DE102009038480B4

DE102009038480B4 - Vorrichtung zum Abtasten einer Bahnbewegung, Drucksystem und Verfahren zum Steuern eines Bearbeitungsprozesses

Info

Publication number: DE102009038480B4
Application number: DE102009038480.4A
Authority: DE
Inventors: Peter Thiemann; Dipl.-Ing. Stephan (FH) Pilsl
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2017-11-09
Anticipated expiration: 2029-08-22
Also published as: US20120148324A1; US8794856B2; WO2011020903A1; DE102009038480A1

Abstract

Vorrichtung zum Abtasten einer Bahnbewegung einer Materialbahn (10) mit einem Inkrementalgeber (16) zum Umsetzen der Bahnbewegung in zwei phasenversetzte Ausgangssignale, einem Quadraturdekoder (18), zum Erzeugen von zwei digitalen Ausgangssignalen mit jeweils zwei Signalpegeln, wobei eines der Signale nur bei einer Vorwärtsbewegung und das andere der Ausgangssignale nur bei einer Rückwärtsbewegung der Materialbahn (10) erzeugt wird, und jeder Wechsel zwischen den Signalpegeln einer Bahnbewegung um einen bestimmten Weg entspricht, wobei die Signale im Folgenden als Vorwärtssignal (up) und als Rückwärtssignal (dn) bezeichnet werden, einer Auswerteschaltung zum Ausgeben eines Steuersignals (up*) mit – einem ersten Zähler (20), der die Signalwechsel des Vorwärtssignals (up) zählt und hiervon die Signalwechsel des Rückwärtssignals (dn) abzieht, – einem zweiten Zähler (21), der die Signalwechsel des Steuersignals zählt, – einem Vergleicher (22), der die Werte des ersten und des zweiten Zählers (20, 21) miteinander vergleicht, und – einer Sperreinrichtung (26), die das Vorwärtssignal (up) bei gleichen Werten der beiden Zähler (20, 21) freigibt (enabled), so dass das Vorwärtssignal (up) als Steuersignal (up*) ausgegeben wird, und bei unterschiedlichen Werten der beiden Zähler (20, 21) sperrt (disabled).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtasten einer Bahnbewegung einer Materialbahn, ein Drucksystem, das eine derartige Vorrichtung verwendet und ein Verfahren zum Steuern eines Bearbeitungsprozesses.
Drucksysteme zum Bedrucken bahnförmiger Aufzeichnungsträger sind seit langem bekannt. Derartige Drucksysteme weisen in der Regel eine Vorrichtung zum Abtasten der Bahnbewegung auf. Diese Vorrichtungen bestehen üblicherweise aus einer freilaufenden Rolle, die in Kontakt mit dem bahnförmigen Aufzeichnungsträger ist und die Linearbewegung des Aufzeichnungsträges in eine Drehbewegung umsetzt. Die Rolle ist an einen Inkrementalgeber gekoppelt. Der Inkrementalgeber setzt die Drehbewegung der Rolle in ein in der Regel elektrisches Steuersignal um. Es sind unterschiedliche Typen von Inkrementalgebern bekannt. Sie werden zum einen in der Art und Weise der Abtastung unterschieden. So gibt es Inkrementalgeber, die an einer Scheibe aufgebrachtes Strichmuster photoelektrisch abtasten. Es gibt Inkrementalgeber, die ein sich drehendes magnetisches Muster abtasten, und welche, die mittels Schleifkontakten arbeiten. Es gibt auch Inkrementalgeber, die ein Richtungssignal ausgeben. Derartige Inkrementalgeber erzeugen zwei phasenversetzte Ausgangssignale, die durch eine entsprechende Nachverarbeitung in ein Bewegungssignal und in ein Richtungssignal umgesetzt werden. Alternativ können die beiden phasenversetzten Ausgangssignale auch mittels im Mandel erhältlicher Quadraturdekoder in ein Signal, das nur bei Bewegung in eine Richtung erzeugt wird und in ein weiteres Signal umgesetzt werden, das nur bei Bewegung in die andere Richtung erzeugt wird.
Mit derartigen Inkrementalgebern kann die Bewegung einer bahnförmigen Materialbahn abgetastet werden. Diese Inkrementalgeber werden zum Abtasten der Bewegung eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers in Drucksystemen verwendet. Sie werden aber auch zum Abtasten der Bewegung von anderen Materialbahnen und Förderbändern in Produktionseinrichtungen eingesetzt.
Grundsätzlich besteht bei Drucksystemen und in Produktionsanlagen der Bedarf, die Geschwindigkeit der Bahnbewegung zu erhöhen. Je höher die Nenngeschwindigkeit einer Bahn ist, desto aufwändiger wird auch das Ein- bzw. Ausschalten der entsprechenden Anlage, da eine solche Bahn beim Einschalten allmählich bis zur Nenngeschwindigkeit beschleunigt werden muss und beim Abschalten allmählich abgebremst werden muss. Die Steuerung der Geschwindigkeit der Bahn erfolgt mittels eines von einer zentralen Steuereinrichtung vorgegebenen Steuersignals, das üblicherweise ein digitales, pulsförmiges Signal ist. Dieses Signal gibt die Geschwindigkeit der Bahn vor. Da die Bewegung der Bahn einer erheblichen Trägheit des Materials und der damit in Kontakt stehenden Rollen unterliegt, weicht die tatsächliche Geschwindigkeit der Bahn von der vom Steuersignal vorgegebenen Geschwindigkeit vor allem beim Anfahren und Abbremsen der Bahn oftmals deutlich von der Soll-Geschwindigkeit ab.
