EP1403202B1 - Verfahren zum Betrieb eines Sensors zur Erfassung von Bögen in einer bogenverarbeitenden Maschine - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines Sensors zur Erfassung von Bögen in einer bogenverarbeitenden Maschine Download PDF

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EP1403202B1
EP1403202B1 EP20020021524 EP02021524A EP1403202B1 EP 1403202 B1 EP1403202 B1 EP 1403202B1 EP 20020021524 EP20020021524 EP 20020021524 EP 02021524 A EP02021524 A EP 02021524A EP 1403202 B1 EP1403202 B1 EP 1403202B1
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EP
European Patent Office
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sensor
sheets
sheet
detection
signal level
Prior art date
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Rolf Banschbach
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Leuze Electronic GmbH and Co KG
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    • B65H2553/00—Sensing or detecting means
    • B65H2553/30—Sensing or detecting means using acoustic or ultrasonic elements

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a sensor for detection of sheets in a sheet-processing machine.
  • DE 200 18 193 describes a device for controlling sheets in a sheet processing machine with at least one of the sheets detecting Sensor and an evaluation unit, wherein for the detection of single sheets and / or multiple sheets in the evaluation of the output signals an arc detection signal is derived.
  • sensors are at least one capacitive Sensor and at least one ultrasonic sensor provided.
  • the bow detection signal becomes a logical combination of the output signals Derived from the sensors, the logical link depending on the during an adjustment phase determined output signals of the sensors the evaluation unit is set.
  • ISSN 1023-0823 is a double-sheet control for tact-controlled machines described.
  • This double-layer control works with an optical sensor and optionally a capacitive sensor and an ultrasonic sensor for compensation of drifts of the capacitive sensor.
  • single and double sheets are manual in a learning phase Adjustment of the sensors.
  • the invention has for its object to provide a method by means of whose as accurate and secure distinction of single sheets and multiple sheets of different stacking height in sheet processing Machines is possible.
  • the signal level of the sensor is detected in a time-resolved manner in the detection of a single sheet and subsequent detection of multiple sheets, wherein a further sheet is added successively to a single sheet.
  • the detection of the signal level in the detection of a single arc by means of a manual adjustment of the sensor, whereas the detection of the signal level for detecting the multiple sheets is carried out in a predetermined measuring unit via an evaluation unit.
  • the detection of single and multiple sheets takes place on the basis of the taught-in threshold values.
  • the basic idea of the invention is therefore that of the during the learning phase detected signal levels of the sensor in the detection of Single sheets and multiple sheets of different stack heights of sheets automatically thresholds are derived by means of which in the following Operating phase single and multiple sheets can be distinguished. It is essential that the threshold values are chosen such that they are not only a general distinction between single sheets and multiple sheets possible becomes. Rather, it can be determined by means of a threshold evaluation during the operating phase are clearly distinguished, whether in the sheet processing Machine is promoted a double, triple or quadruple arch.
  • inventive method for different types of sheet-processing machines including printing machines, such as Sheet-fed offset printing machines, gathering machines, laminating machines or folding machines used.
  • one or more Sensors are used. Particularly advantageous are capacitive sensors used for arc detection, their signals regardless of any printing of the bows are. Furthermore, it is advantageous that with capacitive Sensors arches of different material properties can be detected. Especially The sheets of paper, plastic, wood or cardboard, in particular Consist of corrugated board.
  • At least one ultrasonic sensor is particularly advantageous as an additional sensor used.
  • the signals generated by this sensor become the Compensation of drifts, i. Signal fluctuations of the capacitive sensor used.
  • only the signal level of the sensor is used for the detection of an n-fold arc for calculating a threshold, this with a provided in the evaluability scaling factor F n, n + 1 for generating the corresponding threshold value S n, n + 1 , which is used to distinguish n times and (n + 1) times arcs.
  • the arithmetic mean of the signal level of the sensor contained in the detection of an n-fold and (n + 1) -fold arc (2) is formed in the evaluation unit for calculating the threshold value S n, n + 1 .
  • FIG. 1 shows schematically a section of a sheet-processing machine 1.
  • the sheet processing machine 1 is in the present case of a Printing machine, in particular a sheetfed offset machine formed.
  • sheets 2 on a pad 3 as for example, a feed table isolated and in a scattered scale promoted.
  • a sensor arrangement is provided, by means of which a detection and distinction of single sheets and multiple sheets different stack heights is possible.
  • the sensor arrangement has a capacitive sensor 4 and an ultrasonic sensor 5, which are connected to a common evaluation unit 6.
  • the sensor assembly is mounted in brackets, not shown, at the sheet processing machine 1 are attached.
  • the capacitive sensor 4 and the ultrasonic sensor 5 are on the center the sheets 2 aligned, which in the conveying direction of the sheets 2 tight are arranged one behind the other lying.
  • the order of the individual sensors in the conveying direction can be chosen arbitrarily. Also a juxtaposition these sensors 4 is possible.
