DE10013982A1

DE10013982A1 - Lichtschrankenanordnung

Info

Publication number: DE10013982A1
Application number: DE10013982A
Authority: DE
Inventors: Rainer Boenick; Dietmar Heinemann; Joerg Geipel
Original assignee: NexPress Solutions LLC
Current assignee: NexPress Solutions LLC
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2000-10-12
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: DE10013982C2

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Eintreten einer Kante eines auf einem hinreichend transparenten Transportband (1) befindlichen Gegenstands (2), z. B. eines Papierbogens, in eine Sollposition mit hoher Genauigkeit zu detektieren. DOLLAR A Die Erfindung besteht darin, dass bei einer Anordnung zur Detektion einer Kante eines Gegenstandes, mit wenigstens zwei aus wenigstens einem Sender und wenigstens einer Empfängeranordnung und einer zumindest an die Empfängeranordnung angeschlossenen Auswerteelektronik bestehenden Lichtschranken mit mindestens einer gemeinsamen Auswerteeinheit zur Detektion der Kante bzw. der Anwesenheit des auf einem transparenten Transportband befindlichen Gegenstandes sowie den Merkmalen des transparenten Transportbandes, die Lichtschranken (3, 4, 10, 11, 12, 13, 14) eine räumliche Anordnung und geformte Lichtbündelquerschnitte aufweisen, wobei mindestens ein Lichtbündel (B) als hinreichend schmaler Spalt (5) in Richtung der zu detektierenden Kante ausgeführt ist, und wobei die Signale der Lichtschranken (3, 4, 10, 11, 12, 13, 14) in der gemeinsamen Auswerteeinheit (8) logisch verknüpft sind. DOLLAR A Die Erfindung ist zur Kantendetektion bewegter Körper, insbesondere zur Detektion von Kanten eines Bedruckstoffes bei dessen Transport durch eine Druckmaschine einsetzbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur berührungslosen optischen Detektion einer Kante eines Gegenstandes, z. B. der Vorder- und/oder Hinterkante eines Papierbogens auf einem transparenten Transportband einer Druckmaschine.

Die Erfassung des Eintritts der Kante eines Gegenstands in einen zu überwachenden Bereich ist eine übliche Aufgabe für Lichtschranken. Die Schaltgenauigkeit, d. h. die Genauigkeit der Position, bei welcher der Gegenstand als anwesend bzw. nicht anwesend erkannt wird, hängt wesentlich von der Gestalt und Größe des zur Detektion verwendeten Lichtbündels sowie von den Schaltschwellen bei der Bewertung des Empfängersignals der Lichtschranke ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Eintreten einer Kante eines auf einem hinreichend transparenten Transportband (1) befindlichen Gegenstands (2), z. B. eines Papierbogens, in eine Sollposition mit hoher Genauigkeit zu detektieren. Dabei gilt es, die zu detektierende Kante von anderen Merkmalen der Transporteinrichtung, wie z. B. Markierungen und Kratzern auf dem Transportband (1) oder Verbindungsnähten des Bandes, sicher zu unterscheiden, d. h. die Sensoranordnung soll diese Merkmale nicht als Kante des zu detektierenden Gegenstands (2) erkennen. Andererseits liefert die Detektion dieser weiteren Merkmale wesentliche Informationen für den Betrieb der Transporteinrichtung, weshalb ihr Auftreten ebenfalls sicher identifiziert und über separate Schaltausgänge der Lichtschrankenanordnung (3, 4) signalisiert werden soll. Eine wesentliche Randbedingung besteht darin, dass sowohl die Klebenähte bzw. sonstige Verbindungsnähte des Transportbandes (1) als auch die Markierungen vorzugsweise quer zur Bandlaufrichtung auftreten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2-7 beschrieben.

Erfindungsgemäß wird die sichere Identifizierung der Gegenstandskante durch eine Anordnung aus mehreren, in der vorgestellten Ausführungsform beispielsweise drei, separaten Einweglichtschranken, im Weiteren Messstellen genannt, erreicht, welche zum einen eine bestimmte räumliche Anordnung und speziell geformte Lichtbündelquerschnitte aufweisen und deren Signale zum anderen in einer Auswerteeinheit derart logisch verknüpft sind, dass die Detektion der verschiedenen Merkmale ermöglicht wird. Diese Auswerteeinheit weist separate Ausgänge für die zu detektierenden Merkmale Gegenstandskante, Verbindungs- bzw. Klebenaht, Markierungen und Kratzer auf.

