DE19549351A1 - Vorrichtung zur Kontrolle von Bögen - Google Patents
Vorrichtung zur Kontrolle von BögenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des An
spruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 42 33 854 A1 bekannt. Die Vorrich
tung weist vorzugsweise drei optische Meßwertgeber auf, die längs einer Gera
den quer zur Bewegungsrichtung der Bögen angeordnet sind. Als Meßwerte
werden die die Bögen durchdringenden Teile der von den Sendern emittierten
Sendelichtstrahlen ausgewertet.
Die auf den Empfängern auftreffenden Lichtmengen werden in der Auswerteein
heit in auf eine Bezugsgröße normierte Transmissionsgrade umgerechnet. Diese
Transmissionsgrade sowie die auf den Empfängern auftreffenden Intensitätswer
te werden in einer Fuzzy-Logic-Einheit ausgewertet.
Aufgrund von verschiedenartigen Bedruckungen schwanken die Transmissions
grade und Intensitätswerte bei der Detektion von Einfach- oder Mehrfachbögen.
Diese Werte stellen unscharfe Meßgrößen dar und bilden demzufolge die lingu
istischen Variablen des Fuzzy-Logic-Modells.
In der Fuzzy-Logic-Einheit werden diese Variablen mit Fuzzy-Logic-Regeln
verknüpft. Als Ausgangsgröße liefert die Fuzzy-Logic-Einheit eine Bewertung,
ob ein Einfach- oder Mehrfachbogen vorliegt.
Mit dieser Vorrichtung können auch dann Einfach- von Mehrfachbogen sicher
unterschieden werden, falls die einzelnen Bögen verschiedenartige Bedruckun
gen oder Inhomogenitäten, wie zum Beispiel lokale Dichteschwankungen, auf
weisen.
Nachteilig hierbei ist jedoch, daß bei sehr dicken Bögen nur sehr wenig Licht
die Bögen durchdringt, welches nicht mehr ausreicht, um einen Einfachbogen
von einem Doppelbogen zu unterscheiden. Zudem kann die Auswertung dadurch
erschwert werden, daß die zu detektierenden Bögen nicht eben auf der Unter
lage aufliegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs ge
nannten Art so auszubilden, daß eine Unterscheidung von Einfach- und Mehr
fachbögen auch bei Vorhandensein von Störeinflüssen gewährleistet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.
Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin
dung sind in den Ansprüchen 2-8 beschrieben.
Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 Ein Anlegetisch einer bogenverarbeitenden Maschine mit einem
optischen und kapazitiven Meßwertgeber,
Fig. 2 Querschnitt durch die Meß- und Kompensationselektrode des
kapazitiven Meßwertgebers,
Fig. 3 Auswerteschaltung für den kapazitiven Meßwertgeber.
Fig. 1 zeigt einen am Einlauf einer bogenverarbeitenden Maschine angeordneten
Anlegetisch 1. Die bogenverarbeitende Maschine ist in Fig. 1 nicht dargestellt
und kann beispielsweise von einer Rotationsdruckmaschine gebildet sein. Bögen
2 verschiedener Qualität und Materialbeschaffenheit werden von nicht dar
gestellten Stapeln vereinzelt und in Schuppenformation über den Anlegetisch 1
in die bogenverarbeitende Maschine eingezogen. Die Bewegungsrichtung der
Bögen ist in Fig. 1 mit einem Pfeil B gekennzeichnet.
In Bewegungsrichtung der Bögen 2 sind hintereinander ein kapazitiver Meß
wertgeber 3 und ein optischer Meßwertgeber 4 angeordnet, die an eine gemein
same Auswerteeinheit 5 angeschlossen sind.
Prinzipiell können auch jeweils mehrere kapazitive und optische Meßwertgeber
3, 4 vorgesehen sein. Dabei können zweckmäßigerweise jeweils die kapazitiven
und optischen Meßwertgeber 3, 4 längs einer Geraden quer zur Bewegungsrich
tung der Bögen 2 angeordnet und über die gesamte Breite der bogenverarbeiten
den Maschine verteilt sein.
