WO2016000741A1 - Vorrichtung und verfahren zur überwachung der änderungen der nummerierradposition - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur überwachung der änderungen der nummerierradposition Download PDF

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WO2016000741A1
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numbering
optical
magnetic
sensor
encoder
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PCT/EP2014/063836
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Klaus Specker
Dietmar Waizenegger
Christina LEIBINGER
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Paul Leibinger Gmbh & Co. Kg Nummerier- Und Markierungssysteme
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Publication date
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    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/009—Devices for controlling numbering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41K—STAMPS; STAMPING OR NUMBERING APPARATUS OR DEVICES
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    • B41K3/02—Apparatus for stamping articles having integral means for supporting the articles to be stamped with stamping surface located above article-supporting surface
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    • B41K3/10—Apparatus for stamping articles having integral means for supporting the articles to be stamped with stamping surface located above article-supporting surface and movable at right angles to the surface to be stamped having automatic means for changing type-characters, e.g. numbering devices
    • B41K3/102—Numbering devices
    • B41K3/105—Numbering devices actuating means for changing type-characters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41K—STAMPS; STAMPING OR NUMBERING APPARATUS OR DEVICES
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    • B41K3/121—Apparatus for stamping articles having integral means for supporting the articles to be stamped with stamping surface located above article-supporting surface with curved stamping surface for stamping by rolling contact using stamping rollers having changeable characters
    • B41K3/125—Apparatus for stamping articles having integral means for supporting the articles to be stamped with stamping surface located above article-supporting surface with curved stamping surface for stamping by rolling contact using stamping rollers having changeable characters having automatic means for changing type-characters
    • B41K3/126—Numbering devices
    • B41K3/127—Numbering devices actuating means for changing type-characters

Definitions

  • the invention relates to a numbering device in which changes in the numbering wheel position are monitored and a method for monitoring the position change of numbering wheels.
  • Numbering devices have long been used, in particular, to print individual alphanumeric character combinations on documents, for example the serial numbers of banknotes, securities or checks.
  • sheetfed or web- fed presses are nowadays used in the majority of cases, which are equipped with a plurality of such numbering devices, so that in a first step a multiplicity of character combinations are printed on the base and then in a second step the individual ⁇ objects with the appropriate serial numbers - usually fully automated - separated from each other, stacked and packed.
  • An example of such numbering methods can be found, for example, in EP 1 389 524 A1.
  • the numbering device has to be quickly adjustable, it must allow in particular that with two ⁇ di rectly seriatim printing processes two mutually very different serial numbers may be printed, optionally having also not necessarily always the same distance from each other.
  • the accuracy of the serial number can also be a safety feature depicting ⁇ len, so that errors are not acceptable.
  • the task is to provide an improved numbering device with an improved position control and a method for improved position monitoring of the numbering wheels of a numbering device, which reliably provide position Informa ⁇ functions in particular in small and compactly constructed numbering.
  • the numbering device comprises, as for Num- meriervorraumen usual, arranged side by side on an axis numbering wheels, which, when they are placed on a Druckpo ⁇ sition, for printing symbols, for example, alphanumeric symbols or other characters are used.
  • the printing positions are the positions at which the pressing of the numbering device on the substrate to be printed leads to a symbol arranged on the numbering wheel or a blank location for the proper printing of the corresponding symbol aligned with the adjacent numbering wheels.
  • a numbering device at least one of the numbering wheels of the numbering device is driven by a motor, numbering wheels driven by motors having at least one magnetic, optical or in ⁇ inductive marking and wherein the numbering device has at least one sensor for detecting magnetic, optical or inductive markings ,
  • all numbering wheels are configured in this way.
  • At least one motor comprises an encoder for monitoring the motor movement and that the numbering device comprises a monitoring electronics, which communicates with the at least one sensor and the encoder of the at least one motor in signal communication
  • the surveil ⁇ monitoring electronics has a memory in which Encoder positions at which a magnetic, optical or inductive marking of a numbering wheel would have to be detected by the sensor during proper operation, are deposited and where the monitoring electronics is also set up to check whether the magnetic, optical or inductive marking of the corresponding numbering wheel has been detected by the sensor when an encoder position stored in the memory for an indexing wheel has been reached or exceeded.
  • in signal communication means that at least signals of the encoder or of the sensor can be read out by the monitoring electronics, whereby intermediate processing of the signals, for example by an edge detector circuit, is also possible.
  • the encoder or the monitoring electronics or a signal path between encoder andembracedewachungselektronik has an incremental encoder with counter, as this simplifies the identification of the positions.
  • a magnetic field sensor can be used all common sensors, in particular Hall sensors.
  • the magnetic marker can be very easily carried out, and for example, by ei ⁇ NEN or more small bar magnets radially with a given before ⁇ orientation of the poles in the geberierradkohllas- sen be realized. It is particularly preferred in this case if magnetic, optical or inductive markings of numbering wheels driven by motors are respectively arranged between two adjacent printing positions.
  • the magnetic, optical or inductive marking must pass completely through the sensor.
  • the formerlyierrad has twelve printing ⁇ positions and / or if one of the print positions of formerlyierrads a blank printing position, so a pressure ⁇ position in which a printing process with the set number of the the blank printing position driven number rier wheel assigned to the number leaves no imprint.
  • all magnetic, optical or inductive markings are identical except for a magnetic, optical or inductive marker.
  • a magnetic, optical or inductive marker can be achieved by the correlation between encoder data and sensor data, which is achieved by the invention, the identification of the respectively set printing position, that of the symbol just set on the numbering symbol for printing, so that a more extensive coding of the printing position by individualizing or at least ⁇ pierende magnetic, optical or inductive encoding ⁇ liquid is what makes the system more reliable and robust. The prerequisite for this, however, is that a print position can be clearly determined.
  • ⁇ ßigerweise is a different from all other magnetic, optical or inductive marks magnetic, optical or inductive marker provided in the case of magnetic markers, for example, in an oppositely poled magnet, a plurality of magnets, a stronger magnet or absence of a magnet can exist.
  • all magnetic, optical or inductive markings are identical except for the magnetic, optical or inductive marking of the blank position. This results in a similar magnetic, optical or inductive signal at each change between leading to a print of a symbol print positions, which is a particularly convenient check whether in the execution ei ⁇ Nes movement command to the numbering continued a predetermined number of provided on the numbering symbols was or not.
  • the correlation between encoder data and sensor data can be determined particularly accurately if the monitoring electronics are set up to check whether the signal of the Sensor has a rising and falling edge. Ge ⁇ rade in view of possible influences of the fields magnetic markers neighboring numbering wheels this can be together for a successful operation of the electronic monitoring system and the reliable correlation of encoder position and magnetic field sensor data important. It is particularly preferred if the desired positions of rising and falling edges of magnetic, optical or inductive markings are stored in the memory.
  • the inventive method for monitoring the position of formerlyiertalkn ⁇ change at a numbering device comprises the following steps:
  • the determination of the correlation data takes place using a reference run in which the numbering wheels, which are driven by motors, are allowed to run at least one complete revolution and the encoder position values at which the signal from the sensor passes magnetic, optical or inductive ktechnik displays.
  • the determined correlation data can be stabilized even further if a plurality of reference runs are carried out to determine the correlation data or a reference run comprising several revolutions of the numbering wheels driven by motors is carried out, the respectively stored encoder position values of the individual revolutions being evaluated statistically become.
  • Such a statistical evaluation can especially contribute to the tolerance-induced variations in the position, which are randomly distributed, can be distinguished from actual machine malfunction ⁇ nen and corresponding thresholds or tolerance thresholds are known, so that erroneous fault messages can be avoided.
  • the process is further improved if at least one
  • Teach-run is performed, in which a numbered by a motor ⁇ driven numbering wheel by hand or by mechanical pre ⁇ positioning with a positioning lever or a pawl is brought into a defined printing position and the Enco- deruzee until reaching a predetermined magnetic, optical or inductive marking are determined.
  • a relative positioning relative to a reference position with individual magnetic, optical or inductive marking can be made possible, but an absolute positioning relative to the counter of the motor encoder can be achieved.
  • Fig.l a numbering device with the features of the preamble of claim 1;
  • Fig.2 a numbering wheel with drive unit and associated, shown as a block diagram monitoring electronics; 3a-d: representations of numbering wheels with different examples of possible marking schemes;
  • FIG. 5 shows a flowchart of a teach-in.
  • FIG. 1 shows a numbering device 100.
  • the numbering device 100 has a housing 101 and a cover 102.
