DE4244276A1 - Anordnung zum Messen der Lage einer Bogenkante auf der Oberfläche eines rotierenden Zylinders - Google Patents
Anordnung zum Messen der Lage einer Bogenkante auf der Oberfläche eines rotierenden ZylindersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Lage
einer Bogenvorder- oder Hinterkante eines auf der Oberfläche
eines Zylinders gehalterten Bogens zum Zwecke der reinen
Messung oder zur Ist-Wertermittlung innerhalb eines
Lageregelungssystems.
Die Erfindung ist bei Druckmaschinen oder sonstigen
bogenverabeitenden Maschinen anwendbar, wo der Bogen mittels
mindestens einem Zylinder transportiert wird.
Bei Rotationsdruckmaschinen ist die genaue Lage und die
Lagestabilität des Bogens auf der Oberfläche eines Zylinders
entscheidend für eine hohe Druckqualität. Die Lage bzw.
Lagestabilität eines Bogens auf einem Zylinder ist von
verschiedenen Faktoren abhängig. Zum einen ist entscheidend,
aus welcher Position des Bogens dieser von den bogenhaltenden
Elementen des Zylinders übernommen wird. Dazu sind an
Druckmaschinen als Anschläge Vorder- und Seitenmarken
vorgesehen, die zur Lagekorrektur des Bogens auf dem Zylinder
verstellbar sind. Die Verstellung der Anschläge kann von
einer Steuereinrichtung aus erfolgen, der Meßsignale über die
Lage des Bogens auf dem Zylinder zugeführt werden können.
Des weiteren kann die Lage des Bogens auf dem Zylinder nach
der Übernahme durch die bogenhaltenden Elemente durch den
Bearbeitungsvorgang, dem der Bogen unterliegt, noch weiter
verändert werden. Beispielsweise entsteht beim Bedrucken
eines Bogens nach dem Druckspalt druckbildabhängig am
Gummizylinder Bogennachlauf. Die dabei entstehenden
Abrißkräfte setzen sich bis in den Greiferschluß fort, so daß
Greiferschlupf entsteht, der eine ungewollte Lageänderung des
Bogens hervorruft. Der Greiferschlupf ist über die Breite des
Bogens gesehen nicht konstant, so daß es zum Ermitteln der
Lage der Bogenkante notwendig sein kann, an mehreren Stellen
zu messen. Mehrere Meßstellen sind ebenfalls dazu geeignet,
eine Schrägbogenlage und eine Beschädigung der Bogenkante
festzustellen.
Es sind Meßanordnungen für die Lage einer Bogenkante auf der
Oberfläche eines Zylinders bekannt, bei denen die gesamte
Meßanordnung auf dem Zylinder untergebracht ist und mit
diesen umläuft.
(DE-GM 77 00 430).
Nachteilig bei diesen Meßanordnungen ist, daß zur laufenden
Anzeige und Auswertung der Meßergebnisse die Meßsignale von
dem rotierenden Zylinder über Drehdurchführungen oder andere
geeignete Einrichtungen fortgeleitet werden müssen. Das
bedingt einen erhöhten Material- und Kostenaufwand, wobei die
Zuverlässigkeit sinkt.
Des weiteren sind Meßanordnungen bekannt, die eine
photoelektrische Abtasteinrichtung aufweisen, welche
gestellfest angeordnet ist, und welche mit einer
Steuereinrichtung zur Lagepositionierung des Bogens verbunden
ist. Die photoelektrische Abtasteinrichtung beinhaltet in der
Regel einen Lichtsender und einen photoelektrischen
Empfänger. Das Licht wird auf die Oberfläche des Zylinders
geworfen und vom Bogens von der Zylinderoberfläche und aus
den Bereichen des Zylinderkanals mehr oder weniger
reflektiert, woraus mittels einer elektrischen
Schaltungsanordnung die Lage der Bogenkante in Relation zur
Lage einer festen Kante, wie beispielsweise die
Kanalbegrenzung, ermittelt werden kann. Zur maßlichen
Erfassung der Lage der Bogenkante wird die Zeit ermittelt,
die zwischen dem Auftreten der von der festen Kante des
Zylinders und der Bogenkante erzeugten Signalflanken vergeht.
Eine weitere Methode besteht darin, daß der Winkel gemessen
wird, um den sich der Zylinder zwischen dem Auftreten
besagter Signalflanken dreht.
(DE 23 22 194 C2, JP 1-306247 (A)).
