内にある受信信号がすでに、目標値と比較的良好に一致するように選択される。すなわち、ヒステリシス領域は目標値に対して公差ゾーンを定義する。

受信信号がこのヒステリシス領域内にある場合には調整制御プロセスを行わないので、不必要な調整制御プロセスが回避され、これによって調整制御プロセスでオーバーシュートを引き起こされることがなくなり、オーバーシュートによって受信信号がヒステリシス領域から逸脱することがなくなる。

調整制御の目標値および調整制御パラメータは、最も簡単な場合には調整制御ユニットにおいて固定量として記憶される。特に有利には、これらのパラメータをアプリケーション固有に、インタフェースを介して調整制御ユニットに入力することができる。

本発明による感度調整のための手段は、超音波センサの感度調整に制限されない。特に有利には、容量性センサの感度調整も行われる。この感度調整は有利には、容量性センサの出力信号の増幅率を調整プロセス中に設定ユニットによって調整することにより行われる。有利には、出力信号の増幅率を段階的に調整する手段が可能である。このような種類の感度調整は、迅速かつ簡単に実施することができる。有利にはこの場合にも、良好枚葉紙の検出時に感度調整が行われる。

枚葉紙検出信号を生成するために有利なのは、超音波センサおよび容量性センサの出力信号を使用することである。ここで有利には、これらのセンサの出力信号を評価ユニットにおいて論理結合する。

択一的に、装置の動作モード中は超音波センサまたは容量性センサのみを作動し、その時点で作動されているセンサの出力信号のみを枚葉紙検出信号の生成に使用することもできる。

一般的に装置は、複数の超音波センサまたは複数の容量性センサを有することもできる。その際には、すべての超音波センサないしはすべての容量性センサの感度調整は、そのつど同様に行われる。

次に、図面を参照しながら本発明について詳しく説明する。

図１は、枚葉紙加工機器１の一部分を概略的に示す。枚葉紙加工機器１は、この例では印刷機によって構成され、たとえば回転印刷機によって構成される。

このような印刷機では、枚葉紙２は個別にスタックから引き出され、印刷機内の搬送装置によって印刷機構へ供給される。図１は、このような印刷機の取入口にある紙差し板３の一部分を示す。枚葉紙２は所定のスケールで、所定の搬送方向Ｖで紙差し板３を介して搬送される。印刷機の動作中、枚葉紙２はエラーなしの場合、図１に示されているように紙差し板３上で分かれており、マージン領域でのみ相互にオーバーラップする。エラー時には、複数の枚葉紙２が相互に上下に重なり、とりわけ２枚の枚葉紙２が相互に上下に重なる。このような多重枚葉紙は早期に識別しなければならない。というのも、多重枚葉紙は後の印刷時に印刷の品質損失の原因となり、印刷機の損傷の原因にもなる可能性があるからだ。さらに、枚葉紙２の搬送エラーによってエラー枚葉紙が生じ、これも識別しなければならない。

１重枚葉紙とエラー枚葉紙と多重枚葉紙とを区別するために、本発明ではセンサの構成体を有する装置４が設けられる。

装置４のコンポーネントは２つのケーシング５ａ，５ｂに組み込まれ、第１のケーシング５ａは枚葉紙２の上方に配置され、第２のケーシング５ｂは枚葉紙２の下方に配置される。

図２は、図１に示された装置４の構成を詳細に示す。装置４は枚葉紙２を検出するためのセンサとして、超音波送信器６ａおよび超音波受信器６ｂを有する超音波センサ６と、電極７ａおよび対向電極７ｂを有する容量性センサ７とを備えている。両センサ７の上記２つのセンサ要素は、ここではそれぞれ、図２に示されているように、検出すべき枚葉紙の両側に設けられており、図２には１重枚葉紙が示されている。

