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Vorrichtung zur elektronisch durchgeführten Kontrolle der Fehl-oder
Mehrfachbogenaufnahme an Zusammentragmaschinen jeglicher Art Bei dem Erfindungsgegenstand
handelt es sich um eine Vorrichtung zum elektronischen Messen, Anzeigen und Steuern
mit dem Zweck einer Fehl- oder Mehrfachbogenkontrolle an Bogenzusammentragmaschinen.
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Besonders im graphischen Gewerbe müssen oftmals die gedruckten Bogen,
Folien, Azetate u. dgl. zwecks weiterer Verarbeitung, z. B. zum Heften, Binden,
Leimen u. dgl., in bestimmter Reihenfolge zu Blocks, Heften od. dgl. zusammengetragen
werden. Dieser Arbeitsgang erfolgt im allgemeinen von Hand oder durch selbsttätig
arbeitende Zusammentragmaschinen.
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Besondere Schwierigkeiten ergeben sich bei dem Zusammentragen bzw.
Erfassen dünnster Bogen, z. B. bei Einmalkohlepapier oder Florpost, und zwar dadurch,
daß oftmals ein Zusammenhaften mehrerer Bogen beim Aufnehmen vom neuen Stapel eintritt,
das nur schwer erkannt und nur mit längerem Zeitaufwand beseitigt werden kann. Ferner
kommt es vor, daß die Mitnahme bzw. Ablage eines einzelnen Bogens mitunter nicht
erfolgt, so daß ein Bogen in dem zusammengetragenen »Block« fehlt. Dieses führt
zu Störungen und bei deren Beseitigung zu unliebsamen Produktionsausfällen, insbesondere
bei numeriertem Gut. Es war daher naheliegend, daß die Hersteller solcher Maschinen
eine vollautomatisch arbeitende Bogenzusammentragmaschine entwickelten Auf Grund
der vorgenannten Tatsachen muß von einem derartigen Automaten gefordert werden,
daß er eine sichere Fehl- und Mehrfachbogenkontrolle durchführt, wobei diese Kontrolle
vor der Ablage der einzelnen Bogen zu erfolgen hat. Unter der Voraussetzung, daß
für die Ablage der Bogen etwa 1 Sekunde (= eine Periode) notwendig ist, teilt sich
eine Periode in zwei zeitlich gleiche Vorgänge (A und B) von je 0,5 Sekunden Dauer
auf, nämlich: Vorgang A: Aufnahme eines Bogens od. dgl. vom Anlagestapel bis zum
Ablegen des Bogens auf dem Sammelförderer, Vorgang B: vom Ablegen des Bogens auf
dem Sammelförderer bis zum Aufnehmen des Bogens vom Anlagestapel.
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Wie erwähnt, soll die Kontrolle vor der Ablage, also während des
Vorganges A, erfolgen. Da der abzulegende Bogen zunächst von den Greifer- bzw. den
Saugervorrichtungen der Maschine aufgenommen werden muß, bleibt für dessen Kontrolle
nur eine Zeitspanne von weniger als 0,5 Sekunden zur Verfügung. In dieser Zeit muß
also die Kontrolle durchgeführt und die Maschine im Falle einer Fehl- oder Mehrfachbogenaufnahme
alarmgebend stillgesetzt und gleichzeitig die Anzeige erfolgt sein.
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Die bekannten hierfür entwickelten Verfahren arbeiten mechanisch
und beruhen im Prinzip darauf,
daß das Kontrollgut mittels eines Hebelfühlers gegen
einen Festpunkt gedrückt wird und der Hebelfühler dabei die Maschine beispielsweise
über einen elektrischen Kontakt stillsetzt, wenn eine Mehrfach- oder Fehlaufnahme
eingetreten ist. Zum Zweck der Justierung einer solchen mechanischen Kontrolleinrichtung
muß der Festpunkt unter Zwischenlegen eines Musterbogens so weit verstellt werden,
bis eine Kontaktgabe einsetzt, wodurch erst der elektrische Steuerstromkreis geschlossen
wird. Die Kontaktgabe wird bei spielsweise unterbrochen, wenn der Musterbogen entfernt
wird (Fehlbogenanzeige) oder mehrere Bogen an seine Stelle (Mehrfachbogenanzeige)
gelegt werden.
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Solange nun eine Kontaktunterbrechung z. B. durch Schwingungen in
der Maschine beim Lauf durch Papierstärkenunterschiede, Verschleiß u. dgl. ausgeschlossen
sein würde, bestünde gegen die Anwendung der mechanischen Verfahren keine Bedenken.