  • the housing 101 an unrecognizable in Figure 1 axis ge ⁇ superimposed, on the side by side a plurality of numbering gears 108 are arranged rotatably about the axis.
  • the numbering wheels 108 ⁇ the driven by motors 109,110 with upstream gear 111 on drive shafts 112 on which sprockets 113 are arranged integrally embodied in the Bibierlign 108 connected to or with the Bibierceptn 108 Antriebs leopardrä ⁇ of 116, for example, in the illustration of Figures 2 and 3a to 3d can be seen, intervene.
  • the motors 109,110 are preferably designed as stepper motors or brushless direct current motors ⁇ .
  • Figure 2 shows an example of an inventive setupbau ⁇ th drive train 120 including its manufactured electronic components on a ireierrad 108 of such a numbering device 100.
  • an encoder 121 is arranged, which may for example be configured as a magnetic disc and by means of whose advertising monitors 114 the loading ⁇ movement of visible in Figure 1 the motor axis can.
  • a sensor 130 is provided for each motor-driven numbering wheel 108, which may be embodied, for example, as a Hall sensor, while on the numbering wheel 108 - in this embodiment between its printing positions 115, on which the alphanumeric symbols are arranged, so that Pressing on the numbering device on the printing substrate 115 at a printing position 115 arranged on the number wheel 108 symbol or a blank spot for proper, aligned with the adjacent numbering wheels 108 imprint of the corresponding symbol leads- markings 131 are arranged, which are executed in thisriyasbei ⁇ game as magnets ,
  • a monitoring electronics 140 is provided.
  • the monitoring electronics 140 is in signal communication both with the encoder 121 and with the sensor 130, the latter taking place via an interposed edge detection circuit 132.
  • the monitoring electronics 140 has a processor 141 and a memory 142 to which the processor 141 has both read and write access.
  • the processor may execute programs, which may be stored in particular in a memory, not shown, internally in the processor or externally provided memory.
  • the processor 141 is further in signal communication with a counter 143, which can increase and decrease its count in response to signals from the encoder 121, but whose count can also be set by the processor 141.
  • the counter 143 may also serve as its own, not the surveil ⁇ monitoring electronics 140 associated component to be executed or be realized as a part of the encoder 121st
  • the counter 143 is designed cyclically, which means that there is a highest count, beyond which the counter starts counting again. In this way, when the highest count corresponds to the number of encoder pulses needed for a complete revolution of a number wheel 108, it can be easily achieved that identical print positions 115 must always occur at the same count. However, this can also be by achieving a modulo operation in the evaluation of a continuous counter 143 is applied.
  • Processor 141 is equipped, when it communicates with all the encoders 121 and all sensors 130 in signal communication, is sufficient for the operation according to the invention of a numbering device with a plurality of motor-driven numbering wheels.
  • the memory 142 may also be integrated in the processor 141.
  • the monitoring electronics 140 must not necessarily be configured as separate electronics, but may be embodied as Be ⁇ standing part of the control electronics that control the movement of the numbering rier Weg 108 by the motors 109,110.
  • the processor 141 of the monitoring electronics 140 to check whether the correct correlation between the signals of the encoder 121, which may be ⁇ evaluates particular as counter values of the counter 143 and the sensor 130 is present. For this purpose, Kings ⁇ NEN those counts of counter 143 are stored in memory 142, for example, in which in normal operation of the numbering device 100, the edges of the sensor signals that are to be expected when passing over markers between adjacent print positions 115 of the respective geberierrads.
  • the processor 141 may, for example, by a signal of the edge detection circuit 132, for example, caused by detection of an edge in the signal of the sensor 130 Interrupt, caused to compare the current counter position, which indicates the counter 143, with the stored in the memory 142 target counter position. If the comparison yields a match, this is a sign that the coder verified by the ene movements of the motor 109 actually causes a movement of the associated geberierrads 108 ha ⁇ ben. However, if there is a deviation, there is an error.
  • the comparison can be reversed also be realized that the count of the counter is monitored 143 continuously ⁇ and the signal from sensor 130 is analyzed by the processor 141 on it in stored in the memory 142 setpoint counter positions, if this proves the expected marking or Not. If this is not the case, there is a fault .
  • an error analysis and, if necessary, an error correction can optionally be carried out with the system according to the invention. Namely, are merely for example, does not translate to high mechanical load, a control command, or a step of the motor 109,110 in a corresponding rotation of a ireierrades 108 wor ⁇ , so the expected signal to be recognized downstream accordingly later.
  • the difference of the count of the counter 143, in which the signal is detected, can be determined by the processor 141, which then causes, before the next printing ⁇ process an additional movement command is given by a corresponding number of steps to the motor 109,110 and / or either resets the count of the counter 143 accordingly or the stored in the memory 142 required counter positions of the counter 143 is corrected accordingly.
  • Figures 3a to 3d show respectively examples of the Anord ⁇ voltage of magnetic markers, which are identified with the letter “N” or "S”, on a Bibierrad 108 each having 12 printing positions 115 and on Bibierrad 108 is ⁇ ordnetem drive gear 116th could be ten printing positions bear the numerals 0 to 9, further comprising a block-print position are provided, which allows the printing of a block, but also with egg ⁇ nem other symbol, for example a star, is provided and a blank printing position provided that a blank prints.
  • a magnetic north pole N is provided in each case in the middle between the blank printing position and the digit 0 and consecutive numbers 1 to 9, which can be realized, for example, by a small bar magnet with its north pole pointing outwards at this position in the geberierrad, which is then preferably made of non-magnetic Ma ⁇ TERIAL is admitted.
  • there are two Po ⁇ sitions between adjacent print positions of the geberierrades where no magnetic north pole N is überfah- reindeer, namely in this position change no between the point 9 and the block position and the block position and the unsecured position and accordingly Signal of a magnetic markings monitoring magnetic field sensor occurs.
  • a magnetic north pole N is missing between the block position and the blank position.
  • a magnetic north pole N is provided, while between the blank position and the position of the numeral 0, a magnetic south pole S is provided so that in this position change, a wider signal of the magnetic markings monitoring magnetic field sensor occurs.
  • a magnetic north pole N is provided in each case in the middle between all successive printing positions, while an additional magnetic north pole N is additionally provided directly at the blank position, so that an additional The signal of a magnetic markings monitoring magnetic sensor occurs.
  • At least one change in position is thus provided which leads to a sensor signal deviating from the other sensor signals, the deviation being achieved by the failure of a marking, a stronger or longer marking, an additional marking or a marking of differing polarity.
  • This different sensor signal can be used to determine a defined starting position for the numbering wheels 108, as will be described in more detail below.
  • the respectively corresponding positional and signal correlations which result during one revolution of the numbering wheel are shown in the form of a table.
  • the printing positions 115 are represented by the respective imprint of the numbering wheel 108 when it is set to the corresponding printing position 115.
  • the signal of the sensor 130 is shown, which is generated by the marks 131 during the circulation of the numbering wheel.
  • the encoder values of the encoder 121 represented as counter values of the counter 143 are shown.
  • two given printing positions 115 are separated from each other by 20 encoder steps.
  • the respectively associated value results from the design of the drive train 120, in particular the choice and dimensions. n ist of motor 109,110, gear 111, pinion 113 and on ⁇ drive gear 116.
  • Print position 115 deviate from their nominal values. This is the case, for example, when a number wheel 108 has been manually adjusted or when the wheel axle has been removed and reinstalled with the numbering wheels 108, e.g. for maintenance and cleaning. In this case, it is appropriate to restore the correlation by a reference run 200.
  • a sequence of a possible reference run is shown in FIG. 4, based on the marking scheme of FIG. 3a.
  • the reference drive 200 begins with the step 110, a wheel rotation of the corresponding herebyierrades is started in the forward direction ⁇ 108th
  • the processor 141 then continuously checks in step 220 whether the sensor has traveled over a marker 131.
  • step 230 it is checked in step 230 how large the distance to the last mark 131 traveled over, ie how many encoder pulses or steps have been taken since the last mark has been traveled 131. Are these more than the encoder pulses or steps between two successive printing positions, it is known that the last crossed mark 131 between the blank position and the numeral Must be zero, because at this point the previous mark 131 according to the scheme shown in Figure 3a is omitted.
  • This condition which 3b for a reference run 200 for the Mar ⁇ k istsschemata according to figures 3c and 3d respectively entspre ⁇ accordingly the properties which is caused by the off ⁇ soft marking of the sensor signal, is to be adjusted, provides a termination condition is If it is met.