  • the capacitive sensor 4 has an electrode 4a above the sheets 2 and a Counter electrode 4b below the sheets 2. Depending on the number of sheets 2 in Gap between the electrode 4a and the counter electrode 4b varies the capacitance between electrode 4a and counter electrode 4b and thus leads to corresponding changes in the amplitudes of the output signals of the capacitive Sensors 4.
  • the ultrasonic sensor 5 has an ultrasonic transducer emitting ultrasonic waves 5a, which is arranged just above the sheets 2. Every ultrasound generator is located just below the sheets 2 arranged ultrasonic receiver 5b opposite.
  • a sheet 2 or lie multiple sheets 2 results in a different attenuation of the ultrasonic waves and accordingly a different amplitude of the Output signal of the ultrasonic sensor 5.
  • sensors 4 In extension of the sensor arrangement according to the figures 1 and 2 can also a plurality of capacitive sensors 4 and ultrasonic sensors 5 are provided. Alternatively or additionally, other sensors 4 such as be provided inductive or optical sensors.
  • the evaluation unit 6 has a computer unit which, for example, from a microprocessor is formed.
  • the evaluation unit 6 as a connection means a predetermined number of inputs not shown separately and outputs on.
  • About inputs of the evaluation unit 6 are to The signals generated by the sensors 4 as well as parameter values are read. about Outputs of the evaluation unit 6, the output of output signals.
  • the output signals are in the form of sheet detection signals. These generally indicate whether the sensor arrangement is a single arc or a multiple arc of certain stack height has been detected. Especially advantageous the output signal in the evaluation unit 6 is adjustable. It is the output signal preferably formed as a switching signal. Depending on the setting the output signal is given by a corresponding assignment of Switching states a distinction between single and double arcs, double and triple sheets or of triple and quadruple sheets.
  • the signal levels of the capacitive sensor 4 are the higher the higher Number of sheets 2 in the region of the sensor 4 is.
  • To distinguish between single sheets and multiple bends of different stack height become the signal levels of the capacitive sensor 4 with suitable thresholds.
  • the ultrasonic sensor 5 essentially serves only for checking, whether there is an arc 2 at all in the area of the sensor arrangement. The This registered signals are used to compensate for drift of the capacitive Sensors 4.
  • the threshold values with which the signal levels of the capacitive sensor 4 are evaluated are, according to the invention during a training phase in the Evaluation unit 6 set.
  • the determination of the thresholds takes place in Dependence of the signals of the capacitive sensor 4.
  • Figures 2a, 2b and 3a, 3b illustrate different embodiments to carry out the threshold determinations during the Learning phase.
  • the teaching process in the learning phase is initiated with a manual calibration.
  • the manual adjustment of the capacitive sensor 4 is aligned to a single arc and thereby stored in the capacitive sensor 4 signal level I 1 stored.
  • a threshold value S 12 for distinguishing between a single and a double sheet is calculated from a signal level I 1 .
  • F 12 is a scaling factor, which is stored in the evaluation unit 6 and which lies in the range 1 ⁇ F 12 ⁇ 2.
  • the choice of F 12 is based on the knowledge that the signal level of the capacitive sensor 4 is greater, the greater the stack height of the sheets 2 in the sensor area. In the ideal case, ie with completely identical sheets 2 and under ideal measuring conditions, the signal level of the capacitive sensor 4 is twice as large when detecting a double sheet as when detecting a single sheet.
  • FIG. 2a shows the measuring point A, at which with the capacitive sensor 4 each one Sheet 2 is detected. As can be seen from Figure 2a, a sheet 2 during each period at the same sheet position, i. at the same measuring point A detected.
  • a single sheet is again registered.
  • the registered signal level I 1 is compared with the already calculated threshold value S 12 . Since I 1 is below S 12 , this is classified in the evaluation unit 6 as the detection of a single arc.
  • the signal level I 2 obtained is above the threshold value S 12 . Because of this, the signal level is used to calculate a new threshold S 23 , which is used to distinguish between double and triple arcs.
  • F 23 is again a scaling factor whose value lies in the range 1 ⁇ F 23 ⁇ 2 and which is stored in the evaluation unit 6.
  • the value of the scaling factor F 23 5/4.
  • the value of F 23 is smaller than the value of F 12 because the increase in signal level is smaller for a transition from a double to a triple arc than for a transition from a single to a double arc.
  • the scaling factor F 34 stored in the evaluation unit 6 is again in the range 1 ⁇ F 34 ⁇ 2, wherein its value is smaller than the value of the scaling factor F 23 .
  • F 34 7/6.
  • the output signal generated in the evaluation unit 6 can be parameterized in particular as a switching signal, through the switching states of a distinction between single and double sheets, double and triple sheets or triple and quadruple sheets is made.
  • the measuring cycle of the teaching-in phase is preferably maintained, so that the sheets 2 are detected in a defined way at a predetermined measuring point A.
  • Figures 3a and 3b illustrate a second embodiment of the Implementation of the Einlemphase.
  • an arc detection is performed within a period T with the capacitive sensor 4 at two different measuring points A and B.