センサ７の駆動制御および該センサ７の出力信号の評価は評価ユニット８で行われ、この評価ユニットはマイクロプロセッサによって構成される。

容量性センサ７の場合、電極７ａは枚葉紙２の上方に配置されており、対向電極７ｂは枚葉紙２の下方に配置されている。電極７ａと対向電極７ｂとの間のスペースにある枚葉紙２の数に応じて、電極７ａと対向電極７ｂとの間の容量が変化し、容量性センサ７の出力信号の振幅が相応に変化する。

容量性センサ７で発生した出力信号は、増幅器９によって増幅される。

この出力信号に基づいて、評価ユニット８において１重枚葉紙と多重枚葉紙とが区別される。こうするために評価ユニット８において、出力信号の閾値評価が行われる。この閾値評価では、出力信号は１重枚葉紙の検出時には閾値Ｓ_Ｋを下回り、２重枚葉紙の検出時には閾値Ｓ_Ｋを上回る。

容量性センサ７の感度調整を行うためには、装置４の動作モードの開始前に調整プロセス時に、出力信号の増幅率が、設定ユニットである評価ユニット８を介して調整される。増幅率調整は評価ユニット８によって、良好枚葉紙の検出中に、すなわち、エラーなしのケースに相応する１重枚葉紙の検出中に行われる。この１重枚葉紙の材料特性は、動作モード中に検出すべき枚葉紙２に相応する。

超音波センサ６の超音波送信器６ａは、指向性の超音波６ｃを放出する超音波発生器として構成される。図２に示されているように、超音波センサ６ａのビーム軸は枚葉紙２の表面に傾いているので、超音波６ｃは傾斜角度で枚葉紙２に当たる。軸が相応に傾いている超音波受信器１２は、超音波６ｃのうちで枚葉紙２を透過した部分を受信する。

超音波送信器６ａには、該超音波送信器６ａにおいて所定の周波数の超音波６ｃを生成するための周波数発生器１０が配属されている。さらに、超音波センサ６ａには増幅器１１ａも配属されている。さらに超音波受信器６ｂには、評価ユニットに読み込むべき超音波受信器６ｂの出力信号を増幅するための増幅器１１ｂが後置されている。

２重枚葉紙と１重枚葉紙とを区別するため、評価ユニット８内で超音波受信器６ｂの出力信号Ｓを閾値によって評価する。１重枚葉紙の検出時には、超音波受信器６ｂの出力信号は閾値Ｓを上回り、２重枚葉紙の検出時には閾値Ｓを下回る。

超音波センサ６の感度調整のために、評価ユニット８に調整制御ユニットが組み込まれている。この調整制御ユニットは、超音波受信器６ｂの出力信号を目標値Ｓ１に制御する。こうするためには、調整制御ユニットによって選択的に、超音波送信器６ａの供給線路または供給線路１２ｂを介して、増幅器１１ａが超音波センサ６ａの送信出力を調整するために制御されるか、または、供給線路１２ｂを介して増幅器１１ｂが受信信号増幅率を調整するために、すなわち超音波受信器６ｂの出力端における出力信号の増幅率を調整するために制御される。

調整制御プロセスは一般的に、良好枚葉紙の検出時に、すなわち１重枚葉紙の検出時に行われる。最も簡単なケースでは、調整制御は調整プロセス中に行われる。この場合には、調整プロセス中にのみ行われる調整制御で、超音波受信器６ｂの増幅される出力信号は目標値Ｓ１に調整され、この調整は後続の動作モード時には維持される。また、調整制御を装置４の動作モード中にも行うことも特に有利である。

図３は、図２に示された超音波センサ６の電圧グラフを示す。図３に示されているように、増幅器１１ｂの出力端に現れる電圧Ｕは、最小電圧Ｕｍｉｎと最大電圧Ｕｍａｘとの間の電圧領域で変化する。２重枚葉紙と１重枚葉紙とを区別するための閾値Ｓは目標値Ｓ１を上回る。というのもこの目標値Ｓ１は、１重枚葉紙の検出時の超音波受信器６ｂの出力信号の調整すべき理想的な値に相応するからである。この目標値Ｓ１は、上限値Ｇ２と下限値Ｇ１とによって区切られるヒステリシス領域内にある。ヒステリシス領域は目標値Ｓ１に対して公差領域を定義し、ヒステリシス領域の幅は、目標値Ｓ１と閾値との間隔より格段に小さい。