  • step 240 nor the counter is set with the target value for this ⁇ positi on, and stopped at step 250 of the motor.
  • the steps 240 and 250 can be Runaway also in the reverse order ⁇ leads. Then, step 260, the end of the reference run 200, is reached.
  • the target values for the position of markers 131 can be determined via a teach-drive 300 whose sequence is provided in Figure 5 is exemplary of the marking scheme of Figure 3a ⁇ .
  • the teach-run 300 begins with the fact that in
  • Step 310 the corresponding numbering wheel 108 to a
  • Start value e.g. the printing position of the digit zero
  • start value e.g. the printing position of the digit zero
  • step 320 the counter 143 of the encoder 121 is set to zero and in step 330, the forward rotation of the numbering wheel 108 is started.
  • the processor 141 then continuously checks in step 340 whether the sensor has traveled over a marker 131.
  • step 350 how great is the distance to the last traversed mark 131, that is, how many encoder steps made since the last crossing the Markie ⁇ tion 131st If these are more than the encoder steps between two successive print positions, then it is known that the last crossed mark 131 must be between the blank position and the digit zero because of this Place the previous mark 131 is omitted according to the scheme shown in Figure 3a ⁇ .
  • the teach-run can also be extended to the effect that with him the desired positions of individual markers 131 are determined and stored in the memory 142.
  • the count of the counter 143 can be stored in the memory 142, for example.
  • the reference value must also be stored, but the motor 109,110 is not stopped, but continues until a full revolution of the numbering wheel 108 is reached, for example by specifying the known corresponding number of encoder steps Starting the numbering wheel 108 in step 330 is possible, further wherein at each position in which the passage of a mark 131 is detected by the sensor 130, the count of the counter 143 is stored in the memory 142.
  • the stored position values must then be corrected with the reference value and can thus be absolutely correlated with counter readings of the counter. If necessary, this process can be repeated several times and the corresponding obtained Position values for the marks 131 are evaluated statistically.
  • the invention allows safe and simple He ⁇ detection of malfunctions with every movement of a numbering rads 108th

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)

Abstract

Nummeriervorrichtung (100) mit nebeneinander auf einer Achse angeordneten Nummerierrädern (108), die, wenn sie auf eine Druckposition (115) gedreht sind, zum Druck von Symbolen verwendbar sind, wobei mindestens eines der Nummerierräder (108) der Nummeriervorrichtung (100) mit einem Motor (109,110) angetrieben wird, wobei von Motoren (109,110) angetriebene Nummerierräder (108) mindestens eine magnetische, optische oder induktive Markierung (131) aufweisen und wobei die Nummeriervorrichtung (100) mindestens einen Sensor (130) zur Detektion von magnetischen, optischen oder induktiven Markierungen (131) aufweist, wobei mindestens ein Motor (109,110) einen Encoder (121) zur Überwachung der Motorbewegung aufweist und dass die Nummeriervorrichtung (100) eine Überwachungselektronik (140) aufweist, die mit dem mindestens einen Sensor (130) und dem Encoder (121) des mindestens einen Motors (109,110) in Signalkommunikation steht, wobei die Überwachungselektronik (140) einen Speicher (142) aufweist, in dem mindestens eine Encoderposition, an der bei ordnungsgemäßem Betrieb eine magnetische, optische oder induktive Markierung (131) eines Nummerierrads (108) vom Sensor (130) nachgewiesen werden müsste, hinterlegt ist und wobei die Überwachungselektronik (140) ferner so eingerichtet ist, dass sie überprüft, ob beim Erreichen oder Überschreiten einer im Speicher (142) für ein Nummerierrad (108) hinterlegten Encoderposition eine magnetische, optische oder induktive Markierung (130) für das entsprechende Nummerierrad (108) durch den Sensor (130) nachgewiesen wurde und Verfahren zur Überwachung der Positionsänderung von Nummerierrädern (108) mit den Schritten Ermitteln von Korrelationsdaten zwischen Encoder-Signal und Signal des Sensors (130), Hinterlegen der Korrelationsdaten im Speicher (142) der Überwachungselektronik (140) und Überprüfen ob die im laufenden Betrieb der Nummeriervorrichtung (100) festgestellte Beziehung zwischen Encoder-Signal und Signal des Sensors (130) den im Speicher (142) hinterlegten Korrelationsdaten entspricht.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR ÜBERWACHUNG DER ÄNDERUNGEN DER
NUMMERIERRADPOSITION
Die Erfindung betrifft eine Nummeriervorrichtung, bei der Änderungen der Nummerierradposition überwacht werden und ein Verfahren zur Überwachung der Positionsänderung von Nummerier- rädern .
Nummeriervorrichtungen werden seit langem insbesondere dazu verwendet, individuelle alphanumerische Zeichenkombinationen auf Unterlagen aufzudrucken, beispielsweise die Seriennummern von Geldscheinen, Wertpapieren oder Schecks. Dazu werden heutzutage in der Mehrzahl der Fälle Bogen- oder Rollendruckpres¬ sen verwendet, die mit einer Vielzahl solcher Nummeriervor- richtungen ausgestattet sind, so dass in einem ersten Schritt eine Vielzahl von Zeichenkombinationen auf die Unterlage aufgedruckt werden und dann in einem zweiten Schritt die einzel¬ nen Objekte mit der entsprechenden Seriennummern -in der Regel vollautomatisiert- voneinander getrennt, gestapelt und gepackt werden. Ein Beispiel für derartige Nummerierverfahren ist beispielsweise der EP 1 389 524 AI zu entnehmen.
Diese gängige Vorgehensweise hat mehrere Auswirkungen auf die Anforderungen, die an eine Nummeriervorrichtung gestellt werden. Einerseits soll diese einen kleinen Bauraum aufweisen, damit auch bei kleinen zu nummerierenden Objekten eine möglichst hohe Parallelisierung des Druckprozesses möglich ist.
Andererseits muss die Nummeriervorrichtung schnell einstellbar sein, wobei sie insbesondere erlauben muss, dass mit zwei di¬ rekt nacheinander erfolgenden Druckprozessen gegebenenfalls zwei voneinander sehr verschiedene Seriennummern gedruckt werden können, die auch nicht zwingend immer denselben Abstand voneinander aufweisen. Dies hat zu einem Trend geführt, die Nummerierräder der Nummeriervorrichtungen nicht mehr rein mechanisch, sondern elektromechanisch, durch Verwendung von Mo- toren, anzutreiben, was allerdings zu einer weiteren Verknappung des Bauraums führt. Beispiele für derartige Nummeriervor¬ richtungen findet man beispielsweise in der EP 2 032 364 AI, der DE 10 2011 008 859 Bl und der EP 2 675 022 AI.
Schließlich muss aber auch sichergestellt sein, dass tatsächlich alle Nummeriervorrichtungen beim Druck die richtige Seriennummer tragen, da eine einzige falsche Seriennummer zu einer aufwändigen Nachbearbeitung führt. Problematisch ist dabei insbesondere auch die Detektion eines solchen Fehlers, die noch weiter dadurch erschwert ist, dass die Seriennummern auf einem bedruckten Bogen derart einerseits an die Nachbearbei¬ tung und Trennung der Druckobjekte voneinander und/oder andererseits an das Erfordernis einer möglichst schnellen Einstel- lung der Zeichenkombinationen angepasst sind, dass oft durch eine Sichtkontrolle während der Fertigung nicht mehr möglich ist, festzustellen, ob die aufgedruckten Seriennummern die richtigen sind oder ob ein Bogen möglicherweise einen Fehler aufweist. Bis dieser auffällt sind somit unter Umständen eine Reihe von Bögen fehlerhaft bedruckt worden, was den Aufwand der Korrektur des Fehlers weiter erhöht. Zudem kann die Richtigkeit der Seriennummer auch ein Sicherheitsmerkmal darstel¬ len, so dass Fehler nicht akzeptabel sind. Angesichts dieser Probleme überrascht es nicht, dass seit vie¬ len Jahren an Nummerierwerken mit einer Möglichkeit zur Überwachung und Kontrolle der Position der Nummerierräder gearbeitet wird. Dabei ist bereits früh der Gedanke aufgekommen, eine magnetische Codierung der Nummerierradposition zu verwenden, die von Magnetfeldsensoren ausgewertet wird. Grundsätzlich ist denkbar, auf diese Weise eine absolute Positionsüberwachung zu realisieren, wie sie beispielsweise der US 5 517 911 zu ent¬ nehmen ist. In der Praxis entstehen dabei aber eine Reihe von Problemen: Erstens steigert das Vorsehen einer solchen Vielzahl von Sensoren den benötigten Bauraum. Dieses Problem hat nicht zuletzt auch damit zu tun, dass die Sensoren in einem gewissen Mindestabstand voneinander angeordnet sein müssen, um eine zuverlässige absolute Positionskontrolle gewährleisten zu können. Ein Ansatz zur Lösung dieses Problems, der in der GB 2 243 580 A beschrieben ist, bestand darin, die einzelnen Positionen des Nummerierrads unterschiedlich magnetisch zu codieren und dadurch die benötigte Zahl von Sensoren pro Nummerierrad zu re¬ duzieren .