Für die Kontrolle relativ starker Bogen erscheint dieses auch ohne weiteres möglich.
Wenn es sich jedoch um die Kontrolle sehr dünner Bogen mit Stärken von nur 0,05
mm und noch weniger handelt, werden Bogenstärkenunterschiede und Erschütterungen
eine unbedingt sichere Kontaktgabe auch dann in Frage stellen, wenn die Bogenstärke
über einen Hebel als ein Vielfaches auf die Kontaktgabe übertragen wird, da hierbei
die sehr kurzzeitig ablaufenden Kontrollvorgänge einen verhältnismäßig langen Kontaktarm
leichter zum Schwingen bringen würden. Ferner unterliegen die Lager und Führungen
der beweglichen Teile einer stetigen Abnutzung, die erfahrungsgemäß eine Quelle
weiterer Störungen ist.
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Es ist verständlich, daß die Bogenkontrolle, besonders die der dünnsten
Papiere, nach der vorstehend
grundsätzlich beschriebenen mechanischen
»Dickenmessung« in Verbindung mit der mechanischen Betätigung elektrischer Steuerkontakte
nicht zuverlässig arbeiten kann. Handelt es sich vorteilhafterweise um eine starre,
ohne Schlupf arbeitende Kontaktgabe, bei der die der Kontaktgabe zugeordnete Seite
des Hebelfühlers selbst einen Teil des Kontaktsatzes bildet, so wird der beispielsweise
durch eine Feder belastete Hebelfühler einen ausreichenden Druck entweder nur auf
seinen Gegenkontakt oder auf den zu kontrollierenden Bogen ausüben können. Dadurch
ist jedoch eine einwandfreie Einstellung bzw. Justierung der »mechanisch arbeitenden
Bogenkontrolle« sehr in Frage gestellt und deren praktische Anwendung unter Berücksichtigung
der mehr oder weniger stark von einander abweichenden Bogendicken nicht möglich.
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Da die Bogendicken unterschiedlich sind und somit von dieser Seite
aus bereits eine bestimmte Toleranz bei der Bogenkontrolle zugelassen werden muß,
muß die Toleranz, die durch die Meßeinrichtung mit eingeht, so klein wie möglich
sein.
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Um die genannten Nachteile der mechanischen Bogenkontrolle auszuschalten,
wurde erfindungsgemäß eine elektronische Kontrolleinrichtung entwickelt. In der
Walzwerktechnik werden beispielsweise zur stetigen Kontrolle der Banddicken elektronische
Meßgeräte verwendet, bei denen induktive oder kapazitive Meßfühler über nachgeschaltete
Meßbrücken die Stärke des Walzgutes fortlaufend anzeigen. Da diese Messungen grundsätzlich
während des Walzvorganges, also bei bewegtem Meßobjekt durchgeführt werden müssen,
kann die Messung nach einem induktiven Verfahren (A) nur »mittelbar« erfolgen, und
zwar dergestalt, daß das Meßgut zwischen zwei Rollen hindurchläuft, von denen eine
Rolle senkrecht zur Walzgutebene verschiebbar geführt ist und den beispielsweise
gemeinsamen ferromagnetischen Kern zweier eine Halbbrücke bildenden Induktivitäten
in Richtung der Spulenachse verschiebt (Differentialbrücke). Diese »mittelbaren«
Messungen erfordern größtmögliche mechanische Standfestigkeit und höchste Präzision
in der Lagerung und Führung der das Gerät abtastenden Rollen. Trotzdem bereitet
die Konstruktion dieser Meßfühler keine besonderen Schwierigkeiten, da für deren
Unterbringung ausreichend Raum und handelsübliche, induktive Weggeber zur Verfügung
stehen und die Kosten einer aufwändigen elektronischen Betriebskontrolle für die
Walzwerke keine ins Gewicht fallende Belastung darstellen.
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Es sind ferner induktive Dickenmeßgeräte (B) bekannt, mit denen die
Stärke von nicht- oder schwach magnetischem, auf einer ferromagnetischen Unterlage
ruhendem Material bestimmt wird. Soweit hierbei die mit ihrem Luftspalt das Meßgut
abtastende Eisenkern-Drosselspule den aktiven Zweig einer induktiven Brücke bildet,
gilt die Brücke als abgeglichen, wenn die ferromagnetische Unterlage, beispielsweise,
ohne einen Luftspalt zu bilden, also ohne zwischenliegendem Meßgut, den Fluß der
magnetischen Kraftlinien schließt. Der Stärke des Meßgutes entsprechend wird an
der Brückendiagonale eine Spannung wirksam, die von einem Meßgerät angezeigt wird.
