EP3160748B1 - Vorrichtung und verfahren zur überwachung der änderungen der nummerierradposition - Google Patents
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- EP3160748B1 EP3160748B1 EP14736705.6A EP14736705A EP3160748B1 EP 3160748 B1 EP3160748 B1 EP 3160748B1 EP 14736705 A EP14736705 A EP 14736705A EP 3160748 B1 EP3160748 B1 EP 3160748B1
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Definitions
- the invention relates to a numbering device in which changes in the numbering wheel position are monitored and a method for monitoring the change in position of numbering wheels.
- Numbering devices have long been used, in particular, to print individual alphanumeric character combinations on documents, for example the serial numbers of banknotes, securities or checks.
- sheet or web printing presses are used in the majority of cases, which are equipped with a large number of such numbering devices, so that a large number of character combinations are printed on the base in a first step and then the individual objects with the corresponding one in a second step
- Serial numbers - usually fully automated - can be separated, stacked and packed.
- An example of such numbering methods is, for example EP 1 389 524 A1 refer to.
- a numbering device which comprises a numbering wheel driven by a motor and an optical sensor for detecting the position of the numbering wheel.
- the optical sensor in turn comprises a photo detector, which works together with an encoder disc, in which the position of the numbers on the numbering wheel is coded by holes or fixed sections.
- the sensor provides a binary signal that is the number that is in the print position when the print wheel is in this position. The signal is then compared with a signal representing the target position of the numbering wheel and the motor is operated until the sensor signal and the position signal match.
- the object on which the invention is based is therefore to provide an improved numbering device with improved position monitoring and a method for improved position monitoring of the numbering wheels of a numbering device which, particularly in the case of small and compact numbering units, reliably provide position information.
- the numbering device according to the invention has numbering wheels arranged next to one another on an axis, which, if they are set to a printing position, can be used for printing symbols, for example alphanumeric symbols or other characters.
- the printing positions are the positions at which pressing the numbering device onto the substrate to be printed results in a symbol arranged on the numbering wheel or a blank location for the correct printing of the corresponding symbol aligned with the adjacent numbering wheels.
- At least one of the numbering wheels of the numbering device is driven by a motor, numbering wheels driven by motors having at least one magnetic, optical or inductive marking and the numbering device having at least one sensor for detecting magnetic, optical or inductive markings.
- all numbering wheels are designed in this way.
- At least one motor has an encoder for monitoring the motor movement and that the numbering device has monitoring electronics which is in signal communication with the at least one sensor and the encoder of the at least one motor, the monitoring electronics having a memory in which at least one Encoder position at which a magnetic, optical or inductive marking of a numbering wheel would have to be detected by the sensor during proper operation are stored and where the monitoring electronics are also set up so that they check whether the magnetic, optical or inductive marking of the corresponding numbering wheel has been detected by the sensor when an encoder position stored in the memory for a numbering wheel is reached or exceeded. This check is possible, for example, using a processor in the monitoring electronics, in particular if it is executing a corresponding program.
- standing in signal communication means that at least signals from the encoder or sensor can be read by the monitoring electronics, with intermediate processing of the signals, e.g. through an edge detector circuit.
- This measure gives the possibility, at least for position changes, in which a marking would have to pass the sensor, which is possible because of the storage of the encoder positions, at which a given marking is arranged, in the memory, to check directly whether a motor given control command was actually executed.
- the encoder or the monitoring electronics or a signal path between the encoder and monitoring electronics has an incremental encoder with a counter, since this simplifies the identification of the positions.
- the magnetic marking can be made very simple and can be realized, for example, by one or more small bar magnets which are inserted radially into the numbering wheel with a predetermined orientation of the poles.
- magnetic, optical or inductive markings of numbering wheels driven by motors are each arranged between two adjacent printing positions. With this configuration it is achieved that the magnetic, optical or inductive marking has to pass completely through the sensor during the movement between these two printing positions. This makes an evaluation of the sensor signal using the correlation to the encoder signal easier and more precise, since the difficult proof of a maximum is eliminated and instead one can focus on the detection of a rising and a falling signal edge, which then also provides precise information about the encoder values, e.g. the steps for an encoder with incremental encoder and pedometer, in which the magnetic, optical or inductive marking passes the sensor, are permitted.
- At least one magnetic, optical or inductive marking is arranged at all printing positions and / or between all printing positions of numbering wheels driven by motors, the advantageous effect is achieved that every movement of the numbering wheel between printing positions must bring with it a magnetic signal, so that through the Correlation data stored in the memory can be verified immediately for each movement command for a numbering wheel whether a movement has also taken place.
- the numbering wheel has twelve printing positions and / or if one of the printing positions of the numbering wheel is a blank printing position, that is to say a printing position in which a printing operation with the set number on the numbering wheel moved to the blank printing position does not leave an imprint on the assigned digit of the number. It is also particularly preferred if all magnetic, optical or inductive markings are identical except for one magnetic, optical or inductive marking.
- the correlation between encoder data and sensor data which is achieved by the invention, can be used to identify the respectively set printing position, i.e.
- a magnetic, optical or inductive marking deviating from all other magnetic, optical or inductive markings is expediently provided, which in the case of magnetic markings can consist, for example, of an oppositely polarized magnet, a plurality of magnets, a stronger magnet or the absence of a magnet . It is particularly preferred if all magnetic, optical or inductive markings are identical except for the magnetic, optical or inductive marking of the blank position.
- the correlation between encoder data and sensor data can be determined particularly precisely if the monitoring electronics are set up in such a way that they check whether the signal from the Sensor has a rising and a falling edge. In view of possible influences of the fields of magnetic markings of adjacent numbering wheels, this can be important for successful operation of the monitoring electronics and the reliable correlation of encoder position and magnetic field sensor data with one another. It is particularly preferred if the target positions of rising and falling edges of magnetic, optical or inductive markings are stored in the memory.
- the correlation data is determined using a reference run, in which the numbering wheels, which are driven by motors, are run at least one full revolution and the encoder position values, at which the signal from the sensor indicates the passage of a magnetic one , optical or inductive marking indicates to be saved.
- the determined correlation data can be further stabilized if several reference runs are carried out to determine the correlation data or if a reference run comprising several revolutions of the numbering wheels, which are driven by motors, is carried out, the respectively stored encoder position values of the individual revolutions being statistically evaluated.
- Such a statistical evaluation can in particular also contribute to the fact that tolerance-related fluctuations in the position, which are statistically distributed, can be distinguished from actual malfunctions and corresponding threshold values or tolerance thresholds are known, so that false fault reports are avoided.
- the method is further improved if at least one teach run is carried out, in which a numbering wheel driven by a motor is brought into a defined printing position by hand or by mechanical pre-positioning with a positioning lever or a pawl and the encoder steps until a predetermined magnetic level is reached , optical or inductive marking can be determined.
- a numbering wheel driven by a motor is brought into a defined printing position by hand or by mechanical pre-positioning with a positioning lever or a pawl and the encoder steps until a predetermined magnetic level is reached , optical or inductive marking can be determined.
- Figure 1 shows a numbering device 100.
- the numbering device 100 has a housing 101 and a cover 102.
- the housing 101 is a Figure 1 Unrecognizable axis mounted on which a number of numbering wheels 108 are arranged side by side rotatable about the axis.
- the numbering wheels 108 are driven by motors 109, 110 with an upstream gear 111 via drive shafts 112, on which pinions 113 are arranged, which are connected to the numbering wheels 108 or to the numbering wheels 108, which are embodied in one piece with the numbering wheels 108, for example in the illustration of FIG Figures 2 and 3a to 3d intervene.
- the motors 109, 110 are preferably designed as stepper motors or brushless DC motors.
- Figure 2 shows an example of a drive train 120 constructed according to the invention, including its electronic components for a numbering wheel 108 of such a numbering device 100.
