DE2623260A1

DE2623260A1 - Messvorrichtung fuer laminares material

Info

Publication number: DE2623260A1
Application number: DE19762623260
Authority: DE
Inventors: Stuart Mcewen Jenkins; Albert Keith King; Raymond Dennis Reece
Original assignee: De la Rue Instruments Ltd
Current assignee: De la Rue Instruments Ltd
Priority date: 1975-05-23
Filing date: 1976-05-24
Publication date: 1976-12-02
Also published as: GB1497181A; DE2623260C2; FR2312011B1; FR2312011A1; SE428970B; SE7605803L

Description

PATENTANWÄLTE

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den 24. Mai 1976 P/3/Sv-D 2179

DE IA RUE INSTRUMENTS LIMITED De la Rue House
84/86 Regent Street,
London W1A 1DL, England

MESSVORRICHTUNG FÜR LAMINARES MATERIAL

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Stärke von laminarem Material, das sich in einer Förderstrecke "bewegt,

Im besonderen betrifft die Erfindung das Messen von Blättern, z.B. von Papierblättern, welche der Reihe nach einer Förderstrecke eingegeben werden, um zu bestimmen, ob es sich um einzelne Blätter oder zusammenhängende Mehrfachblätter handelt. Weiterhin können die Blätter mit dem während des Messens gewonnenen Signal optimal gezählt werden, wobei die Mengen ent-

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DR. G. MANITZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD DIP L.-IN G. W. GRÄMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7270

TEL. (O89) 22 42 II. TELEX 5-29072 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL. (0711)56 72 61 POSTSCHECK: MÖNCHEN 77062 - 805

weder von jeder Sorte einzeln oder von beiden Blattsorten zusammen, die durch den Apparat hindurchtreten, gezählt werden können.

Die Vorrichtung kann auch beim Messen von Bandmaterial benutzt werden, um z.B. das Auftreten einer abweichenden Stärke in einer sich bewegenden Bahn zu erfassen, um dadurch Herstellungsfehler aufzudecken.

Bezieht man sich speziell auf die Unterscheidung von Einfachoder Mehrfachpapierblättern, so stellen sich beträchtliche Schwierigkeiten ein, wenn man eine verläßliche Maßbestimmung schaffen will, die während längerer Betriebszeiten ohne Nachstellen arbeiten kann. Beispielsweise können die Blätter eine Hennstärke von 0,127 mm (= 0,005") besitzen, und es ist demgemäß wünschenswert, daß Stärken von beispielsweise mehr als 0,2032 mm (= 0,008") erfaßt werden, um damit den Durchgang von Mehrfachblättern anzuzeigen. Während die Stärke der Blätter innerhalb der Herstellungstoleranzen liegen kann, können Umstände eintreten, wodurch ein einzelnes Blatt an der oberen Toleranzgrenze eine Stärke besitzen kann, die sich nur sehr wenig von der Stärke zweier zusammenhängender Blätter an der unteren Toleranzgrenze unterscheidet. Polglich ist es aus praktischen Gründen notwendig, kleine Maßdifferenzen zu erfassen. Ein ähnliches Problem tritt auf, wenn abgenutzte Bögen, z.B. Banknoten, sortiert werden seilen, wobei der Abnutzungsgrad starke Veränderungen begünstigen kann.

Es gibt verschiedene mechanische Einrichtungen zum Erfassen von Maßabweichungen. Eine solche Einrichtung umfaßt ein Paar von Rollen, die an parallelen Wellen angebracht sind und zwischen sich einen Spalt von vorbestimmter Breite bilden, um den Durchgang einzelner Blätter zu ermöglichen. Eine der Wellen ist federnd aufgehängt, so daß beim Durchgang von Vielfachblättern die Wellenachse versetzt wird und dadurch eine elektrische oder mechanische Schalteinrichtung betätigt. Die Empfindlichkeit eines solchen Systems kann durch ein geeignetes Gestänge, das die