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Eine Abwandlung (C) dieser Meßmethode besteht darin, daß der Abgleich
der Brücke veränderlich, und zwar im aktiven Zweig vorgenommen wird, indem der Querschnitt
des Eisenkerns der Luftspalt-Drossel veränderlich ist.
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Schließlich ist noch ein auf elektromagnetischer Grundlage und unter
Verwendung von Wechselstromdrosseln arbeitendes Längenmeßgerät bekanntgewor-
den,
mit dessen Hilfe bei entsprechender Anwendung sinngemäß auch Dickenmessungen vorgenommen
werden können.
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Hierbei wird nachteiligerweise die eigentliche Messung der Papierdicke
indirekt, d. h. nur über einen noch dazwischengeschalteten Tasthebel möglich, dessen
mechanische Fühlglieder jedoch einer gewissen Abnutzung unterworfen sind.
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Für elektronische Bogenkontrolle an Zusammentragmaschinen konnten
die bekannten induktiven Dickenmeßgeräte (A) der Walzwerktechnik nicht verwendet
werden, da die Bogen während der Kontrolle im allgemeinen ruhen und somit nicht
zwischen zwei Abtastrollen hindurchgezogen werden können. Mit Rücksicht auf den
stark eingeengten, zur Verfügung stehenden Raum müssen Meßfühler an Zusammentragmaschinen
bei kleinstmöglichem Raumbedarf unempfindlich gegen Verschleiß ihrer beweglichen
Teile sein. Die Erstehungskosten für die Meßfühler und das Steuergerät dürfen einen
noch tragbaren Anteil der Gesamterstehungskosten der Bogenzusammentragmaschine nicht
überschreiten. Die Automatik einschließlich des Meßfühlers muß bei einfachster Konstruktion
absolut sicher arbeiten und aus Gründen niedrigster Gestehungskosten in der Fertigung
keiner Präzision bedürfen.
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Gemäß diesen Bedingungen der elektronischen Bogenkontrolle an Zusammentragmaschinen
geht die Erfindung von dem Gedanken aus, daß die Bogenstärke in bekannter Weise
die Größe des Luftspaltes einer Eisenkern-Drosselspule »unmittelbar«, und zwar dadurch
bestimmt, daß der Bogen während der Kontrolle direkt zwischen den Stirnflächen des
magnetischen Kreises der Drosselspule und der den magnetischen Kreis schließenden
ferromagnetischen Gegenlage liegt und die Brücke im Gegensatz zum Verfahren B-C
erfindungsgemäß vorteilhafterweise im inaktiven Brückenzweig induktiv abgeglichen
wird (Abb. 1), da die Bogenkontrollstellen (aktiver Brückenzweig) oftmals schwer
oder gar nicht zugänglich und zudem starken Erschütterungen ausgesetzt sind, die
somit eine besonders sichere, Gestehungskosten erhöhende Arretierung des Abgleiches
erfordern würden. Ferner ist es aus Gründen der einfacheren Bedienharkeit des Gerätes,
der vereinfachten Verdrahtung der zu den Bogenkontrollpunkten führenden Leitungen,
der größeren Betriebssicherheit ebenfalls von Vorteil, den Brückenabgleich örtlich
ungebunden vornehmen zu können.
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An jeder Bogenkontrollstelle der Zusammentragmaschine befindet sich
die aktive Eisenkern-Drosselspule L1 (Abb. 3 und 4). In dem Prinzipschaltbild (Abb.
3) sind beispielsweise vier Kontrollstellen I bis IV angenommen. Die Spulen L2 dienen
als inaktive Brückenzweige dem Brückenabgleich, wobei deren örtliche Anordnung den
jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann. Jeder dieser Brücken ist ein Relais
RE (I bis IV) zugeordnet, das nach erfolgtem Brückenabgleich bei einer Fehl- oder
Mehrfachbogenaufnahme die Zusammentragmaschine unmittelbar oder über ein Schaltschütz
stillsetzt und zugleich eine ebenfalls unmittelbar an der Station befindliche Signallampe
S aufleuchten läßt, wodurch die von einer Fehl- oder Mehrfachbogenaufnahme betroffene
Station sofort erkannt werden kann.