- An encoder 121 is arranged on the motor 109 with a gear 111 connected upstream, which encoder can be designed, for example, as a magnetic disk and by means of which the movement of the Figure 1 visible motor axis 114 can be monitored.
- a sensor 130 is provided for each numbering wheel 108 driven by a motor, which can be designed, for example, as a Hall sensor, while on the numbering wheel 108 - in this exemplary embodiment, between its printing positions 115, on which the alphanumeric symbols are arranged, so that the Press the numbering device onto the one to be printed
- a printing position 115 a symbol arranged on the numbering wheel 108 or a blank location for proper printing of the corresponding symbol aligned with the adjacent numbering wheels 108 are arranged - markings 131, which in this exemplary embodiment are designed as magnets.
- Monitoring electronics 140 are also provided. The monitoring electronics 140 are in signal communication both with the encoder 121 and with the sensor 130, the latter taking place via an intermediate edge detection circuit 132.
- the monitoring electronics 140 have a processor 141 and a memory 142, to which the processor 141 has both write and read access.
- the processor can execute programs that can be stored, in particular, in a memory (not shown) that is provided internally in the processor or externally.
- the processor 141 is still in signal communication with a counter 143, which can increase and decrease its counter reading in response to signals from the encoder 121, but the counter reading can also be set by the processor 141.
- the counter 143 can also be designed as a separate component that is not assigned to the monitoring electronics 140 or can be implemented as a component of the encoder 121. It is advantageous if the counter 143 is designed cyclically, which means that there is a highest counter reading, when the counter is exceeded, the counter starts counting again. In this way, if the highest counter reading corresponds to the number of encoder pulses required for a complete revolution of a numbering wheel 108, it can easily be achieved that the same printing positions 115 must always occur at the same counter reading. However, this can also be done achieve that a modulo operation is used in the evaluation of a continuous counter 143.
- a single monitoring electronics 140 which is equipped with a sufficient memory 142 and a single processor 141 when it is in signal communication with all encoders 121 and all sensors 130, is sufficient for the operation according to the invention of a numbering device with several numbering wheels driven by motors is.
- the memory 142 can also be integrated in the processor 141.
- monitoring electronics 140 need not necessarily be designed as separate electronics, but can be designed as a component of the control electronics that control the movement of the numbering wheels 108 by the motors 109, 110.
- the processor 141 of the monitoring electronics 140 checks whether the correct correlation exists between the signals of the encoder 121, which can be evaluated in particular as counter readings of the counter 143, and the sensor 130. For this purpose, e.g. those counter readings of the counter 143 are stored in which, in the normal operation of the numbering device 100, the edges of sensor signals which are to be expected when passing markings between adjacent printing positions 115 of the respective numbering wheel. These counter readings can be derived analytically from the geometrical arrangement of the markings 131, since, given the system translation, it is known how many encoder steps there are between printing positions; you can also teach them in in a test run.
- the processor 141 can then be triggered, for example, by a signal from the edge detection circuit 132, for example by a signal from the edge of the sensor 130 Interrupt, are caused to compare the current counter position, which the counter 143 displays, with the target counter position stored in the memory 142. If the comparison shows a match, this is a sign that the movements of the motor 109 detected by the encoder have actually caused the associated numbering wheel 108 to move. If, however, there is a deviation, there is an error.
- the comparison can also be implemented by continuously monitoring the counter reading of the counter 143 and by analyzing the signal of the sensor 130 from the processor 141 at the target counter positions stored in the memory 142 to determine whether or not it detects the expected marking. If this is not the case, there is an error.
- an error analysis and possibly an error correction can optionally be carried out with the system according to the invention.
- a control command or a step of the motor 109, 110 has not been translated into a corresponding rotation of a numbering wheel 108, the expected signal must be verified accordingly later.
- the difference in the counter reading of the counter 143, at which the signal is detected, can be determined by the processor 141, which then causes an additional movement command to be given to the motor 109, 110 and / or either before the next printing process Resets counter status of counter 143 accordingly or corrects the target counter positions of counter 143 stored in memory 142 accordingly.
- FIGS each show examples of the arrangement of magnetic markings, which are identified by the letters “N” or “S”, on a numbering wheel 108 with 12 printing positions 115 each and a driving gear 116 arranged on the numbering wheel 108.
- Ten printing positions bear the numbers 0 to 9
- a block printing position is also provided, which enables the printing of a block, but could also be provided with another symbol, for example an asterisk, and a blank printing position is provided which prints an empty space.
- a magnetic north pole N is provided in the middle between the blank printing position and the number 0 and successive numbers 1 to 9, which can be realized, for example, by a small bar magnet with its north pole facing outwards at this position in the numbering wheel, which is then preferably made of non-magnetic material, is let in.
- a magnetic north pole N in the middle between the successive numbers 1 to 9 and between the number 9 and the block position, between the block position and the blank position and between the blank position and the position of the number 0 intended.
- Two magnets with north poles N are arranged next to one another between the number 0 and the number 1, so that a wider signal from a magnetic field sensor monitoring the magnetic markings occurs during this change in position.
- a magnetic north pole N is provided in the middle between the successive numbers 0 to 9 and between the number 9 and the block position, and between the block position and the blank position, while between the blank position and the position the number 0 a magnetic south pole S is provided, so that a wider signal from a magnetic field sensor monitoring the magnetic markings occurs during this change in position.
- a magnetic north pole N is provided in the middle between all successive printing positions, while an additional magnetic north pole N is additionally provided directly at the blank position, so that an additional one occurs when this position is changed Signal of a magnetic field sensor monitoring the magnetic markings occurs.
- At least one change in position is thus provided, which leads to a sensor signal that deviates from the other sensor signals, the deviation being achieved by the failure of a marking, a stronger or longer marking, an additional marking or a marking of a different polarity.
- This deviating sensor signal can be used to determine a defined starting position for the numbering wheels 108, as will be described in more detail below.
- the corresponding position and signal correlations that result when the numbering wheel rotates are shown in the form of a table.
- the printing positions 115 are represented by the respective imprint of the numbering wheel 108 when it is set to the corresponding printing position 115.
- the line below the printing positions shows the signal from the sensor 130 which is generated by the markings 131 when the numbering wheel rotates.
- the encoder values of the encoder 121 are shown in the line below the signal from the sensor 130. In the present case, two given printing positions 115 are separated from one another by 20 encoder steps. For a given numbering device 100, the respective associated value results from the design of the drive train 120, in particular the selection and dimensioning of motor 109, 110, gear 111, pinion 113 and drive gear 116.
- the inventive design of the monitoring electronics which makes it possible to identify displacements between the encoder signal and the sensor signal makes it possible to monitor the correlation between the sensor signals and the encoder signals and thereby reliably detect malfunctions of the motor 109, 110 or the downstream gearboxes and partially compensate for them during operation.
- the reference run 200 begins with the step 110 starting a wheel rotation of the corresponding numbering wheel 108 in the forward direction.
- the processor 141 then continuously checks in step 220 whether the sensor has passed a marker 131.
- step 230 determines the distance from the last marker 131 passed, ie how many encoder pulses or steps have occurred 131 since the last marker was passed. Are these more than the encoder pulses or steps between two successive print positions, it is known that the mark 131 last passed over is between the blank position and the number Must be zero, because at this point the previous marking 131 according to the in Figure 3a shown scheme is omitted.
- the setpoints for the position of markings 131 can be determined via a teach run 300, the sequence of which is shown in FIG. 5 as an example for the marking scheme in FIG Figure 3a is shown.
- the teach run 300 begins with the corresponding numbering wheel 108 being set to a start value, for example the printing position of the number zero, in step 310, which can be done manually or mechanically.
- step 320 the counter 143 of the encoder 121 is set to zero and in step 330 the forward rotation of the numbering wheel 108 is started.
- the processor 141 then continuously checks in step 340 whether the sensor has passed a marker 131.