Da die weiteren Prozesse, die mit der Bahngeschwindigkeit in Verbindung stehen, wie zum Beispiel das Bedrucken des bahnförmigen Aufzeichnungsträgers oder andere Be- und Verarbeitungsprozesse einer Materialbahn auch mittels des von der zentralen Steuereinrichtung abgegebenen Steuersignals gesteuert werden, wird beim Beschleunigen bzw. beim Abbremsen der Bahn in der Regel die Produktion bzw. der Druckvorgang abgeschaltet. Hierdurch wird Ausschuss an nicht-bearbeiteter Materialbahn (Aufzeichnungsträger) erzeugt, sogenannte Makulatur. Je größer die Nenngeschwindigkeit der Materialbahn ist, desto länger dauert das Anfahren bzw. Abbremsen der Materialbahn und desto größer ist auch die entsprechende Menge an Makulatur.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abtasten einer Bahnbewegung einer Materialbahn, ein Drucksystem und ein Verfahren zum Steuern eines Druckprozesses zu schaffen, mit welchen es möglich ist, die Materialbahn mit einer hohen Nenngeschwindigkeit zu betreiben, wobei gleichzeitig der durch das Anfahren bzw. Abbremsen der Materialbahn erzeugte Ausschuss gering gehalten wird.
Die Aufgabe wird mit der Erfindung gemäß den Merkmalen der unabhangigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abtasten einer Bahnbewegung einer Materialbahn umfasst einen Inkrementalgeber zum Umsetzen der Bahnbewegung in zwei phasenversetzte Ausgangssignale, einen Quadraturdekoder zum Erzeugen von zwei digitalen Ausgangssignalen mit jeweils zwei Signalpegeln, wobei eines der Ausgangssignale nur bei einer Vorwärtsbewegung und das andere der Ausgangssignale nur bei einer Rückwärtsbewegung der Bahn erzeugt wird, und jeder Wechsel zwischen den Signalpegeln einer Bahnbewegung um einen bestimmten Weg entspricht, wobei die Signale im Folgenden als Vorwärtssignal und als Rückwärtssignal bezeichnet werden. Sie umfasst weiterhin eine Auswerteschaltung zum Ausgeben eines Steuersignals mit einem ersten Zähler, der die Signalwechsel des Vorwärtssignals zählt und hiervon die Signalwechsel des Rückwärtssignals abzieht, einen zweiten Zähler, der die Signalwechsel des Steuersignals zählt, einen Vergleicher, der die Werte des ersten und des zweiten Zählers miteinander vergleicht und eine Sperreinrichtung, die das Vorwärtssignal bei gleichen Werten der beiden Zähler freigibt (enabled), so dass das Vorwärtssignal als Steuersignal ausgegeben wird, und bei unterschiedlichen Werten der beiden Zähler sperrt (disabled), so dass insbes. kein Steuersignal ausgegeben wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Materialbahnen in einem Produktionsprozess, wie zum Beispiel einem Drucksystem, zur Bearbeitung lediglich in eine Bearbeitungsrichtung bewegt werden, die im Folgenden die Vorwärtsrichtung darstellt. Hierdurch ist es möglich, eine nicht beabsichtigte, aber im Stillstand der Bahn immer wieder auftretende Rückwärtsbewegung bezüglich der Ansteuerung der Be- und Verarbeitungsvorgänge der Materialbahn, insbesondere des Bedruckens eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers, nicht als Steuersignal auszugeben, so dass keine unerwünschten Bearbeitungsprozesse ausgelöst werden. Jedoch muss eine derartige Rückwärtsbewegung bei der darauf folgenden Vorwärtsbewegung wieder berücksichtigt werden, da die weiteren Be- und Verarbeitungsprozesse erst wieder aufgenommen werden sollen, wenn sich die Materialbahn an der Position vor der Rückwärtsbewegung befunden hat.
Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abtasten einer Bahnbewegung kann dies dadurch bewerkstelligt werden, dass ein erster Zähler verwendet wird, der die Signalwechsel des Vorwärtssignales zählt und hiervon die Signalwechsel des Rückwärtssignals abzieht. Der Wert dieses Zählers entspricht der absoluten Position der Bahn einschließlich der nicht beabsichtigten Bewegung während des Stillstands der Bahn. Der zweite Zähler zählt die Signalwechsel des Steuersignals. Der Wert des zweiten Zählers entspricht somit der vom Steuersignal ausgegebenen Bahnposition, die alleine auf einer Vorwärtsbewegung beruht. Durch Vergleichen der beiden Werte der Zähler wird, wenn eine Abweichung der beiden Zählerstände voneinander festgestellt wird, dies als ein Zustand interpretiert, in dem die Materialbahn unbeabsichtigt ein Stück zurück bewegt worden ist. Wenn die Rückwärtsbewegung der Materialbahn wieder durch eine entsprechende Vorwärtsbewegung kompensiert ist, dann enthalten die beiden Zähler wieder den gleichen Wert. Bei einer weiteren Vorwärtsbewegung wird das Vorwärtssignal als Steuersignal ausgegeben. Ein erfindungsgemäßes Drucksystem ist mit einer derartigen Vorrichtung zum Steuern des Auftrages des Druckmediums auf einem bahnformigen Aufzeichnungsträger ausgebildet.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern eines Bearbeitungsprozesses einer Materialbahn, werden

a) mit einem Inkrementalgeber eine Bewegung der Materialbahn in zwei phasenversetzte Ausgangssignale umgesetzt,
b) aus den zwei phasenversetzten Ausgangssignalen mittels eines Quadraturdekoders zwei digitale Ausgangssignale mit jeweils zwei Signalpegeln erzeugt, wobei eines der Signale nur bei einer Vorwärtsbewegung und das andere der Ausgangssignale nur bei einer Rückwärtsbewegung der Materialbahn erzeugt wird, und jeder Wechsel zwischen den Signalpegeln einer Bahnbewegung um einen bestimmten Weg entspricht, wobei die Signale im Folgenden als Vorwärtssignal und als Rückwärtssignal bezeichnet werden,
c) zur Ausgabe eines Steuersignals durch eine Auswerteschaltung – mit einem ersten Zähler die Signalwechsel des Vorwärtssignals gezählt und hiervon die Signalwechsel des Rückwärtssignals abgezogen, – mit einem zweiten Zähler die Signalwechsel des Steuersignals gezählt, – mit einem Vergleicher die Werte des ersten und des zweiten Zählers miteinander verglichen, und – mit einer Sperreinrichtung das Vorwärtssignal bei gleichen Werten der beiden Zähler freigegeben, so dass das Vorwärtssignal als Steuersignal ausgegeben wird, und bei unterschiedlichen Werten der beiden Zähler gesperrt, so dass insbesondere kein Steuersignal ausgegeben wird, und
d) das erzeugte Steuersignal zum Steuern der Bearbeitung der Materialbahn verwendet.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern eines Druckprozesses kann insbesondere eine oben beschriebene Vorrichtung zum Abtasten einer Bahnbewegung verwendet werden, wobei das von der Vorrichtung erzeugte Steuersignal zum Ansteuern eines Druckwerks zum Bedrucken der Materialbahn, insbesondere einem bahnförmigen Aufzeichnungsträger, mit einem Druckmedium, z. B. mit einem Toner oder einer Tinte, in einem Druckgerät bzw. Druckprozess verwendet wird.
Mit der Erfindung können insbesondere folgende Probleme gelöst werden:
Möchte man beim Anfahren bzw. Abbremsen der Materialbahn die Produktion nicht ausschalten, dann könnte man die einzelnen Be- und Verarbeitungsvorgänge exakt mit der Bahnbewegung bzw. der tatsächlichen Geschwindigkeit der Materialbahn synchronisieren. Hierzu müsste man die tatsächliche Bewegung der Materialbahn während des Anfahrens und Abbremsens desselben erfassen und dieses Signal zum Ansteuern der weiteren Prozesse verwenden. Verwendet man hierzu einen herkömmlichen Inkrementalgeber, dann kann man auch während des Anfahrens und Abbremsens exakt die tatsächliche Geschwindigkeit der Materialbahn erfassen und die entsprechenden Prozesse ansteuern.
Jedoch verursacht eine derartige Steuerung der Prozesse an einer sich bewegenden Materialbahn mittels eines von einem Inkrementalgeber erfassten Bewegungssignals weitere Probleme. Diese liegen vor allem im Bereich des Stillstandes der Materialbahn. Wird eine Materialbahn angehalten und beträgt die Soll-Geschwindigkeit Null, dann bedeutet dies nicht, dass die Materialbahn perfekt in Ruhe ist. Aufgrund von Temperaturschwankungen, Erschütterungen und dergleichen kann die Materialbahn etwas bewegt werden. Würde man diese Bewegung mit einem Inkrementalgeber abtasten, mit welchem bereits kleinste Bewegungen im Bereich von einigen 1/10 mm erfasst werden können, dann würden die weiteren Prozesse angesteuert werden und es zu einer nicht beabsichtigten Be- und Verarbeitung der Materialbahn kommen. Andererseits ist es auch nicht erwünscht, wahrend des Stillstandes der Materialbahn den Sensor zur Abtastung der Bewegung der Materialbahn abzuschalten, denn dann könnte eine im Stillstand der Materialbahn aufgrund der Umgebungsbedingung verursachte, geringfügige Bewegung der Materialbahn nicht erfasst werden. Dies hätte zur Folge, dass Bearbeitungsprozesse, die präzise bezüglich der Materialbahn gesteuert werden müssen, vor und nach dem Stillstand der Materialbahn einen Versatz zueinander aufweisen würden. Selbst ein derart geringer Versatz kann zu einem Ausschuss des Produktes führen. Dies gilt insbesondere für Druckbilder, bei welchen ein Versatz von einigen μm vom Betrachter erkennbar ist.
