DE1092485B

DE1092485B - Einrichtung zum lichtelektrischen Abtasten von Registermarken einer laufenden Werkstoffbahn, insbesondere in Mehrfarben-Rotationsdruckmaschinen

Info

Publication number: DE1092485B
Application number: DES30311A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Schwarz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-09-19
Filing date: 1952-09-19
Publication date: 1960-11-10

Description

Einrichtung zum lichtelektrischen Abtasten von Registermarken einer laufenden Werkstoffbahn, insbesondere in Mehrfarben-Rotationsdruckmaschinen Zur Steuerung von Mehrfarben-Rotationsdruckmaschinen werden sogenannte Register- oder Paßmarken lichtelektrisch abgetastet. Hierbei kommt es darauf an, daß die von den einzelnen Farbwalzen auf dem Druckgut erzeugten Registermarken einen großen Helligkeitsunterschied gegenüber der nicht bedruckten Werkstoffbahn haben. So hat man bei der Abtastung z. B. allein die direkt reflektierten Lichtstrahlen einer Lichtquelle ausgenutzt, indem man diese Strahlen auf eine Fotozelle gelangen ließ. Es ergab sich jedoch hierbei, daß die frisch gedruckten und daher feuchten und glänzenden Registermarken nur schlechte und zur Lageberichtung der Farbwalzen der Druckmaschine ungeeignete Steuerimpulse erzeugen. Insbesondere ist dies bei bestimmten Farben, beispielsweise bei Gelb der Fall. Der Grund dafür ist in dem geringen Unterschied zu sehen, mit dem ein direkt reflektierter Strahl einerseits von einem zumeist glänzenden und damit stark direkt spiegelnden Druckgut und andererseits von einer frisch gedruckten Registermarke zurückgeworfen wird.
Es ist andererseits bekanntgeworden, möglichst sämtliches von einer Lichtquelle auf die Werkstoffbahn gestrahltes Licht nach erfolgter Reflexion der Fotozelle zuzuführen, um Fotozellen mit einer geringeren Ansprechempfindlichkeit verwenden zu können. Da aber die direkt reflektierten Lichtstrahlen gegenüber den diffus reflektierten Lichtstrahlen in ihrer Wirkung überwiegen, insbesondere bei Werkstoffbahnen mit glänzender Oberfläche bei ebenfalls glänzenden Registermarken, werden beim Vorbeistreichen der Registermarken ebenfalls keine ausreichend starken Steuerimpulse in den Fotozellen hervorgerufen, da die Intensitätsunterschiede der Fotozellenströme beim Vorbeibewegen der Registermarken nur wenig schwanken.
Zur Verbesserung der Intensitätsabhängigkeit wird bei der Einrichtung zum lichtelektrischen Abtasten von Registermarken einer laufenden Werkstoffbahn, insbesondere in Mehrfarben-Rotationsdruckmaschinen, bei der zum Erzeugen eines Lichtspaltbildes ein von einer Bildlampe ausgestrahltes Lichtstrahlbündel durch eine Beleuchtungsoptik auf die Registermarken und das davon reflektierte Licht mittels einer Sammeloptik auf eine Fotozelle trifft, wobei der Strahlenkegel der Beleuchtungsoptik von dem wesentlich größeren der Sammeloptik umhüllt ist, gemäß der Erfindung zu der an sich bekannten Erfassung nur des von der Werkstoffbahn diffus reflektierten Anteiles des Lichtstrahlbündels durch die Fotozelle das von der Bildlampe ausgehende Lichtstrahlbündel durch das in der optischen Achse der Sammeloptik liegende abbildende Objektiv der Beleuchtungsoptik senkrecht auf die Werkstoffbahn geworfen und zur Trennung des ein- fallenden und des diffus reflektierten Lichtes ein zur optischen Achse der Sammeloptik geneigter, auf der der Werkstoffbahn abgewandten Seite der Sammeloptik angeordneter Spiegel vorgesehen, der das abbildende Objektiv der Beleuchtungsoptik gegen die in der optischen Achse der Sammeloptik liegende Fotozelle abdeckt bzw. das von der Sammeloptik gesammelte diffus reflektierte Licht auf die nicht in der optischen Achse liegende Fotozelle umlenkt.