Im fehlerfreien Betrieb werden die Bögen 2 einzeln in die bogenverarbeitende
Maschine eingezogen, so daß im Bereich der Meßwertgeber 3, 4 jeweils nur ein
Bogen 2 angeordnet ist. Im Fehlerfall werden zwei oder mehrere übereinander
liegende Bögen 2 von den Meßwertgebern 3, 4 erfaßt, was zu einer Fehlermel
dung und zum Abschalten der bogenverarbeitenden Maschine führt. Um einen
sicheren Betrieb der bogenverarbeitenden Maschine zu gewährleisten, müssen
die Meßwertgeber 3, 4 eine sichere Unterscheidung von Einfachbögen und
Mehrfachbögen, insbesondere Doppelbögen, für verschiedenartige Sorten von
Bögen 2 gewährleisten.
Der optische Meßwertgeber 4 ist vorzugsweise von einer Einweglichtschranke
gebildet. Die Einweglichtschranke weist einen Sender 6 und einen Empfänger 7
auf, welche in einem Gehäuse 8 integriert sind. Das Gehäuse 8 weist zwischen
Sender 6 und Empfänger 7 einen Luftspalt 9 auf, in dem die Bögen 2 geführt
sind. Vorteilhafterweise ist der Sender 6 im oberen Gehäuseteil integriert.
Der Sender 6 ist vorzugsweise von einer Leuchtdiode gebildet. Das vom Sender
6 ermittelte Sendelicht 10 durchdringt die Bögen 2 teilweise. Der die Bögen 2
durchdringende Teil der Sendelichtmenge gelangt auf den im unteren Teil des
Gehäuses 8 integrierten Empfänger 7. Der Empfänger 7 ist vorzugsweise von
einer Photodiode gebildet. Der untere Teil des Gehäuses 8 mit dem Empfän
ger 7 ist im Anlegetisch 1 integriert und schließt mit der Oberfläche des Anle
getisches 1 bündig ab, so daß die Bögen 2 ohne zusätzlichen Widerstand über
den Empfänger 7 gleiten. Dadurch werden Flatterbewegungen der Bögen 2, die
zur Fehldetektion führen können, weitgehend vermieden.
Die Anordnung mit einem unter dem Bogen 2 liegenden Empfänger 7 und
einem von den auf den Bögen 2 abstrahlenden Sender 6 ist auch deshalb vor
teilhaft, weil das den Bogen 2 durchdringende Sendelicht 10 aufgestreut wird.
Läge der Sender 6 unterhalb des Bogens 2 würde das Sendelicht 8 auf dem
relativ großen Lichtweg zwischen Bogen 2 und Empfänger 7 stark aufgestreut,
so daß nur sehr wenig Sendelicht 10 zum Empfänger 7 gelangen würde. Bei
der vorliegenden Anordnung liegt der Bogen 2 jedoch direkt auf dem Empfän
ger 7, so daß eine Aufstreuung des Sendelichts 2 nahezu ausgeschlossen ist.
Zur Unterscheidung ob ein Einfach- oder Doppelbogen vorliegt wird das am
Ausgang des Empfängers 7 anstehende Ausgangssignal vorzugsweise mit einem
Schwellwert S₁ bewertet. Wird mit dem optischen Meßwertgeber 4 ein Einfach
bogen detektiert, so durchdringt ein relativ großer Anteil des Sendelichts 10 den
Bogen 2 und gelangt auf den Empfänger 7. Entsprechend liegt das Ausgangssig
nal des Empfängers 7 oberhalb des Schwellwerts S₁. Bei Detektion eines Dop
pel- oder Mehrfachbogens gelangt bedeutend weniger Sendelicht 10 auf den
Empfänger 7, so daß die Amplitude unterhalb des Schwellwerts S₁ liegt.
Der kapazitive Meßwertgeber 3 weist eine zweiteilige Meßelektrode 11a, 11b
und eine Kompensationselektrode 12 zur Kompensation von durch Flatterbewe
gungen der Bögen 2 verursachten Fehlsignalen auf. Die Meßelektrode 11a, 11b
und die Kompensationselektrode 12 sind als dünne Metallschichten auf einem
isolierenden Träger 13 aufgebracht. Der Träger 13 besteht vorzugsweise aus
FR4, einem Kunststoff, der üblicherweise als Leiterplattenmaterial verwendet
wird.