調整制御ユニットで行われる調整制御は、調整制御ユニットに読み込まれた超音波受信器６ｂの電圧Ｕすなわちその時点の増幅された出力信号がヒステリシス領域外にある場合に、超音波送信器６ａの送信出力および超音波受信器６ｂの受信信号増幅率が適切に変化するように行われる。しかし、出力信号Ｕがヒステリシス領域内になった場合には直ちに、調整制御プロセスは行われなくなる。というのもその際には、出力信号Ｕは目標値Ｓ１に十分に一致しているからである。

目標値Ｓ１、ヒステリシス領域を定義する限界値Ｇ１，Ｇ２、および別の調整制御パラメータ、たとえば調整制御の時定数、または、調整制御ユニットに対して瞬時値を供給するために平均化されるその時点の出力信号の個々の測定結果の数、調整制御に対して瞬時値を生成するためのその時点の受信信号の平均値形成の形式等を、固定的に設定された値として調整制御ユニットに記憶することができる。択一的にこれらの値を、読み込み可能なパラメータとして、インタフェースを介して調整制御ユニットに読み込み、その後にアプリケーション固有に選択することができる。

超音波センサ６および容量性センサ７の信号評価に依存して、評価ユニット８において枚葉紙検出信号が生成される。この事例では、枚葉紙検出信号はデジタル信号として形成される。このデジタル信号の信号状態は、枚葉紙が１重であるか２重であるかを示す。

最も簡単な事例では、超音波センサ６または容量性センサ７のうちいずれかの信号のみが、枚葉紙検出信号を生成するのに使用される。この場合、超音波センサ６または容量性センサ７のうちいずれかの出力信号の閾値評価だけで、枚葉紙検出信号が生成される。

択一的に、超音波センサ６の出力信号および容量性センサ７の出力信号を、枚葉紙検出信号の生成に使用することができる。

その際に有利なのは、閾値評価によって超音波センサ６および容量性センサ７でそれぞれ得られた出力信号を評価ユニット８で論理結合することにより、枚葉紙検出信号を得ることである。特に有利には、これらの信号のＡＮＤ結合またはＯＲ結合を行う。

超音波センサ６または容量性センサ７のいずれかのみを枚葉紙検出信号の生成に使用するか、または両センサを枚葉紙検出信号の生成に使用するかの決定は、パラメータ値として装置４に入力するか、または該装置４に記憶することができる。この選択は有利には、検出すべき異なる枚葉紙材料ごとに固有に決定される。

択一的に、この選択を調整プロセス時に行うことができる。その際に有利なのは、この選択が良好枚葉紙の検出すなわち１重枚葉紙の検出に基づいて行われることである。この検出で得られた測定値に依存して、評価ユニット８において、センサのうちいずれか一方のみを枚葉紙検出信号の生成に使用するか、または、両センサを枚葉紙検出信号の生成に使用するかが決定される。

枚葉紙検査用の装置が配置された枚葉紙加工機器の一部の概略的な側面図である。 図１に示された装置のブロック回路図である。 図２に示された装置の超音波センサの出力信号を評価するための閾値を示す。

符号の説明

（１） 機器
（２） 枚葉紙
（３） 紙差し板
（４） 装置
（５ａ） ケーシング
（５ｂ） ケーシング
（６） 超音波センサ
（６ａ） 超音波送信器
（６ｂ） 超音波受信器
（６ｃ） 超音波
（７） 容量性センサ
（７ａ） 電極
（７ｂ） 対向電極
（８） 評価ユニット
（９） 増幅器
（１０） 周波数発生器
（１１） 超音波発生器
（１１ａ） 増幅器
（１１ｂ） 増幅器
（１２） 超音波受信器
（１２ａ） 供給線路
（１２ｂ） 供給線路
（１３） 電極
（１４） 対向電極
（１５） バス線路
（１６） 計算ユニット
（１７） 入力端
（１８） 出力端
（１９） 出力端
（２０） 表示装置

