DE4106901C2

DE4106901C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Bahn

Info

Publication number: DE4106901C2
Application number: DE4106901A
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Ing Oettl
Original assignee: KOTTERER GRAFOTEC
Current assignee: GRAFOTEC GMBH, 86420 DIEDORF, DE
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1994-05-26
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: EP0502408B1; DE59200353D1; DE4106901A1; EP0502408A1; US5378918A

Description

Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Erfindungsge danken ein Verfahren zur Überwachung einer Bahn in einer eine Bahn verarbeitenden Maschine, insbesondere in einer Druckmaschine, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und geht gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken auf eine Vorrich tung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruchs 8.

Bisher wird mit einer fest eingestellten Bandbreite ge arbeitet, die dementsprechend für alle Geschwindigkeiten der Bahn wirksam ist. Solange die Bahn innerhalb dieser Bandbreite vorhanden ist, passiert nichts. Sobald inner halb der vorgegebenen Bandbreite keine Bahn mehr vorhan den ist, wird ein Steuerimpuls abgegeben, der in der Re gel zum Abschalten der Maschine und/oder zum Fangen und/ oder zum Trennen der Bahn verwendet wird. Nachteilig hierbei ist, daß die Bahn nicht bei jeder Geschwindigkeit gleich ruhig läuft, sondern vielfach zu Flattern neigt. Bei der in einer Druckmaschine zu bedruckenden Papierbahn ist dies in der Regel beim Bahneinzug und beim Anfahren der Maschine der Fall. Hierbei besteht daher die Gefahr, daß die Bahn bereits infolge ihrer Flatterbewegungen außerhalb der vorgesehenen Bandbreite, die zur Vermeidung von Totzeiten nicht zu groß sein darf, gelangt. Die Folge davon ist ein Fehlimpuls, d. h. die Anzeige eines Bahn risses, ohne daß ein solcher tatsächlich vorliegt.

Eine Vergrößerung der Bandbreite würde zwar beim Einzie hen der Bahn bzw. beim Anfahren der Maschine Fehlsignale vermeiden, jedoch bei normalem Betrieb mit voller Ge schwindigkeit eine vergleichsweise große Ansprechträgheit verursachen, was unerwünscht ist. Man ist daher bisher zu Kompromissen genötigt, die jedoch beim Bahneinzug bzw. beim Anfahren der Maschine keine ausreichende Zuverläs sigkeit gewährleisten und bei Normalbetrieb keine ausrei chende Sicherheit garantieren.

Bei einem aus der DE 39 39 226 A1 bekannten Bahnreiß schalter ist dem die Bahn abtastenden Sensor eine Aus lenkeinrichtung zugeordnet, durch welche die spannungslos gewordene Bahn auslenkbar ist. Hiermit läßt sich zwar im Falle eines Bahnrisses ein schnelles Ansprechen des Bahn reißschalters erreichen. Fehlimpulse oben erwähnter Art sind aber auch hierbei nicht vermeidbar, sofern der Sen sor, wovon auszugehen ist, auf eine feste, geschwindig keitsunabhängige Bahnbreite eingestellt ist.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorlie genden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung gat tungsgemäßer Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, daß bei jedem Betriebszustand ein optimales Überwachungsergebnis erreicht wird.

Die verfahrensmäßige Lösung dieser Aufgabe ist im Kenn zeichen des Anspruchs 1 angegeben. Die vorrichtungsmäßige Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 8 angegeben.

Die mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen erzielbaren Vor teile sind in erster Linie in der Vermeidung der eingangs geschilderten Nachteile zu sehen. So geben die erfin dungsgemäßen Maßnahmen eine einfache Möglichkeit an die Hand, innerhalb von Betriebsphasen, in denen größere Flatterbewegungen der Bahn zu erwarten sind, durch Ver wendung einer größeren Bandbreite Fehlimpulse zu vermei den. Dennoch lassen sich in Betriebsphasen, in denen ein ruhiger Lauf der Bahn zu erwarten ist, eine geringe Träg heit und dementsprechend eine hohe Sicherheit gewährlei sten.