  • the measurements at the measuring points A within subperiods T 1 and the measurements at the measuring points B are carried out within subperiods T 2 .
  • the sub-periods are selected so that, as shown in Figure 3b, the measuring point A is in each case in front of the range of desquamation of the sheets 2, while the measuring point B is in the range of scaling.
  • the case illustrated in FIG. 3b is that a single sheet is registered at the measuring point A, but a double sheet is registered at the measuring point B in the region of the scaling. Accordingly, at signal point A the signal level I 1 is obtained for a single arc and at the measuring point B the signal level I 2 for a double sheet which is significantly greater than the value I 1 .
  • S 23 1 ⁇ 2 (I 2 + I 3 ).
  • the determination of the threshold value S 34 for distinguishing triple and quadruple bends takes place correspondingly.
  • I 3 , I 4 are the signal levels in the detection of a triple or quadruple arc at the measuring points A and B, respectively.
  • the scaling interrupted and at the measuring points A and B are equal signal levels registered.
  • the signal level A at the measuring points A and B are generally checked whether the sheet transport is interrupted or not.
  • the method described in FIG. 3 a can be modified such that the threshold value S 12 is calculated analogously to the exemplary embodiment according to FIG. 2 a during the manual adjustment.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Sensors zur Erfassung von Bögen in einer bogenverarbeitenden Maschine.
Ein derartiges Verfahren ist aus der EP 0 854 453 A2 bekannt. In einer bogenverarbeitenden Maschine, bestehend aus einem Fördersystem mit Walzen, wird der Transport von Bögen überwacht. Dabei erfolgt die Überwachung derart, dass Einfachbögen von mehreren übereinander liegenden Bögen bestehenden Mehrfachbogen mittels eines Sensorsystems unterschieden werden können. Die dabei ermittelten aktuellen Sensorsignale werden durch Vergleich mit Voreinstellwerten in einer Look-up Tabelle verglichen. Die Einstellwerte der Look-up Tabelle werden in einem Einlernvorgang bestimmt. Dabei wird jeweils eine größere Anzahl von Einfachbögen, Doppelbögen, Dreifachbögen usw. am Sensorsystem vorbeigeführt. Aus den Sensorsignalen bei der Detektion von Einfachbögen wird ein Sensorsignalbereich abgeleitet, der für Einfachbögen repräsentativ ist. Das gleiche erfolgt für Doppel-, Dreifachbögen usw. Bei der nachfolgenden Detektion von Bögen wird dann geprüft, in welchen Bereich das Sensorsignal fällt.
Die DE 200 18 193 beschreibt eine Vorrichtung zur Kontrolle von Bögen in einer bogenverarbeitenden Maschine mit wenigstens einem die Bögen erfassenden Sensor und einer Auswerteeinheit, wobei zur Detektion von Einfachbögen und/oder Mehrfachbögen in der Auswerteeinheit aus den Ausgangssignalen ein Bogenfeststellsignal abgeleitet wird. Als Sensoren sind wenigstens ein kapazitiver Sensor und wenigstens ein Ultraschallsensor vorgesehen. Das Bogenfeststellungssignal wird aus einer logischen Verknüpfung der Ausgangsignale der Sensoren abgeleitet, wobei die logische Verknüpfung in Abhängigkeit der während einer Abgleichphase ermittelten Ausgangssignale der Sensoren durch die Auswerteeinheit festgelegt ist.
Mit dieser Vorrichtung ist eine sichere Unterscheidung von Einfachbögen einerseits und Mehrfachbögen andererseits möglich, nicht jedoch eine Unterscheidung von Mehrfachbögen mit unterschiedlichen Anzahlen von Bögen.
In Biller U: ,Kein Blatt zuviel' technische Rundschau, Hallwag Verlag Bern, CH, Bd. 88, Nr. 21, 24. Mai 1996 (1996-05-24), Seiten 42-43, XP000593950 ISSN: 1023-0823 ist eine Doppelbogenkontrolle für taktgesteuerte Maschinen beschrieben. Diese Doppellagenkontrolle arbeitet mit einem optischen Sensor sowie gegebenenfalls einem kapazitiven Sensor und einem Ultraschallsensor zur Kompensation von Driften des kapazitiven Sensors. Zur Unterscheidung von Einfach- und Doppelbögen erfolgt in einer Einlernphase ein manueller Abgleich der Sensorik.
