DE2234498A1

DE2234498A1 - Einrichtung zum feststellen von fehlern in einer laufenden materialbahn

Info

Publication number: DE2234498A1
Application number: DE2234498A
Authority: DE
Inventors: Howard Bowen; David Lynn Henderson; Short Jun Ray Laverne
Original assignee: RESEARCH TECHNOLOGY; Research Technology Inc Skokie Ill (vsta)
Current assignee: RESEARCH TECHNOLOGY; Research Technology Inc Skokie Ill (vsta)
Priority date: 1971-07-16
Filing date: 1972-07-13
Publication date: 1973-02-01
Also published as: US3759095A; JPS5226480B1; CA1002633A; GB1403566A; DE2234498B2; DE2234498C3

Description

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Uli·! IM, W. CiIlAF .»IKHI'KI.I)WKAS.SK!(l/i.Ail·«.

TK 1.KFOM 4 I

BESCHREIBUNG zu der Patentanmeldung

Research Technology, Inc. 826Ο North Elmswood Avenue

Skokie, Illinois 6ΟΟ76 betreffend

Einrichtung zum Feststellen von Fehlern in einer laufenden Materialbahn

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Feststellen von Fehlern wie Risse, Blasen, Narben,Nähte, Verbindungsstellen und dgl. in einer laufenden Materialbahn, beispielsweise einem laufenden Filmstreifen.

Die bisher üblichen Einrichtungen dieser Art arbeiten meist mit mechanischen Kontakten. Wenn diese mechanischen Kontakte einmal fest eingestellt sind, erzeugen sie auch Ausgangssignale in Abhängigkeit von Änderungen oder Abweichungen in der Filmbahn selbst.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung dieser Art zu schaffen, die zwischen eigentlichen Fehlern und anderen Änderungen oder Unregelmäßigkeiten der Materialbahn unterscheiden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung nach dem Hauptanspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen

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der erfindungsgemäßen Einrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert, Fig. zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 2 zeigt das zügehörige Impulsdiagramm, Fig/5 und 4 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Bahnführung und die Fühleranordnung einer solchen Einrichtung.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel verwendet die Einrichtung zum Bestimmen von Fehlern in einer laufenden Filmbahn ein piezoelektrisches Keramikelement als Fühler zur Bestimmung von Änderungen in der normalen Beschaffenheit der Filmbahn. Durch die Fühler werden Änderungen in der Dicke des Filmes festgestellt, und diese Fühler übertragen diese Bewegungsänderung, hervorgerufen durch Dickenänderungen auf das piezoelektrische Element, das seinerseits dann die Ausgangsspannung erzeugt, die das Vorhandensein einer Dickenänderung anzeigt. Da der Film selbst meist auch noch in sich Dickenänderungen aufweist und es nicht wünschenswert ist, solche Änderungen als Fehler festzustellen, ist das piezo-

einem
elektrische Element mit geeignet dimensionierten KondensE ~,< r in Reihe geschaltet, so daß zwischen zwei Arten von Änderungen des Filmes unterschieden werden kann. Wenn nur eine allmähliche Änderung in der Dicke des Filmes festgestellt wird, erzeugt das piezoelektrische Element ein allmählich ansteigendes Ausgangssignal, das durch den Kondensator abgeblockt wird. Wenn jedoch abrupte Änderungen der Filmdicke festgestellt werden oder wenn ein Bahnbruch auftritt, werden die Fühler sehr schnell bewegt und es werden dadurch sehr

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schnelle Energieimpulse dem Kondensator zugeführt und damit über den Kondensator zum Auslesen eines Fehlers weitergegeben.

Fig. 1 zeigt Einzelheiten der dies bewirkenden Schaltung. Die Bahn 12 wird hier über eine Führungsrolle 10 geführt, die mit einer kleineren Rolle 11 zusammenwirkt, welch letztere als Fühler zum Feststellen von Änderungen der Filmdicke wirkt. Der Film 12 wird durch die beiden Rollen hindurch geführt und Änderungen in der Dicke des Filmes bewirken, daß die Rolle 11 gegenüber ihrer Ausgangsstellung nach unten bewegt wird.

Die Rolle 11 ist auf einem Federarm 13 angebracht, der an seinem Ende 14 fest eingespannt ist und der an seinem freien Ende 15 die Rolle 11 drehbar aufnimmt.

Zwischen dem Federarm 13 und dem piezoelektrischen Element 17 ist ein elastisch nachgiebiger Block 16 angeordnet. Das piezoelektrische Element 17 1st ebenfalls als Träger eingespannt und zwar wird es am einen Ende 18 festgehalten und sein anderes Ende 19 ist frei beweglich. Bewegungen des Federarmes 13 infolge von Dickenänderungen des Filmes erzeugen daher auch entsprechende Abwärtsbewegungen des piezoelektrischen Elementes 17 und zwar durch die über das nachgiebige Element 16 übertragenden Kräfte.