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Versetzung der Welle vergrößert, verbessert werden, aber unausweichlich werden dadurch weitere Probleme hervorgerufen, da notwendigerweise zusätzliche Schwenklager benutzt werden müssen, die besonders dem Verschleiß ausgesetzt sind. Folglich ist häufiges nachstellen notwendig, um die Zuverlässigkeit der Vorrichtung sicherzustellen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine außerordentlich einfache und empfindliche Sortiervorrichtung für Einzel- und Mehrfachblätter zu schaffen, die nicht infolge von Betriebsabnützung Unbeständigkeiten unterworfen ist.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen der Stärke sich bewegenden laminaren Materials umfaßt einen Meßspalt, der durch eine erste, aus starrem Material bestehende und an einer feststehenden Achse angebrachten Walze und aus einer zweiten Walze gebildet wird, welche gegen die erste Walze gedrückt wird, eine starre Umfangsflache besitzt und sich von der ersten Walze weg bewegen kann, er umfaßt weiter eine Einrichtung, um das Material durch den Spalt zu fördern und eine Annäherungsmeßeinrichtung, die in Eadialrichtung von der Oberfläche der zweiten Walze getrennt und so angebracht ist, daß der Abstand zwischen ihr und der Walze sich beim Durchgang von Material durch den Spalt verringert, und die geeignet ist, ein Anzeigesignal für die Materialstärke zu erzeugen, welches der Auslenkung des Umfangs der zweiten Walze proportional ist.

Vorzugsweise enthält der Umfang der zweiten Walze ein ferritisches Material und die Meßeinrichtung umfaßt einen elektromagnetischen Annäherungs-Meßwandler, welcher eine seinem Abstand vom Walzenumfang umgekehrt proportionale Ausgangsspannung erzeugen kann.

Die zweite Walze kann ganz aus einem starren Material bestehen und auf einer Welle mit ablenkbarer Achse montiert sein, oder sie kann vorteilhafterweise eine metallische Außenzone umfassen,

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welche einen elastischen Mittel- oder Kabenabschnitt enthält, der auf einer Welle mit feststehender Achse angebracht ist. Vorteilhafterweise enthält der elastische Abschnitt Gummi oder gummiartiges Material, welches an der Außenzone befestigt oder mit ihr auf mechanische Weise verbunden ist. Z.B. kann die Außenzone mit einer inneren Ringnut versehen sein, welche den Gummiabschnitt aufnehmen kann.

Das von der Annäherungsmeßeinrichtung erzeugte Signal kann für eine Anzahl verschiedener Zwecke verwendet werden, z.B. kann es in einen Schwellwertschalter eingegeben werden, welcher ein Warnsignal erzeugt, um den Durchgang von Material mit abnormaler Stärke anzuzeigen. Das Warnsignal kann möglicherweise dazu dienen, Mehrfachblätter oder Blätter von abnormaler Stärke aus der !Förderstrecke abzulenken, wenn der Apparat für die Handhabung von Blattmaterial vorgesehen ist.

Andererseits kann ein 2-Pegel-Diskriminator vorgesehen sein, der den Durchgang von Einzelblättern und von Mehrfachblättern anzeigt. In einer praktischen Ausführung kann ein erster Pegel-Diskriminator einen Digitalzähler zum Erfassen der Anzahl der Einzelblätter betätigen, und ein zweiter Pegel-Diskriminator kann dazu dienen, um Mehrfachblätter aus der Förderstrecke abzulenken und gleichzeitig den Zähler zu sperren.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben, welche eine schematische Seitenansicht einer Meß-, !"order- und Sortiereinrichtung mit einer blockschaltbildartigen Darstellung der zugehörigen elektronischen Anlagen zeigt. Es ist dabei zu beachten, daß alle Rahmenteile, Lager und Antriebseinrichtungen, die zum Verständnis der Erfindung nicht notwendig sind, weggelassen wurden.