Auch diese Lösung stellt sich in der Praxis jedoch als unbe¬ friedigend dar, was letztlich auf das zweite Problem zurückzu¬ führen ist . Zweitens zeigt sich nämlich in der Praxis, dass gerade dann, wenn bei einer sehr kompakten Nummeriervorrichtung mehrere Nummerierräder auf diese Art und Weise überwacht werden sol¬ len, der Einfluss der Position benachbarter Nummerierräder und deren magnetischer Codierung eine exakte und zuverlässige Po- sitionsbestimmung problematisch werden lässt.
Aus diesem Grund gibt man sich bislang bei kleinen und kompakten Nummerierwerken damit zufrieden, lediglich eine Positionsänderung zu detektieren, indem die einzelnen Radpositionen in identischer magnetisch markiert werden und bei der Radbewegung das Vorbeifahren eines Magneten an einem Sensor zu detektieren. Man verzichtet also auf eine Positionsinformation und prüft lediglich noch, ob eine Bewegung erfolgt. Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht somit darin, eine verbesserte Nummeriervorrichtung mit einer verbesserten Positionsüberwachung und ein Verfahren zur verbesserten Positionsüberwachung der Nummerierräder einer Nummeriervorrichtung anzugeben, die insbesondere auch bei kleinen und kom- pakt aufgebauten Nummerierwerken zuverlässig Positionsinforma¬ tionen liefern. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Nummeriervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Positionsüberwachung einer Nummeriervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Nummeriervorrichtung weist, wie für Num- meriervorrichtungen üblich, nebeneinander auf einer Achse angeordnete Nummerierräder auf, die, wenn sie auf eine Druckpo¬ sition gestellt sind, zum Druck von Symbolen z.B. alphanumerischen Symbolen oder sonstigen Zeichen verwendbar sind. Die Druckpositionen sind dabei die Positionen, an denen das Aufdrücken der Nummeriervorrichtung auf dem zu bedruckenden Substrat ein auf dem Nummerierrad angeordnetes Symbol oder eine Blanko-Stelle zum ordnungsgemäßen, mit den benachbarten Numme- rierrädern ausgerichteten Aufdruck des entsprechenden Symbols führt .
Ferner ist bei einer erfindungsgemäßen Nummeriervorrichtung mindestens eines der Nummerierräder der Nummeriervorrichtung mit einem Motor angetrieben, wobei von Motoren angetriebene Nummerierräder mindestens eine magnetische, optische oder in¬ duktive Markierung aufweisen und wobei die Nummeriervorrichtung mindestens einen Sensor zur Detektion von magnetischen, optischen oder induktiven Markierungen aufweist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden alle Nummerierräder so ausgestaltet.
Erfindungswesentlich ist, dass mindestens ein Motor einen Encoder zur Überwachung der Motorbewegung aufweist und dass die Nummeriervorrichtung eine Überwachungselektronik aufweist, die mit dem mindestens einen Sensor und dem Encoder des mindestens einen Motors in Signalkommunikation steht, wobei die Überwa¬ chungselektronik einen Speicher aufweist, in dem Encoderpositionen, an denen bei ordnungsgemäßem Betrieb eine magnetische, optische oder induktive Markierung eines Nummerierrads vom Sensor nachgewiesen werden müsste, hinterlegt sind und wobei die Überwachungselektronik ferner so eingerichtet ist, dass sie überprüft, ob beim Erreichen oder Überschreiten einer im Speicher für ein Nummerierrad hinterlegten Encoderposition die magnetische, optische oder induktive Markierung des entspre- chenden Nummerierrads durch den Sensor nachgewiesen wurde.
Diese Überprüfung ist beispielsweise durch einen Prozessor der Überwachungselektronik möglich, insbesondere wenn er ein entsprechendes Programm ausführt. „In Signalkommunikation stehen" bedeutet dabei im Sinne dieser Beschreibung, dass zumindest Signale des Encoders bzw. des Sensors von der Überwachungselektronik ausgelesen werden können, wobei auch eine zwischengeschaltete Nachbearbeitung der Signale, z.B. durch eine Flankendetektorschaltung, möglich ist.
Durch diese Maßnahme gewinnt man die Möglichkeit, zumindest für Positionsänderungen, bei denen eine Markierung am Sensor vorbeifahren müsste, was wegen der Hinterlegung der Encoderpo- sitionen, an denen eine gegebene Markierung angeordnet ist, im Speicher möglich ist, direkt zu überprüfen, ob ein an den Motor gegebener Steuerbefehl auch tatsächlich ausgeführt wurde.
Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Encoder oder die Überwachungselektronik oder eine Signalstrecke zwischen Encoder und Übewachungselektronik einen Inkrementalgeber mit Zähler aufweist, da dies die Identifikation der Positionen vereinfacht . Als Magnetfeldsensor lassen sich alle gängigen Sensoren, insbesondere Hall-Sensoren verwenden. Die magnetische Markierung kann sehr einfach ausgeführt sein und beispielsweise durch ei¬ nen oder mehrere kleine Stabmagnete, die radial mit einer vor¬ gegebenen Orientierung der Pole in das Nummerierrad eingelas- sen werden realisiert werden. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn magnetische, optische oder induktive Markierungen von von Motoren angetriebenen Num- merierrädern jeweils zwischen zwei benachbarten Druckpositionen angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung wird erreicht, dass während der Bewegung zwischen diesen beiden Druckpositionen die magnetische, optische oder induktive Markierung den Sensor komplett passieren muss. Dies macht eine Auswertung des Sensorsignals unter Verwendung der Korrelation zum Encodersignal einfacher und präziser, da der schwierige Nachweis ei- nes Maximums entfällt und stattdessen auf die Erkennung einer ansteigenden und einer fallenden Signalflanke abgestellt werden kann, die dann auch eine präzise Information über die Encoderwerte, z.B. die Schritte bei einem Encoder mit Inkremen- talgeber und Schrittzähler, bei denen die magnetische, opti- sehe oder induktive Markierung den Sensor passiert, erlaubt. Es kann dann sogar ermöglicht werden, eine nachgewiesene Ab¬ weichung dieser Daten -die beispielsweise dann vorliegen kann, wenn ein zum Antrieb verwendeter Motor Schritte verliert- von den im Speicher hinterlegten Sollwerten zu verwenden, um ei- nerseits die Sollwerte und andererseits künftige Fahrbefehle an den Motor zu korrigieren.
Wenn an allen Druckpositionen und/oder zwischen allen Druckpositionen von von Motoren angetriebenen Nummerierrädern mindes- tens eine magnetische, optische oder induktive Markierung an¬ geordnet ist erzielt man den vorteilhaften Effekt, dass jede Bewegung des Nummerierrads zwischen Druckpositionen ein magnetisches Signal mit sich bringen muss, so dass durch die im Speicher hinterlegten Korrelationsdaten bei jedem einzelnen Bewegungsbefehl für ein Nummerierrad sofort verifiziert werden kann, ob auch eine Bewegung erfolgt ist.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Nummerierrad zwölf Druck¬ positionen aufweist und/oder wenn eine der Druckpositionen des Nummerierrads eine Blanko-Druckposition ist, also eine Druck¬ position, bei der ein Druckvorgang mit der eingestellten Nummer an der dem auf die Blanko-Druckposition gefahrenen Numme- rierrad zugeordneten Stelle der Nummer keinen Aufdruck hinter- lässt .
