Vorrichtung zum Aussortieren von Einzelbogen aus Papier, Pappe, Folien oder ähnlichen blaffiörmigen Erzeugnissen unter Verwendung einer Flächenabtastung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aussortieren von Einzelbogen aus Papier, Pappe, Folien oder ähnlichen blattförmigen Erzeugnissen, bei der auf einer durchlaufenden Bahn eine Flächenabtastung zum Auffinden von Fehlerstellen durchgeführt wird und diese Bahn unmittelbar danach durch einen Querschneider in Einzelbogen aufgeteilt wird, die auf ihrem weiteren Wege durch Weichen auf zwei oder mehr Förderwege entsprechend den Abtastungsergebnissen so verteilt werden, dass sich eine Sortierung der Bogen nach dem Grad ihrer Fehlerfreiheit ergibt.
Derartige Verrichtungen sind an sich vielfach bekannt, allerdings meistens durch Vorschläge in der einschlägigen Literatur, während eine Einführung in der gewerblichen Praxis bisher nur in Ausnahmefällen stattgefunden hat. Für die Abtastung der Bahnen zum Auffinden von Fehlern dienen vorzugsweise optische Einrichtungen, bei denen die durch die Abtastvorrichtung bewegte Bahn mit Lichtstrahlen abgetastet wird und das von der Bahn reflektierte Licht fotoelektrischen Umwandlern zugeleitet wird, an deren Spannungsausbeute dann solche Fehlerstellen zu ermitteln sind, die auch bei Betrachtung mit dem Auge als Fehlerstellen erkennbar sind.
Andere Vorschläge sehen eine Durchleuchtung der Bahnen vor, bei der dann ausser Verfärbungen auch Schwankungen in der Dicke des Erzeugnisses erkennbar werden; auch Beleuchtung oder Durchleuchtung mit Strahlungen ausserhalb des sichtbaren Spektrums wurden ebenso wie die Anwendung radioaktiver Strahlen zum Erkennen von Fehlerstellen vorgeschlagen, wobei auch diese Strahlenabtastungen den optischen Abtastungen zuzurechnen sind. Auch mechanische Abtastungen sind zum Auffinden von Fehlerstellen bekannt, wobei durch mechanische Fühler die Rauhigkeit des Papiers geprüft und insbesondere das Auftreten von Falten als Fehler bewertet wird.
Die Auswertung der Abtastergebnisse erfolgt vorzugsweise durch Verstärkung der Impulse auf elektronischem Wege, das heisst im wesentlichen trägheitslos, und aus diesem Grunde sind praktisch für die Geschwindigkeiten der Abtastung keine oberen Grenzen gesetzt. Dies trifft sogar für mechanische Abtastungen bei der Rauhigkeitsprüfung von Bahnen zu; die hier verwendeten Abtaster ähneln den Abtastern von Schallaufzeichnungen; auch bei sehr hoher Abtastgeschwindigkeit sind hierbei die bei Fehlerstellen auftretenden Frequenzabweichungen mit elektronischen Mitteln leicht erkennbar zu machen.
Da auch rotierende Querschneider mit sehr hohen Drehzahlen betrieben werden können, ergibt sich der Schluss, dass für die Arbeitsgeschwindigkeit der gesamten Sortiervorrichtung die obere Grenze weder durch die Abtastvorrichtung noch durch den Quer sclmeider gegeben ist, sondern ausschliesslich durch die hinter dem Querschneider liegenden Vorrichtungen, insbesondere durch die Geschwindigkeit, mit der sich die Weichen betätigen lassen, die die Einzelbo- gen auf die verschiedenen Förderwege zu verteilen haben. Dementsprechend wurde bei der vorliegenden Erfindung die Aufgabe gestellt, durch besondere Einrichtungen bei der Schaltung der Weichen eine Sortiervorrichtung zu schaffen, die wesentlich höhere Arbeitsgeschwindigkeiten zulässt, als sie mit bisher bekannten Mitteln erreicht werden konnten.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schaltung der Weichen nicht nur von den von der Abtastvorrichtung ausgehenden Fehlersignalen abhängig gemacht wird, sondern gleichzeitig von der jeweiligen Stellung der Querschneiderwelle.