Bei der Erfindung kann zum Abtasten einer Bahnbewegung ein Druckprozess derart gesteuert werden, dass selbst bei einer hohen Nenngeschwindigkeit während des Anfahrens bzw. während des Abbremsens der Druckprozess kontinuierlich weitergeführt wird. Es ist auch möglich, nach dem Anhalten des Drucksystems ohne Unterbrechung auf dem bahnförmigen Aufzeichnungsträger weiter zu drucken. Es hat sich gezeigt, dass der Aufzeichnungsträger in einer Position angehalten werden kann, in der sich ein Druckkopf innerhalb eines Druckbildes befindet. Im Druckbild hat sich keine Verzerrung aufgrund des Haltevorgangs ergeben.
Mit der Erfindung kann die Makulaturmenge wesentlich vermindert werden. Die Weiterbildung der Vorrichtung zum Abtasten einer Bahnbewegung einer Materialbahn gegenüber herkömmlichen Inkrementalgebern ist sehr einfach und kostengünstig realisierbar. Mit dieser einfachen Weiterbildung kann ein völlig neues Steuerprinzip zum Steuern eines Bearbeitungsprozesses, insbesondere eines Druckprozesses angewandt werden, nämlich dass der Prozess anhand des von der Vorrichtung zum Abtasten der Bahnbewegung einer Materialbahn erzeugten Steuersignals und nicht anhand eines von einer zentralen Steuereinrichtung von außen aufgezwungenen Steuersignals gesteuert wird.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand der Zeichnungen beispielhaft erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
1 schematisch ein erfindungsgemäßes Drucksystem in einem Blockschaltbild,
2 ein Ort-Zeit-Koordinatensystem zusammen mit den entsprechenden Signalen, und
3 die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abtasten einer Bahnbewegung schematisch in einem Blockschaltbild.
1 zeigt ein erfindungsgemäß ausgebildetes Drucksystem 1. Dieses Drucksystem 1 umfasst ein Druckgerät 2, einen Druckserver (Printserver) 3, an dem das Druckgerät 2 mittels einer Datenleitung 4 angeschlossen ist. Im Druckgerät 2 endet die Datenleitung 4 an einem Scalable Raster Architecture (SRA) Druckdatencontroller 5, der die Druckaufträge in einzelne Bildpunkte aufrastet. Die aufgerasteten Druckdaten werden den drei Druckwerken 6, 7, 8 zugeführt an welchen sie auf einer Fotoleitertrommel 9 ein latentes Bild erzeugen. Mit den drei Druckwerken können drei unterschiedliche Farben gedruckt werden. Die so entstandenen elektrostatischen Bilder werden dann in bekannter Weise elektrofotografisch mit Toner entwickelt und auf einen Aufzeichnungsträger 10 übertragen.
Der Aufzeichnungsträger 10 ist eine Papierbahn, die von einer Eingangsrolle 11 abgerollt und auf eine Ausgangsrolle 12 aufgerollt wird.
Der bahnförmige Aufzeichnungsträger wird in Förderrichtung 13 entlang eines Förderwegs bewegt. Der Förderweg ist durch Rollen 14 definiert, die ober- und unterhalb des Förderwegs angeordnet sind. Eine der Rollen 14 ist mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 15 zum Abtasten der Bahnbewegung versehen. Diese Vorrichtung 15 wird im Folgenden als Abtastvorrichtung 15 bezeichnet und unten näher erläutert. Die Abtastvorrichtung 15 erzeugt ein Steuersignal, das über den Druckdatencontroller 5 an die einzelnen Druckwerke 6, 7, 8 weiter geleitet wird.
Dieses Drucksystem 1 ist sowohl für den Einfarben-, Highlightcolour- als auch für den Vollfarbendruck geeignet. Insbesondere ist dieses Drucksystem für den Digitaldruck, der insbesondere elektrofotographische Druckverfahren als auch Tintenstrahldruckverfahren umfasst, geeignet. Beim Tintenstrahldruckverfahren sind die Druckwerke 6, 7, 8 als Tintenstrahldruckköpfe ausgebildet.
Die Abtastvorrichtung 15 umfasst einen Inkrementalgeber 16, der zwei phasenversetzte Ausgangssignale erzeugt. Die Ausgangssignale werden mittels eines Differenzialempfängers 17 in TTL-Pegel umgesetzt. Die derart in TTL-Pegel umgesetzten Ausgangssignale werden einem Quadraturdekoder 18 zugeführt. Ein solcher Quadraturdekoder ist beispielsweise unter der Handelsbezeichnung LS 7083 von der Firma US Digital Corporation, Vancouver, WA, USA am Markt erhältlich. Mit diesem Quadraturdekoder 18 werden die vom Inkrementalgeber erhaltenen Ausgangssignale in zwei digitale Ausgangssignale up bzw. dn umgesetzt. Diese beiden digitalen Ausgangssignale weisen jeweils zwei Signalpegel auf, wobei eines der beiden Ausgangssignale (up) nur bei einer Vorwärtsbewegung und das andere der beiden Ausgangssignale (dn) nur bei einer Rückwärtsbewegung der Bahn erzeugt wird. Jeder Wechsel zwischen den Signalpegeln bedeutet, dass die Materialbahn einen bestimmten Weg in die entsprechende Richtung zurückgelegt hat. Das Ausgangssignal für die Vorwärtsbewegung wird als Vorwärtssignal (up) und das Ausgangssignal für die Rückwärtsbewegung als Rückwärtssignal (dn) bezeichnet. Die Vorwärtsbewegung entspricht der Förderrichtung 13, so dass das Vorwärtssignal (up) die Bewegung der Materialbahn in Förderrichtung 13 beschreibt.