Bei der Zeitmeßmethode ist es von Nachteil, daß bei
Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit des Zylinders
innerhalb einer Umdrehung Meßfehler entstehen. Bei der
zweiten Methode besteht der Nachteil, daß die Auflösung der
zur Winkelmessung eingesetzten inkrementalen Drehgeber zu
gering ist bzw., daß bei hoher Auflösung der Drehgeber, die
mit der Drehung des Zylinders gekoppelt sind, die
Signalverarbeitungsgeschwindigkeit bei der Auswertung der
Drehgebersignale begrenzt wird, wodurch die maximale mögliche
Drehzahl des Zylinders herabgesetzt werden kann.
Zur Steuerung des Meßvorganges ist es bekannt, das Signal
eines digitalen Winkelmeßsystems zu verwenden, welches mit
der Drehung des Zylinders gekoppelt ist. Bei bestimmten
Winkelstellungen werden vorbestimmte Schaltvorgänge
abgeleitet, die die Signalverarbeitungselektronik für die von
einer Abtastanordnung erzeugten Lagemeßsignale steuert. Dazu
müssen die Signale des Winkelmeßsystems mit
schaltungstechnischen Mitteln oder rechentechnisch mit Hilfe
eines Programms aufbereitet werden, was einen zusätzlichen
Aufwand bedingt und die maximale Meßgeschwindigkeit begrenzt.
(DE 38 36 310 A1).
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zum Messen
der Lage einer Bogenkante auf der Oberfläche eines Zylinders
zu entwickeln, die eine genaue Messung bei hoher Drehzahl des
Zylinders ermöglicht. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß eine auf dem Zylinder fest angebrachte
Marke, die genauso wie die Bogenkante von einer nach dem
Reflexionsprinzip arbeitenden photoelektrischen
Abtasteinrichtung erfaßt wird, mehrere in Bewegungsrichtung
der Bogenkante verlaufende Abtastspuren enthält. Jeder
Abtastspur ist innerhalb der Abtasteinrichtung ein
photoelektrisches Empfängerelement zugeordnet. Die Marke ist
so angeordnet, daß sie im Meßbereich vom Bogen abgedeckt
wird, wenn dieser ordnungsgemäß von den Halteelementen auf
der Oberfläche des Zylinders festgehalten wird. Die
Abtasteinrichtung und die ihr zugeordnete Markenkonfiguration
können über die Breite des Bogens gesehen mehrfach vorgesehen
sein. Dadurch daß mittels mehreren photoelektrischen
Empfängerelementen innerhalb mehrerer Abtastspuren abgetastet
wird, ist eine Redundanz und eine Mehrfachauswertung des
Meßsignals möglich.
Bei einer besonderen Ausbildung der Marken sind
Steuermarkierungen mit unterschiedlichem Reflexionsgrad dem
eigentlichen Meßbereich vorgeordnet und nachgeordnet
vorgesehen, wobei der Reflexionsgrad im Meßbereich innerhalb
einer Spur gleichbleibend ist. Die Steuermarkierungen können
zur Initialisierung und zum Reset des Meßvorganges benutzt
werden. Weiterhin können die Steuermarkierungen innerhalb
einer Meßspur eine definierte Länge aufweisen, so daß sie
besonders als Referenzmarken geeignet sind, wobei die
innerhalb einer Umdrehung auftretenden
Geschwindigkeitsschwankungen nur geringe Auswirkungen auf das
Meßergebnis haben. Das beim Vorsehen von mehreren Spuren an
den photoelektrischen Empfängern anliegende Bitmuster kann
zur Steuerung des Meßvorganges mit Hilfe einer Logikschaltung
ausgewertet werden, wobei die aus einem bestimmten Bitmuster
stammenden Signalflanken dazu benutzt werden können, den
Meßvorgang für eine Referenzstrecke und für die bis zur
Bogenkante verlaufende Meßstrecke zu starten bzw. zu stoppen.
Die Wegmessung kann in eine Zeitmessung überführt werden,
wenn besagte Signalflanken auf den Start-Stop-Eingang eines
Zählers wirken, an dessen Impulseingang eine konstante
hochfrequente Signalimpulsfolge anliegt.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels noch
näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine auf einen Zylinder gerichtete photoelektrische
Abtasteinrichtung,
Fig. 2 eine Teilansicht einer eingebetteten Marke,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Marke,
Fig. 4 eine Markenkonfiguration,
Fig. 5 ein Schema der optoelektronischen Signalverarbeitung.
In Fig. 1 ist ein Zylinder 1 dargestellt, auf dessen
Oberfläche ein Bogen 2 in einem Greifersystem 3 gehalten
wird. Der Zylinder 1 ist in Richtung 4 drehbar gelagert.