Auf diese Weise wird durch Anwendung eines bei Meßgeräten zur Messung der Diffusreflektion bekannten Verfahrens eine starke Intensitätsabhängigkeit der Fotozellenströme bei Vorbeibewegen der Registermarken unter der Lichtschranke erreicht, und zwar weitgehend unabhängig von dem Oberflächenglanz der Werkstoffbahn und von der Farbe der Registermarken. Somit wird erst auf diese Weise bei geringem Aufwand eine einwandfreie Registerregelung ermöglicht, wie sie mit Einrichtungen, die nur direkt reflektiertes oder diffus und direkt reflektiertes Licht verwenden, nicht möglich ist, da diese von der Erfindung, allein diffus reflektiertes Licht auszunutzen, nicht Gebrauch machen.
Zur Erläuterung der Einrichtung nach der Erfindung, für die es verschiedene Ausführungsmöglichkeiten gibt, sind in der Zeichnung einige besonders vorteilhafte Beispiele dargestellt. Funktionsgleiche Teile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei der Einrichtung nach Fig. 1 haben die Achsen der Beleuchtungsoptik und der Projektionsoptik die gleiche Lage. Die Brennpunktachse des Ellipsoidhohlspiegels 6, in dessen unterem Brennpunkt sich die Registermarken während des Abtastens vorbeibewegen, steht senkrecht auf der Druckgutebene. Zur Trennung des Strahlenganges, d. h. der Strahlen, die die Registermarken abtasten und derjenigen, die von diesen diffus reflektiert auf die Fotozelle 8 gelangen, befindet sich auf der der zu bedruckenden Werkstoffbahn 7 abgewandten Seite der Sammeloptik (Ellipsoidhohl spiegel 6) ein schräg angeordneter Spiegel 9, der die Randzone der Sammeloptik abdeckt und in der Alittelzone eine Durchtrittsöffnung für das abtastende Lichtstrahlbündel hat. Es ist vorteilhaft, den Ellipsoidhohlspiegel 6 möglichst dicht über der Werkstoffbahn 7 anzubringen, um möglichst alle diffus reflektierten Strahlen auf die Fotozellen zu projizieren.
Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3 ist als Sammeloptik jeweils ein mehrlinsiger Kondensor 10 verwendet. Dieser stellt, ebenso wie der Hohlspiegel in Fig. 1, ein lichtsammelndes System dar, das zwecks Erfassung eines möglichst großen Teil der diffus reflektierten Strahlen vorteilhaft eine große Apertur, vorzugsweise annähernd gleich 1, aufweist.
Die optischen Achsen von Beleuchtungsoptik und Sammeloptik haben teilweise die gleiche Lage. Dies ist dadurch ermöglicht, daß der Kondensor 10 jeweils in der Mittelzone als abbildendes Objektiv der Beleuchtungsoptik eingerichtet ist.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entspricht bis auf die Verwendung des Kondensors 10 an Stelle des Paraboloidhohlspiegels 6 dem Ausführungsbeispiel nach Fig.l. Der Kondensor hat in der Mittelzone eine zentrale Bohrung, in der das abbildende Objektiv 4 der Beleuchtungsoptik angeordnet ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsbeispielen die Fotozelle 8 gegen die Teile 1, 2 und 3 der Beleuchtungsoptik vertauscht. Außerdem dient der mittlere Teil der Sammeloptik 10 gleichzeitig als spaltabbildendes Objektiv der Beleuchtungsoptik. In den Strahlengang zur Erzeugung des Lichtspaltbildes 5 ist ein kleiner Spiegel 11 eingefügt, der gleichzeitig verhindert, daß die direkt reflektierten Strahlen der Werkstoffbahn auf die Fotozelle8 gelangen können.