- step 350 determines the distance from the last marker 131 passed, ie how many encoder steps have been taken since the last marker 131 was passed. If these are more than the encoder steps between two consecutive printing positions, then one knows that the mark 131 that was passed last must be that between the blank position and the number zero, because of this Place the previous marker 131 according to the in Figure 3a shown scheme is omitted.
- This condition which represents an abort condition for a teach run 300, in which only the reference position that is required when performing the reference run 200, is to be determined, is the same for the marking schemes Figures 3b , 3c and 3d to adapt in each case according to the properties of the sensor signal which is caused by the deviating marking. If the termination condition is met, the corresponding counter reading of the counter 143 is stored in the memory 142 as a reference value for reference runs 200 in step 360 and the motor is stopped in step 370. Steps 360 and 370 can also be performed in reverse order. Then step 380, the end of the teach run 300, is reached.
- the teach run can also be expanded in such a way that it determines the target positions of individual markings 131 and stores them in the memory 142.
- the counter reading of the counter 143 can be stored in the memory 142 at each position in which the sensor 130 detects that a marker 131 has been passed.
- the reference value must also be stored, but the motor 109, 110 is not stopped, but continues to run until a full revolution of the numbering wheel 108 is reached, which is achieved, for example, by specifying the known corresponding number of encoder steps in the It is possible to start the numbering wheel 108 in step 330, the count of the counter 143 being stored in the memory 142 at each position in which the sensor 130 detects that a mark 131 has been passed. After completing the full rotation, the stored position values must then be corrected with the reference value and can thus be correlated absolutely with the counter readings of the counter. If necessary, this process can be repeated several times and the corresponding ones obtained Position values for the markings 131 can be statistically evaluated.
- the invention thus enables reliable and simple detection of malfunctions each time a numbering wheel 108 moves.
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine Nummeriervorrichtung, bei der Änderungen der Nummerierradposition überwacht werden und ein Verfahren zur Überwachung der Positionsänderung von Nummerierrädern.
Nummeriervorrichtungen werden seit langem insbesondere dazu verwendet, individuelle alphanumerische Zeichenkombinationen auf Unterlagen aufzudrucken, beispielsweise die Seriennummern von Geldscheinen, Wertpapieren oder Schecks. Dazu werden heutzutage in der Mehrzahl der Fälle Bogen- oder Rollendruckpressen verwendet, die mit einer Vielzahl solcher Nummeriervorrichtungen ausgestattet sind, so dass in einem ersten Schritt eine Vielzahl von Zeichenkombinationen auf die Unterlage aufgedruckt werden und dann in einem zweiten Schritt die einzelnen Objekte mit der entsprechenden Seriennummern -in der Regel vollautomatisiert- voneinander getrennt, gestapelt und gepackt werden. Ein Beispiel für derartige Nummerierverfahren ist beispielsweise derEP 1 389 524 A1 zu entnehmen.
Diese gängige Vorgehensweise hat mehrere Auswirkungen auf die Anforderungen, die an eine Nummeriervorrichtung gestellt werden. Einerseits soll diese einen kleinen Bauraum aufweisen, damit auch bei kleinen zu nummerierenden Objekten eine möglichst hohe Parallelisierung des Druckprozesses möglich ist. Andererseits muss die Nummeriervorrichtung schnell einstellbar sein, wobei sie insbesondere erlauben muss, dass mit zwei direkt nacheinander erfolgenden Druckprozessen gegebenenfalls zwei voneinander sehr verschiedene Seriennummern gedruckt werden können, die auch nicht zwingend immer denselben Abstand voneinander aufweisen. Dies hat zu einem Trend geführt, die Nummerierräder der Nummeriervorrichtungen nicht mehr rein mechanisch, sondern elektromechanisch, durch Verwendung von Motoren, anzutreiben, was allerdings zu einer weiteren Verknappung des Bauraums führt. Beispiele für derartige Nummeriervorrichtungen findet man beispielsweise in derWO 2007/148288 A2 (EP 2 032 364 A0 DE 10 2011 008 859 B1 und derEP 2 657 022 A1 . - Schließlich muss aber auch sichergestellt sein, dass tatsächlich alle Nummeriervorrichtungen beim Druck die richtige Seriennummer tragen, da eine einzige falsche Seriennummer zu einer aufwändigen Nachbearbeitung führt. Problematisch ist dabei insbesondere auch die Detektion eines solchen Fehlers, die noch weiter dadurch erschwert ist, dass die Seriennummern auf einem bedruckten Bogen derart einerseits an die Nachbearbeitung und Trennung der Druckobjekte voneinander und/oder andererseits an das Erfordernis einer möglichst schnellen Einstellung der Zeichenkombinationen angepasst sind, dass oft durch eine Sichtkontrolle während der Fertigung nicht mehr möglich ist, festzustellen, ob die aufgedruckten Seriennummern die richtigen sind oder ob ein Bogen möglicherweise einen Fehler aufweist. Bis dieser auffällt sind somit unter Umständen eine Reihe von Bögen fehlerhaft bedruckt worden, was den Aufwand der Korrektur des Fehlers weiter erhöht. Zudem kann die Richtigkeit der Seriennummer auch ein Sicherheitsmerkmal darstellen, so dass Fehler nicht akzeptabel sind.
Angesichts dieser Probleme überrascht es nicht, dass seit vielen Jahren an Nummerierwerken mit einer Möglichkeit zur Überwachung und Kontrolle der Position der Nummerierräder gearbeitet wird. Dabei ist bereits früh der Gedanke aufgekommen, eine magnetische Codierung der Nummerierradposition zu verwenden, die von Magnetfeldsensoren ausgewertet wird. Grundsätzlich ist denkbar, auf diese Weise eine absolute Positionsüberwachung zu realisieren, wie sie beispielsweise derUS 5 517 911 zu entnehmen ist.
In der Praxis entstehen dabei aber eine Reihe von Problemen: Erstens steigert das Vorsehen einer solchen Vielzahl von Sensoren den benötigten Bauraum. Dieses Problem hat nicht zuletzt auch damit zu tun, dass die Sensoren in einem gewissen Mindestabstand voneinander angeordnet sein müssen, um eine zuverlässige absolute Positionskontrolle gewährleisten zu können. Ein Ansatz zur Lösung dieses Problems, der in derGB 2 243 580 A
Auch diese Lösung stellt sich in der Praxis jedoch als unbefriedigend dar, was letztlich auf das zweite Problem zurückzuführen ist.
Zweitens zeigt sich nämlich in der Praxis, dass gerade dann, wenn bei einer sehr kompakten Nummeriervorrichtung mehrere Nummerierräder auf diese Art und Weise überwacht werden sollen, der Einfluss der Position benachbarter Nummerierräder und deren magnetischer Codierung eine exakte und zuverlässige Positionsbestimmung problematisch werden lässt.
Aus diesem Grund gibt man sich bislang bei kleinen und kompakten Nummerierwerken damit zufrieden, lediglich eine Positionsänderung zu detektieren, indem die einzelnen Radpositionen in identischer Form magnetisch markiert werden um bei der Radbewegung das Vorbeifahren eines Magneten an einem Sensor zu detektieren. Man verzichtet also auf eine Positionsinformation und prüft lediglich noch, ob eine Bewegung erfolgt.