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Der Abgleich der Brücken 1 bis IV erfolgt dergestalt, daß das jeder
einzelnen Brücke zugeordnete Relais I bis IV über einen Schalter SchI bis SchIV
an seinem Knotenpunkt A gelegt und der Luftspalt des zugehörigen inaktiven Brückenzweiges
so verändert
wird, daß die Brückendiagonale AA' spannungslos und
dadurch das vorher in Tätigkeit befindliche Relais abgeschaltet wird. Zum Zweck
eines leichten Brückenabgleiches erfolgt die Verstellung des Ankers der inaktiven
Spule z. B. mittels eines Feingewindetriebes. Der erfolgte Brückenabgleich wird
von einer Signallampe S angezeigt, da diese von dem dann nunmehr spannungslos gewordenen
Relais ausgeschaltet wird.
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Für die Anzeige des Brückenabgleiches kann vorzugsweise auf ein die
Brückendiagonalspannung anzeigendes Meßinstrument verzichtet werden, da erfindungsgemäß
die durch die Papierstärkenunterschiede bedingte Toleranz für das Nichtansprechen
des Indikatorrelais in jedem Fall kleiner ist als die Differenz zwischen den Ansprechspannungen
und Abschaltspannungen bestimmter elektromagnetischer und elektronischer Relais.
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Die Verwendung von elektronischen Indikatorrelais gestattet es, die
Brücke vorteilhafterweise mit Niederspannung zu speisen, wodurch sich die elektrische
Installation zwischen den Bogenkontrollpunkten und dem Bedienungsgerät nicht nur
vereinfacht, sondern diese zugleich durch den als Isoliertransformator nach den
VDE-Vorschriften ausgebildeten Brückentransformator vom Starkstromnetz getrennt
ist.
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Die Sekundärwicklung des Brückenspannung-Transformators hat einen
Mittelabgriff und bildet zugleich einen Teil der Brücke. Da phasenabgleichende Brückenglieder
durch die Art des Brückenabgleiches nicht erforderlich sind, ist der Abgleich der
Brücke sehr vereinfacht und kann im praktischen Betrieb von ungeschulten Kräften
leicht durchgeführt werden.
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Eine Netzstabilisierung ist nicht erforderlich, da Schwankungen bis
zu plus minus 250in zulässig sind.
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Das Erfassen des Bogens für die Kontrolle und dessen Freigabe nach
erfolgter Kontrolle mittels des Ankers der »aktiven« Spule geschieht in der Weise,
daß der Anker durch einen beispielsweise pneumatisch betätigten Hebelmechanismus
gegen die aktive Spule geführt wird, wenn der Bogen aufgenommen worden ist. Die
Aufnahme des Bogens erfolgt beispielsweise durch Sauger- oder Greifervorrichtungen
u. dgl.
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In der gleichen Ebene, in der die vorgenannten Systeme angeordnet
sind, befindet sich auch die Stirn-
seite St der Eisenkernspule (Abb. 2). Durch die
Aufnahme des Bogens wird dieser zugleich auch gegen die Stirnseite der Eisenkernspule
(Abb. 2) geführt. Danach wird, von der Maschine gesteuert, für die Zeitdauer der
Bogenkontrolle der Anker An gegen die Stirnseite St der Eisenkernspule und dem davorliegenden
Bogen geführt. Während der gleichen Zeit wird der Transformator Tr an die Betriebsspannung
geschaltet (Sch in Abb. 3), wodurch der Meßbrücke die Meßspannung zugeführt wird.
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Die beschriebene induktive Bogenkontrolle bietet vorteilhafterweise
die Gewähr, daß der Anker während der Bogenkontrolle durch die zugleich auch als
Elektromagnet wirkende Eisenkernspule kräftig und planparallel gegen deren Stirnfläche
St gezogen wird und andererseits der während der Kontrolle zwischen Anker und Stirnfläche
liegende Bogen vorteilhafterweise ein »Kleben« des Ankers nach erfolgter Messung
durch einen Restmagnetismus der Eisenkernspule verhindert.
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PATENTANSPROCHE: t. Vorrichtung zur elektronisch durchgeführten Kontrolle
der Fehl- oder Mehrfachbogenaufnahme an Bogen verarbeitenden Maschinen mittels einer
induktiven Meßbrücke, dadurch gekcnnzeidinet, daß der Bogen vom magnetischen Feld
durchflutet wird und die Stärke des Spaltes im metallisch geschlossenen Magnetfluß
bestimmt.