Aus der EP 0 168 202 ist eine Vorrichtung mit einer Sensoranordnung zur Kontrolle von in einer Maschine geförderten Bögen bekannt. Zur Unterscheidung von Einfach- und Mehrfachbögen werden die Sensorsignale mit Schwellwerten bewertet, wobei diese Schwellwerte durch Skalierung von eingehenden Sensorsignalen gewonnen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren bereitzustellen, mittels dessen eine möglichst genaue und sichere Unterscheidung von Einfachbögen und Mehrfachbögen unterschiedlicher Stapelhöhe in bogenverarbeitenden Maschinen ermöglicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt in einer Einlernphase ein zeitlich aufgelöstes Erfassen der Signalpegel des Sensors bei der Detektion eines Einfachbogens und nachfolgender Detektion von Mehrfachbögen, wobei sukzessive einem Einfachbogen ein weiterer Bogen hinzugefügt wird. Dabei erfolgt die Erfassung des Signalpegels bei Detektion eines Einfachbogens mittels eines manuellen Abgleichs des Sensors, wogegen die Erfassung der Signalpegel zur Detektion der Mehrfachbögen in einem über eine Auswerteeinheit vorgegebenen Messtakt erfolgt. Daraufhin erfolgt in der Auswerteeinheit anhand der gemessenen Signalpegel die Berechnung von Schwellwerten Sn,n+1 zur Unterscheidung jeweils eines Bogenstapels aus n und n +1 Bögen, wobei n wenigstens den Bereich n = 1, 2, 3 umfasst. Schließlich erfolgt während einer auf die Einlernphase folgenden Betriebsphase anhand der eingelernten Schwellwerte die Detektion von Einfach- und Mehrfachbögen.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, dass aus den während der Einlernphase ermittelten Signalpegeln des Sensors bei der Detektion von Einfachbögen und Mehrfachbögen unterschiedlicher Stapelhöhen von Bögen selbsttätig Schwellwerte abgeleitet werden, mittels derer in der darauf folgenden Betriebsphase Einfach- und Mehrfachbögen unterschieden werden können. Dabei ist wesentlich, dass die Schwellwerte derart gewählt werden, dass nicht nur eine pauschale Unterscheidung von Einfachbögen und Mehrfachbögen ermöglicht wird. Vielmehr kann anhand einer Schwellwertbewertung während der Betriebsphase eindeutig unterschieden werden, ob in der bogenverarbeitenden Maschine ein Doppel-, Dreifach- oder Vierfachbogen gefördert wird.
Dadurch wird die Funktionalität der Bogendetektion gegenüber bisher bekannten Systemen erheblich erweitert.
Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren für unterschiedliche Typen von bogenverarbeitenden Maschinen, inklusive Druckmaschinen, wie zum Beispiel Bogenoffsetdruckmaschinen, Zusammentragmaschinen, Kaschiermaschinen oder Faltmaschinen einsetzbar.
Zur Erfassung von Einfachbögen und Mehrfachbögen können ein oder mehrere Sensoren eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft werden kapazitive Sensoren zur Bogendetektion eingesetzt, deren Signale unabhängig von eventuellen Bedruckungen der Bögen sind. Weiterhin ist vorteilhaft, dass mit kapazitiven Sensoren Bögen unterschiedlicher Materialbeschaffenheit erfassbar sind. Insbesondere können die Bögen aus Papier, Kunststoff, Holz oder Pappe, insbesondere Wellpappe bestehen.
Besonders vorteilhaft wird als zusätzlicher Sensor wenigstens ein Ultraschallsensor eingesetzt. Die von diesem Sensor generierten Signale werden zur Kompensation von Driften, d.h. Signalschwankungen des kapazitiven Sensors eingesetzt.
Mit den während der Einlernphase bestimmten Schwellwerten Sn,n+1 werden jeweils Bogenstapel bestehend aus n + 1 Bögen unterschieden.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird zur Berechnung eines Schwellwerts nur der Signalpegel des Sensors bei Detektion eines n-fach Bogens verwendet, wobei dieser mit einem in der Auswertbarkeit vorgesehenen Skalierungsfaktor Fn,n+1 zur Generierung des entsprechenden Schwellwerts Sn,n+1, welcher zur Unterscheidung von n-fach und (n + 1)-fach Bögen dient, multipliziert wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird zur Berechnung des Schwellwerts Sn,n+1 in der Auswerteeinheit der arithmetische Mittelwert der bei der Detektion eines n-fach und (n+1)-fach Bogens (2) enthaltenen Signalpegel des Sensors gebildet.
Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1:
Schematische Darstellung eines Ausschnittes einer bogenverarbeitenden Maschine mit einer Sensoranordnung zur Kontrolle von Bögen.
Figur 2a:
Zeitdiagramme zur Auswertung von Sensorsignalen der Sensoranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 2b:
Schematische Darstellung der Messstelle eines Sensors zur Durchführung des Verfahrens gemäß Figur 2a.
Figur 3a:
Zeitdiagramme zur Auswertung von Sensorsignalen der Sensoranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 3b:
Schematische Darstellung zweier Messstellen eines Sensors zur Durchführung des Verfahrens gemäß Figur 3a.
Figur 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer bogenverarbeitenden Maschine 1. Die bogenverarbeitende Maschine 1 ist im vorliegenden Fall von einer Druckmaschine, insbesondere einer Bogenoffsetmaschine gebildet.