Dementsprechend besteht das Kennzeichen der Erfindung darin, dass zur Schaltung der Weichen auf der Querschneiderwelle oder auf einer mit ihr synchron laufenden Welle angeordnete, umlaufende Schaltkörper benutzt werden, die eine Umstellung der Weiche nur zu dem Zeitpunkt zulassen, in welchem die Vorderkante eines der Weiche zulaufenden Bogens kurz vor dieser Weiche liegt, während andererseits die Schaltung weiterhin von den sich bei der Flächenabtastung ergebenden Fehlersignalen in der Weise abhängig ist, dass die Weiche nur beim Vorliegen entsprechender Fehlersignale für den zulaufenden Bogen umstellbar ist.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung und ihrer Einzelheiten dienen die anliegenden Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt zunächst schematisch in Seitenansicht ein Beispiel für eine Sortiervorrichtung lediglich zur Erläuterung der Aufgabenstellung. Die Einrichtung zur Schaltung der Weichen gemäss der Erfindung ist dabei in dieser Figur noch nicht dargestellt. Die Figur lässt erkennen, dass von einer Vorratsrolle 10 eine Bahn 11 abgewickelt wird, beispielsweise eine Papierbahn. Diese Bahn wird durch ein Walzenpaar 12 über entsprechende Umlenkwalzen durch die beiden Abtastvorrichtungen 13 und 14 gezogen, wobei in der Abtastvorrichtung 13 die obere Fläche der Bahn und in der Abtastvorrichtung 14 die untere Seite einer Lichtstrahlabtastung bekannter Art unterworfen wird. Hinter dem Walzenpaar 12 liegt der rotierende Querschneider 15, der die Bahn 11 in Einzelbogen aufteilt.
Für die Weiterleitung dieser Bogen schliessen sich an den Querschneider 15 Fördereinrichtungen an, bei dem gewählten Beispiel durch eine Vielzahl von Transportbändern gebildet. Dabei läuft bis zu der umstellbaren Weiche 16 ein gemeinsamer Förderweg 17 für alle vom Querschneider kommenden Bogen, während an die Weiche 16 zwei Förderwege 18 und 19 anschliessen. Auf dem Förderweg 18 laufen die Bogen, für die in den Abtastvorrichtungen keine Fehlermeldungen ausgelöst wurden, zu einem Stapel 20, während beim Vorliegen von Fehlermeldungen die Weiche 16 verstellt wird und dadurch die fehlerhaften Bogen über den Förderweg 19 zum Bogenstapel 21 gelangen.
Bei dem dargestellten Bei spiel ist in den Förderweg 18 noch ein Sammelzylinder 22 und in den Förderweg 19 ebenfalls ein Sammelzylinder 23 eingeschaltet, auf denen in an sich bekannter Weise eine gewisse Anzahl Bogen zu einem Bogenpaket vereinigt wird, das dann mit Hilfe der Ausweiser 24 und 25 zur Ablage weitergegeben wird. Die drei Förderwege 17, 18 und 19 erteilen den Bogen eine höhere Geschwindigkeit als die, die der Bahn 11 durch das Walzenpaar 12 erteilt wird. Dadurch ergibt sich zwischen den einzelnen Bogen ein Abstand.
Die Aufgabe der Erfindung liegt nun im wesentlichen darin, dass für die Weiche 16 eine Antriebsvorrichtung geschaffen werden soll, die mit Sicherheit dafür sorgt, dass die Weichenverstellung in der Zeit durchgeführt wird, in der ein Bogenzwischenraum über dem Anfang der Weichenzunge liegt; eine Verstellung der Weiche ausserhalb dieses Zeitraums würde zu schweren Störungen bei der Bogenförderung führen. Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, dass der zeitliche Abstand, in welchem die Vorderkante zweier aufeinander folgender Bogen die Weiche passieren, genau gleich der Schnittfolge des Querschneiders 15 ist. Aus diesem Grunde sieht die Erfindung vor, zur Schaltung der Weichen Schaltkörper zu benutzen, die auf der Querschneiderwelle selbst oder auf einer mit ihr synchron laufenden Welle angeordnet sind.
Durch entsprechende Einstellung der Schaltkörper auf ihrer Welle ist zu erreichen, dass die Weiche nur zu dem Zeitpunkt umgestellt werden kann, in welchem die Vorderkante eines der Weiche zulaufenden Bogens kurz vor dieser Weiche liegt, also auch innerhalb der Zeitspanne, in der ein Bogenzwischenraum über die Weiche läuft. Da die Weiche natürlich nicht beim Passieren jedes Bogenzwischenraums zu verstellen ist, muss ausserdem die Weichenschaltung eine Vorrichtung aufweisen, die die Weichenverstellung auch vom Vorliegen von Fehiersignalen abhängig macht, die von den Abtastvorrichtungen 13, 14 ausgehen können.