Aus derGB 1 554 152 - Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht somit darin, eine verbesserte Nummeriervorrichtung mit einer verbesserten Positionsüberwachung und ein Verfahren zur verbesserten Positionsüberwachung der Nummerierräder einer Nummeriervorrichtung anzugeben, die insbesondere auch bei kleinen und kompakt aufgebauten Nummerierwerken zuverlässig Positionsinformationen liefern.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Nummeriervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Positionsüberwachung einer Nummeriervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Nummeriervorrichtung weist, wie für Nummeriervorrichtungen üblich, nebeneinander auf einer Achse angeordnete Nummerierräder auf, die, wenn sie auf eine Druckposition gestellt sind, zum Druck von Symbolen z.B. alphanumerischen Symbolen oder sonstigen Zeichen verwendbar sind. Die Druckpositionen sind dabei die Positionen, an denen das Aufdrücken der Nummeriervorrichtung auf dem zu bedruckenden Substrat ein auf dem Nummerierrad angeordnetes Symbol oder eine Blanko-Stelle zum ordnungsgemäßen, mit den benachbarten Nummerierrädern ausgerichteten Aufdruck des entsprechenden Symbols führt.
Ferner ist bei einer erfindungsgemäßen Nummeriervorrichtung mindestens eines der Nummerierräder der Nummeriervorrichtung mit einem Motor angetrieben, wobei von Motoren angetriebene Nummerierräder mindestens eine magnetische, optische oder induktive Markierung aufweisen und wobei die Nummeriervorrichtung mindestens einen Sensor zur Detektion von magnetischen, optischen oder induktiven Markierungen aufweist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden alle Nummerierräder so ausgestaltet.
Erfindungswesentlich ist, dass mindestens ein Motor einen Encoder zur Überwachung der Motorbewegung aufweist und dass die Nummeriervorrichtung eine Überwachungselektronik aufweist, die mit dem mindestens einen Sensor und dem Encoder des mindestens einen Motors in Signalkommunikation steht, wobei die Überwachungselektronik einen Speicher aufweist, in dem mindestens eine Encoderposition, an der bei ordnungsgemäßem Betrieb eine magnetische, optische oder induktive Markierung eines Nummerierrads vom Sensor nachgewiesen werden müsste, hinterlegt sind und wobei die Überwachungselektronik ferner so eingerichtet ist, dass sie überprüft, ob beim Erreichen oder Überschreiten einer im Speicher für ein Nummerierrad hinterlegten Encoderposition die magnetische, optische oder induktive Markierung des entsprechenden Nummerierrads durch den Sensor nachgewiesen wurde. Diese Überprüfung ist beispielsweise durch einen Prozessor der Überwachungselektronik möglich, insbesondere wenn er ein entsprechendes Programm ausführt. - "In Signalkommunikation stehen" bedeutet dabei im Sinne dieser Beschreibung, dass zumindest Signale des Encoders bzw. des Sensors von der Überwachungselektronik ausgelesen werden können, wobei auch eine zwischengeschaltete Nachbearbeitung der Signale, z.B. durch eine Flankendetektorschaltung, möglich ist.
- Durch diese Maßnahme gewinnt man die Möglichkeit, zumindest für Positionsänderungen, bei denen eine Markierung am Sensor vorbeifahren müsste, was wegen der Hinterlegung der Encoderpositionen, an denen eine gegebene Markierung angeordnet ist, im Speicher möglich ist, direkt zu überprüfen, ob ein an den Motor gegebener Steuerbefehl auch tatsächlich ausgeführt wurde.
- Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Encoder oder die Überwachungselektronik oder eine Signalstrecke zwischen Encoder und Übewachungselektronik einen Inkrementalgeber mit Zähler aufweist, da dies die Identifikation der Positionen vereinfacht.
- Als Magnetfeldsensor lassen sich alle gängigen Sensoren, insbesondere Hall-Sensoren verwenden. Die magnetische Markierung kann sehr einfach ausgeführt sein und beispielsweise durch einen oder mehrere kleine Stabmagnete, die radial mit einer vorgegebenen Orientierung der Pole in das Nummerierrad eingelassen werden realisiert werden.
- Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn magnetische, optische oder induktive Markierungen von von Motoren angetriebenen Nummerierrädern jeweils zwischen zwei benachbarten Druckpositionen angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung wird erreicht, dass während der Bewegung zwischen diesen beiden Druckpositionen die magnetische, optische oder induktive Markierung den Sensor komplett passieren muss. Dies macht eine Auswertung des Sensorsignals unter Verwendung der Korrelation zum Encodersignal einfacher und präziser, da der schwierige Nachweis eines Maximums entfällt und stattdessen auf die Erkennung einer ansteigenden und einer fallenden Signalflanke abgestellt werden kann, die dann auch eine präzise Information über die Encoderwerte, z.B. die Schritte bei einem Encoder mit Inkrementalgeber und Schrittzähler, bei denen die magnetische, optische oder induktive Markierung den Sensor passiert, erlaubt. Es kann dann sogar ermöglicht werden, eine nachgewiesene Abweichung dieser Daten -die beispielsweise dann vorliegen kann, wenn ein zum Antrieb verwendeter Motor Schritte verliert- von den im Speicher hinterlegten Sollwerten zu verwenden, um einerseits die Sollwerte und andererseits künftige Fahrbefehle an den Motor zu korrigieren.
- Wenn an allen Druckpositionen und/oder zwischen allen Druckpositionen von von Motoren angetriebenen Nummerierrädern mindestens eine magnetische, optische oder induktive Markierung angeordnet ist erzielt man den vorteilhaften Effekt, dass jede Bewegung des Nummerierrads zwischen Druckpositionen ein magnetisches Signal mit sich bringen muss, so dass durch die im Speicher hinterlegten Korrelationsdaten bei jedem einzelnen Bewegungsbefehl für ein Nummerierrad sofort verifiziert werden kann, ob auch eine Bewegung erfolgt ist.
- Besonders bevorzugt ist es, wenn das Nummerierrad zwölf Druckpositionen aufweist und/oder wenn eine der Druckpositionen des Nummerierrads eine Blanko-Druckposition ist, also eine Druckposition, bei der ein Druckvorgang mit der eingestellten Nummer an der dem auf die Blanko-Druckposition gefahrenen Nummerierrad zugeordneten Stelle der Nummer keinen Aufdruck hinterlässt.
Besonders bevorzugt ist es weiter, wenn alle magnetischen, optischen oder induktiven Markierungen bis auf eine magnetische, optische oder induktive Markierung identisch sind. Wie bereits erwähnt, kann durch die Korrelation zwischen Encoderdaten und Sensordaten, die durch die Erfindung erreicht wird, die Identifikation der jeweils eingestellten Druckposition, also des gerade auf dem Nummerierrad zum Druck eingestellten Symbols, erreicht werden, so dass eine weitergehende Codierung der Druckposition durch individualisierende oder zumindest gruppierende magnetische, optische oder induktive Codierung überflüssig wird, was das System zuverlässiger und robuster macht. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass eine Druckposition eindeutig bestimmt werden kann. Aus diesem Grund wird zweckmäßigerweise eine von allen anderen magnetischen, optischen oder induktiven Markierungen abweichende magnetische, optische oder induktive Markierung vorgesehen, die im Fall von magnetischen Markierungen beispielsweise in einem entgegengesetzt gepolten Magneten, mehreren Magneten, einem stärkeren Magneten oder der Abwesenheit eines Magneten bestehen kann.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn alle magnetischen, optischen oder induktiven Markierungen bis auf die magnetische, optische oder induktive Markierung der Blanko-Position identisch sind. Dadurch erhält man ein gleichartiges magnetisches, optisches oder induktives Signal bei jedem Wechsel zwischen zu einem Aufdruck eines Symbols führenden Druckpositionen, was eine besonders bequeme Überprüfung, ob bei der Ausführung eines Fahrbefehls an das Nummerierrad eine vorgegebene Anzahl von auf dem Nummerierrad vorgesehenen Symbolen weitergefahren wurde oder nicht.