Bei der dargestellten Druckmaschine werden Bögen 2 auf einer Unterlage 3 wie zum Beispiel einem Anlegetisch vereinzelt und in einer vereinzelten Schuppung gefördert. Dabei werden die Bögen 2 in einer vorgegebenen Förderrichtung V entlang der Druckmaschine gefördert.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Beispiel werden in der Druckmaschine Einfachbögen gefördert, wobei sich die Bögen 2 nur in den Bereichen ihrer längsseitigen Ränder überlappen. Diese Überlappung entsteht meist durch eine enge Schuppung. Allgemein können in bogenverarbeitenden Maschinen 1 Mehrfachbögen gefördert werden, wobei ein Mehrfachbogen aus einem Stapel von n Bögen 2 besteht. Typischerweise treten Doppel-, Dreifach- und Vierfachbögen auf, d.h. die Stapel bestehen aus n= 2, 3 oder 4 Bögen 2.
An der bogenverarbeitenden Maschine 1 ist eine Sensoranordnung vorgesehen, mittels derer eine Erfassung und Unterscheidung von Einfachbögen und Mehrfachbögen unterschiedlicher Stapelhöhen ermöglicht wird.
Die Sensoranordnung weist einen kapazitiven Sensor 4 und einen Ultraschallsensor 5 auf, die an eine gemeinsame Auswerteeinheit 6 angeschlossen sind.
Die Sensoranordnung ist in nicht dargestellten Halterungen gelagert, die an der bogenverarbeitenden Maschine 1 befestigt sind.
Der kapazitive Sensor 4 und der Ultraschallsensor 5 sind dabei auf das Zentrum der Bögen 2 ausgerichtet, wobei diese in Förderrichtung der Bögen 2 dicht hintereinander liegend angeordnet sind. Die Reihenfolge der einzelnen Sensoren in Förderrichtung kann beliebig gewählt werden. Auch eine Nebeneinanderanordnung dieser Sensoren 4 ist möglich.
Der kapazitive Sensor 4 weist eine Elektrode 4a oberhalb der Bögen 2 und eine Gegenelektrode 4b unterhalb der Bögen 2 auf. Je nach Anzahl der Bögen 2 im Zwischenraum zwischen der Elektrode 4a und der Gegenelektrode 4b variiert die Kapazität zwischen Elektrode 4a und Gegenelektrode 4b und führt somit zu entsprechenden Änderungen der Amplituden der Ausgangssignale des kapazitiven Sensors 4.
Der Ultraschallsensor 5 weist einen Ultraschallwellen emittierenden Ultraschallgeber 5a auf, der dicht oberhalb der Bögen 2 angeordnet ist. Jedem Ultraschallgeber liegt ein dicht unterhalb der Bögen 2 angeordneter Ultraschallempfänger 5b gegenüber.
Je nachdem, ob im Zwischenraum zwischen einem Ultraschallgeber 5a und dem zugeordneten Ultraschallempfänger 5b kein Bogen 2, ein Bogen 2 oder mehrere Bögen 2 liegen, ergibt sich eine unterschiedliche Schwächung der Ultraschallwellen und dementsprechend eine unterschiedliche Amplitude des Ausgangssignals des Ultraschallsensors 5.
In Erweiterung der Sensoranordnung gemäß den Figuren 1 und 2 können auch mehrere kapazitive Sensoren 4 und Ultraschallsensoren 5 vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Sensoren 4 wie zum Beispiel induktive oder optische Sensoren vorgesehen sein.
Die Auswerteeinheit 6 weist eine Rechnereinheit auf, die beispielsweise von einem Mikroprozessor gebildet ist. Zudem weist die Auswerteeinheit 6 als Anschlussmittel eine vorgegebene Anzahl von nicht separat dargestellten Eingängen und Ausgängen auf. Über Eingänge der Auswerteeinheit 6 werden die zu den Sensoren 4 generierten Signale sowie Parameterwerte eingelesen. Über Ausgänge der Auswerteeinheit 6 erfolgt die Ausgabe von Ausgangssignalen.
Die Ausgangssignale sind in Form von Bogenfeststellungssignalen gebildet. Diese geben allgemein an, ob mit der Sensoranordnung ein Einfachbogen oder ein Mehrfachbogen bestimmter Stapelhöhe erfasst worden ist. Besonders vorteilhaft ist das Ausgangssignal in der Auswerteeinheit 6 einstellbar. Dabei ist das Ausgangssignal vorzugsweise als Schaltsignal ausgebildet. Je nach Einstellung des Ausgangssignals erfolgt durch eine entsprechende Belegung der Schaltzustände eine Unterscheidung von Einfach- und Doppelbögen, Zweifach- und Dreifachbögen oder von Dreifach- und Vierfachbögen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Unterscheidung verschiedener Stapelhöhen von Bögen 2 anhand der im kapazitiven Sensor 4 generierten Signale. Die Signalpegel des kapazitiven Sensors 4 sind umso höher je größer die Anzahl der Bögen 2 im Bereich des Sensors 4 ist. Zur Unterscheidung von Einfachbögen und Mehrfachbögen unterschiedlicher Stapelhöhe werden die Signalpegel des kapazitiven Sensors 4 mit geeigneten Schwellwerten bewertet.