Durch eine nicht gezeigte Einführvorrichtung werden Blätter der Reihe nach, in eine Förderstrecke 1 eingegeben, und nacheinander durch die Spalten angetriebener Walzenpaare in bekannter

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Weise entweder einer Ausgangsstation A oder einer Ausgangsstation B zugeführt. Eine schwenkbar angebrachte Ablenkeinrichtung 2, die durch eine Magnetspule 3 betätigt wirdjist vorgesehen, um die Blätterjentweder nach A oder nach B zu leiten. Die Vorrichtung ist so eingerichtet, daß bei betätigter Magnetspule die Ablenkeinrichtung gegen die Wirkung einer Feder bewegt/und dadurch ein Blatt zur Ausgangsstation A lenkt.

Die Messung der Blattstärken wird durch einen angetriebenen Walzenspalt bewirkt, der durch eine obere starre, auf einer Welle 5 mit fester Achse befestigten Walze und durch eine zugehörige untere, auf einer Welle 7 montierte zusammengesetzte Walze 6 gebildet wird. Die Walze 6 umfaßt eine ferritische Außenzone 8 und einen elastischen Mittel- oder Nabenabschnitt, der aus einer an der Welle 7 befestigten G-uinmischeibe 9 besteht. Die Außenzone 8 ist mit 'einer inneren Ringausnehmung

versehen, damit die Scheibe 9 in sie hineingepresst werden kann. Die Welle 7 besitzt ebenfalls eine feststehende Achse, deren Lage so gewählt ist, daß sich die obere und untere V/alze an ihrem Umfang berühren, wenn keine Blätter in dem durch sie gebildeten Spalt vorhanden sind. Unter dieser Bedingung ist die Gummischeibe 9 leicht vorgespannt, so daß der Umfang der V/alze 6 entsprechend leicht exzentrisch in Bezug zur Achsenmitte der Welle 7 ist. Dies hat den Zweck, einen innigen Kontakt zwischen den Walzen sicherzustellen, und dadurch einen Grenzwert für die weiter unten beschriebene Meßeinrichtung zu ergeben. Im Betrieb vergrößert der Durchgang von Blättern durch den Walzenspalt die Exzentrizität der unteren Walze übereinstimmend mit der Stärke des Blattes oder der Blätter.

Das durch das Symbol 10 angezeigte Meßgerät umfaßt einen magnetisch leitenden Kern, der von einem rohrförmigen magnetisch leitenden Kernteil umgeben ist, wodurch zusammen die Kernteile eines Transformators gebildet werden.

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Die Vorrichtung ist auf solche Weise in Abstand von dem unteren Umfang der Außenzone 8 angebracht, daß die axiale Mitte des Kerns sich radial in Richtung auf die Walze 6 befindet. Im Betrieb ergibt die Außenzone eine magnetische Verkopplung der Kernteile, und wenn ein Wechselstrom auf die Primärwicklung des !transformators gegeben wird, wird eine Ausgangsspannung von der Sekundärwicklung erzeugt, und diese Spannung ist dem Luftspalt zwischen der Außenzone 8 und dem Ende der Kernteile proportional. Ein solches Gerät wird von der Firma Transducer Systems Inc., Willow Grove, Pennsylvania, U.S.A. in den Handel gebracht.

Es ist ersichtlich, daß der Koppeleffekt der Außenzone 8 umgekehrt proportional zum Luftspalt ist, und demzufolge der Durchgang des Blattmaterials durch den Walzenspalt einen Anstieg in der Ausgangsspannung erzeugt, der mit seiner Stärke übereinstimmt. Die beschriebene Apparatur wurde zur Sortierung von Blättern mit einer Kennstärke von 0,127 mm (=0,005") eingesetzt. Das Gerät wurde so relativ zur Außenzone der Walze angebracht, daß ein minimaler Luftspalt von 0,3048 mm (=0,Ο12^η) erreicht wurde, was einen Meßausgang von 120 mV effektiv ergab. Der Durchgang eines einzelnen Blattes erzeugt ein Ausgangssignal von 400 mV, und bei dem Durchgang von zwei aufeinandergelegten Blättern stieg der Ausgang auf 1.100 mV an«