In Fig. 2 ist schematisch eine Vorrichtung zur Weichenschaltung dargestellt, die das allgemeine Prinzip einer doppelten Beeinflussung des Schaltvorganges einerseits durch einen mit der Querschneiderwelle umlaufenden Schaltkörper und andererseits durch einen bei der Flächenabtastung gewonnenen Impuls verdeutlicht. Die umzuschaltende Weiche besteht hier aus einer Mehrzahl einzelner Finger 30, deren Spitzen in entsprechende Rillen einer Walze 31 eingreifen, die gleichzeitig zur Umlenkung der Förderbänder 32 dient. Die Weichenfinger sind auf einer gemeinsamen Welle 33 befestigt; diese Welle kann durch eine Zugstange 34 verschwenkt werden, die an einen ausserhalb der Bahn der Einzelbogen liegenden, mit der Welle 33 starr verbundenen Hebel angreift. Die Zugstange 34 wird durch einen Schaltmagneten 35 betätigt.
Der Stromkreis, der den Schaltmagneten 35 an die Stromquelle 36 anschliesst, enthält zwei hintereinander liegende Schalter. Der erste dieser Schalter wird durch den Schaltkörper 37 gebildet, der auf der Welle 38 umläuft; die Welle 38 ist entweder die Querschneiderwelle selbst oder eine besondere, mit ihr synchron umlaufende Welle. Durch das leitende Kontaktstück des Schaltkörpers 37 wird der Schleifkörper 39 mit dem negativen Pol der Stromquelle 36 verbunden, denn über den Schleifkörper 40 ist er ständig an diesen Pol angeschlossen.
Der Schaltkörper 37 ist zweckmässig nicht starr, sondern verstellbar auf der Welle 38 befestigt, so dass die Zeit, in der der Kontakt wirksam wird, genau einstellbar ist.
Ein Wirksamwerden des Schaltkörpers 37 bedeutet aber noch nicht eine Erregung der Magnetspule 35, vielmehr tritt diese Erregung nur dann ein, wenn auch der Schalter 41 durch das Relais 42 geschlossen wird. Dieses Relais 42 spricht an, wenn der Verstär ker 43 von den Abtasteinrichtungen über die Stromleitungen 44 Fehlerimpulse empfängt. Der Verstärker 43 dehnt gleichzeitig diese Impulse und wird so ein g stellt, dass der Schalter 41 bereits geschlossen ist, wenn der Schaltkörper 37 wirksam wird und auch für die Dauer der Wirksamkeit des Schaltkörpers 37 geschlossen bleibt. Damit ist erreicht, dass für den Zeitpunkt des Einschaltens des Schaltmagneten 35 ausschliesslich der Schaltkörper 37 massgebend ist, womit der richtige Zeitpunkt für die Weichenschaltung gesichert bleibt.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel wird durch einen zweiten synchron mit der Querschneiderwelle umlaufenden Schaltkörper 45 auch die Dauer der Weichenverstellung auf die notwendige Zeitspanne begrenzt. Wenn nämlich die Zugstange 34 durch den Schaltmagneten 35 heruntergezogen worden ist, wird sie durch eine Klinkeneinrichtung 46 in ihrer Stellung so lange festgehalten, bis die Magnetspule 47 vom Kontakt 45 erregt wird und die Klinkensperre auslöst; die Weichenfinger 30 kehren dann entweder lediglich durch ihr Gewicht oder auch durch Federkraft in ihre Ausgangsstellung zurück.
Die besondere Wichtigkeit, die der Einschaltzeit bei der Weichenverstellung zukommt, sei noch durch ein Zahlenbeispiel näher erläutert, das von in der Papierverarb eitung durchaus üblichen Arbeitsgeschwindigkeiten ausgeht und nicht etwa extrem hohe Arbeitsgeschlwindigkeiten berücksichtigt. Nimmt man an, dass dem Querschneider eine Papierbahn mit einer Geschwindigkeit von 180 m/min, also 3 m/sec zugeführt wird und die Bahn in Einzelbogen von 0,5 m geschnitten wird, so beträgt die Schnittfolge '/, ; sec. Wird die Transportgeschwindigkeit der ge- schnittenen Bogen auf 4 m/sec gesteigert, so ergeben sich zwischen den Einzelblättern Blattzwischenräume von etwa 17 cm. Die Zeitspanne, in der ein Bogenzwischenraum die Weiche passiert, beträgt dann nur 1¸4 sec oder rund 40 m!sec.