Der Träger 13 weist einen rechteckigen Querschnitt und eine ebene Oberfläche
auf, so daß die Meß- und Kompensationselektrode 11a, b, 12 in einer Ebene lie
gend oberhalb der Bögen 2 angeordnet sind.
Der Träger 13 mit der Meß- und Kompensationselektrode 11a, b, 12 ist in
einem Gehäuse 14 integriert, welches auf Massepotential GND gelegt ist.
Der Träger 13 ist einer Gegenelektrode 15 in konstantem Abstand gegenüberlie
gend angeordnet. Die Gegenelektrode 15 liegt ebenfalls auf Massepotential
GND. Die aus Metall bestehende Gegenelektrode 15 ist quaderförmig ausgebil
det und weist einen rechteckigen Querschnitt auf, der größer oder gleich dem
Querschnitt des Trägers 13 ist. Die Gegenelektrode 15 ist im Anlegetisch 1 so
integriert, daß deren Oberfläche mit der Oberfläche des Anlegetisches 1 bündig
abschließt.
In dem Luftspalt 16 zwischen Gegenelektrode 15 und dem Träger 13 sind die
Bögen 2 auf dem Anlegetisch 1 geführt.
Die Geometrie der Meß- und Kompensationselektrode 11a, b, 12 sind insbeson
dere aus Fig. 2 ersichtlich.
Ein erster Teil der Meßelektrode 11a ist von einer streifenförmigen, entlang des
Randes des Trägers 13 verlaufenden Metallschicht gebildet.
Die Kompensationselektrode 12 ist ebenfalls von einer streifenförmigen Metall
schicht gebildet. Sie ist auf dem von der Meßelektrode 11a begrenzenden Teil
der Oberfläche des Trägers 13 aufgebracht. Die Kompensationselektrode 12 ver
läuft innerhalb des ersten Teils der Meßelektrode 11b in vorgegebenem Abstand
zu dieser.
Ein zweiter Teil der Meßelektrode 11b ist von einer flächigen Metallschicht ge
bildet. Sie ist auf den von der Kompensationselektrode 12 begrenzten Teil der
Oberfläche des Trägers 13 in vorgegebenem Abstand zu dieser angeordnet.
Die Teile der Meßelektrode 11a, b sowie die Kompensationselektrode 12 sind
jeweils an die Geometrie des Trägers 13 angepaßt und weisen rechteckige Kon
turen auf.
Der zweite Teil der Meßelektrode 11b dient insbesondere zur Vergrößerung der
aktiven Meßfläche und ist über einen Metallstreifen 17, welcher eine Ausspa
rung 18 in der Kompensationselektrode 12 durchsetzt, mit dem ersten Teil der
Meßelektrode 11a leitend verbunden.
In Fig. 1 sind die bei dem kapazitiven Meßwertgeber 3 vorhandenen Kapazitä
ten aufgeführt, die in einer Auswerteschaltung 19, die vorzugsweise in der Aus
werteeinheit 5 integriert ist, ausgewertet werden.
Die Kapazität zwischen dem ersten Teil der Meßelektrode 11 a und der Gegen
elektrode 15 ist mit C2 gekennzeichnet. Die Kapazität zwischen dem zweiten
Teil der Meßelektrode 11b und der Gegenelektrode 15 ist ebenfalls mit C2 ge
kennzeichnet, da die Kapazitäten zwischen den Teilen der Meßelektrode 11a, b
identisch sind. Die Kapazität zwischen der Kompensationselektrode 12 und der
Gegenelektrode 15 ist mit C1s gekennzeichnet.
Die Abstände zwischen der Kompensationselektrode 12 und den beiden Teilen
der Meßelektrode 11a, b sind identisch, so daß auch die Kapazitäten C1 zwi
schen der Kompensationselektrode 12 und den beiden Teilen der Meßelektrode
11a, b identisch sind.
Die Kapazität zwischen dem ersten Teil der Meßelektrode 11a und dem Rand
des Trägers 13 ist mit C2s gekennzeichnet.