Um die Vorrichtung gegen eine mögliche Beschädigung beim gleichzeitigen Durchgang von drei- oder mehrfacher Stärke zu sichern, wurde die Meßvorrichtung auf einen Hebel 11 montiert, der durch eine Welle 12 schwenkbar mit dem Geräterahmen verbunden wurde. Der Hebel ist mit einer freilaufenden Rolle 13 in der Nähe des Gerätes versehen, die etwa einen Abstand von 0,2794 μ (=0,011") von der Außenzone 8 der Walze besitzt und er wird mittels einer Zugfeder 15 in der angezeigten

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Weise an eine einstellbare Anschlagschraube 14- gezogen. Es ist so zu ersehen, daß eine abnormale Auslenkung der Außenzone 8 nach unten zuerst eine Berührung mit der Walze 13 ergibt, und das Gerät auf diese Weise von seiner Ruhelage ohne körperlichen Kontakt mit dem Walzenumfang wegbewegt wird.

Die Einrichtung zur Steuerung der Ablenkeinheit 3 und zur Betätigung eines digitalen Zählers mit Signalen, die durch das Meßgerät 10 erzeugt werden, kann in beliebiger Weise unter Benutzung wohlbekannter Schaltungen und käuflich erhältlicher elektronischer Bestandteile aufgebaut sein.

Im Blockschaltbild speist ein OSZILLATOR einen Wechselstrom von einer Frequenz von 5-000 Hz bei 3 V eff. in die Primärwicklung des Erfassungsgerätes 10 ein. Der magnetische Koppeleffekt der ferritischen Außenzone 8 induziert in der Sekundärwicklung ein Wechselspannungssignal, und dieses Signal wird einem PEGELDISKRIMIWATOR eingegeben. Der PEGELDISKRIKH-NATOR enthält einen ersten Schwellwerterfasser, welcher so eingestellt ist, daß er ein erstes TTL-Ausgangssignal erzeugt, wenn das von dem Erfassungsgerät abgegebene Signal eine Spannung übersteigt, die den Durchgang eines Einzelblattes anzeigt, und einen zweiten Schwellwerterfasser, welcher vorher so eingestellt ist, daß er ein zweites TTL-Ausgangssignal erzeugt, wenn das von dem Erfassungsgerät abgegebene Signal eine Spannung überschreitet, die den gleichzeitigen Durchgang mehrerer Blätter anzeigt. Als solche Schwellwerterfasser können z.B. die von der Firma INTECH unter der Bezeichnung "3050 AC Detektor" hergestellten Geräte verwendet werden.

Das erste Ausgangesignal wird einer ZÄHLERSTEUERUNG eingegeben, welche eine Antriebseinrichtung zum Weiterschalten eines Einzelblattzählers und einer damit verbundenen ANZEIGE enthält.

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Das zweite Ausgangssignal wird einer ABLENKSTEUERUNG UND VERZÖGSRÜNG3L0GIK eingegeben, welche drei Zeiteinheiten enthält, nämlich (a)eine erste Zeiteinheit um das zweite Ausgangssignal zu löschen, wenn es vor dem Ablauf einer Zeit von 20 ms endet, um dadurch der Vorrichtung zu ermöglichen, daß ein durchlaufendes Einzelblatt eine gefaltete Anfangs- oder Endkante haben kannj(b) eine zweite Zeiteinheit, um die Betätigung der Magnetspule 3 nach dem Empfang eines zweiten Signales so lange zu verzögern, bis ein vorher eingegebenes Blatt die Ablenkeinheit 2 verlassen hat; und (c) eine dritte Zeiteinheit zur Verzögerung der Abschaltung der Magnetspule 3 und damit zur Verzögerung der Rückkehr der Ablenkeinheit 2 nach dem Ableiten von Mehrfachblättern.

Zusätzlich enthält diese Einheit einen Leistungstransistor, um die Magnetspule 3 zu betreiben und eine Einrichtung,um einen ZÄHLSPERRIMPULS in die ZMlERSTEUERUFG zu schicken, wenn die Ablenkeinheit 2 betätigt wird.