Claims (22)

1. 枚葉紙加工機器（１）において枚葉紙を検査するための装置（４）であって、
   容量性センサ（７）と、超音波センサ（６）と、評価ユニット（８）とを有し、
   該評価ユニットにおいて、該容量性センサ（７）および／または超音波センサ（６）の出力信号に依存して、１重枚葉紙と多重枚葉紙とを区別するための枚葉紙検出信号が生成される形式のものにおいて、
   該容量性センサ（７）および／または超音波センサ（６）の感度を調整するための感度調整手段が設けられていることを特徴とする装置。
2. 前記超音波センサ（６）は、超音波（６ｃ）を放出する超音波センサ（６ａ）と、超音波（６ｃ）を受信する超音波受信器（６ｂ）とを有する、請求項１記載の装置。
3. 前記感度調整手段は、調整制御ユニットによって構成されている、請求項２記載の装置。
4. 前記調整制御ユニットを使用して、前記超音波センサ（６ａ）の送信出力が調整制御される、請求項３記載の装置。
5. 前記調整制御ユニットを使用して、前記超音波センサ（６ａ）の出力端における受信信号の増幅率が調整制御される、請求項３記載の装置。
6. 前記調整制御ユニットを使用して、前記受信信号のレベルが目標値Ｓ１に調整制御される、請求項３から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 前記目標値Ｓ１は設定値として前記調整制御ユニットに記憶されている、請求項６記載の装置。
8. 前記目標値は、パラメータ化可能な値として前記調整制御ユニットに読み込まれるように構成されている、請求項６記載の装置。
9. 前記調整制御ユニットを使用して行われる調整制御は、良好枚葉紙の検出中に行われる、請求項３から7までのいずれか１項記載の装置。
10. １重枚葉紙と２重枚葉紙とを区別する場合、１重枚葉紙が良好枚葉紙とされる、請求項９記載の装置。
11. 前記調整制御は調整プロセス中に行われる、請求項９または１０記載の装置。
12. 前記調整制御は、調整プロセスの次の動作モード中に行われる、請求項１１記載の装置。
13. 前記目標値はヒステリシス領域内にあり、
    受信信号が該ヒステリシス領域内にある場合には調整制御プロセスは行われない、請求項６から１２までのいずれか１項記載の装置。
14. 前記調整制御ユニットによって実施される調整制御プロセスは、該調整制御ユニットに設定値として記憶された調整制御パラメータまたはパラメータ化可能な値として該調整制御ユニットに読み出される調整制御パラメータによって定義される、請求項３から１３までのいずれか１項記載の装置。
15. 前記調整制御パラメータは、前記調整制御の時定数、前記ヒステリシス領域、該調整制御に対して瞬時値を生成するためのその時点の受信信号の平均値形成の形式である、請求項１４記載の装置。
16. 前記調整制御ユニットは前記評価ユニット（８）に組み込まれている、請求項３から１５までのいずれか１項記載の装置。
17. 前記感度調整手段は、前記容量性センサ（７）の出力信号の増幅率を調整するための設定ユニットによって構成されている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の装置。
18. 前記設定ユニットは前記評価ユニット（８）に組み込まれている、請求項１７項記載の装置。
19. 前記容量性センサ（７）の出力信号の増幅率の調整は調整プロセス中に行われる、請求項１７または１８記載の装置。
20. 前記調整プロセスは良好枚葉紙の検出時に行われる、請求項１９記載の装置。
21. 前記枚葉紙検出信号を生成するために、前記超音波センサ（６）および容量性センサ（７）の出力信号の論理結合が行われる、請求項１から２０までのいずれか１項記載の装置。
22. 前記超音波センサ（６）または容量性センサ（７）のいずれかのみが作動され、該超音波センサ（６）または容量性センサ（７）の出力信号から前記枚葉紙検出信号が生成される、請求項１から２０までのいずれか１項記載の装置。

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