Besonders bevorzugt ist es weiter, wenn alle magnetischen, op- tischen oder induktiven Markierungen bis auf eine magnetische, optische oder induktive Markierung identisch sind. Wie bereits erwähnt, kann durch die Korrelation zwischen Encoderdaten und Sensordaten, die durch die Erfindung erreicht wird, die Identifikation der jeweils eingestellten Druckposition, also des gerade auf dem Nummerierrad zum Druck eingestellten Symbols, erreicht werden, so dass eine weitergehende Codierung der Druckposition durch individualisierende oder zumindest grup¬ pierende magnetische, optische oder induktive Codierung über¬ flüssig wird, was das System zuverlässiger und robuster macht. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass eine Druckposition eindeutig bestimmt werden kann. Aus diesem Grund wird zweckmä¬ ßigerweise eine von allen anderen magnetischen, optischen oder induktiven Markierungen abweichende magnetische, optische oder induktive Markierung vorgesehen, die im Fall von magnetischen Markierungen beispielsweise in einem entgegengesetzt gepolten Magneten, mehreren Magneten, einem stärkeren Magneten oder der Abwesenheit eines Magneten bestehen kann.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn alle magnetischen, opti- sehen oder induktiven Markierungen bis auf die magnetische, optische oder induktive Markierung der Blanko-Position identisch sind. Dadurch erhält man ein gleichartiges magnetisches, optisches oder induktives Signal bei jedem Wechsel zwischen zu einem Aufdruck eines Symbols führenden Druckpositionen, was eine besonders bequeme Überprüfung, ob bei der Ausführung ei¬ nes Fahrbefehls an das Nummerierrad eine vorgegebene Anzahl von auf dem Nummerierrad vorgesehenen Symbolen weitergefahren wurde oder nicht. Besonders genau kann die Korrelation zwischen Encoderdaten und Sensordaten bestimmte werden, wenn die Überwachungselektronik so eingerichtet ist, dass sie überprüft, ob das Signal des Sensors eine steigende und eine fallende Flanke aufweist. Ge¬ rade in Anbetracht möglicher Einflüsse der Felder magnetischer Markierungen benachbarter Nummerierräder kann dies wichtig für einen erfolgreichen Betrieb der Überwachungselektronik und die zuverlässige Korrelation von Encoderposition und Magnetfeldsensordaten miteinander sein. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn in dem Speicher die Sollpositionen steigender und fallender Flanken magnetischer, optischer oder induktiver Markierungen gespeichert sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung der Positions¬ änderung von Nummerierrädern bei einer Nummeriervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche weist die folgenden Schritte auf :
- Ermitteln von Korrelationsdaten zwischen Encoder-Signal und Signal des Sensors;
- Hinterlegen der Korrelationsdaten im Speicher der Überwa- chungselektronik ; und
- Überprüfen ob die im laufenden Betrieb der Nummeriervorrichtung festgestellte Beziehung zwischen Encoder-Signal und Sig¬ nal des Sensors den im Speicher hinterlegten Korrelationsdaten entspricht.
Durch eine solche Vorgehensweise können bei laufendem Betrieb sämtliche Funktionsstörungen der motorischen Antriebe sicher erkannt werden; insbesondere Brüche der Motorachse oder
Schrittverluste von Motoren.
Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn das Ermitteln der Kor¬ relationsdaten unter Verwendung eines Referenzlaufs erfolgt, bei dem die Nummerierräder, die von Motoren angetrieben sind, mindestens eine ganze Umdrehung laufengelassen werden und die Encoder-Positionswerte, an denen das Signal des Sensors den Durchlauf einer magnetischen, optischen oder induktiven Mar- kierung anzeigt, gespeichert werden. Noch weiter stabilisiert werden können die ermittelten Korrelationsdaten dann, wenn zum Ermitteln der Korrelationsdaten mehrere Referenzläufe erfolgen oder ein mehrere Umdrehungen der Nummerierräder , die von Moto- ren angetrieben werden, umfassender Referenzlauf durchgeführt wird, wobei die jeweils gespeicherten Encoder-Positionswerte der einzelnen Umdrehungen statistisch ausgewertet werden. Eine solche statistische Auswertung kann insbesondere auch dazu beitragen, dass toleranzbedingte Schwankungen der Position, die statistisch verteilt sind, von tatsächlichen Fehlfunktio¬ nen unterschieden werden können und entsprechende Schwellenwerte bzw. Toleranzschwellen bekannt sind, so dass fälschliche Störungsmeldungen vermieden werden. Weiter verbessert wird das Verfahren, wenn mindestens ein
Teach-Lauf durchgeführt wird, bei dem ein von einem Motor an¬ getriebenes Nummerierrad von Hand oder durch mechanische Vor¬ positionierung mit einem Positionierhebel oder einer Klinke in eine definierte Druckposition gebracht wird und die Enco- derschritte bis zum Erreichen einer vorgegebenen magnetischen, optischen oder induktiven Markierung ermittelt werden. Auf diese Weise kann nicht nur eine Relativpositionierung relativ zu einer Referenzposition mit individueller magnetischer, optischer oder induktiver Markierung ermöglicht werden, sondern eine Absolutpositionierung bezogen auf den Zähler des Motorencoders erreicht werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren, die Ausfüh¬ rungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen:
Fig.l: eine Nummeriervorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ;
Fig.2: ein Nummerierrad mit Antriebseinheit und zugehöriger, als Block-Schaltbild dargestellter Überwachungselektronik; Fig.3a-d: Darstellungen von Nummerierrädern mit verschiedenen Beispielen für mögliche Markierschemata;
Fig.4: ein Ablaufdiagramm eines Referenzlaufs; und
Fig.5: ein Ablaufdiagramm eines Teachlaufs.
Figur 1 zeigt eine Nummeriervorrichtung 100. Die Nummeriervorrichtung 100 weist ein Gehäuse 101 und einen Deckel 102 auf. Im Gehäuse 101 ist eine in Figur 1 nicht erkennbare Achse ge¬ lagert, auf der nebeneinander mehrere Nummerierräder 108 um die Achse drehbar angeordnet sind. Die Nummerierräder 108 wer¬ den von Motoren 109,110 mit vorgeschaltetem Getriebe 111 über Antriebswellen 112 angetrieben, an denen Ritzel 113 angeordnet sind, die in mit den Nummerierrädern 108 verbundene oder mit den Nummerierrädern 108 einstückig ausgeführte Antriebszahnrä¬ der 116, die beispielsweise in der Darstellung der Figuren 2 und 3a bis 3d erkennbar sind, eingreifen. Dieser Aufbau ist aus dem Stand der Technik bekannt. Die Motoren 109,110 sind dabei bevorzugt als Schrittmotoren oder bürstenlose Gleich¬ strommotoren ausgeführt.
Figur 2 zeigt ein Beispiel für einen erfindungsgemäß aufgebau¬ ten Antriebsstrang 120 einschließlich seiner Elektronikkompo- nenten für ein Nummerierrad 108 einer solchen Nummeriervorrichtung 100. An dem Motor 109 mit vorgeschaltetem Getriebe 111 ist ein Encoder 121 angeordnet, der beispielsweise als Magnetscheibe ausgeführt sein kann und mittels dessen die Be¬ wegung der in Figur 1 sichtbaren Motorachse 114 überwacht wer- den kann.
Ferner ist für jedes mit einem Motor angetriebene Nummerierrad 108 ein Sensor 130 vorgesehen, der beispielsweise als Hall- Sensor ausgeführt sein kann, während an dem Nummerierrad 108 -in diesem Ausführungsbeispiel zwischen seinen Druckpositionen 115, auf denen die alphanumerischen Symbole angeordnet sind, so dass das Aufdrücken der Nummeriervorrichtung auf dem zu be- druckenden Substrat an einer Druckposition 115 ein auf dem Nummerierrad 108 angeordnetes Symbol oder eine Blanko-Stelle zum ordnungsgemäßen, mit den benachbarten Nummerierrädern 108 ausgerichteten Aufdruck des entsprechenden Symbols führt- Mar- kierungen 131 angeordnet sind, die in diesem Ausführungsbei¬ spiel als Magnete ausgeführt sind.
Noch weiter ist eine Überwachungselektronik 140 vorgesehen. Die Überwachungselektronik 140 steht in Signalkommunikation sowohl mit dem Encoder 121 als auch mit dem Sensor 130, wobei die letztere über eine zwischengeschaltete Flankendetektionss- chaltung 132 erfolgt.
Die Überwachungselektronik 140 weist in diesem Ausführungsbei- spiel einen Prozessor 141 und einen Speicher 142, auf den der Prozessor 141 sowohl Schreib- als auch Lesezugriff hat auf. Der Prozessor kann Programme ausführen, die insbesondere in einem nicht dargestellten, intern im Prozessor oder extern vorgesehenen Speicher hinterlegt sein können.