Im Betrieb lenkt jedes einzelne, durch den Meßspalt geschickte Blatt die Außenzone 8 ab, und der PEGELDISKRIMINATOR erzeugt ein ERSTES AUSGANGSSIGNAL, welches über die ZÄHLERSTEUERUNG den Zähler weiterschaltet, und das Blatt kommt zum Bestimmungspunkt B .. Der gleichzeitige Durchgang mehrerer Blätter durch den Meßspalt lenkt die Außenzone der Walze 8 um eine größere Strecke aus und der PEGELDISKRIMI-NATOR erzeugt ERSTE und ZWEITE AUSGANGSSIGNALE, und die letzteren sperren das ERSTE AUSGANGSSIGNAL und betätigen die Ablenkeinheit 2, um dadurch die Mehrfachblätter zum Bestimmungspunkt A zu bringen.

Es ist so zu ersehen, daß mit Hilfe der Erfindung eine Stärkenerfassung von Blättern durch einen Walzenspalt bewirkt werden kann, ohne daß Dickenmeßeinrichtungen oder ähnliche Geräte

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kritisch eingestellt werden müssen, wodurch die Nachteile und Wartungsproblerne, die damit verbunden sind, ausgeschaltet werden. !Ferner sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Wellen, die die Walzen zur Bildung des Meßspaltes tragen, mit feststehenden Achsen angebracht, und ermöglichen deshalb einen einfachen Aufbau der Lager- und Antriebseinrichtungen.

- Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Messen der Stärke sich bewegenden lamina-./' ren Materials, gekennzeichnet durch einen Meßspalt, der gebildet wird durch eine erste Walze (4-) aus starrem Material, die an einer feststehenden Achse angebracht ist, und durch eine zweite Walze (6), die unter Vorspannung an der ersten Walze anliegt, deren Umfang (8) starr ist, und die dazu geeignet ist, sich von der ersten Walze weg zu bewegen, durch Fördermittel für das Material durch den Spalt und durch eine Annäherungsmeßeinrichtung (10), die von dem Umfang der zweiten Walze in Radialrichtung getrennt und so angebracht ist, daß der zwischen dem Umfang der Walze und der Meßeinrichtung gebildete Abstand beim Durchgang von Material durch den Meßspalt verringert wird, und die so eingerichtet ist, daß sie ein Anzeigesignal für die Materialstärke erzeugt, das der Versetzung des Umfangs der zweiten Walze proportional ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Walze eine Außenzone (8) aus eisenhaltigem Material umfaßt, und daß die Annäherungsmeßeinrichtung (10) einen elektromagnetischen Meßwandler umfaßt, der eine seinem Abstand von der zweiten Walze umgekehrt proportionale Spannung erzeugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Umfang (8) der zweiten Walze sich in rollendem Kontakt mit der ersten Walze (4·) befindet, wenn kein Material in dem Meßspalt vorhanden ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Walze ganz aus

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starrem Material besteht, und auf einer Achse montiert ist, die sich von der Achse der ersten Walze wegbewegen kann.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Walze an einer feststehenden Achse (7) angebracht ist und einen elastischen Mittelabschnitt (9) umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Mittelabschnitt Gummi oder ein gummiähnliches Material umfaßt, das innerhalb des starren Umfanges der zweiten Walze befestigt oder mechanisch verriegelt ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das von der Annäherungsmeßeinrichtung erzeugte Signal einem ersten Schwellwerterfassungsgerät eingegeben wird, welches ein erstes Ausgangssignal hervorrufen kann, wenn das erzeugte Signal den Durchgang von Material von größerer als einer ersten vorherbestimmten Stärke anzeigt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Signal auch einem zweiten Schwellwerterfassungsgerät eingegeben wird, welches ein zweites Ausgangssignal hervorruft, wenn das erzeugte Signal den Durchgang von Material mit einer größeren als einer zweiten vorherbestimmten Stärke anzeigt, wobei die zweite Stärke größer als die erste vorherbestimmte Stärke ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Gebrauch zum Messen der Stärke von Blattmaterial das erste Ausgangssignal den Durchgang eines einzelnen solchen Blattes und das zweite Ausgangssignal den gleichzeitigen Durchgang mehrerer solcher Blätter anzeigt.

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