Diese Anordnung aus Inkrementalgeber 16 mit zwei phasenversetzten Signalen, einem Differenzialempfänger 17 und einem Quadraturdekoder 18 ist an sich bekannt.
Dem Quadraturdekoder 18 ist eine Auswerteschaltung nachgeschaltet. Die Auswerteschaltung weist einen ersten Zähler 20 auf, der mit zwei Eingängen versehen ist. Am ersten Eingang liegt das vom Quadraturdekoder 18 ausgegebene Vorwärtssignal up und am zweiten Eingang das Rückwärtssignal dn an. Der erste Zähler 20 ist derart ausgebildet, dass jeder Wechsel des Signalpegels des Vorwärtssignals den Wert des Zählers um 1 erhöht und jeder Wechsel des Signalpegels des Rückwärtssignals den Wert des Zählers um 1 vermindert.
Die Auswerteschaltung weist einen zweiten Zähler 21 auf, an dessen Eingang das von der Abtastvorrichtung 15 zu erzeugende Steuersignal up* anliegt. Der zweite Zähler zählt die Wechsel der Signalpegel des Steuersignals up*. Die Ausgänge der beiden Zähler 20, 21 werden einem Vergleicher 22 zugeführt. Der Vergleicher 22 erzeugt ein logisches NEIN, wenn die Werte der beiden Zähler 20, 21 gleich sind und ein logisches JA, wenn die beiden Werte sich unterscheiden. Dem Vergleicher 22 ist ein Inverter 23 nachgeordnet, der den Ausgang des Vergleichers 22 invertiert.
Vom Inverter 23 führt eine Datenleitung zu einem Latch 24, dem das vom Inverter 23 invertierte Ausgangssignal des Vergleichers 22 als Eingangssignal zugeführt wird. Der Latch 24 weist einen Triggereingang auf, dem über einen weiteren Inverter 25 das Vorwärtssignal zugeführt wird. Liegt am Triggereingang ein logisches „NEIN” an, dann leitet das Latch 24 das an seinem Eingang liegende Signal zum Ausgang weiter. Der Ausgang des Latches 24 ist mit einem UND-Gatter 26 verbunden. Am weiteren Eingang des UND-Gatters 26 liegt das Vorwärtssignal up des Quadraturdekoders 18 an. Der Ausgang des UND-Gatters 26 bildet das Steuersignal up*, das zum Druckdatencontroller 5 und zum Eingang des ersten Zählers 20 geführt wird.
Da bei einem logischen NEIN am Triggereingang des Latches 24 der Signaleingang des Latches 24 zum UND-Gatter 26 weitergeleitet wird, wird bei einem logischen JA des Vorwärtssignales das invertierte Ausgangssignals des Vergleichers an das UND-Gatter 26 angelegt.
Besitzen die beiden Zähler 20, 21 den gleichen Wert, dann ist das invertierte Ausgangssignal des Vergleichers 22 ein logisches JA, so dass bei Zählergleichstand und bei einem logischen JA des Vorwärtssignals an beiden Eingängen des UND-Gatters 26 ein logisches JA-Signal anliegt. Hierdurch erzeugt das UND-Gatter am Ausgang auch ein logisches JA. Geht das Vorwärtssignal auf ein logisches NEIN über, dann wird zum einen das Latch 24 durch den Triggereingang gesperrt, so dass an dessen Ausgang auch ein logisches NEIN anliegt und zum anderen liegt am zweiten Eingang des UND-Gatters 26 das logische NEIN des Vorwärtssignals an. Hierdurch erzeugt das UND-Gatter 26 am Ausgang ein logisches NEIN. Der Ausgang des UND-Gatters 26 stellt somit ein exaktes Abbild des Vorwärtssignales dar, wenn die Werte der beiden Zähler 20, 21 gleich sind.
Unterscheiden sich die beiden Werte der Zähler 20, 21, dann erzeugt der Vergleicher 22 ein logisches JA, das von dem Invertierer 23 ein logisches NEIN invertiert wird. Hierdurch liegt am Ausgang des Latches 24 ein logisches NEIN an, unabhängig davon, welches Signal am Triggereingang des Latches 24 anliegt. Damit liegt am UND-Gatter 26 an dem mit dem Latch 24 verbundenen Eingang ein logisches NEIN an, wodurch der Ausgang des UND-Gatters ein logisches NEIN ist. Dies ist unabhängig davon, welches Signal an dem weiteren, mit dem Quadraturdekoder 18 verbundenen Eingang des UND-Gatters 26 anliegt. Unterscheiden sich die Werte der beiden Zähler 20, 21, so ist das Steuersignal up* ein konstantes logisches NEIN. Das Vorwärtssignal up des Quadraturdekoders 18 wird somit am UND-Gatter 26 gesperrt. Das UND-Gatter 26 stellt somit eine Sperreinrichtung zum Sperren des Vorwärtssignals (up) als Steuersignal (up*) dar, wenn die Werte der beiden Zähler 20, 21 sich unterscheiden.