Der Prozessor 141 steht weiterhin in Signalkommunikation mit einem Zähler 143, der als Reaktion auf Signale des Encoders 121 seinen Zählerstand erhöhen und erniedrigen kann, dessen Zählerstand aber auch vom Prozessor 141 gesetzt werden kann. Der Zähler 143 kann aber auch als eigenes, nicht der Überwa¬ chungselektronik 140 zugeordnetes Bauteil ausgeführt sein oder als ein Bestandteil des Encoders 121 realisiert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Zähler 143 zyklisch ausgelegt ist, was bedeutet, dass es einen höchsten Zählerstand gibt, bei dessen Überschreitung der Zähler neu anfängt zu zählen. Auf diese Weise kann, wenn der höchste Zählerstand der Zahl der Encoderpulse entspricht, die für eine komplette Umdrehung eines Nummerierrads 108 benötigt werden, einfach erreicht wer- den, dass gleiche Druckpositionen 115 stets bei demselben Zählerstand auftreten müssen. Allerdings lässt sich dies auch da- durch erreichen, dass eine modulo-Operation bei der Auswertung eines fortlaufenden Zählers 143 angewendet wird.
Anzumerken ist, dass eine einzige Überwachungselektronik 140, die mit einem hinreichenden Speicher 142 und einem einzigen
Prozessor 141 ausgerüstet ist, wenn sie mit allen Encodern 121 und allen Sensoren 130 in Signalkommunikation steht, für den erfindungsgemäßen Betrieb einer Nummeriervorrichtung mit mehreren mit Motoren angetriebenen Nummerierrädern ausreichend ist.
Der Speicher 142 kann auch im Prozessor 141 integriert sein.
Im Übrigen muss die Überwachungselektronik 140 nicht zwingend als separate Elektronik ausgeführt sein, sondern kann als Be¬ standteil der Steuerelektronik, die die Bewegung der Numme- rierräder 108 durch die Motoren 109,110 steuert, ausgeführt sein . Der Prozessor 141 der Überwachungselektronik 140 überprüft, ob die richtige Korrelation zwischen den Signalen des Encoders 121, die insbesondere als Zählerstände des Zählers 143 ausge¬ wertet werden können, und des Sensors 130 vorliegt. Dazu kön¬ nen im Speicher 142 z.B. diejenigen Zählerstände des Zählers 143 hinterlegt werden, bei denen im regulären Betrieb der Nummeriervorrichtung 100 die Flanken von Sensorsignalen, die beim Überfahren von Markierungen zwischen benachbarten Druckpositionen 115 des jeweiligen Nummerierrads zu erwarten sind. Diese Zählerstände lassen sich aus der geometrischen Anordnung der Markierungen 131 analytisch ableiten, da bei gegebener Übersetzung des Systems bekannt ist, wie viele Encoderschritte zwischen Druckpositionen liegen; man kann sie aber auch in einem Probelauf einlernen. Dann kann der Prozessor 141 beispielsweise durch ein Signal der Flankendetektionsschaltung 132, z.B. durch einen durch Nachweis einer Flanke im Signals des Sensors 130 veranlassten Interrupt, veranlasst werden, die aktuelle Zählerposition, die der Zähler 143 anzeigt, mit der im Speicher 142 hinterlegten Soll-Zählerposition zu vergleichen. Ergibt der Vergleich eine Übereinstimmung, ist dies ein Zeichen dafür, dass die vom En- coder nachgewiesenen Bewegungen des Motors 109 tatsächlich eine Bewegung des zugehörigen Nummerierrads 108 veranlasst ha¬ ben. Ergibt sich hingegen eine Abweichung, liegt ein Fehler vor . Der Vergleich kann aber umgekehrt auch dadurch realisiert werden, dass der Zählerstand des Zählers 143 kontinuierlich über¬ wacht wird und bei den im Speicher 142 hinterlegten Soll- Zählerpositionen das Signal des Sensors 130 vom Prozessor 141 darauf analysiert wird, ob dieser die erwartete Markierung nachweist oder nicht. Ist dies nicht der Fall, liegt ein Feh¬ ler vor.
Als Reaktion auf einen solchen Fehlerbefund kann optional mit dem erfindungsgemäßen System sogar noch eine Fehleranalyse und ggf. eine Fehlerkorrektur durchgeführt werden. Sind nämlich lediglich, z.B. wegen zu hoher mechanischer Last, ein Steuerkommando oder ein Schritt des Motors 109,110 nicht in eine entsprechende Drehung eines Nummerierrades 108 übersetzt wor¬ den, so muss das erwartete Signal entsprechend später nachge- wiesen werden. Die Differenz des Zählerstands des Zählers 143, bei dem das Signal nachgewiesen wird, kann durch den Prozessor 141 bestimmt werden, der dann veranlasst, dass vor dem nächs¬ ten Druckprozess ein zusätzlicher Bewegungsbefehl um eine entsprechende Schrittzahl an den Motor 109,110 gegeben wird und/oder entweder den Zählerstand des Zählers 143 entsprechend zurücksetzt oder die im Speicher 142 hinterlegten Soll- Zählerpositionen des Zählers 143 entsprechend korrigiert.
Sollte hingegen auch im weiteren Verlauf der Bewegung des Num- merierrads 108 kein Sensorsignal des Sensors 130 nachgewiesen werden, ist es wahrscheinlich, dass das Nummerierrad 108 gar nicht mehr bewegt werden kann, was beispielsweise wegen eines Bruchs der Antriebsachse 112 der Fall sein kann. Sollte dieser weitere Verlauf der Bewegung noch das Nummerierrad 108 um meh¬ rere Druckpositionen 115 weiterstellen und sollten dabei die weiteren Sensorsignale des Sensors 130 an den erwarteten Zäh- lerpositionen bzw. Zählerständen des Zählers 143 auftreten, kann man daraus eine Hinweis auf die Möglichkeit ableiten, dass eine Markierung defekt ist, z.B. weil ein als Markierung verwendeter Magnet herausgefallen ist. Dementsprechend ist es vorteilhaft, nach dem Feststellen einer Fehlfunktion, d.h. einer Abweichung von der Korrelation zwischen Sensordaten und Zählerdaten, das Sensorsignal des Sensors 130 bis zum Ende des Bewegungsbefehls zu überwachen und festzustellen, ob erwartete Nachweise von Markierungen noch verspätet erfolgen, gänzlich unterbleiben oder nur eine Markierung nicht nachgewesen wird, während die anderen an den im Speicher 142 hinterlegten Soll-Positionen auftreten und dann bei systematischer Verspätung eine Korrektur des Zählers 143 vorzunehmen und ansonsten entsprechende Fehlermeldungen bzw. Service-Anforderungen auszugeben.
Die Figuren 3a bis 3d zeigen jeweils Beispiele für die Anord¬ nung von magnetischen Markierungen, die mit den Buchstaben „N" oder „S" gekennzeichnet sind, auf einem Nummerierrad 108 mit jeweils 12 Druckpositionen 115 und am Nummerierrad 108 ange¬ ordnetem Antriebszahnrad 116. Zehn Druckpositionen tragen die Ziffern 0 bis 9, ferner sind eine Block-Druckposition vorgesehen, die den Druck eines Blocks ermöglicht, aber auch mit ei¬ nem anderen Symbol, z.B. einem Stern, versehen sein könnte und eine Blanko-Druckposition vorgesehen, die eine Leerstelle druckt .
Gemäß dem Markierschema der Figur 3a ist jeweils in der Mitte zwischen der Blanko-Druckposition und der Ziffer 0 sowie auf- einander folgenden Ziffern 1 bis 9 ein magnetischer Nordpol N vorgesehen, der z.B. realisiert werden kann, indem ein kleiner Stabmagnet mit seinem Nordpol nach außen an dieser Position in das Nummerierrad, das dann bevorzugt aus nichtmagnetischem Ma¬ terial gefertigt ist, eingelassen wird. Somit gibt es zwei Po¬ sitionsänderungen zwischen benachbarten Druckpositionen des Nummerierrades bei denen kein magnetischer Nordpol N überfah- ren wird, nämlich die zwischen der Ziffer 9 und der Block- Position und der Block-Position und der Blanko-Position und dementsprechend bei dieser Positionsänderung kein Signal eines die magnetischen Markierungen überwachenden Magnetfeldsensors auftritt. Mit anderen Worten fehlt also ein magnetischer Nord- pol N zwischen der Block-Position und der Blanko-Position .