Der Ultraschallsensor 5 dient dagegen im Wesentlichen nur zur Überprüfung, ob sich im Bereich der Sensoranordnung überhaupt ein Bogen 2 befindet. Die dabei registrierten Signale dienen zur Kompensation von Driften des kapazitiven Sensors 4.
Die Schwellwerte, mit welchen die Signalpegel des kapazitiven Sensors 4 bewertet werden, werden erfindungsgemäß während einer Einlernphase in der Auswerteeinheit 6 festgelegt. Die Festlegung der Schwellwerte erfolgt dabei in Abhängigkeit der Signale des kapazitiven Sensors 4.
In der auf die Einlernphase folgenden Betriebsphase wird durch Bewertung der Signalpegel des kapazitiven Sensors 4 mit den Schwellwerten das Ausgangssignal generiert, welches an der Auswerteeinheit 6 ausgegeben wird.
Die Figuren 2a, 2b sowie 3a, 3b veranschaulichen unterschiedliche Ausführungsbeispiele zur Durchführung der Schwellwertbestimmungen während der Einlernphase. Dabei wird in jedem Fall der Einlernvorgang derart durchgeführt, dass mit den dabei generierten Schwellwerten Einfachbögen sowie Mehrfachbögen mit Stapelhöhen n=2, 3 und 4 unterschieden werden können. Hierzu werden während der Einlernphase zunächst Einfachbögen und anschließend Mehrfachbögen mit kontinuierlich steigender Stapelhöhe der Sensoranordnung zugeführt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2a wird der Einlernvorgang in der Einlernphase mit einem Handabgleich eingeleitet. Während des Handabgleichs wird der kapazitive Sensor 4 auf einen Einfachbogen ausgerichtet und der dabei im kapazitiven Sensor 4 registrierte Signalpegel I1 abgespeichert.
Wie aus Figur 2a ersichtlich, wird aus einem Signalpegel I1 ein Schwellwert S12 zur Unterscheidung von einem Einfach- und Doppelbogen berechnet. Der Schwellwert S12 wird dabei gemäß folgender Beziehung berechnet: S12 = I1 · F12
Dabei ist F12 ein Skalierungsfaktor, welcher in der Auswerteeinheit 6 abgespeichert ist und welcher im Bereich 1 < F12 < 2 liegt. Vorzugsweise wird F12 = 1,5 gewählt. Der Wahl von F12 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Signalpegel des kapazitiven Sensors 4 umso größer ist, je größer die Stapelhöhe der Bögen 2 im Sensorbereich ist. Im Idealfall, d.h. bei völlig identischen Bögen 2 und bei idealen Messbedingungen ist der Signalpegel des kapazitiven Sensors 4 bei Detektion eines Doppelbogens doppelt so groß wie bei der Detektion eines Einfachbogens. Durch die Vorgabe F12 = 1,5 liegt der Schwellwert S12 somit mit großer Sicherheit zwischen dem Signalpegel I1 bei Detektion eines Einfachbogens und dem Signalpegel I2 bei Detektion eines Doppelbogens.
Nach dem Handabgleich wird der kapazitive Sensor 4 über die Auswerteeinheit 6 in einem vorgegebenen, vorzugsweise periodischen Messtakt getriggert. Dabei ist die Periodendauer des Messtakts in Figur 2a mit T bezeichnet. In Figur 2a sind drei aufeinander folgende Perioden des Messtakts dargestellt. Figur 2a zeigt die Messstelle A, an welcher mit dem kapazitiven Sensor 4 jeweils ein Bogen 2 detektiert wird. Wie aus Figur 2a ersichtlich wird ein Bogen 2 während jeder Periodendauer an derselben Bogenposition, d.h. an der selben Messstelle A detektiert.
Während der ersten, mit 1 bezeichneten Periode wird wiederum ein Einfachbogen registriert. Dabei wird der registrierte Signalpegel I1 mit dem bereits berechneten Schwellwert S12 verglichen. Da I1 unterhalb von S12 liegt, wird dies in der Auswerteeinheit 6 als der Erfassung eines Einfachbogens klassifiziert.
Während der zweiten, mit 2 bezeichneten Periode befindet sich ein Doppelbogen an der Messstelle A des kapazitiven Sensors 4. Demzufolge liegt der dabei erhaltene Signalpegel I2 oberhalb des Schwellwerts S12. Aufgrund dessen wird der Signalpegel zur Berechnung eines neuen Schwellwerts S23 herangezogen, der zur Unterscheidung von Doppel- und Dreifachbögen dient. Der Schwellwert S23 berechnet sich gemäß folgender Beziehung S23 = F23 · I2, wobei F23 wiederum ein Skalierungsfaktor ist, dessen Wert im Bereich 1 < F23 < 2 liegt und welcher in der Auswerteeinheit 6 abgespeichert ist. Vorzugsweise beträgt der Wert des Skalierungsfaktors F23 = 5/4. In jedem Fall ist der Wert von F23 kleiner als der Wert von F12, da die Erhöhung des Signalpegels bei einem Übergang von einem Doppel- zu einem Dreifachbogen kleiner ist als bei dem Übergang von einem Einfach- zu einem Doppelbogen.