Außerhalb des Zylinders 1 ist eine photoelektrische
Abtasteinrichtung 5 gestellfest angeordnet. Die
Abtasteinrichtung 5 enthält einen Lichtsender 6 und mehrere
photoelektrische Empfängerelemente 7, die über einen Kabel 8
mit einer Schaltungsanordnung (24 in Fig. 5) zur
Meßsignalverarbeitung in Verbindung stehen.
Fig. 2 zeigt eine Marke 9, die in einer
Greiferauflageschiene 10 eingebettet ist. Der Bogen 2 wird
mit
der Greiferspitze 11 gegen die Greiferauflage 10 gepreßt.
In Fig. 3 ist die Lagezuordnung der Marke 9 zu der
Greiferspitze 11 zu erkennen. Demnach liegt die Marke 9
seitlich neben der Greiferspitze 11. Die Bogenkante 12, deren
Lage auf dem Zylinder 1 ermittelt werden soll, liegt
innerhalb des Meßbereiches 13 der Meßanordnung, wobei der
Bogen 2 die Marke 9 in einem Teilbereich überdeckt.
Die in Fig. 4 gezeigte Marke 9 enthält vier nebeneinander
angeordnete Doppelspuren 14. Jede Doppelspur 14 ist in einen
Bereich mit einer vorlaufenden Steuermarkierung 15 in einen
Meßbereich 13 und in einen weiteren Bereich mit einer
nachlaufenden Steuermarkierung 16 gegliedert. Innerhalb des
Meßbereiches 13 besteht jede Doppelspur aus einer Spur 17 mit
hohem Reflexionsgrad und einer Spur 18 mit niedrigem
Reflexionsgrad. Die Steuermarkierungen 15, 16 bilden in
einem Raster quer zur Richtung 4 Bitmuster, die von der
photoelektrischen Abtasteinrichtung 5 erfaßt werden.
Anhand des Schemas nach Fig. 5 soll die Funktionsweise der
Anordnung beschrieben werden. Von einer Lichtquelle 19
ausgehendes Licht wird mit Hilfe einer Beleuchtungsoptik 20
auf die Oberfläche des Zylinders 1 in einem die Marke 9
erfassenden Bereich ausgesendet. Das aus dem Bereich der
Marke 9 reflektierte Licht wird durch eine als Zylinderlinse
ausgebildete Empfangsoptik 21 auf photoelektrische
Empfängerelemente 22 projektiert. Jedes Empfängerelement 22
erhält Licht aus genau einer Spur 17, 18 der Marke 9. Die
Photoströme der Empfängerelemente 22 werden in einer
Signalaufbereitungsschaltung 23 verstärkt und digitalisiert
und danach in einer Signalauswerteschaltung 24
weiterverarbeitet, an deren Ausgang ein Meßsignal für die
Lage des Bogens 2 auf dem Zylinder 1 entnehmbar ist. Das
Meßsignal kann zur numerischen Meßwertausgabe oder als
Ist-Größe innerhalb eines Lageregelsystems verwendet werden.
Als Stellglieder zur Lagekorrektur des Bogens 2 bzw. der
nachfolgenden Bogen 2 können Positionierglieder für die
Vordermarkenanschläge dienen, von denen aus der Bogen 2 auf
dem Zylinder 1 übernommen wird oder mit dem Zylinder 1
umlaufende Positionierglieder, welche eine
Relativverschiebung des Bogens 2 auf dem Zylinder 1 in
Richtung 4 bewirken.
Die Empfängerelemente 22, die Signalaufbereitungsschaltung 23
und die Signalauswerteschaltung 24 können integriert in Form
eines Opto-Asic aufgebaut sein.
Von den Empfängerelementen 22 werden zunächst die Lichtsignale
aus der vorlaufenden Steuermarkierung 15 empfangen. Durch die
Bewegung der Marke 9 senkrecht zur Abtastlinie der
Empfängerelemente 22 entsteht eine dem Bitmuster entsprechende
Steuersequenz, aus welcher Schaltsignale für die
Signalauswerteschaltung 24 abgeleitet werden. Neben
Initialisierungs- und Resetsignalen können auch
Start-/Stopsignale für Zählerschaltungen abgeleitet werden,
die Bestandteil der Signalauswerteschaltung 24 sind.