Gemäß dem Markierschema der Figur 3b ist jeweils in der Mitte zwischen den aufeinander folgenden Ziffern 1 bis 9 sowie zwischen der Ziffer 9 und der Block-Position, zwischen der Block- Position und der Blanko-Position sowie zwischen der Blanko-
Position und der Position der Ziffer 0 ein magnetischer Nordpol N vorgesehen. Zwischen der Ziffer 0 und der Ziffer 1 sind zwei Magnete mit Nordpolen N nebeneinander angeordnet, so dass bei dieser Positionsänderung ein breiteres Signal eines die magnetischen Markierungen überwachenden Magnetfeldsensors auftritt .
Gemäß dem Markierschema der Figur 3c ist jeweils in der Mitte zwischen den aufeinander folgenden Ziffern 0 bis 9 sowie zwi- sehen der Ziffer 9 und der Block-Position, und zwischen der
Block-Position und der Blanko-Position ein magnetischer Nordpol N vorgesehen, während zwischen der Blanko-Position und der Position der Ziffer 0 ein magnetischer Südpol S vorgesehen ist, so dass bei dieser Positionsänderung ein breiteres Signal eines die magnetischen Markierungen überwachenden Magnetfeldsensors auftritt.
Gemäß dem Markierschema der Figur 3d ist jeweils in der Mitte zwischen allen aufeinander folgenden Druckpositionen ein mag- netischer Nordpol N vorgesehen, während zusätzlich direkt an der Blanko-Position ein weiterer magnetischer Nordpol N vorgesehen ist, so dass bei dieser Positionsänderung ein zusätzli- ches Signal eines die magnetischen Markierungen überwachenden Magnetfeldsensors auftritt.
Selbstverständlich können ebenso gut die obigen Markierschema- ta realisiert werden, wenn statt der Nordpole N Südpole S vor¬ gesehen werden und statt etwaig vorhandener Südpole S Nordpole N.
In allen vorstehend beschriebenen Markierschemata ist somit mindestens eine Positionsänderung vorgesehen, die zu einem von den anderen Sensorsignalen abweichenden Sensorsignal führt, wobei die Abweichung durch den Ausfall einer Markierung, eine stärkere bzw. längere Markierung, eine zusätzliche Markierung oder eine Markierung abweichender Polarität erreicht wird. Dieses abweichende Sensorsignal kann genutzt werden, um eine definierte Startposition für die Nummerierräder 108 zu ermitteln, wie weiter unten genauer beschrieben wird.
Ferner sind unter den Nummerierrädern 108 der Figuren 3a bis 3d die jeweils entsprechenden Positions- und Signalkorrelatio¬ nen, die sich bei einem Umlauf des Nummerierrads ergeben, in Form einer Tabelle dargestellt. Die Druckpositionen 115 sind dabei durch den jeweiligen Abdruck des Nummerierrads 108, wenn es auf die entsprechende Druckposition 115 eingestellt ist, repräsentiert.
In der Zeile unterhalb der Druckpositionen ist das Signal des Sensors 130 dargestellt, das beim Umlauf des Nummerierrads durch die Markierungen 131 erzeugt wird.
In der Zeile unterhalb des Signals des Sensors 130 sind die Encoderwerte des Encoders 121, repräsentiert als Zählerwerte des Zählers 143 dargestellt. Im vorliegenden Fall sind zwei gegebene Druckpositionen 115 jeweils durch 20 Encoderschritte voneinander getrennt. Für eine gegebene Nummeriervorrichtung 100 ergibt sich der jeweils zugehörige Wert aus der Auslegung des Antriebsstrangs 120, insbesondere der Wahl und Dimensio- nierung von Motor 109,110, Getriebe 111, Ritzel 113 und An¬ triebszahnrad 116. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Überwachungselektronik; die es erlaubt, Verschiebungen zwischen dem Encodersignal und dem Sensorsignal zu identifi- zieren wird es ermöglicht, die Korrelation zwischen den Sensorsignalen und den Encodersignalen zu überwachen und dadurch Fehlfunktionen des Motors 109,110 oder der nachgelagerten Getriebe sicher zu detektieren und teilweise im laufenden Betrieb zu kompensieren.
Allerdings kann es insbesondere bei der Inbetriebnahme der Nummeriervorrichtung vorkommen, dass die Werte des Encoders 121 bzw. die Stände des Zählers 143, die einer gegebenen
Druckposition 115 entsprechen, von ihren Sollwerten abweichen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein Nummerierrad 108 von Hand verstellt wurde oder wenn die Räderachse mit den Nummerierrädern 108 aus- und wieder eingebaut wurde, wie es z.B. für Wartung und Reinigung erfolgen kann. In diesem Fall ist es zweckmäßig, die Korrelation durch einen Referenzlauf 200 wiederherzustellen. Ein Ablauf eines möglichen Referenzlaufs ist in Figur 4 dargestellt, wobei das Markierungsschema der Figur 3a zu Grunde gelegt wird.
Der Referenzlauf 200 beginnt damit, dass im Schritt 110 eine Raddrehung des entsprechenden Nummerierrades 108 in Vorwärts¬ richtung gestartet wird.
Der Prozessor 141 überprüft dann in Schritt 220 kontinuierlich, ob der Sensor über eine Markierung 131 gefahren ist.
Ist dies der Fall, wird in Schritt 230 überprüft, wie groß der Abstand zur letzten überfahrenen Markierung 131 ist, d.h. wie viele Encoderpulse oder -schritte seit dem Überfahren der letzten Markierung erfolgt sind 131. Sind dies mehr als die Encoderpulse oder -schritte zwischen zwei aufeinander folgenden Druckpositionen, so weiß man, dass die zuletzt überfahrene Markierung 131 die zwischen Blanko-Position und der Ziffer Null sein muss, weil an dieser Stelle die vorherige Markierung 131 gemäß dem in Figur 3a dargestellten Schema weggelassen ist . Diese Bedingung, die für einen Referenzlauf 200 für die Mar¬ kierungsschemata gemäß Figuren 3b, 3c und 3d jeweils entspre¬ chend der Eigenschaften des Sensorsignals, das durch die ab¬ weichende Markierung hervorgerufen wird, anzupassen ist, stellt eine Abbruchbedingung dar. Ist sie erfüllt, wird in Schritt 240 noch der Zähler mit dem Sollwert für diese Positi¬ on gesetzt und im Schritt 250 der Motor gestoppt. Die Schritte 240 und 250 können auch in umgekehrter Reihenfolge durchge¬ führt werden. Dann ist Schritt 260, das Ende des Referenzlaufs 200, erreicht.
Die Sollwerte für die Position von Markierungen 131 lassen sich über einen Teach-Lauf 300 ermitteln, dessen Ablauf in Figur 5 beispielhaft für das Markierungsschema der Figur 3a dar¬ gestellt ist. Der Teach-Lauf 300 beginnt damit, dass im
Schritt 310 das entsprechende Nummerierrad 108 auf einen
Startwert, z.B. die Druckposition der Ziffer Null, gestellt wird, was händisch oder mechanisch erfolgen kann.
Anschließend wird im Schritt 320 der Zähler 143 des Encoders 121 auf Null gesetzt und im Schritt 330 die Vorwärtsdrehung des Nummerierrads 108 gestartet.
Der Prozessor 141 überprüft dann in Schritt 340 kontinuierlich, ob der Sensor über eine Markierung 131 gefahren ist.
Ist dies der Fall, wird in Schritt 350 überprüft, wie groß der Abstand zur letzten überfahrenen Markierung 131 ist, d.h. wie viele Encoderschritte seit dem Überfahren der letzten Markie¬ rung 131 erfolgt sind. Sind dies mehr als die Encoderschritte zwischen zwei aufeinander folgenden Druckpositionen, so weiß man, dass die zuletzt überfahrene Markierung 131 die zwischen Blanko-Position und der Ziffer Null sein muss, weil an dieser Stelle die vorherige Markierung 131 gemäß dem in Figur 3a dar¬ gestellten Schema weggelassen ist.
Diese Bedingung, die für einen Teach-Lauf 300, bei dem ledig- lieh die Referenzposition ermittelt werden soll, die bei der Durchführung des Referenz-Laufs 200 benötigt wird, eine Ab¬ bruchbedingung darstellt, ist für die Markierungsschemata ge¬ mäß Figuren 3b, 3c und 3d jeweils entsprechend der Eigenschaf¬ ten des Sensorsignals, das durch die abweichende Markierung hervorgerufen wird, anzupassen. Ist die Abbruchbedingung erfüllt, wird in Schritt 360 noch der entsprechende Zählerstand des Zählers 143 als Referenzwert für Referenz-Läufe 200 im Speicher 142 gespeichert und im Schritt 370 der Motor ge¬ stoppt. Die Schritte 360 und 370 können auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden. Dann ist Schritt 380, das En¬ de des Teach-Laufs 300, erreicht.