Schließlich befindet sich während der dritten, mit 3 bezeichneten Periode ein Dreifachbogen an der Messstelle A des kapazitiven Sensors 4. Demzufolge liegt der dabei erhaltene Signalpegel I3 oberhalb des Schwellwerts S23. Daher wird aus dem Signalpegel ein weiterer Schwellwert S34 zur Unterscheidung der Dreifach- und Vierfachbögen gemäß folgender Beziehung berechnet: S34 = F34 · I3.
Der in der Auswerteeinheit 6 gespeicherte Skalierungsfaktor F34 liegt wiederum im Bereich 1 < F34 < 2, wobei dessen Wert kleiner als der Wert des Skalierungsfaktors F23 ist. Vorzugsweise beträgt F34 = 7/6.
Nach Beenden dieser Einlernphase wird in der folgenden Betriebsphase anhand des kapazitiven Sensors 4 eine Detektion von Einfach- und Mehrfachbögen durchgeführt. Anhand der Schwellwerte S12, S23 und S34 ist eine Unterscheidung von Einfach-, Doppel-, Dreifach- und Vierfachbögen möglich. Dabei kann das in der Auswerteeinheit 6 generierte Ausgangssignal insbesondere als Schaltsignal parametriert werden, durch dessen Schaltzustände eine Unterscheidung zwischen Einfach- und Doppelbögen, Doppel- und Dreifachbögen oder Dreifach- und Vierfachbögen vorgenommen wird. Dabei wird während der Betriebsphase vorzugsweise der Messtakt der Einlernphase beibehalten, so dass die Bögen 2 definiert an einer vorgegebenen Messstelle A detektiert werden.
Die Figuren 3a und 3b veranschaulichen ein zweites Ausführungsbeispiel zur Durchführung der Einlemphase.
Analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2a erfolgt zu Beginn der Einlernphase ein Handabgleich des kapazitiven Sensors 4 auf einem Einfachbogen. Die darauf geförderten Einfach- und Mehrfachbögen werden dann wiederum selbsttätig in einem von der Auswerteeinheit 6 vorgegebenen periodischen Messtakt detektiert, wobei die Periode des Messtakts wiederum mit T bezeichnet ist.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2a wird im vorliegenden Fall innerhalb einer Periode T mit dem kapazitiven Sensor 4 an zwei unterschiedlichen Messstellen A und B eine Bogendetektion durchgeführt. Dabei werden die Messungen an den Messstellen A innerhalb von Teilperioden T1 und die Messungen an den Messstellen B innerhalb von Teilperioden T2 durchgeführt. Die Teilperioden sind so gewählt, dass, wie in Figur 3b dargestellt, die Messstelle A jeweils vor dem Bereich der Schuppung der Bögen 2 liegt, während die Messstelle B im Bereich der Schuppung liegt.
Wie aus Figur 3a ersichtlich, wird in der Einlernphase zunächst ein Einfachbogen in den Sensorbereich gefördert, anschließend folgen nacheinander Zweifach-, Dreifach- und Vierfachbögen. Da diese Bögen 2 kontinuierlich in einer Schuppung wie in Figur 3b dargestellt gefördert werden, ist während jeder Periode T der Signalpegel des Sensors 4 an der Messstelle B größer als an der Messstelle A.
Während der ersten, mit 1 bezeichneten Messperiode liegt der in Figur 3b dargestellte Fall vor, dass an der Messstelle A ein Einfachbogen, an der Messstelle B im Bereich der Schuppung jedoch ein Doppelbogen registriert wird. Dementsprechend wird an der Messstelle A der Signalpegel I1 für einen Einfachbogen und an der Messstelle B der Signalpegel I2 für einen Doppelbogen erhalten, der signifikant größer als der Wert I1 ist.
Die Schwellwertberechnung des Schwellwerts S12 zur Unterscheidung von Einfach- und Doppelbögen erfolgt am Ende der ersten Periode, im vorliegenden Fall durch Bilden des arithmetischen Mittelwerts beider Signalpegel I1, I2 gemäß folgender Beziehung: S12 = ½ (I1 + I2).
Dasselbe Berechnungsschema wird während der zweiten, mit 2 bezeichneten Periode zur Bestimmung des Schwellwerts S23 angewendet, bei welchem der arithmetische Mittelwert der Signalpegel I2 und I3 für einen Doppel- bzw. Dreifachbogen, welche an der Messstelle A bzw. B ermittelt werden, gebildet wird. Demzufolge berechnet sich S23 gemäß folgender Beziehung: S23 = ½ (I2 + I3).
Während der dritten, mit 3 bezeichneten Periode erfolgt entsprechend die Bestimmung des Schwellwerts S34 zur Unterscheidung von Dreifach- und Vierfachbögen. Der Schwellwert S34 berechnet sich gemäß der Beziehung: S34 = ½ (I3-I4).