Vorteilhaft kann die Bandbreite, bei deren Überschreiten ein Steuerimpuls abgegeben wird, stufenförmig, zweckmäßig in Form einer Stufe, verändert werden. Dies ergibt eine besonders einfache Ausführung.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, daß der eine Signalverarbeitungseinrichtung bildende Rechner so programmiert ist, daß zumindest der beim Ein treffen des Geschwindigkeitssignals vorhandene Abstand zwischen Bahn und Sensor gemessen und dieser Abstand als Mitte der nach Eintreffen des Geschwindigkeitssignals einstellbaren, vorzugsweise kleineren Bandbreite ein stellbar ist. Diese Maßnahmen gewährleisten in vorteil hafter Weise eine Selbstjustage des Sensors. Auf Monta gegenauigkeit kommt es daher nicht mehr in dem Maße an wie bisher. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß man infolge der genannten Selbstjustage auch bei Anord nungen mit mehreren möglichen Papierwegen mit nur einem Sensor für sämtliche Papierwege auskommt, da sich der Sensor auf den jeweils gewählten Weg selbst einstellt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Rollenrota tionsdruckmaschine mit erfindungsgemäßer Überwachungseinrichtung zur Betätigung einer Bahnfangvorrichtung,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm des Überwachungs- und Re flexionsstrahls und

Fig. 3 ein Zeitdiagramm der zulässigen Bandbreite über der Maschinengeschwindigkeit.

Die in Figur durch ein Druckwerk 1 angedeutete Rollen rotationsdruckmaschine dient zum Bedrucken einer Papier bahn 2. In der Regel sind mehrere, hintereinander ange ordnete Druckwerke vorgesehen, von denen in Fig. 1 le diglich das letzte dargestellt ist. Im Anschluß an das letzte Druckwerk durchläuft die Papierbahn 2 einen Trockner 3.

Bei Anordnungen dieser Art besteht die Gefahr, daß sich die Papierbahn 2 im Falle eines Bahnrisses auf einen Druckwerkszylinder 4 aufwickelt, was zu einem Maschinen schaden führen kann. Aus diesem Grunde finden den Druck werken 1 zugeordnete Bahnfangvorrichtungen 5 Verwendung, die mittels eines zugeordneten Bahnreißschalters 6 ak tivierbar sind, wie in Fig. 1 durch eine Signalleitung 7 angedeutet ist. In Fig. 1 ist eine im Auslaufbereich des letzten Druckwerks 1 angeordnete Bahnfangvorrichtung 5 dargestellt. Der zugeordnete Bahnreißschalter 6 befin det sich im Bereich des Trocknereingangs.

Der Bahnreißschalter 6 enthält einen aus Sender 8 und Empfänger 9 bestehenden Sensor 10, der an eine Signal verarbeitungseinrichtung 11 angeschlossen ist, von der die Signalleitung 7 abgeht. Der als Hochfrequenzgenera tor ausgebildete Sender 8 sendet einen auf die Bahn 2 gerichteten Überwachungsstrahl 12 aus, der von der Bahn 2 reflektiert wird. Der dadurch entstehende Reflexions strahl 13 wird vom Empfänger 9 aufgenommen. Bei den Strahlen 12, 13 kann es sich um Lichtstrahlen oder vor zugsweise um Ultraschallstrahlen handeln.

Zwischen dem Austritt des in Fig. 2 mit einer durchge zogenen Linie angedeuteten Überwachungsstrahls 12 aus dem Sender 8 und der entsprechenden Ankunft des in Fig. 2 gestrichelt angedeuteten Reflexionsstrahls 13 am Empfänger 9 liegt die in Fig. 2 angedeutete Zeitdiffe renz Δt. Aus dieser Zeitdifferenz und der Fortpflan zungsgeschwindigkeit, im Falle von Ultraschallstrahlen der Schallgeschwindigkeit, läßt sich der in Fig. 1 bei d₁ angedeutete Abstand der Bahn 2 vom Sensor 10 ermitteln. Die dafür maßgebende Formel lautet:

wobei c die Fortpflanzungsgeschwindigkeit, d der Abstand und Δt die Zeitdifferenz sind. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß die gegenseitige Neigung der beiden Strahlen 12, 13 in der Praxis wesentlich kleiner als in der vorliegenden, schematischen Darstellung ist.