Die unterschiedlichen Kapazitäten C1, C1s, C2, C2s des kapazitiven Meßwert
gebers 3 werden in der in Fig. 3 dargestellten Auswerteschaltung 19 ausgewer
tet. Die Auswerteschaltung 19 entspricht im wesentlichen einem Wienbrücke
noszillator, wobei neben den Kapazitäten des kapazitiven Meßwertgebers 3 eine
regelbare Kapazität C3 vorgesehen ist, die beispielsweise von einer Kapazitäts
diode geliefert wird.
Zudem sind in der Auswerteschaltung 19 zwei identische Widerstände R1 vor
gesehen, sowie zwei Widerstände R3 und R4. Der Widerstandswert von R4 ist
doppelt so groß wie der Widerstandswert von R3. Schließlich weist die Auswer
teschaltung 19 einen Differenzverstärker 20 auf. Die Kreisverstärkung wird auf
den Wert eins geregelt, wodurch das Meßsignal konstant gehalten wird.
Dies wird dadurch erzielt, daß der Wert von C3 auf den Wert der Summe der
Kapazitäten C2 + C2s geregelt wird. Die Regelung erfolgt zweckmäßigerweise
mittels eines PI-Reglers.
Das Meßsignal, welches zur Kontrolle der Bögen 2 verwendet wird, ist von der
Summe der Kapazitäten C1s + C2 gebildet. Dieser Wert stellt das Ausgangssig
nal des kapazitiven Meßwertgebers 3 dar. Das Ausgangssignals wird mittels
eines Schwellwerts S₁′ bewertet. Liegt das Ausgangssignal unterhalb des
Schwellwerts S₁′, so liegt ein Doppel- bzw. Mehrfachbogen vor.
Durch den symmetrischen Aufbau der Auswerteschaltung ist das Meßsignal un
empfindlich gegen Wertänderungen von Bauteilen aufgrund von Alterung oder
Temperatureinflüssen.
Durch ein Flattern der Bögen 2 wird der Abstand eines Bogens 2 zur Meßelek
trode 11a, b geändert. Dadurch ändert sich die Kapazität C2s. In gleichem Maße
ändert sich jedoch auch die Kapazität C1. Durch die symmetrische Anordnung
von C1 und C2s innerhalb der Auswerteschaltung 19 werden die durch das Flat
tern der Bögen 2 bewirkten Kapazitätsänderungen kompensiert und wirken sich
nicht auf das Meßsignal C1s + C2 aus.
Da das Flattern der Bögen 2 insbesondere am Rand des kapazitiven Meßwert
gebers 3 auftritt, sind die Geometrien der Meß- und Kompensationselektrode
11a, b, 12 so ausgebildet, daß die Bereiche, an denen Kapazitäten C1 und C2s
anliegen, im Randbereich des Trägers 13 angeordnet sind.
In der Auswerteeinheit 5 werden die Amplituden der Ausgangssignale beider
Meßwertgeber 3, 4 registriert. Die Auswerteeinheit 5 weist zur Auswertung die
ser Signale eine Rechnereinheit, vorzugsweise einen Microcontroller, auf. Das
Ausgangssignal der Meßwertgeber 3, 4 wird dabei hinsichtlich der Amplituden
fortlaufend überwacht.
Zweckmäßigerweise werden in Abhängigkeit des Wertes der aktuellen Am
plitude eines Meßwertgebers 3 oder 4 entweder diese Ausgangssignale des ka
pazitiven oder optischen Meßwertgebers 3, 4 zur Entscheidung, ob ein Einfach-
oder Mehrfachbogen vorliegt, herangezogen.
Vorteilhafterweise ist hierzu in der Auswerteeinheit 5 ein schalterartiges Mittel
vorgesehen. Der Schaltpunkt des schalterartigen Mittels wird von einem
Schwellwert S₂ gebildet, mittels dessen die Amplitude des kapazitiven oder opti
schen Meßwertgebers 3, 4 bewertet wird. Prinzipiell können auch beide Meß
wertgeber 3, 4 jeweils mit einem Schwellwert S₂, S₂′ bewertet werden.
Am Schaltpunkt findet ein Wechsel des Meßwertgebers 3, 4, welcher zur Ent
scheidung über das Vorliegen eines Einfach- oder Mehrfachbogens herangezo
gen wird, statt.