Die Einrichtung nach Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei der die Sammeloptik aus einem einlinsigen Kondensor 12 und einem schräg angeordneten Hohlspiegel 13 besteht, der sich zwischen der Spaltblende 3 der Beleuchtungsoptik und dem Kondensor 12 befindet. Er konzentriert das vom Kondensor gesammelte diffus reflektierte Licht des Spaltbildes 5 auf der Fotozelle 8 und trennt zugleich die verschiedenen Lichtwege. Das abbildende Objektiv 4 der Beleuchtungsoptik ist zwischen Kondensor 12 und Werkstoffbahn 7 angeordnet. Dies kann auf verschiedene Weise geschehen, beispielsweise wie dargestellt, in dem das Objektiv 4 auf der äußeren von zwei untereinander sowie mit dem Kondensor verkitteten durchsichtigen Platten 14 bzw. 15 in einer Aussparung 16 der inneren Platte 15 ruht.
Die Einrichtung nach Fig. 4 eignet sich besonders gut zu einer Ausbildung als Doppelsystem in baulicher Einheit zum gleichzeitigen Abtasten zweier Registermarken. Hierfür zeigt Fig. 5 ein schematisches Beispiel. Die Doppelabtasteinrichtung ist in einem Gehäuse 17 untergebracht, das eine bei 19 aufgeschlitzte Klemmbackenhülse 20 aufweist. Diese Anordnung gestattet eine Befestigung auf einem zylindri- schen Bolzen 21, um den die ganze Einrichtung schwenkbar ist und auf dem sie durch eine Schraube 22 in dem gewünschten engen Abstand von der Werkstoffbahn 7 gehalten wird. Die Einrichtung ist mit einer gemeinsamen Beleuchtungsoptik, bestehend aus der Bildlampe 1, der Sammellinse 2, den Spaltblenden 3 und 3' und dem Objektiv 4 sowie mit einem gemeinsamen zur Sammeloptik gehörenden Kondensor 12 für beide Abtastsysteme ausgerüstet; jedoch mit getrennten Hohlspiegeln 13 und 13', von denen jeder auf eine der beiden Fotozellen 8 und 8' gerichtet ist.
Das Objektiv 4 und der Kondensor 12 und gegebenenfalls auch die Sammellinse 2 sind zylindrisch ausgebildet. Zum Erzeugen zweier Lichtspalte wird zunächst ein langgestrecktes Lichtbündel erzeugt, das, entsprechend dem Abstand der auf dem Druckgut angebrachten Registermarken, in der Mitte durch Abdecken in zwei Teile zerlegt ist. Die Teilung in zwei Spaltbilder kann vorteilhaft durch eine in der Symmetrieebene zwischen den beiden Abtastsystemen liegende Trennwand26 (Fig. 6) erfolgen, die vorzugsweise als beiderseitiger Spiegel ausgebildet wird.
Die Ausführungsform nach Fig. 4 ermöglicht, insbesondere in der Anordnung nach Fig. 5 und 6, besonders geringe Abmessungen. Die Registermarken können auf der Werkstoffbahn enger nebeneinanderliegen, wodurch Platz eingespart wird. Die Verwendung der Zylinderlinsen ermöglicht ein besonders dichtes Nebeneinanderliegen der Registermarken und damit besonders kleine Abmessungen der gesamten Abtasteinrichtung bei zugleich großer Apertur. Die geringen Abmessungen sind außerdem deshalb noch vorteilhaft, weil es zumeist erforderlich ist, die erste Verstärkerstufe für die erzeugten Abtastimpulse unmittelbar mit der Fotozelle zusammenzubauen.
Das Doppelsystem nach der Erfindung kann, wie Fig. 6 zeigt, auch mit einer für beide Systeme nur teilweise gemeinsamen Beleuchtungsoptik ausgebildet sein. Gemäß Fig. 6 ist für die Beleuchtungsoptiken der beiden Abtastsysteme ein gemeinsames zylindrisches Objektiv 4 vorgesehen sowie zwei Spaltblenden 3 und 3'. Die beiden verschiedenen Spaltbilder werden zwar mit Hilfe einer gemeinsamen Bildlampe, jedoch durch verschiedene Sammellinsen 2 und 2' und Spiegel 23 und 23' erzeugt. Der Kondensor 12 der Sammeloptik ist ebenfalls zylindrisch ausgebildet. Infolge der gewählten Schnittansicht ist nur eine Fotozelle 8 und jeweils ein Teil der Spiegel 13 und 13' zu sehen. Auf der Werkstoffbahn, die sich senkrecht zur Zeichenebene bewegt, sind zwei dicht beieinanderliegende Registermarken 24 und 24' angedeutet. In den Räumen 25 und 25' sind links und rechts von der Abtasteinrichtung die im einzelnen nicht weiter dargestellten Vorverstärker für die Fotozellen untergebracht. Mit 26 ist die in der Symmetrieebene zwischen den beiden Abtastsystemen liegende und beiderseitig als Spiegel ausgebildete Trennwand bezeichnet.