Besonders genau kann die Korrelation zwischen Encoderdaten und Sensordaten bestimmt werden, wenn die Überwachungselektronik so eingerichtet ist, dass sie überprüft, ob das Signal des Sensors eine steigende und eine fallende Flanke aufweist. Gerade in Anbetracht möglicher Einflüsse der Felder magnetischer Markierungen benachbarter Nummerierräder kann dies wichtig für einen erfolgreichen Betrieb der Überwachungselektronik und die zuverlässige Korrelation von Encoderposition und Magnetfeldsensordaten miteinander sein. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn in dem Speicher die Sollpositionen steigender und fallender Flanken magnetischer, optischer oder induktiver Markierungen gespeichert sind. - Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung der Positionsänderung von Nummerierrädern bei einer Nummeriervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche weist die folgenden Schritte auf:
- Ermitteln von Korrelationsdaten zwischen Encoder-Signal und Signal des Sensors;
- Hinterlegen der Korrelationsdaten im Speicher der Überwachungselektronik; und
- Überprüfen ob die im laufenden Betrieb der Nummeriervorrichtung festgestellte Beziehung zwischen Encoder-Signal und Signal des Sensors den im Speicher hinterlegten Korrelationsdaten entspricht.
- Durch eine solche Vorgehensweise können bei laufendem Betrieb sämtliche Funktionsstörungen der motorischen Antriebe sicher erkannt werden; insbesondere Brüche der Motorachse oder Schrittverluste von Motoren.
- Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn das Ermitteln der Korrelationsdaten unter Verwendung eines Referenzlaufs erfolgt, bei dem die Nummerierräder, die von Motoren angetrieben sind, mindestens eine ganze Umdrehung laufengelassen werden und die Encoder-Positionswerte, an denen das Signal des Sensors den Durchlauf einer magnetischen, optischen oder induktiven Markierung anzeigt, gespeichert werden. Noch weiter stabilisiert werden können die ermittelten Korrelationsdaten dann, wenn zum Ermitteln der Korrelationsdaten mehrere Referenzläufe erfolgen oder ein mehrere Umdrehungen der Nummerierräder, die von Motoren angetrieben werden, umfassender Referenzlauf durchgeführt wird, wobei die jeweils gespeicherten Encoder-Positionswerte der einzelnen Umdrehungen statistisch ausgewertet werden. Eine solche statistische Auswertung kann insbesondere auch dazu beitragen, dass toleranzbedingte Schwankungen der Position, die statistisch verteilt sind, von tatsächlichen Fehlfunktionen unterschieden werden können und entsprechende Schwellenwerte bzw. Toleranzschwellen bekannt sind, so dass fälschliche Störungsmeldungen vermieden werden.
- Weiter verbessert wird das Verfahren, wenn mindestens ein Teach-Lauf durchgeführt wird, bei dem ein von einem Motor angetriebenes Nummerierrad von Hand oder durch mechanische Vorpositionierung mit einem Positionierhebel oder einer Klinke in eine definierte Druckposition gebracht wird und die Encoderschritte bis zum Erreichen einer vorgegebenen magnetischen, optischen oder induktiven Markierung ermittelt werden. Auf diese Weise kann nicht nur eine Relativpositionierung relativ zu einer Referenzposition mit individueller magnetischer, optischer oder induktiver Markierung ermöglicht werden, sondern eine Absolutpositionierung bezogen auf den Zähler des Motorencoders erreicht werden.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen:
- Fig.1:
- eine Nummeriervorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1;
- Fig.2:
- ein Nummerierrad mit Antriebseinheit und zugehöriger, als Block-Schaltbild dargestellter Überwachungselektronik;
- Fig.3a-d:
- Darstellungen von Nummerierrädern mit verschiedenen Beispielen für mögliche Markierschemata;
- Fig.4:
- ein Ablaufdiagramm eines Referenzlaufs; und
- Fig.5:
- ein Ablaufdiagramm eines Teachlaufs.
-
Figur 1 zeigt eine Nummeriervorrichtung 100. Die Nummeriervorrichtung 100 weist ein Gehäuse 101 und einen Deckel 102 auf. Im Gehäuse 101 ist eine inFigur 1 nicht erkennbare Achse gelagert, auf der nebeneinander mehrere Nummerierräder 108 um die Achse drehbar angeordnet sind. Die Nummerierräder 108 werden von Motoren 109,110 mit vorgeschaltetem Getriebe 111 über Antriebswellen 112 angetrieben, an denen Ritzel 113 angeordnet sind, die in mit den Nummerierrädern 108 verbundene oder mit den Nummerierrädern 108 einstückig ausgeführte Antriebszahnräder 116, die beispielsweise in der Darstellung derFiguren 2 und3a bis 3d erkennbar sind, eingreifen. Dieser Aufbau ist aus dem Stand der Technik bekannt. Die Motoren 109,110 sind dabei bevorzugt als Schrittmotoren oder bürstenlose Gleichstrommotoren ausgeführt. -
Figur 2 zeigt ein Beispiel für einen erfindungsgemäß aufgebauten Antriebsstrang 120 einschließlich seiner Elektronikkomponenten für ein Nummerierrad 108 einer solchen Nummeriervorrichtung 100. An dem Motor 109 mit vorgeschaltetem Getriebe 111 ist ein Encoder 121 angeordnet, der beispielsweise als Magnetscheibe ausgeführt sein kann und mittels dessen die Bewegung der inFigur 1 sichtbaren Motorachse 114 überwacht werden kann. - Ferner ist für jedes mit einem Motor angetriebene Nummerierrad 108 ein Sensor 130 vorgesehen, der beispielsweise als Hall-Sensor ausgeführt sein kann, während an dem Nummerierrad 108 -in diesem Ausführungsbeispiel zwischen seinen Druckpositionen 115, auf denen die alphanumerischen Symbole angeordnet sind, so dass das Aufdrücken der Nummeriervorrichtung auf dem zu bedruckenden Substrat an einer Druckposition 115 ein auf dem Nummerierrad 108 angeordnetes Symbol oder eine Blanko-Stelle zum ordnungsgemäßen, mit den benachbarten Nummerierrädern 108 ausgerichteten Aufdruck des entsprechenden Symbols führt- Markierungen 131 angeordnet sind, die in diesem Ausführungsbeispiel als Magnete ausgeführt sind.
Noch weiter ist eine Überwachungselektronik 140 vorgesehen. Die Überwachungselektronik 140 steht in Signalkommunikation sowohl mit dem Encoder 121 als auch mit dem Sensor 130, wobei die letztere über eine zwischengeschaltete Flankendetektionsschaltung 132 erfolgt. - Die Überwachungselektronik 140 weist erfindungsgemäß einen Prozessor 141 und einen Speicher 142, auf den der Prozessor 141 sowohl Schreib- als auch Lesezugriff hat auf. Der Prozessor kann Programme ausführen, die insbesondere in einem nicht dargestellten, intern im Prozessor oder extern vorgesehenen Speicher hinterlegt sein können.
- Der Prozessor 141 steht weiterhin in Signalkommunikation mit einem Zähler 143, der als Reaktion auf Signale des Encoders 121 seinen Zählerstand erhöhen und erniedrigen kann, dessen Zählerstand aber auch vom Prozessor 141 gesetzt werden kann. Der Zähler 143 kann aber auch als eigenes, nicht der Überwachungselektronik 140 zugeordnetes Bauteil ausgeführt sein oder als ein Bestandteil des Encoders 121 realisiert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Zähler 143 zyklisch ausgelegt ist, was bedeutet, dass es einen höchsten Zählerstand gibt, bei dessen Überschreitung der Zähler neu anfängt zu zählen. Auf diese Weise kann, wenn der höchste Zählerstand der Zahl der Encoderpulse entspricht, die für eine komplette Umdrehung eines Nummerierrads 108 benötigt werden, einfach erreicht werden, dass gleiche Druckpositionen 115 stets bei demselben Zählerstand auftreten müssen. Allerdings lässt sich dies auch dadurch erreichen, dass eine modulo-Operation bei der Auswertung eines fortlaufenden Zählers 143 angewendet wird. - Anzumerken ist, dass eine einzige Überwachungselektronik 140, die mit einem hinreichenden Speicher 142 und einem einzigen Prozessor 141 ausgerüstet ist, wenn sie mit allen Encodern 121 und allen Sensoren 130 in Signalkommunikation steht, für den erfindungsgemäßen Betrieb einer Nummeriervorrichtung mit mehreren mit Motoren angetriebenen Nummerierrädern ausreichend ist.