Insbesondere dann, wenn in einer Spur der Abstand zwischen
einem Bitmuster zum nächsten Bitmuster einen definierten Wert
aufweist, dann läßt sich aus den in die Zählerschaltungen
zwischen dem Start- und dem Stopsignal eingelaufenen
Zählimpulsen, die von einem Festfrequenzgenerator gewonnen
werden, ein Kalibriersignal für die nachfolgende Lagemessung
der Bogenkante 12 ableiten. Die Lagemessung selbst wird nach
Passieren der letzten Steuersequenz der vorlaufenden
Steuermarkierung 15 eingeleitet. Es werden die Impulse
gezählt, die von da an aus dem Frequenzgenerator in die
Zählerschaltung bis zum Erreichen der Bogenkante 12
einlaufen. Die Impulszahl ist proportional des Abstandes der
Bogenkante 12 vom Beginn des Meßbereiches 13. Durch die hohe
Frequenz und Frequenzstabilität der Zählimpulse ist die
Auflösung und die Genauigkeit entsprechend hoch.
Sollte kein Bogen 2 oder ein zu kurzer Bogen 2 oder ein im
Bereich der Marke 9 beschädigter Bogen 2 auf der Oberfläche
des Zylinders 1 transportiert werden, so daß die Marke 9
nicht von dem Bogen 2 abgedeckt wird, dann kann mit Hilfe der
nachlaufenden Steuermarkierung 16 in der
Signalauswerteschaltung 24 ein Alarmsignal ausgegeben werden,
wodurch die weitere Zufuhr von Bogen 2 zu dem Zylinder 1
gestoppt wird.
In dem Fall, in dem mehrere Abtasteinrichtungen 5 und mehrere
Marken 9 über die Breite des Bogens 2 vorgesehen sind, kann
durch Auswertung der Signale über eine einfache
Differenzbildung der Meßsignale eine Schräglage des Bogens 2
oder eine Verkrümmung der Bogenkante 12 auf dem Zylinder 1
festgestellt werden.
Bezugszeichenliste
1 Zylinder
2 Bogen
3 Greifersystem
4 Richtung
5 Abtasteinrichtung
6 Lichtsender
7 Empfängerelement
8 Kabel
9 Marke
10 Greiferauflageschiene
11 Greiferspitze
12 Bogenkante
13 Meßbereich
14 Doppelspur
15 Bereich
16 Steuermarkierung
17 Spur
18 Spur
19 Lichtquelle
20 Beleuchtungsoptik
21 Empfangsoptik
22 Empfängerelement
23 Signalaufbereitungsschaltung
24 Signalauswerteschaltung
2 Bogen
3 Greifersystem
4 Richtung
5 Abtasteinrichtung
6 Lichtsender
7 Empfängerelement
8 Kabel
9 Marke
10 Greiferauflageschiene
11 Greiferspitze
12 Bogenkante
13 Meßbereich
14 Doppelspur
15 Bereich
16 Steuermarkierung
17 Spur
18 Spur
19 Lichtquelle
20 Beleuchtungsoptik
21 Empfangsoptik
22 Empfängerelement
23 Signalaufbereitungsschaltung
24 Signalauswerteschaltung
Claims (5)
1. Anordnung zum Messen der Lage einer Bogenkante auf der
Oberfläche eines rotierenden Zylinders bestehend aus
mindestens einer nach dem Reflexionsprinzip arbeitenden
photoelektrischen Abtasteinrichtung, die außerhalb des
Zylinders gestellfest angeordnet ist, die mit einer
Steuereinrichtung zur Lagepositionierung des Bogens
verbunden ist und die auf die längs einer Mantellinie
liegende Bogenkante und auf einer Marke gerichtet ist,
welche fest in der Oberfläche des Zylinders eingebracht
ist,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Marke (9) mehrere in Bewegungsrichtung der Bogenkante (12) verlaufende Abtastspuren (17, 18) enthält,
- - daß jede Abtastspur (17, 18) innerhalb der Abtasteinrichtung (5) ein photoelektrisches Empfängerelement (22) zugeordnet ist,
- - und daß die Marke (9) in einem Meßbereich (13) vom Bogen (2) abgedeckt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß in jeder Abtastspur (17, 18) vorlaufende (15) und nachlaufende (16) Steuermarkierungen mit unterschiedlichem Reflexionsgrad vorgesehen sind,
- - und daß im Meßbereich (13) für die Lage der Bogenkante (12), welche zwischen den Steuermarkierungen (15, 16) liegt, in jeder Abtastspur (17, 18) der Reflexionsgrad gleichbleibend ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich benachbarte Abtastspuren (17, 18) im
Meßbereich (13) bezüglich des Reflexionsgrades
unterscheiden.
4. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vorlaufenden Steuermarkierungen (15) mindestens
in einer Abtastspur (17, 18) Referenzmarken aufweisen.
5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die photoelektrischen Empfängerelemente (22) mit einer
Logikschaltung (24) in Verbindung stehen, deren Ausgänge
mit dem Start-/Stopeingang einer Zählerschaltung
verbunden sind.
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