Claims

PATENTANSPROCHE: 1. Einrichtung zum lichtelektrischen Abtasten von Registermarken einer laufenden Werkstoffbahn, insbesondere in Mehrfarben-Rotationsdruckmaschinen, bei der zum Erzeugen eines Lichtspaltbildes ein von einer Bildlampe ausgestrahltes Lichtstrahlbündel durch eine Beleuchtungsoptik auf die Registermarken und das davon reflektierte Licht mittels einer Sammeloptik auf eine Fotozelle trifft, wobei der Strahlenkegel der Beleuchtungsoptik von dem wesentlich größeren der Sammeloptik umhüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zu der an sich bekannten Erfassung nur des von der Werkstoffbahn diffus reflektierten Anteil es des Lichtstrahlbündels durch die Fotozelle das von der Bildlampe (1) ausgehende Lichtstrahlbündel durch das in der optischen Achse der Sammeloptik (6, 10, 12) liegende abbildende Objektiv (4, 11) der Beleuchtungsoptik (2, 3) senkrecht auf die Werkstoffbahn (7) trifft und daß zur Trennung des einfallenden und des diffus reflektierten Lichtes ein zur optischen Achse der Sammeloptik geneigter, auf der der Werkstoffbahn abgewandten Seite der Sammeloptik angeordneter Spiegel (9, 11, 13, 13') vorgesehen ist, der das abbildende Objektiv (4, 11) der Beleuchtungsoptik gegen die in der optischen Achse der Sammeloptik (10) liegende Fotozelle (8 in Fig. 3) abdeckt bzw. das von der Sammeloptik gesammelte diffus reflektierte Licht auf die nicht in der optischen Achse liegende Fotozelle (8 in Fig. 1, 2, 4 bzw. 8, 8' in Fig. 5, 6) umlenkt.
2. Einrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß als Sammeloptik ein Kondensor mit großer Apertur dient.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Kondensor (12) gegen die Bildlampe (1) abdeckende Spiegel als Hohlspiegel (13) mit einer im Bereich der optischen Achse des Kondensors (12) liegenden Durchtrittsöffnung für das ausgestrahlte Lichtstrahlbündel ausgebildet und so zwischen der Bildlampe (1) samt Beleuchtungsoptik (2, 3) und dem Kondensor (12) angeordnet ist, daß die diffus reflektierten Lichtstrahlen auf die seitlich angeordnete Fotozelle (8) umgelenkt und konzentriert sind.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das abbildende Objektiv (4) der Beleuchtungsoptik zwischen Kondensor (12) und Werkstoffbahn (7) angeordnet ist, indem dieses Objektiv (4) auf der äußeren von zwei untereinander sowie mit dem Kondensor verkitteten durchsichtigen Platten (14, 15) in einer Aussparung der mittleren Platte (15) liegend, angeordnet ist (Fig. 4).
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensor und das abbildende Objektiv sowie gegebenenfalls die übrigen Linsen der Beleuchtungsoptik als Zylinderlinsen ausgebildet sind.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie in baulicher Einheit als Doppelsystem zum Abtasten von zwei Registermarken ausgebildet ist mit einer gemeinsamen Bildlampe (1), einem gemeinsamen abbildenden Objektiv (4) der Beleuchtungsoptik sowie einem gemeinsamen Kondensor (12) für beide Systeme und mit je einer als Lichtspaltbild auf die Werkstoffbahn richtenden Einrichtung (2, 3, 23; 2', 3', 23') sowie je einem auf je eine gesonderte Fotozelle (8, 8') gerichteten Hohlspiegel (13, 13') für jedes System, wobei in der Symmetrieebene zwischen beiden Abtastsystemen eine beiderseitig als Spiegel wirkende Trennwand (26) vorgesehen ist (Fig. 6) .

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 510 756, 569 984, 707745,712329,831920, 843 025; schweizerische Patentschrift Nr. 252 010; französische Patentschrift Nr. 692 916; USA.-Patentschriften Nr. 2 203 706, 2 278 933, 2311101,2451501.