Ein gutes Relais benötigt nach Stromeinschaltung bis zum Anziehen eine Zeitspanne, die zwischen 5 und 25 m/sec wechseln kann (Anzugszeit) ; die Schwankung in der Anzugszeit beträgt also schon die Hälfte der für die Weichenstellung überhaupt zur Verfügung stehenden Zeit. Damit wird ersichtlich, welche entscheidende Wichtigkeit einer Vorrichtung zukommt, die sicherzustellen vermag, dass die Weichenschaltung so genau wie möglich in einem durch die Blattfolge gegebenen Zeitpunkt durchgeführt wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Bewegung der Weiche mechanisch von einem synchron mit der Querschneiderwelle umlaufenden Schaltkörper abzuleiten, der in diesem Falle aus einer Kurvenscheibe besteht, an die eine entsprechende Tastrolle zur Durchführung der Weichenbewegung nur dann durch einen Elektromagneten zur Anlage gebracht wird, wenn dieser Elektromagnet durch einen von der Abtastung herrührenden Fehler impuls erregt wird. Auf diesem Wege kann nämlich sogar noch die Schwankung in der Anzugszeit von Elektromagneten ausgeschaltet werden, so dass es dann möglich ist, die im obigen Zahlenbeispiel genannten normalen Arbeitsgeschwindigkeiten noch zu überschreiten.
Ein Beispiel für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in, den Fig. 3 und 4 dargestellt.
Fig. 3 zeigt dabei schematisch eine Seitenansicht einer Schaltvorrichtung und Fig. 4 einen zugehörigen Grundriss.
Wie in Fig. 2 besteht der Weichenkörper aus einer Vielzahl von Einzelfingern 30, die in entsprechende Rillen einer Walze 31 eingreifen. DieseWalze dient gleichzeitig zur Umlenkung der Förderbänder 32. Die Weichenfinger sind starr auf der Welle 33 befestigt und durch die Zugstange 34 schwenkbar.
Am unteren Ende der Zugstange 34 greift der zweiarmige, um den Drehpunkt 50 verschwenkbare Hebel 51 an, der an seinem freien Ende eine Gleitrolle 52 trägt. Diese Gleitrolle arbeitet mit einer Kurvenscheibe 53 zusammen, deren Welle 54 synchron mit dem Querschneider 15 (Fig. 1) umläuft. Solange von den Abtastvorrichtungen 13 und 14 (Fig. 1) keine Fehlerimpulse veranlasst werden, liegen die Spitzen der Finger 30 in der gezeichneten Stellung in den Rillen der Walze 31; gleichzeitig ist die Gleitrolle 52 so weit von der Kurvenscheibe 53 abgehoben, dass der Nocken 55 beim Umlaufen mit geringem Spiel unter der Gleitrolle 52 hindurchläuft. Der Hebel 51 wird nämlich in dieser Stellung durch eine Klinke 56 gehalten, die am gleichen Hebelarm wie die Zugstange 34 am Hebel 51 angreift.
Der Klinkenhebel 56 ist um einen festen Drehpunkt 57 schwenkbar und wird durch die Zugfeder 58 so lange in Eingriff mit dem Hebel 51 gehalten, bis das Relais 59 durch Strom aus der Stromquelle 60 erregt wird und dadurch der Hebel 51 von der Klinke freigegeben wird.
Die Zugstange 34 bewegt sich dann unter dem Ein- fluss der Zugfedern 61 nach unten; gleichzeitig legt sich die Gleitrolle 52 an die Oberfläche des Nockens 55 an. Die Länge des zylindrischen Teiles der Oberfläche dieses Nockens, also der Winkel zwischen den Radien 62 und 63, ist so gross gewählt, dass er, als Zeitspanne gerechnet, grösser ist als die Schwankung in der Anzugszeit des Relais 59. Dieses Relais wird so eingestellt, dass die Klinlke 56 den Hebel 51 innerhalb einer Zeitspanne freigibt, die die Gleitrolle 52 zur Anlage auf der Oberfläche des Nockens 55 bringt.
Es ist dabei unerheblich, ob die Gleitrolle 52 nahe dem Radius 62 oder dem Radius - 63 oder an beliebiger Stelle dazwischen zur Anlage kommt, denn der Zeitpunkt der Bewegung der Zugstange 34 wird ausschliesslich von dem Zeitpunkt bestimmt, an dem die Gleitrolle 52 über die Schrägfläche 64 auf die Zylinderfläche 65 der Nockenscheibe abläuft. Die Schwankungen in der Anzugszeit des Relais 59 haben damit keinen nachteiligen Einfluss mehr auf den Zeitpunkt der Weichenumschaltung, die hier durch mechanische Mittel in zwangsläufige Abhängigkeit vom Schnittvorgang des Querschneiders und damit von dem Zeitpunkt gebracht wird, in dem sich die Vorderkante eines Bogens den Spitzen der Weichenfinger 30 nähert.