Die geforderte hohe Genauigkeit des Schaltpunktes zur Detektion der Bogenkante wird durch einen geeignet geformten Lichtbündelquerschnitt einer der Messstellen (5) erreicht. Dieses Lichtbündel hat in Bandlaufrichtung (F) eine möglichst geringe Ausdehnung, z. B. nur einige Mikrometer. Damit wird eine hohe Dynamik des Signals über einen geringen Verfahrweg des Transportbandes (1) und somit eine sehr hohe Schaltgenauigkeit bewirkt. Quer zur Bandlaufrichtung (F) hat das Lichtbündel dieser Messstelle (5) eine wesentlich größere Ausdehnung, z. B. einige Millimeter. Damit wird optisch über Unregelmäßigkeiten der Kante des zu detektierenden Gegenstandes (2) integriert, was die Schaltgenauigkeit auch z. B. bei aus der Gegenstandskante herausragenden Fasern gewährleistet.

Diese Messstelle (5) detektiert nicht nur die Kante des Gegenstandes (2) mit hoher Genauigkeit, sondern auch quer zur Bandlaufrichtung (F) verlaufende Kratzer, Markierungen und Klebenähte des Transportbandes (1), welche somit ein Fehlschalten des Ausgangs zur Gegenstandsdetektion auslösen würden. Deshalb sind diese Merkmale mittels mindestens einer weiteren Messstelle (6, 7) mit geeigneter Lichtfleckgeometrie zu identifizieren und durch eine Auswerteeinheit (8) vom eigentlichen zu detektierenden Vorgang - dem Eintritt der Gegenstandskante in den Erfassungsbereich - zu separieren. Hierzu dient mindestens eine weitere Messstelle (7), deren genutzter Lichtbündelquerschnitt so großflächig ist, dass Kratzer, Markierungen und Klebe- bzw. Verbindungsnähte in diesem Lichtbündel nicht zu einem Schaltvorgang an dieser Messstelle (7) führen, wohl aber der eigentliche Gegenstand (2). Vorteilhaft ist diese Messstelle (7) in Bandlaufrichtung vor der Messstelle (5) angeordnet, so dass sie vollständig vom Gegenstand (2) bedeckt ist, wenn dessen Kante die Messstelle (5) erreicht. Somit ist die Kante des Gegenstandes (2) hinreichend eindeutig von den anderen Merkmalen des Transportbandes (1) zu unterscheiden und positionsgenau zu detektieren.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht in der sehr hohen Genauigkeit des Schaltpunkts film die Detektion der Bogenkante mit der Gewährleistung, dass die Bogenkante sicher von anderen Merkmalen des Transportbandes (1) unterschieden werden kann uns somit Fehlalarme durch diese anderen Merkmale des Transportbandes (1) ausgeschlossen werden können.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Einweg-Lichtschranke.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Anordnung und Ausformung der Messstellen.

Fig. 3 zeigt ein mögliches Auswertungsschema zur Detektion einer Gegenstandskante.

Fig. 4 zeigt eine beispielhafte Anordnung mit mehreren Empfängern, die von einem Sender bestrahlt werden.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer geeigneten Blendenanordnung.

In Fig. 1 ist ein transparentes Transportband (1) mit einer Klebenaht (N) dargestellt, mit welchem der darauf befindliche Gegenstand (2), z. B. ein Papierbogen, in Bandlaufrichtung (F) bewegt wird. Senkrecht zur Bandebene wirken Lichtbündel (B) einer aus Sendern und Empfängern bestehenden Lichtschrankenanordnung (3, 4).

Eine mögliche räumliche Anordnung relativ zur Bandlaufrichtung (F) und mögliche Lichtbündelquerschnitte einzelner Messstellen (5, 6, 7) sind in Fig. 2 skizziert. Die Signale der einzelnen Messstellen (5, 6, 7) werden wie in Fig. 3 gezeigt einer Auswerteeinheit (8) zugeführt, welche die den einzelnen Merkmalen zugeordneten Schaltausgänge, von denen beispielgebend einer (9) dargestellt ist, in Abhängigkeit von den Signalen der einzelnen Messstellen (5, 6, 7) steuert.

Die in Fig. 3 angedeutete logische UND-Verknüpfung der Signale der Messstellen (5, 6, 7) in der Auswerteeinheit (8) entspricht der Detektion der Gegenstandskante, die somit am Ausgang (9) angezeigt wird.