Dabei sind I3, I4 die Signalpegel bei der Detektion eines Dreifach- bzw. Vierfachbogens an den Messstellen A bzw. B.
Nach Beenden der Einlernphase wird analog zum Aufführungsbeispiel gemäß Figur 2a die Betriebsphase gestartet.
Bei einer kontinuierlichen Bogenförderung in der Schuppenform gemäß Figur 3b ist immer gewährleistet, dass der Signalpegel des kapazitiven Sensors 4 bei einer Bogendetektion an der Messstelle B größer ist als an der Messstelle A.
Für den Fall, dass kein Nachschub an Bögen 2 erfolgt, wird die Schuppung unterbrochen und an den Messstellen A und B werden gleich große Signalpegel registriert. Somit kann durch Vergleich der Signalpegel A an den Messstellen A und B allgemein abgeprüft werden, ob der Bogentransport unterbrochen ist oder nicht.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2a erfolgt die Berechnung eines Schwellwerts jeweils anhand eines gemessenen Signalpegels, wobei dieser mit einem Skalierungsfaktor multipliziert wird. Demgegenüber werden bei dem in Figur 3a beschriebenen Verfahren keine Skalierungsfaktoren benötigt, da zur Schwellwertberechnung die an zwei verschiedenen Messstellen ermittelten Signalpegel herangezogen werden.
Prinzipiell sind auch Kombinationen beider Verfahren möglich. Beispielsweise kann das in Figur 3a beschriebene Verfahren dahingehend modifiziert werden, dass der Schwellwert S12 analog zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2a während des Handabgleichs berechnet wird.
Bezugszeichenliste
  • (1) Maschine
  • (2) Bogen
  • (3) Unterlage
  • (4) Sensor
  • (4a) Elektrode
  • (4b) Gegenelektrode
  • (5) Ultraschallsensor
  • (5a) Ultraschallgeber
  • (5b) Ultraschallempfänger
  • (6) Auswerteeinheit

    • Claims (8)

    1. Verfahren zum Betrieb wenigstens eines Sensors (4) zur Erfassung von Bögen (2) in einer bogenverarbeitenden Maschine (1) umfassend folgende Verfahrensschritte
      Durchführen einer Einlernphase umfassend folgende Teilschritte
      Zeitlich aufgelöstes Erfassen der Signalpegel des Sensors (4) bei der Detektion eines Einfachbogens und nachfolgender Detektion von Mehrfachbögen, wobei sukzessive einem Einfachbogen ein weiterer Bogen (2) hinzugefügt wird, und wobei die Erfassung des Signalpegels des Sensors (4) bei Detektion eines Einfachbogens in der Einlernphase mittels eines manuellen Abgleichs des Sensors (4) erfolgt und die Erfassung der Signalpegel des Sensors (4) zur Detektion der Mehrfachbögen in der Einlernphase in einem über die Auswerteeinheit (6) vorgegebenen Messtakt erfolgt,
      Berechnung von Schwellwerten Sn,n+1 in einer Auswerteeinheit (6) anhand der gemessenen Signalpegel zur Unterscheidung jeweils eines Bogenstapels aus n und n +1 Bögen (2), wobei n wenigstens den Bereich n=1,2,3 umfasst.
      Detektion von Einfach- und Mehrfachbögen während einer auf die Einlernphase folgenden Betriebsphase anhand der eingelernten Schwellwerte.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (6) zur Berechnung eines Schwellwerts Sn,n+1 zur Unterscheidung von Bogenstapeln bestehend aus n Bögen (2) und Bogenstapeln aus n+1 Bögen (2) der Signalpegel des Sensors (4) bei Detektion eines Bogenstapels bestehend aus n Bögen (2) mit einem Skalierungsfaktor Fn,n+1 multipliziert wird, wobei 1 < Fn,n+1< 2 ist.
    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der Skalierungsfaktoren Fn,n+1 als Parameterwerte in die Auswerteeinheit (6) eingebbar sind.
    4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (6) zur Berechnung eines Schwellwerts Sn,n+1 zur Unterscheidung von Bogenstapeln bestehend aus n Bögen (2) und Bogenstapeln aus n+1 Bögen (2) der arithmetische Mittelwert der Signalpegel des Sensors (4) bei der Detektion der entsprechenden Bogenstapel während der Einlernphase gebildet wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Detektion der Mehrfachbögen während der Einlernphase in der Auswerteeinheit (6) ein periodischer Messtakt vorgegeben wird, wobei innerhalb jeder Periode zwei Messungen mit dem Sensor (4) durchgeführt werden und die dabei ermittelten Signalpegel zur Berechnung eines Schwellwerts Sn,n+1 herangezogen werden.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) von einem kapazitiven Sensor (4) gebildet ist.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation von Driften des kapazitiven Sensors (4) ein Ultraschallsensor (5) verwendet wird.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die bogenverarbeitende Maschine (1) von einer Druckmaschine, einer Zusammentragmaschine, einer Kaschiermaschine oder einer Faltmaschine gebildet ist.
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