- Der Speicher 142 kann auch im Prozessor 141 integriert sein.
- Im Übrigen muss die Überwachungselektronik 140 nicht zwingend als separate Elektronik ausgeführt sein, sondern kann als Bestandteil der Steuerelektronik, die die Bewegung der Nummerierräder 108 durch die Motoren 109,110 steuert, ausgeführt sein.
- Der Prozessor 141 der Überwachungselektronik 140 überprüft, ob die richtige Korrelation zwischen den Signalen des Encoders 121, die insbesondere als Zählerstände des Zählers 143 ausgewertet werden können, und des Sensors 130 vorliegt. Dazu können im Speicher 142 z.B. diejenigen Zählerstände des Zählers 143 hinterlegt werden, bei denen im regulären Betrieb der Nummeriervorrichtung 100 die Flanken von Sensorsignalen, die beim Überfahren von Markierungen zwischen benachbarten Druckpositionen 115 des jeweiligen Nummerierrads zu erwarten sind. Diese Zählerstände lassen sich aus der geometrischen Anordnung der Markierungen 131 analytisch ableiten, da bei gegebener Übersetzung des Systems bekannt ist, wie viele Encoderschritte zwischen Druckpositionen liegen; man kann sie aber auch in einem Probelauf einlernen.
- Dann kann der Prozessor 141 beispielsweise durch ein Signal der Flankendetektionsschaltung 132, z.B. durch einen durch Nachweis einer Flanke im Signals des Sensors 130 veranlassten Interrupt, veranlasst werden, die aktuelle Zählerposition, die der Zähler 143 anzeigt, mit der im Speicher 142 hinterlegten Soll-Zählerposition zu vergleichen. Ergibt der Vergleich eine Übereinstimmung, ist dies ein Zeichen dafür, dass die vom Encoder nachgewiesenen Bewegungen des Motors 109 tatsächlich eine Bewegung des zugehörigen Nummerierrads 108 veranlasst haben. Ergibt sich hingegen eine Abweichung, liegt ein Fehler vor.
- Der Vergleich kann aber umgekehrt auch dadurch realisiert werden, dass der Zählerstand des Zählers 143 kontinuierlich überwacht wird und bei den im Speicher 142 hinterlegten Soll-Zählerpositionen das Signal des Sensors 130 vom Prozessor 141 darauf analysiert wird, ob dieser die erwartete Markierung nachweist oder nicht. Ist dies nicht der Fall, liegt ein Fehler vor.
- Als Reaktion auf einen solchen Fehlerbefund kann optional mit dem erfindungsgemäßen System sogar noch eine Fehleranalyse und ggf. eine Fehlerkorrektur durchgeführt werden. Sind nämlich lediglich, z.B. wegen zu hoher mechanischer Last, ein Steuerkommando oder ein Schritt des Motors 109,110 nicht in eine entsprechende Drehung eines Nummerierrades 108 übersetzt worden, so muss das erwartete Signal entsprechend später nachgewiesen werden. Die Differenz des Zählerstands des Zählers 143, bei dem das Signal nachgewiesen wird, kann durch den Prozessor 141 bestimmt werden, der dann veranlasst, dass vor dem nächsten Druckprozess ein zusätzlicher Bewegungsbefehl um eine entsprechende Schrittzahl an den Motor 109,110 gegeben wird und/oder entweder den Zählerstand des Zählers 143 entsprechend zurücksetzt oder die im Speicher 142 hinterlegten Soll-Zählerpositionen des Zählers 143 entsprechend korrigiert.
- Sollte hingegen auch im weiteren Verlauf der Bewegung des Nummerierrads 108 kein Sensorsignal des Sensors 130 nachgewiesen werden, ist es wahrscheinlich, dass das Nummerierrad 108 gar nicht mehr bewegt werden kann, was beispielsweise wegen eines Bruchs der Antriebsachse 112 der Fall sein kann. Sollte dieser weitere Verlauf der Bewegung noch das Nummerierrad 108 um mehrere Druckpositionen 115 weiterstellen und sollten dabei die weiteren Sensorsignale des Sensors 130 an den erwarteten Zählerpositionen bzw. Zählerständen des Zählers 143 auftreten, kann man daraus eine Hinweis auf die Möglichkeit ableiten, dass eine Markierung defekt ist, z.B. weil ein als Markierung verwendeter Magnet herausgefallen ist.
- Dementsprechend ist es vorteilhaft, nach dem Feststellen einer Fehlfunktion, d.h. einer Abweichung von der Korrelation zwischen Sensordaten und Zählerdaten, das Sensorsignal des Sensors 130 bis zum Ende des Bewegungsbefehls zu überwachen und festzustellen, ob erwartete Nachweise von Markierungen noch verspätet erfolgen, gänzlich unterbleiben oder nur eine Markierung nicht nachgewesen wird, während die anderen an den im Speicher 142 hinterlegten Soll-Positionen auftreten und dann bei systematischer Verspätung eine Korrektur des Zählers 143 vorzunehmen und ansonsten entsprechende Fehlermeldungen bzw. Service-Anforderungen auszugeben.
- Die
Figuren 3a bis 3d zeigen jeweils Beispiele für die Anordnung von magnetischen Markierungen, die mit den Buchstaben "N" oder "S" gekennzeichnet sind, auf einem Nummerierrad 108 mit jeweils 12 Druckpositionen 115 und am Nummerierrad 108 angeordnetem Antriebszahnrad 116. Zehn Druckpositionen tragen die Ziffern 0 bis 9, ferner sind eine Block-Druckposition vorgesehen, die den Druck eines Blocks ermöglicht, aber auch mit einem anderen Symbol, z.B. einem Stern, versehen sein könnte und eine Blanko-Druckposition vorgesehen, die eine Leerstelle druckt. - Gemäß dem Markierschema der
Figur 3a ist jeweils in der Mitte zwischen der Blanko-Druckposition und der Ziffer 0 sowie aufeinander folgenden Ziffern 1 bis 9 ein magnetischer Nordpol N vorgesehen, der z.B. realisiert werden kann, indem ein kleiner Stabmagnet mit seinem Nordpol nach außen an dieser Position in das Nummerierrad, das dann bevorzugt aus nichtmagnetischem Material gefertigt ist, eingelassen wird. Somit gibt es zwei Positionsänderungen zwischen benachbarten Druckpositionen des Nummerierrades bei denen kein magnetischer Nordpol N überfahren wird, nämlich die zwischen der Ziffer 9 und der Block-Position und der Block-Position und der Blanko-Position und dementsprechend bei dieser Positionsänderung kein Signal eines die magnetischen Markierungen überwachenden Magnetfeldsensors auftritt. Mit anderen Worten fehlt also ein magnetischer Nordpol N zwischen der Block-Position und der Blanko-Position. - Gemäß dem Markierschema der
Figur 3b ist jeweils in der Mitte zwischen den aufeinander folgenden Ziffern 1 bis 9 sowie zwischen der Ziffer 9 und der Block-Position, zwischen der Block-Position und der Blanko-Position sowie zwischen der Blanko-Position und der Position der Ziffer 0 ein magnetischer Nordpol N vorgesehen. Zwischen der Ziffer 0 und der Ziffer 1 sind zwei Magnete mit Nordpolen N nebeneinander angeordnet, so dass bei dieser Positionsänderung ein breiteres Signal eines die magnetischen Markierungen überwachenden Magnetfeldsensors auftritt. - Gemäß dem Markierschema der
Figur 3c ist jeweils in der Mitte zwischen den aufeinander folgenden Ziffern 0 bis 9 sowie zwischen der Ziffer 9 und der Block-Position, und zwischen der Block-Position und der Blanko-Position ein magnetischer Nordpol N vorgesehen, während zwischen der Blanko-Position und der Position der Ziffer 0 ein magnetischer Südpol S vorgesehen ist, so dass bei dieser Positionsänderung ein breiteres Signal eines die magnetischen Markierungen überwachenden Magnetfeldsensors auftritt. - Gemäß dem Markierschema der
Figur 3d ist jeweils in der Mitte zwischen allen aufeinander folgenden Druckpositionen ein magnetischer Nordpol N vorgesehen, während zusätzlich direkt an der Blanko-Position ein weiterer magnetischer Nordpol N vorgesehen ist, so dass bei dieser Positionsänderung ein zusätzliches Signal eines die magnetischen Markierungen überwachenden Magnetfeldsensors auftritt. - Selbstverständlich können ebenso gut die obigen Markierschemata realisiert werden, wenn statt der Nordpole N Südpole S vorgesehen werden und statt etwaig vorhandener Südpole S Nordpole N.