Solange die gemessene Zeitdifferenz Δt und damit der hieraus ermittelte Abstand d innerhalb eines zugelasse nen Bereichs liegen, bleibt die Fangvorrichtung 5 passi viert. Sobald der Betrag von Δt bzw. d nicht mehr in einem zugelassenen Bereich liegt, d. h. innerhalb des zu gelassenen Bereichs keine Anwesenheit der Bahn 2 fest gestellt wird, wird dies als Bahnriß gedeutet. In diesem Falle wird von der an den Sensor 10 angeschlossenen Sig nalverarbeitungseinrichtung 11 ein Steuerimpuls erzeugt, durch welchen die Bahnfangvorrichtung 5 aktiviert sowie der Maschinenantrieb der Druckmaschine abgeschaltet und diese abgebremst werden.

Die erforderliche Rechenoperation wird durch die Signal verarbeitungseinrichtung 11 ausgeführt. Zur Bildung der Signalverarbeitungseinrichtung 11 ist dementsprechend ein als Microprozessor ausgebildeter, programmierbarer Rechner vorgesehen. Dieser ist so programmiert, daß er ab einer bestimmten Geschwindigkeit der Bahn 2 von einem größeren, in Fig. 1 bei B angedeuteten Bereich für die zulässige Lage der Bahn 2 und dementsprechend für den Abstand d auf einen in Fig. 1 bei b angedeuteten, klei neren Bereich umschaltet. Die aus den Bereichen B bzw. b für die zulässige Lage der Bahn 2 sich ergebenden Bandbreiten für den Abstand d zwischen Bahn 2 und Sensor 10 sind in Fig. 3 bei B′ bzw. b′ angedeutet. Gemessen wird, wie schon erwähnt, die Zeitdifferenz, aus der nach obiger Formel der Abstand ermittelt wird. Für die Zeit differenz gelten daher dieselben Bandbreiten.

Die Umschaltung von der größeren Bandbreite auf die kleinere kann, wie in Fig. 3 anhand der Stufe S erkenn bar ist, bei einer Rollenrotationsdruckmaschine hier vorliegender Art erfolgen, wenn die Bahn 2 etwa 10% ih rer vorgesehenen Endgeschwindigkeit erreicht hat. Der die Signalverarbeitungseinrichtung 11 bildende Rechner ist dementsprechend mit einem Eingang 11a für ein Bahn geschwindigkeitssignal versehen. An diesem Eingang liegt hier eine von einem Geschwindigkeitsfühler 14 kommende Signalleitung 15. Sobald die Maschine und dementspre chend die Bahn 2 die vorgegebene Geschwindigkeit errei chen, erhält der die Signalverarbeitungseinrichtung 11 bildende Rechner über die Signalleitung 15 einen Impuls, der die erwähnte Umstellung von B auf b auslöst.

Hierdurch ist sichergestellt, daß, wie in Fig. 3 ange deutet ist, unterhalb einer vorgegebenen Bahngeschwin digkeit v₁, hier in Form von 10% der Endgeschwindigkeit, eine große Bandbreite B′ für den Abstand d wirksam ist, innerhalb welcher die Bahn 2 flattern kann, ohne daß dies zu einer Aktivierung der Fangvorrichtung 5 führt. Diese große Bandbreite B′ ist hier größer als die beim Einzug der Bahn 2 bzw. beim Anfahren der Maschine zu er wartenden Ausschläge der Bahn 2. Ab der vorgesehenen Ge schwindigkeit v₁ ist die kleinere Bandbreite b′ wirksam, innerhalb der die Bahn 2 bei höheren Bahngeschwindigkei ten flattern kann. In diesem Zusammenhang ist davon aus zugehen, daß bei einer Rollenrotationsdruckmaschine hier vorliegender Art die Bahn 2 bei hohen Geschwindigkeiten ruhiger läuft als im unteren Geschwindigkeitsbereich. Infolge der verkleinerten Bandbreite b′ im oberen Ge schwindigkeitsbereich ergibt sich jedoch eine kurze Tot zeit zwischen dem Auftreten eines Bahnrisses und dem An sprechen der Fangvorrichtung 5.