Die Umschaltung kann vorzugsweise durch ein von einem Software-Modul ge
bildetes schalterartiges Mittel durchgeführt werden. Je nachdem, ob die Ampli
tude oberhalb oder unterhalb des Schwellwertes S₂ liegt, werden die Meßwerte
eines bestimmten Meßwertgebers 3, 4 für die weitere Auswertung verwendet.
Für diese Entscheidung kann beispielsweise das Ausgangssignal des optischen
Meßwertgebers 4 herangezogen werden. Bei sehr dünnen Bögen 2 durchdringt
eine große Sendelichtmenge die Bögen 2, so daß die Amplitude des Ausgangs
signals oberhalb des Schwellwerts S₂ liegt. In diesem Fall wird der optische
Meßwertgeber 4 zur Kontrolle der Bögen verwendet.
Im optischen Meßwertgeber 4 erfolgt dann die Unterscheidung von Einfach-
und Doppelbögen mittels des Schwellwertes S₁, der sich von dem den Schalt
punkt darstellenden Schwellwert S₂ unterscheidet.
Bei Vorliegen von dicken Bögen 2 liegt das Ausgangssignal unterhalb des
Schwellwerts S₂, so daß der kapazitive Meßwertgeber 3 zur Kontrolle der Bö
gen 2 eingesetzt wird.
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Kontrolle von Bögen, die von einem Stapel vereinzelt in
eine bogenverarbeitende Maschine eingezogen werden, wobei an der bo
genverarbeitenden Maschine wenigstens ein auf die Bögen gerichteter
Meßwertgeber angeordnet ist, dessen Ausgangssignal hinsichtlich seiner
Amplitude auf Vorliegen eines Einfach- oder Mehrfachbogens in einer
Auswerteeinheit bewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Meß
wertgeber als kapazitiver Meßwertgeber (3) ausgebildet ist, welcher eine
Meßelektrode (11a, b) und eine Kompensationselektrode (12) zur Kom
pensation von durch Flatterbewegungen der Bögen (2) verursachten
Fehlsignalen aufweist, und daß die Meßelektrode (11a, b) und die Kom
pensationselektrode (12) in einer Ebene liegend angeordnet sind und einer
Gegenelektrode (15) in Abstand gegenüberstehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegen
elektrode (15) einen rechteckigen Querschnitt und eine ebene Oberfläche
aufweist, und daß die Meßelektrode (11a, b) und die Kompensationselek
trode (12) von dünnen Metallschichten gebildet sind, die auf einen isolie
renden Träger (13) mit rechteckigem Querschnitt, der kleiner oder gleich
der Größe der Gegenelektrode (15) ist, aufgebracht sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenig
stens ein Teil der Meßelektrode (11a) von einer streifenförmigen, entlang
des Randes des Trägers (13) verlaufenden Metallschicht gebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompen
sationselektrode (12) von einer streifenförmigen Schicht gebildet ist, wel
che auf dem von der streifenförmigen Metallschicht der Meßelektrode
(11b) begrenzten Teil der Oberfläche des Trägers (13) in vorgegebenem
Abstand zur Meßelektrode (11b) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein
zweiter Teil der Meßelektrode (11b) von einer flächigen Metallschicht ge
bildet ist, die auf dem von der Kompensationselektrode (12) begrenzten
Teil der Oberfläche des Trägers (13) in vorgegebenem Abstand zur Kom
pensationselektrode (12) angeordnet ist, und daß die beiden Teile der
Meßelektrode (11a, b) über einen Metallstreifen (17) verbunden sind, wel
cher eine Aussparung (18) in der Kompensationselektrode (12) durchsetzt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet,
daß die vom kapazitiven Meßwertgeber (3) erzeugten Signale in einer von
einem Wienbrückenoszillator gebildeten Auswerteschaltung (19) ausge
wertet werden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Unterscheidung von Einfach- und Mehrfachbogen zusätzlich ein
optischer Meßwertgeber (4) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhän
gigkeit der Amplitude des Ausgangssignals des optischen (4) und/oder
kapazitiven Meßwertgebers (3) jeweils nur ein Ausgangssignal zur Ent
scheidung, ob ein Einfach- oder Mehrfachbogen vorliegt, herangezogen
wird.
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