Die in Fig. 2 gezeigte weitere Messstelle (6) dient zur Detektion der Klebenaht (N) des Transportbandes (1). Diese Messstelle (6) ist in Bandlaufrichtung etwa auf gleicher Höhe mit der Messstelle (5) zur Kantendetektion angeordnet, und ihr genutzter Lichtbündelquerschnitt ist einerseits so groß, dass Kratzer auf dem Transportband (1) nicht zu einem Schaltvorgang führen, und andererseits so gering, dass die durch die Klebenaht (N) bewirkte optische Transmissionsverminderung schon einen Schaltvorgang auslöst. In der Auswerteeinheit (8) wird dann eine Klebenaht identifiziert, wenn sowohl die Empfänger (4) der Messstellen (5) und (6) abgedunkelt sind, aber der Empfänger (4) der Messstelle (7) nicht.

In ähnlicher Weise können weitere, in ihrer Lage auf dem Transportband (1) und in ihrer Ausdehnung in Bandlaufrichtung (F) hinreichend eindeutig bestimmte Merkmale durch weitere geeignet geformte und angeordnete Messstellen und geeignete logische Verknüpfung der Signale der Messstellen detektiert werden.

Die zur Detektion der unterschiedlichen Merkmale erforderlichen verschiedenen Empfängerelemente (4) können durch separate Senderelemente bestrahlt werden oder wie in Fig. 4 beispielhaft dargestellt, können mehrere Messstellen (5, 6, 7) von einem gemeinsamen Senderelement (10) bestrahlt werden.

Die in Fig. 5 dargestellte Realisierung der unterschiedlich geformten Lichtbündelquerschnitte der Messstellen durch eine Blendenanordnung bietet, z. B. gegenüber unterschiedlich geformten Empfängern, eine größere Flexibilität bei der Auswahl der zu verwendenden Empfängerelemente (12, 13, 14) und eine leichtere Anpassung an die Detektion anderer Merkmale durch Veränderung bzw. Austausch der Blende (11) in Form und Anordnung der Messstellen unter Beibehaltung der Empfängerelemente (12, 13, 14).

Weiterhin ist eine fotolithografische Erzeugung der Blendenstruktur (11) vorteilhaft für eine höhere Schaltgenauigkeit durch eine höhere Präzision und Reproduzierbarkeit in Lage und Form der Blendenöffnungen für die einzelnen Messstellen.

Bezugszeichenliste

1

Transportband

2

Gegenstand

3

Lichtschrankenanordnung

4

Lichtschrankenanordnung

5

Messstelle

6

Messstelle

7

Messstelle

8

Auswerteeinheit

9

Schaltausgang

10

Senderelement

11

Blende

12

Empfängerelement

13

Empfängerelement

14

Empfängerelement
F Bandlaufrichtung
N Klebenaht

Claims

1. Anordnung zur Detektion einer Kante eines Gegenstandes, mit wenigstens zwei aus wenigstens einem Sender und wenigstens einer Empfängeranordnung und einer zumindest an die Empfängeranordnung angeschlossenen Auswerteelektronik bestehenden Lichtschranken mit mindestens einer gemeinsamen Auswerteeinheit zur Detektion der Kante bzw. der Anwesenheit des auf einem transparenten Transportband befindlichen Gegenstandes sowie von Merkmalen des transparenten Transportbandes, dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichtschranken (3, 4, 10, 11, 12, 13, 14) eine räumliche Anordnung und geformte Lichtbündelquerschnitte aufweisen, wobei mindestens ein Lichtbündel (B) als hinreichend schmaler Spalt (5) in Richtung der zu detektierenden Kante ausgeführt ist, und
dass die Signale der Lichtschranken (3, 4, 10, 11, 12, 13, 14) in der gemeinsamen Auswerteeinheit (8) logisch verknüpft sind.

2. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Empfänger (5, 6, 7) durch eine gemeinsame Lichtquelle (10) als Sender (3) bestrahlt werden.

3. Anordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Anordnung der Messstellen (5, 6, 7) und die verschiedenen Lichtbündelquerschnitte durch eine Blendenanordnung (11) realisiert sind.

4. Anordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (11) eine bedampfte und fotolithografisch strukturierte Glasscheibe ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion einer Vorder- und/oder Hinterkante des Gegenstandes (2) das als hinreichend schmaler Spalt (5) ausgeführte Lichtbündel quer zur Bandlaufrichtung (F) verläuft.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion einer Seitenkante des Gegenstandes (2) das als hinreichend schmaler Spalt (5) ausgeführte Lichtbündel in Bandlaufrichtung (F) verläuft.

7. Druckmaschine, insbesondere elektrofotografische Druckmaschine, mit einem Förderband (1) zum Fördern von Bogen (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmaschine entlang des Förderweges der Bogen (2) wenigstens eine Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.