Die Montage des Sensors 10 erfolgt so, daß die theoreti sche Transportebene der Bahn 2 etwa in der Mitte der größeren Bandbreite B′ liegt. Durch Montageungenauigkei ten können sich jedoch Abweichungen ergeben, was im Be reich der größeren Bandbreite B jedoch keine nennenswer te Rolle spielt, wie in Fig. 3 durch die zu der durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Bahnebene un symmetrische Lage der größeren Bandbreite B′ angedeutet ist. Im Bereich der kleineren Bandbreite b′ werden diese Ungenauigkeiten ausgeschlossen. Hierzu ist der die Sig nalverarbeitungseinrichtung 11 bildende Rechner so pro grammiert, daß er den beim Empfang des obenerwähnten Ge schwindigkeitssignals gemessenen Abstand d₁ zwischen Bahn 2 und Sensor 10 als Mitte der kleineren Bandbreite b′ nimmt, so daß diese, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, symmetrisch zu der durch eine strichpunktierte Linie an gedeuteten Bahnebene liegt. Hierbei findet dementspre chend eine von der Sensormontage unabhängige Selbst justage statt. Dasselbe gilt für den Fall, daß in der Maschine für den Weg der Bahn 2 mehrere Möglichkeiten bestehen, wie das beispielsweise in Falzapparaten viel fach der Fall ist. Auch in Fällen dieser Art justiert sich der Sensor 10 selbst auf den jeweils gewählten Weg der Bahn 2 ein.

Claims

1. Verfahren zur Überwachung einer Bahn in einer eine Bahn verarbeitenden Maschine, insbesondere in einer Druckmaschine, bei dem die Bahn mit einem Überwachungsstrahl beaufschlagt wird, dessen Reflexion empfangen wird und bei dem der Abstand zwischen Aus sendung des Überwachungsstrahls und Empfang des Re flexionsstrahls gemessen und im Falle eines eine vorgegebene Bandbreite überschreitenden Abstands ein Steuerimpuls erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite, bei deren Überschreiten ein Steuerimpuls abgegeben wird, von der Bahngeschwin digkeit abhängig ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite, bei deren Überschreiten ein Steuerimpuls abgegeben wird, mit Zunahme der Bahn geschwindigkeit verkleinert wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite, bei de ren Überschreiten ein Steuerimpuls abgegeben wird, stufenartig verändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite, bei deren Überschreiten ein Steuerimpuls abgegeben wird, in Form einer Stufe verändert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Bandbreite, bei deren Überschrei ten ein Steuerimpuls abgegeben wird, beim Über schreiten einer vorgegebenen Bahngeschwindigkeit verkleinert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite, bei deren Überschreiten ein Steuerimpuls abgegeben wird, beim Überschreiten ei ner 10% der Endgeschwindigkeit entsprechenden Bahn geschwindigkeit verkleinert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Übergang von der größeren Bandbreite (B) auf die kleinere Band breite (b) gemessene Abstand (d) zwischen Bahn (2) und Sensor (10) festgehalten und als Mittelwert für die kleinere Bandbreite (b) verwendet wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach ei nem der vorhergehenden Ansprüche mit wenigstens ei nem im Bereich des Wegs der Bahn (2) angeordneten Sensor (10) der einen Sender (8) für einen auf die Bahn (2) gerichteten Überwachungsstrahl (12) und ei nen Empfänger (9) für einen von der Bahn (2) zurück kommenden Reflexionsstrahl (13) aufweist und der an eine Signalverarbeitungseinrichtung (11) angeschlos sen ist, mittels welcher der Abstand zwischen Aus sendung des Überwachungsstrahls (12) und Empfang des Reflexionsstrahls (13) meßbar und im Falle eines ei ne vorgegebene Bandbreite überschreitenden Abstands ein Steuerimpuls erzeugbar sind, dadurch gekenn zeichnet, daß die Signalverarbeitungseinrichtung (11) als mit einem Eingang für ein Bahngeschwindig keitssignal versehener Rechner ausgebildet ist, der so programmiert ist, daß vor dem Eintreffen des Ge schwindigkeitssignals eine andere, vorzugsweise größere Bandbreite (B) eingestellt ist, als nach dem Eintreffen des Geschwindigkeitssignals.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die Signalverarbeitungseinrichtung (11) bil dende Rechner so programmiert ist, daß zumindest der beim Eintreffen des Geschwindigkeitssignals vorhan dene Abstand zwischen Bahn (2) und Sensor (10) ge messen und dieser Abstand als Mitte der nach Ein treffen des Geschwindigkeitssignals einstellbaren, kleineren Bandbreite (b) einstellbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, daß jeder Sensor (10) einen Ultraschall- Sender (8) und Ultraschall-Empfänger (9) aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Signalverarbeitungseinrichtung (11) der Maschinen antrieb abschaltbar und/oder eine Bahnfangvorrich tung (5) und/oder Bahntrennvorrichtung aktivierbar sind.