Zur Herbeiführung dieser Funktion kann grundsätzlich das Latch 24 und der Invertierer 25 weggelassen werden und der invertierte Ausgang des Vergleichers über die in 3 mit der unterbrochen dargestellten Linie gezeigten Datenleitung 27 direkt mit dem Eingang des UND-Gatters verbunden sein.
Die Verwendung des Latches 24 stellt sicher, dass bei einer Änderung des Ausgangssignals des Vergleichers 22 bei gleich-WERDEN der Zähler nicht bereits zwei logische JA am UND-Gatter 26 anliegen und so ein fehlerhaftes Steuersignal erzeugt wird.
Da der erste Zähler 20 sowohl die Signalwechsel des Vorwärtssignals up zählt als auch die Signalwechsel des Rückwärtssignals dn vom Wert abzieht, entspricht der Wert des ersten Zählers 20 der Gesamtbewegung des Aufzeichnungsträgers sowohl in Förderrichtung 13 als auch entgegen zur Förderrichtung 13. 2 zeigt in einem Ort-Zeit-Koordinatensystem den Verlauf des Ortes x bzgl. der Zeit t des Aufzeichnungsträgers anhand der Linie 28. Zudem ist in dem Koordinatensystem die Soll-Geschwindigkeit v mit der Linie 29 eingezeichnet.
In einem ersten Abschnitt I wird die Bewegung des Aufzeichnungsträgers verzögert. Das oberhalb des Koordinatensystems dargestellte Vorwärtssignal up enthält in diesem Abschnitt aufeinanderfolgende Signalwechsel, deren Abstand aufgrund der Verzögerung zunimmt. Das Steuersignal up* stimmt in diesem Abschnitt mit dem Vorwärtssignal up überein. In dem darauf folgenden Abschnitt II beträgt die Soll-Geschwindigkeit Null, d. h. der Aufzeichnungsträger sollte ruhen. Aufgrund äußerer Einflüsse gibt es jedoch eine Bewegung des Aufzeichnungsträgers. Bei einer Rückwärtsbewegung werden Signalwechsel im Rückwärtssignal dn erzeugt. Am Ende des Abschnittes II erfolgt eine Beschleunigung des Aufzeichnungsträgers in Förderrichtung 13. Hierdurch wird der Aufzeichnungsträger in Vorwärtsrichtung bewegt und entsprechende Signalwechsel im Vorwärtssignal erzeugt. Stimmt die Anzahl der Signalwechsel des Vorwärtssignals mit denen der zuvor aufgetretenen Signalwechsel des Rückwärtssignals überein, so wird im ersten Zähler 20 wieder ein Wert erzielt, der dem Wert des Zählers entspricht, bevor die Rückwärtsbewegung des Aufzeichnungsträgers eingesetzt hat.
Da dem zweiten Zähler 21 ab der Rückwärtsbewegung, ab der die Werte der beiden Zähler sich unterscheiden, keine weiteren Signalwechsel am Eingang zugeführt werden, registriert er weder die Signalwechsel des Rückwärtssignals noch die darauf folgenden Signalwechsel des Vorwärtssignals. Erst wenn die beiden Zähler 20, 21 wieder den gleichen Wert beinhalten, was der Fall ist, wenn auf die Signalwechsel des Rückwärtssignals dn genau so viele Signalwechsel des Vorwärtssignals up folgen. Dies heißt, dass ab dem Moment, ab dem die Bahn bzw. der Aufzeichnungsträger wieder exakt die Position vor der Rückwärtsbewegung eingenommen hat, wird der Gleichstand bei den beiden Zählern erzielt und das Vorwärtssignal wieder als Steuersignal up* ausgegeben.
Die beiden Zähler 20, 21 weisen einen Reset-Eingang auf, der mit einem Reset-Steuerelement 30 verbunden ist. Wird die Abtastvorrichtung 15 in Betrieb genommen und unter Strom geschaltet, dann erzeugt das Reset-Steuerelement 30 einen Reset an den beiden Zählern 20, 21, so dass beide Zähler zu Beginn den gleichen Wert aufweisen.
Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendeten Zähler sind 12 Bit-Zähler. Bei einer Wegauflösung der Abtastvorrichtung 15 von 43 μm bedeutet dies, dass die Werte der beiden Zähler um den maximalen Zählbetrag 4096 abweichen können, ohne dass es zu einem Fehler kommt. Dies entspricht einer Weglänge von 173 mm. Bei einer höheren Ortsauflösung von zum Beispiel 5 μm ist es zweckmäßig, einen Zähler mit mehreren Stellen, wie zum Beispiel einen 16-Bit-Zähler zu verwenden.
Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäße Abtastvorrichtung 15 einen Bearbeitungsprozess auch beim Verlangsamen und Beschleunigen der Materialbahn erlaubt. In einem Vollfarb-Drucksystem wurde der Druckvorgang an einer beliebigen Stelle angehalten und dann wieder aufgenommen. Am Druckerzeugnis war die Halteposition nicht zu erkenne, selbst wenn man durch Sprünge neben dem Druckgerät dieses erschüttert hat.