Der Teach-Lauf kann aber auch dahingehend erweitert werden, dass mit ihm die Soll-Positionen einzelner Markierungen 131 ermittelt und im Speicher 142 hinterlegt werden. Hierfür kann z.B. zunächst bei jeder Position, in der das Überfahren einer Markierung 131 durch den Sensor 130 detektiert wird, der Zählerstand des Zählers 143 im Speicher 142 gespeichert werden. Nachdem die im Schritt 350 geprüfte Bedingung erfüllt ist, muss ebenfalls der Referenzwert gespeichert werden, der Motor 109,110 wird aber nicht gestoppt, sondern läuft weiter, bis eine volle Umdrehung des Nummerierrades 108 erreicht ist, was z.B. durch Vorgabe der bekannten entsprechenden Anzahl von Encoderschritten beim Starten des Nummerierrades 108 im Schritt 330 möglich ist, wobei weiterhin bei jeder Position, in der das Überfahren einer Markierung 131 durch den Sensor 130 detektiert wird, der Zählerstand des Zählers 143 im Speicher 142 gespeichert wird. Nach Abschluss der vollen Umdrehung müssen dann die gespeicherten Positionswerte mit dem Referenzwert korrigiert werden und können so absolut mit Zählerständen des Zählers korreliert werden. Bei Bedarf kann dieser Vorgang mehrfach wiederholt werden und die entsprechenden erhaltenen Positionswerte für die Markierungen 131 statistisch ausgewertet werden.
Auf diese Weise erhält man Absolut-Sollwerte für die Encoder- Positionen, an denen die Markierungen 131 angeordnet sind, die es erlauben, bei jeder Bewegung des Nummerierrades 108 zu ve¬ rifizieren, ob die Markierung 131 noch bei dem erwarteten Zählerstand des Zählers 143 bzw. bei der erwarteten Encoderposi¬ tion durch den Sensor 130 detektiert wird oder nicht.
Somit ermöglicht die Erfindung eine sichere und einfache Er¬ kennung von Fehlfunktionen bei jeder Bewegung eines Nummerier- rads 108.
Bezugs zeichenliste
100 Nummeriervorrichtung
101 Gehäuse
102 Deckel
108 Nummerierrad
109,110 Motor
111 Getriebe
112 Antriebswelle
113 Ritzel
114 Motorachse
115 Druckposition
116 Antriebszahnrad
120 Ant iebsstrang
121 Encoder
130 Sensor
131 Markierung
132 Flankendetektionsschaltung 140 Überwachungselektronik 141 Prozessor
142 Speicher
143 Zähler
200 Referenz-Lauf
210,220,230,
240,250,260 Schritte des Referenz-Laufs
300 Teach-Lauf
310,320,330,
340,350,360,
370,380 Schritte des Teach-Laufs
N Nordpol
S Südpol

Claims

Nummeriervorrichtung (100) mit nebeneinander auf einer Achse angeordneten Nummerierrädern (108), die, wenn sie auf eine Druckposition (115) gedreht sind, zum Druck von Symbolen verwendbar sind, wobei mindestens eines der Num- merierräder (108) der Nummeriervorrichtung (100) mit einem Motor (109,110) angetrieben wird, wobei von Motoren
(109,110) angetriebene Nummerierräder (108) mindestens ei¬ ne magnetische, optische oder induktive Markierung (131) aufweisen und wobei die Nummeriervorrichtung (100) mindestens einen Sensor (130) zur Detektion von magnetischen, optischen oder induktiven Markierungen (131) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindes¬ tens ein Motor (109,110) einen Encoder (121) zur Überwachung der Motorbewegung aufweist und dass die Nummeriervorrichtung (100) eine Überwachungselektronik (140) aufweist, die mit dem mindestens einen Sensor (130) und dem Encoder (121) des mindestens einen Motors (109,110) in Signalkommunikation steht, wobei die Überwachungselektro¬ nik (140) einen Speicher (142) aufweist, in dem mindestens eine Encoderposition, an der bei ordnungsgemäßem Betrieb eine magnetische, optische oder induktive Markierung (131) eines Nummerierrads (108) vom Sensor (130) nachgewiesen werden müsste, hinterlegt ist und wobei die Überwachungs¬ elektronik (140) ferner so eingerichtet ist, dass sie ü- berprüft, ob beim Erreichen oder Überschreiten einer im Speicher (142) für ein Nummerierrad (108) hinterlegten Encoderposition eine magnetische, optische oder induktive Markierung (130) für das entsprechende Nummerierrads (108) durch den Sensor (130) nachgewiesen wurde.
Nummeriervorrichtung (100) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass magneti¬ sche, optische oder induktive Markierungen (131) von von Motoren (109,110) angetriebenen Nummerierräder (108) zwischen benachbarten Druckpositionen (115) angeordnet sind. Nummeriervorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an allen Druckpositionen (115) und/oder zwischen allen Druckpositi onen (115) von von Motoren (109,110) angetriebenen Numme- rierrädern (108) mindestens eine magnetische, optische o- der induktive Markierung (131) angeordnet ist.
Nummeriervorrichtung (100) nach einem der vorstehenden An Sprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Num- merierrad (108) zwölf Druckpositionen (115) aufweist.
Nummeriervorrichtung (100) nach einem der vorstehenden An Sprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine der Druckpositionen (115) des Nummerierrads (108) eine Blanko Druckposition ist.
Nummeriervorrichtung (100) nach einem der vorstehenden An Sprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass alle mag netischen, optischen oder induktiven Markierungen (131) bis auf eine magnetische, optische oder induktive Markie¬ rung (131) identisch sind.
Nummeriervorrichtung (100) nach Anspruch 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass alle mag netischen, optischen oder induktiven Markierungen (131) bis auf die magnetische, optische oder induktive Markie¬ rung (131) der Blanko-Position identisch sind.
Nummeriervorrichtung (100) nach einem der vorstehenden An Sprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass die Über¬ wachungselektronik (140) so eingerichtet ist, dass sie ü- berprüft, ob das Signal des Sensors eine steigende und ei¬ ne fallende Flanke aufweist.
Nummeriervorrichtung (100) nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in dem Speicher (142) die Sollpositionen steigender und fallender Flanken magnetischer, optischer oder induktiver Markierungen (131) gespeichert sind.
Verfahren zur Überwachung der Positionsänderung von Numme- rierrädern (108) mit einer Nummeriervorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit den Schritten
- Ermitteln von Korrelationsdaten zwischen Encoder-Signal und Signal des Sensors (130)
- Hinterlegen der Korrelationsdaten im Speicher (142) der Überwachungselektronik (140) und
- Überprüfen ob die im laufenden Betrieb der Nummeriervorrichtung (100) festgestellte Beziehung zwischen Encoder- Signal und Signal des Sensors (130) den im Speicher (142) hinterlegten Korrelationsdaten entspricht.
Verfahren nach Anspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Er¬ mitteln der Korrelationsdaten unter Verwendung eines Referenzlaufs (200) erfolgt, bei dem die Nummerierräder (108), die von Motoren angetrieben sind, laufengelassen werden und Encoder-Positionswerte, an denen das Signal des Sen¬ sors (130) den Durchlauf einer magnetischen, optischen o- der induktiven Markierung (131) anzeigt, gespeichert werden .
Verfahren nach Anspruch 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zum Er¬ mitteln der Korrelationsdaten mehrere Referenzläufe erfolgen oder ein mehrere Umdrehungen der Nummerierräder, die von Motoren angetrieben werden, umfassender Referenzlauf durchgeführt wird, wobei die jeweils gespeicherten Enco¬ der-Positionswerte der einzelnen Umdrehungen statistisch ausgewertet werden. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindes¬ tens ein Teach-Lauf (300) durchgeführt wird, bei dem ein von einem Motor (109,110) angetriebenes Nummerierrad (108) von Hand oder durch eine mechanische Vorpositionierung in eine definierte Druckposition (115) gebracht wird und die
Encoderschritte bis zum Erreichen einer vorgegebenen magnetischen, optischen oder induktiven Markierung (131) ermittelt werden.
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