Es ist auch ersichtlich, dass bei dieser Vorrichtung die jeweils gewählte Drehzahl für die Querschneiderwelle keinen Einfluss auf die Wei chenumsteilung hat.
Ähnlich wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel spricht das Relais 59 nur dann an, wenn im zugehörigen Stromkreis zwei voneinander unabhängige Schalter geschlossen sind, nämlich die beiden Schalter 66 und 67. Beim Schalter 66 liegen zwei Kontaktfinger 68 an einer Schaltscheibe 69 aus Isolierstoff an, die auf der Welle 54 - zweckmässig verstellbar - befestigt ist und eine metallische Schaltbrücke 70 trägt. Die Schaltbrücke 70 ist dabei der wirksame Zeitgeber für die Erregung des Relais 59, da auch hier der Verstärker 43 unter dem Einfluss der über die Stromleitungen 44 von den Abtastvorrichtungen kommenden Fehlerimpulse über die Spule 42 den Schalter 67 schon schliesst, bevor die Schaltbrücke 70 den Schalter 66 schliesst.
In dem in Fig. 4 dargestellten Grundriss zur Fig. 3 ist lediglich eine Aufsicht auf den vordersten Teil der Walze 31 dargestellt, der noch die beiden ersten Rillen 71 zeigt, in die die Weichenfinger 30 eingreifen. Im Umfang des Walzenkörpers 31 ist eine Nut 72 von geringer Tiefe angebracht, die zur Führung der Förderbänder 32 dient, also des Unterbandes der beiden Förderwege 17 und 19; die Förderbänder selbst sind in Fig. 4 der Übersichtlichkeit halber nicht mit dargestellt. Ausserhalb des Bereiches des Weges der vom Querschneider kommenden Einzelbogen ist auf der gemeinsamen Achse 33 der Weichenfinger 30 der Schalthebel 73 angeordnet, an dem die Zugstange 34 angreift. In der gleichen Ebene ist die Kurvenscheibe 53 sichtbar, die die Bewegung der
Zugstange 34 bewirkt und auf der Welle 54 umläuft, die synchron mit dem Querschneider angetrieben wird.
Die Welle 54 trägt dann in einer anderen Ebene auch die Schaltscheibe 69. Auch hier sind die Kontaktfinger 68 und ihre Zuleitungen sowie das weitere Zubehör nicht dargestellt.
Wie aus den beiden geschilderten Beispielen er sichtlich ist, besteht eine Besonderheit der beschriebenen Weichenschaltvorricht mg darin, dass die Querschneiderwelle mit Hilfe der darauf befestigten oder mit ihr synchron umlaufenden Schaltkörper als Zeitgeber für den Schaltvorgang der Weichen benutzt wird, und zwar in der Weise, dass der Zeitpunkt der Weichenumschaltung ausschliesslich von diesen Schaltkörpern bestimmt wird, die zur Einhaltung des jeweils nötigen genauen Schaltzeitpunktes zweckmäs sig um einen beliebigen Winkel im Verhältnis zur Lage des Querschneidermessers einstellbar sind.
Demgegenüber werden die von der Flächenabtastung als Fehlersignale abgegebenen Impulse lediglich zur Vorbereitung der Schaltung benutzt, ohne selbst die
Schaltzeit genau zu bestimmen. Dabei können selbst verständlich die in den Beispielen verwendeten Mittel ohne Abweichung von der Erfindung auch durch andere äquivalente Mittel ersetzt werden. Beispielsweise können die Schaltkörper als umlaufende, einfache, kreisförmige Scheiben ausgebildet sein, die in der Nähe ihres Umfangs Durchbrechungen aufweisen, deren Breite und Lage einstellbar sein können. Werden auf dem Wege dieser Durchbrechungen feststehende Lichtsp erren angeordnet, so liefern die zugehörigen Fotozellen die für die Betätigung der Weichenschaltung benötigten Impulse, wobei nicht nur die Zeit des Impulses, sondern auch die Impulsdauer auf die gewünschten Werte einstellbar ist.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform der Schaltkörper besteht darin, dass die Schaltimpulse berührungsfrei erzeugt werden, eine Abnutzung durch Reibung also völlig vermieden wird.