Das mit der Abtastvorrichtung 15 erzeugte Steuersignal wird über den Druckdatencontroller 5 den einzelnen Druckwerken 6, 7, 8 zugeführt, um das Bedrucken des Aufzeichnungsträgers mit der entsprechenden Farbe zu steuern. Dieses Steuersignal dient somit zum Ansteuern der an der Materialbahn auszuführenden Be- und Verarbeitungsvorgänge. Neben dem Bedrucken können dies auch weitere Bearbeitungsvorgänge, wie zum Beispiel Lochen, Stanzen oder Beschichten sein. Es wird somit ein Verfahren geschaffen, das nicht die Bewegung der Materialbahn und alle Be- und Verarbeitungsvorgänge nach einem externen Steuersignal einstellt, sondern die Bewegung der Materialbahn wird entsprechend der Vorgabe eines externen Steuersignals gesteuert, jedoch die weiteren Be- und Verarbeitungsvorgänge werden in Abhängigkeit von dem mittels der Abtastvorrichtung 15 abgetasteten Steuersignals, das dem Ort der Materialbahn wiedergibt, gesteuert.
Die Verwendung der Abtastvorrichtung 15 erlaubt prinzipiell eine beliebig feine Ortsauflösung, ohne dass hierdurch Fehler in der Steuerung verursacht werden. Es lässt sich somit eine beliebige Ortsauflösung, angepasst an die einzelnen Be- und Verarbeitungsvorgänge mittels des Steuersignals bereitstellen.
Die Auswerteschaltung funktioniert auch bei einem Überlauf der Zähler, da lediglich die Abweichung der beiden Zähler für die Funktion von Bedeutung ist, die bei einem Überlauf eines oder beider Zähler gleichermaßen beibehalten wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vor allem zum Steuern eines Druckprozesses vorgesehen. Es lässt sich jedoch auch auf andere Produktionsanlagen, in welchen eine Materialbahn zur Be- und Verarbeitung in eine vorbestimmte Förderrichtung gefördert wird, anwenden.
Die Erfindung ist oben anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert worden, bei welcher jeder Signalwechsel des Vorwärtssignals und des Rückwärtssignals einem bestimmten Weg der Bahnbewegung in Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung entspricht. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es selbstverständlich möglich, nicht jeden, sondern zum Beispiel jeden zweiten Signalwechsel auszuwerten. Dies hätte zum Beispiel zur Folge, dass lediglich aufsteigende oder lediglich abfallende Flanken der Signale gezählt und ausgewertet werden. Eine solche Ausführungsform kann man auch dadurch beschreiben, dass nicht Signalwechsel sondern Pulse des Vorwärtssignals und des Rückwärtssignals erfasst und gezählt werden. Im Ergebnis ändert sich jedoch kaum etwas, außer dass die Auflösung verringert ist.
Das oben erläuterte Verfahren betrifft einen Druckprozess. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch bei anderen Produtionssystemen eingesetzt werden, bei welchen eine bewegte Materialbahn be- bzw. verarbeitet wird, wobei die einzelnen Be- und Verarbeitungsvorgänge an bestimmten Orten der Materialbahn einwirken sollen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die bestimmten Orte der Materialbahn exakt angesteuert werden bzw. der Zeitpunkt, wann die Be- bzw. Verarbeitungsvorgänge an der vorbeiziehenden Materialbahn auszuführen sind, bestimmt werden. Für den Druckprozess können alle Druckarten verwendet werden, d. h. z. B. auch auf flüssigen Druckstoffen beruhende Verfahren wie Tintenstrahl-Druckverfahren (inkjet-Verfahren) oder tonerbasierten elektrografische Verfahren mit flüssigem Entwickler, Offset-Druckverfahren, magnetografische Druckverfahren, ionografische Druckverfahren, usw.
Die Erfindung kann folgendermaßen kurz zusammengefasst werden:
Zum Abtasten der Bahnbewegung einer Materialbahn in einem Bearbeitungsprozess, insbesondere einem Druckprozess, wird ein Inkrementalgeber verwendet, wobei bei einer an sich nicht vorgesehenen Rückwärtsbewegung der Materialbahn die Ausgabe von mittels des Inkrementalgebers erzeugten Signalen unterdrückt wird und diese erst wieder ausgegeben werden, wenn auf die Rückwärtsbewegung eine Vorwärtsbewegung folgt, wobei der Weg der Vorwärtsbewegung dem Weg der zuvor ausgeführten Rückwärtsbewegung der Materialbahn entspricht. Erst danach werden den Signalen entsprechende Steuersignale ausgegeben.