- In allen vorstehend beschriebenen Markierschemata ist somit mindestens eine Positionsänderung vorgesehen, die zu einem von den anderen Sensorsignalen abweichenden Sensorsignal führt, wobei die Abweichung durch den Ausfall einer Markierung, eine stärkere bzw. längere Markierung, eine zusätzliche Markierung oder eine Markierung abweichender Polarität erreicht wird. Dieses abweichende Sensorsignal kann genutzt werden, um eine definierte Startposition für die Nummerierräder 108 zu ermitteln, wie weiter unten genauer beschrieben wird.
- Ferner sind unter den Nummerierrädern 108 der
Figuren 3a bis 3d die jeweils entsprechenden Positions- und Signalkorrelationen, die sich bei einem Umlauf des Nummerierrads ergeben, in Form einer Tabelle dargestellt. Die Druckpositionen 115 sind dabei durch den jeweiligen Abdruck des Nummerierrads 108, wenn es auf die entsprechende Druckposition 115 eingestellt ist, repräsentiert. - In der Zeile unterhalb der Druckpositionen ist das Signal des Sensors 130 dargestellt, das beim Umlauf des Nummerierrads durch die Markierungen 131 erzeugt wird.
- In der Zeile unterhalb des Signals des Sensors 130 sind die Encoderwerte des Encoders 121, repräsentiert als Zählerwerte des Zählers 143 dargestellt. Im vorliegenden Fall sind zwei gegebene Druckpositionen 115 jeweils durch 20 Encoderschritte voneinander getrennt. Für eine gegebene Nummeriervorrichtung 100 ergibt sich der jeweils zugehörige Wert aus der Auslegung des Antriebsstrangs 120, insbesondere der Wahl und Dimensionierung von Motor 109,110, Getriebe 111, Ritzel 113 und Antriebszahnrad 116. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Überwachungselektronik; die es erlaubt, Verschiebungen zwischen dem Encodersignal und dem Sensorsignal zu identifizieren wird es ermöglicht, die Korrelation zwischen den Sensorsignalen und den Encodersignalen zu überwachen und dadurch Fehlfunktionen des Motors 109,110 oder der nachgelagerten Getriebe sicher zu detektieren und teilweise im laufenden Betrieb zu kompensieren.
- Allerdings kann es insbesondere bei der Inbetriebnahme der Nummeriervorrichtung vorkommen, dass die Werte des Encoders 121 bzw. die Stände des Zählers 143, die einer gegebenen Druckposition 115 entsprechen, von ihren Sollwerten abweichen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein Nummerierrad 108 von Hand verstellt wurde oder wenn die Räderachse mit den Nummerierrädern 108 aus- und wieder eingebaut wurde, wie es z.B. für Wartung und Reinigung erfolgen kann. In diesem Fall ist es zweckmäßig, die Korrelation durch einen Referenzlauf 200 wiederherzustellen. Ein Ablauf eines möglichen Referenzlaufs ist in
Figur 4 dargestellt, wobei das Markierungsschema derFigur 3a zu Grunde gelegt wird. - Der Referenzlauf 200 beginnt damit, dass im Schritt 110 eine Raddrehung des entsprechenden Nummerierrades 108 in Vorwärtsrichtung gestartet wird.
- Der Prozessor 141 überprüft dann in Schritt 220 kontinuierlich, ob der Sensor über eine Markierung 131 gefahren ist.
- Ist dies der Fall, wird in Schritt 230 überprüft, wie groß der Abstand zur letzten überfahrenen Markierung 131 ist, d.h. wie viele Encoderpulse oder -schritte seit dem Überfahren der letzten Markierung erfolgt sind 131. Sind dies mehr als die Encoderpulse oder -schritte zwischen zwei aufeinander folgenden Druckpositionen, so weiß man, dass die zuletzt überfahrene Markierung 131 die zwischen Blanko-Position und der Ziffer Null sein muss, weil an dieser Stelle die vorherige Markierung 131 gemäß dem in
Figur 3a dargestellten Schema weggelassen ist. - Diese Bedingung, die für einen Referenzlauf 200 für die Markierungsschemata gemäß
Figuren 3b ,3c und3d jeweils entsprechend der Eigenschaften des Sensorsignals, das durch die abweichende Markierung hervorgerufen wird, anzupassen ist, stellt eine Abbruchbedingung dar. Ist sie erfüllt, wird in Schritt 240 noch der Zähler mit dem Sollwert für diese Position gesetzt und im Schritt 250 der Motor gestoppt. Die Schritte 240 und 250 können auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden. Dann ist Schritt 260, das Ende des Referenzlaufs 200, erreicht. - Die Sollwerte für die Position von Markierungen 131 lassen sich über einen Teach-Lauf 300 ermitteln, dessen Ablauf in Figur 5 beispielhaft für das Markierungsschema der
Figur 3a dargestellt ist. Der Teach-Lauf 300 beginnt damit, dass im Schritt 310 das entsprechende Nummerierrad 108 auf einen Startwert, z.B. die Druckposition der Ziffer Null, gestellt wird, was händisch oder mechanisch erfolgen kann. - Anschließend wird im Schritt 320 der Zähler 143 des Encoders 121 auf Null gesetzt und im Schritt 330 die Vorwärtsdrehung des Nummerierrads 108 gestartet.
- Der Prozessor 141 überprüft dann in Schritt 340 kontinuierlich, ob der Sensor über eine Markierung 131 gefahren ist.
- Ist dies der Fall, wird in Schritt 350 überprüft, wie groß der Abstand zur letzten überfahrenen Markierung 131 ist, d.h. wie viele Encoderschritte seit dem Überfahren der letzten Markierung 131 erfolgt sind. Sind dies mehr als die Encoderschritte zwischen zwei aufeinander folgenden Druckpositionen, so weiß man, dass die zuletzt überfahrene Markierung 131 die zwischen Blanko-Position und der Ziffer Null sein muss, weil an dieser Stelle die vorherige Markierung 131 gemäß dem in
Figur 3a dargestellten Schema weggelassen ist. - Diese Bedingung, die für einen Teach-Lauf 300, bei dem lediglich die Referenzposition ermittelt werden soll, die bei der Durchführung des Referenz-Laufs 200 benötigt wird, eine Abbruchbedingung darstellt, ist für die Markierungsschemata gemäß
Figuren 3b ,3c und3d jeweils entsprechend der Eigenschaften des Sensorsignals, das durch die abweichende Markierung hervorgerufen wird, anzupassen. Ist die Abbruchbedingung erfüllt, wird in Schritt 360 noch der entsprechende Zählerstand des Zählers 143 als Referenzwert für Referenz-Läufe 200 im Speicher 142 gespeichert und im Schritt 370 der Motor gestoppt. Die Schritte 360 und 370 können auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden. Dann ist Schritt 380, das Ende des Teach-Laufs 300, erreicht. - Der Teach-Lauf kann aber auch dahingehend erweitert werden, dass mit ihm die Soll-Positionen einzelner Markierungen 131 ermittelt und im Speicher 142 hinterlegt werden. Hierfür kann z.B. zunächst bei jeder Position, in der das Überfahren einer Markierung 131 durch den Sensor 130 detektiert wird, der Zählerstand des Zählers 143 im Speicher 142 gespeichert werden. Nachdem die im Schritt 350 geprüfte Bedingung erfüllt ist, muss ebenfalls der Referenzwert gespeichert werden, der Motor 109,110 wird aber nicht gestoppt, sondern läuft weiter, bis eine volle Umdrehung des Nummerierrades 108 erreicht ist, was z.B. durch Vorgabe der bekannten entsprechenden Anzahl von Encoderschritten beim Starten des Nummerierrades 108 im Schritt 330 möglich ist, wobei weiterhin bei jeder Position, in der das Überfahren einer Markierung 131 durch den Sensor 130 detektiert wird, der Zählerstand des Zählers 143 im Speicher 142 gespeichert wird. Nach Abschluss der vollen Umdrehung müssen dann die gespeicherten Positionswerte mit dem Referenzwert korrigiert werden und können so absolut mit Zählerständen des Zählers korreliert werden. Bei Bedarf kann dieser Vorgang mehrfach wiederholt werden und die entsprechenden erhaltenen Positionswerte für die Markierungen 131 statistisch ausgewertet werden.
- Auf diese Weise erhält man Absolut-Sollwerte für die Encoderpositionen, an denen die Markierungen 131 angeordnet sind, die es erlauben, bei jeder Bewegung des Nummerierrades 108 zu verifizieren, ob die Markierung 131 noch bei dem erwarteten Zählerstand des Zählers 143 bzw. bei der erwarteten Encoderposition durch den Sensor 130 detektiert wird oder nicht.
- Somit ermöglicht die Erfindung eine sichere und einfache Erkennung von Fehlfunktionen bei jeder Bewegung eines Nummerierrads 108.
-
- 100
- Nummeriervorrichtung
- 101
- Gehäuse
- 102
- Deckel
- 108
- Nummerierrad
- 109,110
- Motor
- 111
- Getriebe
- 112
- Antriebswelle
- 113
- Ritzel
- 114
- Motorachse
- 115
- Druckposition
- 116
- Antriebszahnrad
- 120
- Antriebsstrang
- 121
- Encoder
- 130
- Sensor
- 131
- Markierung
- 132
- Flankendetektionsschaltung
- 140
- Überwachungselektronik
- 141
- Prozessor
- 142
- Speicher
- 143
- Zähler
- 200
- Referenz-Lauf
- 210,220,230, 240,250,260
- Schritte des Referenz-Laufs
- 300
- Teach-Lauf
- 310,320,330, 340,350,360, 370,380
- Schritte des Teach-Laufs
- N
- Nordpol
- S
- Südpol
Claims (13)
- Nummeriervorrichtung (100) mit nebeneinander auf einer Achse angeordneten Nummerierrädern (108), die, wenn sie auf eine Druckposition (115) gedreht sind, zum Druck von Symbolen verwendbar sind, wobei mindestens eines der Nummerierräder (108) der Nummeriervorrichtung (100) mit einem Motor (109,110) angetrieben wird, wobei von Motoren (109,110) angetriebene Nummerierräder (108) mindestens eine magnetische, optische oder induktive Markierung (131) aufweisen und wobei die Nummeriervorrichtung (100) mindestens einen Sensor (130) zur Detektion von magnetischen, optischen oder induktiven Markierungen (131) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Motor (109,110) einen Encoder (121) zur Überwachung der Motorbewegung aufweist und dass die Nummeriervorrichtung (100) eine Überwachungselektronik (140) aufweist, die mit dem mindestens einen Sensor (130) und dem Encoder (121) des mindestens einen Motors (109,110) in Signalkommunikation steht, wobei die Überwachungselektronik (140) einen Speicher (142) aufweist, in dem mindestens eine Encoderposition, an der bei ordnungsgemäßem Betrieb eine magnetische, optische oder induktive Markierung (131) eines Nummerierrads (108) vom Sensor (130) nachgewiesen werden müsste, hinterlegt ist und wobei die Überwachungselektronik (140) ferner so eingerichtet ist, dass sie überprüft, ob beim Erreichen oder Überschreiten einer im Speicher (142) für ein Nummerierrad (108) hinterlegten Encoderposition eine magnetische, optische oder induktive Markierung (130) des entsprechenden Nummerierrads (108) durch den Sensor (130) nachgewiesen wurde. - Nummeriervorrichtung (100) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass magnetische, optische oder induktive Markierungen (131) von von Motoren (109,110) angetriebenen Nummerierrädern (108) zwischen benachbarten Druckpositionen (115) angeordnet sind. - Nummeriervorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass an allen Druckpositionen (115) und/oder zwischen allen Druckpositionen (115) von von Motoren (109,110) angetriebenen Nummerierrädern (108) mindestens eine magnetische, optische oder induktive Markierung (131) angeordnet ist. - Nummeriervorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Nummerierrad (108) zwölf Druckpositionen (115) aufweist. - Nummeriervorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine der Druckpositionen (115) eines Nummerierrads (108) eine Blanko-Druckposition ist. - Nummeriervorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass alle magnetischen, optischen oder induktiven Markierungen (131) bis auf eine magnetische, optische oder induktive Markierung (131) identisch sind. - Nummeriervorrichtung (100) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass alle magnetischen, optischen oder induktiven Markierungen (131) bis auf die magnetische, optische oder induktive Markierung (131) der Blanko-Position identisch sind. - Nummeriervorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass die Überwachungselektronik (140) so eingerichtet ist, dass sie überprüft, ob das Signal des Sensors eine steigende und eine fallende Flanke aufweist. - Nummeriervorrichtung (100) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Speicher (142) die Sollpositionen steigender und fallender Flanken magnetischer, optischer oder induktiver Markierungen (131) gespeichert sind. - Verfahren zur Überwachung der Positionsänderung von Nummerierrädern (108) mit einer Nummeriervorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit den Schritten- Ermitteln von Korrelationsdaten zwischen Encoder-Signal und Signal des Sensors (130)- Hinterlegen der Korrelationsdaten im Speicher (142) der Überwachungselektronik (140) und- Überprüfen ob die im laufenden Betrieb der Nummeriervorrichtung (100) festgestellte Beziehung zwischen EncoderSignal und Signal des Sensors (130) den im Speicher (142) hinterlegten Korrelationsdaten entspricht.
- Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Korrelationsdaten unter Verwendung eines Referenzlaufs (200) erfolgt, bei dem die Nummerierräder (108), die von Motoren angetrieben sind, laufengelassen werden und Encoder-Positionswerte, an denen das Signal des Sensors (130) den Durchlauf einer magnetischen, optischen oder induktiven Markierung (131) anzeigt, gespeichert werden. - Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Korrelationsdaten mehrere Referenzläufe erfolgen oder ein mehrere Umdrehungen der Nummerierräder, die von Motoren angetrieben werden, umfassender Referenzlauf durchgeführt wird, wobei die jeweils gespeicherten Encoder-Positionswerte der einzelnen Umdrehungen statistisch ausgewertet werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teach-Lauf (300) durchgeführt wird, bei dem ein von einem Motor (109,110) angetriebenes Nummerierrad (108) von Hand oder durch eine mechanische Vorpositionierung in eine definierte Druckposition (115) gebracht wird und die Encoderschritte bis zum Erreichen einer vorgegebenen magnetischen, optischen oder induktiven Markierung (131) ermittelt werden.
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