Bezugszeichenliste

1: Drucksystem
2: Druckgerät
3: Druckserver
4: Datenleitung
5: Druckdatencontroller
6: Druckwerk
7: Druckwerk
8: Druckwerk
9: Fotoleitertrommel
10: Aufzeichnungsträger
11: Eingangsrolle
12: Ausgangsrolle
13: Förderrichtung
14: Rollen
15: Abtastvorrichtung
16: Inkrementalgeber
17: Differenzialempfänger
18: Quadraturdecoder
20: erster Zähler
21: zweiter Zähler
22: Vergleicher
23: Inverter
24: Latch
25: Inverter
26: UND-Gatter
27: Datenleitung
28: Linie Ort
29: Linie Geschwindigkeit
30: Reset-Steuerelement

Claims

Vorrichtung zum Abtasten einer Bahnbewegung einer Materialbahn (10) mit einem Inkrementalgeber (16) zum Umsetzen der Bahnbewegung in zwei phasenversetzte Ausgangssignale, einem Quadraturdekoder (18), zum Erzeugen von zwei digitalen Ausgangssignalen mit jeweils zwei Signalpegeln, wobei eines der Signale nur bei einer Vorwärtsbewegung und das andere der Ausgangssignale nur bei einer Rückwärtsbewegung der Materialbahn (10) erzeugt wird, und jeder Wechsel zwischen den Signalpegeln einer Bahnbewegung um einen bestimmten Weg entspricht, wobei die Signale im Folgenden als Vorwärtssignal (up) und als Rückwärtssignal (dn) bezeichnet werden, einer Auswerteschaltung zum Ausgeben eines Steuersignals (up*) mit – einem ersten Zähler (20), der die Signalwechsel des Vorwärtssignals (up) zählt und hiervon die Signalwechsel des Rückwärtssignals (dn) abzieht, – einem zweiten Zähler (21), der die Signalwechsel des Steuersignals zählt, – einem Vergleicher (22), der die Werte des ersten und des zweiten Zählers (20, 21) miteinander vergleicht, und – einer Sperreinrichtung (26), die das Vorwärtssignal (up) bei gleichen Werten der beiden Zähler (20, 21) freigibt (enabled), so dass das Vorwärtssignal (up) als Steuersignal (up*) ausgegeben wird, und bei unterschiedlichen Werten der beiden Zähler (20, 21) sperrt (disabled).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkrementalgeber (16) mit einer Rolle verbunden ist, entlang welcher die Materialbahn (10) bewegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkrementalgeber (16) derart ausgebildet ist, dass die Signalwechsel des Vorwärtssignals und des Rückwärtssignals jeweils einem Weg der Materialbahn (10) im Bereich von 2 μm bis 100 μm und vorzugsweise im Bereich von 2 μm bis 50 μm entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähler (20, 21) 12Bit-Zähler und vorzugsweise 16Bit-Zähler sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (26) als UND-Gatter (26) ausgebildet ist, wobei an den Eingängen des UND-Gatters (26) das Vorwärtssignal (up) und das Ausgangssignal des Vergleichers (22) anliegt, das derart eingestellt ist, dass bei gleichen Werten der beiden Zähler (20, 21) dieses Ausgangssignal ein logisches JA und bei unterschiedlichen Werten dieses Ausgangssignal ein logisches NEIN ist.
Drucksystem mit zumindest einem Druckwerk (6, 7, 8) zum Bedrucken eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksystem eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Steuern des Druckvorgangs im Druckwerk (10) aufweist.
Drucksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksystem mehrere Druckwerke (6, 7, 8) zum Bedrucken des Aufzeichnungsträgers (10) mit unterschiedlichen Farben aufweist.
Verfahren zum Steuern eines Bearbeitungsprozesses einer Materialbahn, wobei a) mit einem Inkrementalgeber (16) eine Bewegung der Materialbahn (10) in zwei phasenversetzte Ausgangssignale umgesetzt wird, b) aus den zwei phasenversetzten Ausgangssignalen mittels eines Quadraturdekoders (18) zwei digitale Ausgangssignale (up, dn) mit jeweils zwei Signalpegeln erzeugt werden, wobei eines der Signale nur bei einer Vorwärtsbewegung und das andere der Ausgangssignale nur bei einer Rückwärtsbewegung der Materialbahn (10) erzeugt wird, und jeder Wechsel zwischen den Signalpegeln einer Bahnbewegung um einen bestimmten Weg entspricht, wobei die Signale im Folgenden als Vorwärtssignal (up) und als Rückwärtssignal (dn) bezeichnet werden, c) zur Ausgabe eines Steuersignals (up*) durch eine Auswerteschaltung – mit einem ersten Zähler (20) die Signalwechsel des Vorwärtssignals (up) gezählt und hiervon die Signalwechsel des Rückwärtssignals (dn) abgezogen werden, – mit einem zweiten Zähler (21) die Signalwechsel des Steuersignals (up*) gezählt werden, – mit einem Vergleicher (22) die Werte des ersten und des zweiten Zählers (20, 21) miteinander verglichen werden, und – mit einer Sperreinrichtung (26) das Vorwärtssignal (up) bei gleichen Werten der beiden Zähler (20, 21) freigegeben (enabled) wird, so dass das Vorwärtssignal (up) als Steuersignal (up*) ausgegeben wird, und bei unterschiedlichen Werten der beiden Zähler (20, 21) gesperrt (disabled) wird, und d) das erzeugte Steuersignal (up*) zum Steuern der Bearbeitung der Materialbahn (10) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsprozess ein Druckprozess zum Bedrucken der Materialbahn (10) ist und das Steuersignal (up*) zum Steuern des Druckprozesses verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass alle von der Bahnbewegung der Materialbahn (10) abhängigen Prozesse mit dem von der Vorrichtung (15) erzeugten Steuersignal (up*) gesteuert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abtasten einer Bahnbewegung eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 verwendet wird.