Piezoelektrische Elemente erzeugen bekanntlich in Abhängigkeit von Druckausübung elektrische Ausgangssignale. Diese vom Element 17 erzeugten Ausgangssignale werden über die Leitung 9 einem Kondensator 20 zugeleitet, der in Reihe mit dem Ausgang des piezoelektrischen Elementes geschaltet ist und so bemessen ist, daß allmähliche Änderungen der Ausgangs-

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spannung des Elementes 17 abgeblockt werden, während schnelle Änderungen dieser Ausgangsspannung über den Kondensator 20 hindurchgelassen werden.

Diese Kombination eines piezoelektrischen Elementes 17 und eines Kondensators 20 ermöglichen es, Fehler im Filmstreifen festzustellen, ohne daß allgemeine Änderungen der Dicke oder der Nachgiebigkeit des Filmes selbst festgestellt und ausge- · wertet werden. Damit werden Fehlanzeigen vermieden, und es werden nur solche Signale über den Kondensator weitergegeben, die kennzeichnend sind für eine schnelle Änderung in der Dicke des Filmes, beispielsweise für eine unsachgemäße Filmnaht oder Filmverbindung. Der Kondensator 20 ist in der Schaltung nur als' erklärendes Beispiel mit eingezeichnet. Selbstverständlich kann auch das piezoelektrische Element selbst sich so verhalten, als besitze es eine innere Serienkapazität.

Der Ausgang des Kondensators 20 steht mit dem Eingang eines Feld -Effekttransistors 21 in Verbindung. Dieser Transistor ist über einen Widerstand 22 und einen weiteren veränderbaren Widerstand 2j5 mit einem Schleifkontakt 2j5 a vorgespannt. Der Schaltungspunkt 24 steht über diese Widerstände mit einer positiven Gleichspannung 25 in Verbindung.

Der Transistor 21 ist mit seinem source-Anschluß über einen Widerstand 2 geerdet und steht über den Widerstand J5 mit der Basis eines weiteren Transistors 4 in Verbindung. Dieser-Transistor 4 arbeitet als Schwellwertschalter und erzeugt ein Ausgangssignal an seinem KoLlektor 5 nur dann, wenn der Transistor 21 ein Signal erzeugt, das eine vorbestimmte Größe be-

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sitzt. Der Transistor 4 ist über die Widerstände 26 und 27, die zwischen Erde 28 und der positiven Gleichspannung J2 geschaltet sind, vorgespannt.

Der Kollektor 5 des Transistors 4 ist mit einem Transistor verbunden, dessen Emitter an der positiven Gleichspannung 32 liegt und dessen Kollektor über einen Widerstand 30 an Erde liegt. Das Ausgangssignal des Transistors 29 wird an seinem Kollektor 31 abgegriffen.

Am Schaltungspunkt 31 wird also ein Signal erzeugt, das kennzeichnend ist für eine schnelle Änderung in der Dicke des Filmes, beispielsweise für eine Naht oder Verbindungsstelle der Bahn. Diese Information kann dann einem Zähler oder einer anderen Einrichtung weitergegeben werden, die am Ausgang der Schaltung angeschaltet wird, und es kann so beispielsweise die · Zahl der Nahtstellen in einer laufenden Filmbahn festgestellt werden.

Der Ausgang 31 kann über eine Leitung 33 auch mit einer weiteren Auswertschaltung verbunden sein, mit welcher die Maschine beim Auftreten eines Fehlers abschaltbar ist. Diese Schaltung umfaßt einen Widerstand 34 mit einem Sohleifer 35 und einen Kondensator 36. Der Kontakt 35 dient zum Einstellen der Zeitkonstante für den Kondensator 36, um ein Ausgangssignal zu verhindern, das.auf eine normale Naht oder Verbindung zurückzuführen ist, um nur dann ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn eine fehlerhafte Naht oder Verbindungsstelle auftritt. Die Diode 3^ a erzeugt einen niederomigen Entladepfad zum schnellen Entladen des Kondensators 36. Damit wird verhindert, daß die Anordnung möglicherweise auf mehrere kurze Impulse anspricht.

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Flg. 2 zeigt die bei einer normalen Nf.nt auftretenden Impulse 37-, Ein solcher Nahtimpuls kann beispielsweise 1 ms lang sein. Eine fehlerhafte Naht erzeugt demgegenüber beispielsweise einen Impuls 38 von 2 mc Dauer. Für dieses Beispiel wird daher die Zeitkonstante der Elemente 34 und 36 so eingestellt, daß der Impuls einer normalen Naht den Kondensator nicht auf einen Wert aufladen kann, durch den der Transistor 39 aufgesteuert werden kann. Der auf eine falsche Naht zurückzuführende Impuls 3^ besitzt jedoch eine genügende Zeitdauer, um den Kondensator 36 auf einen Spannungswert aufzuladen, der ausreicht, um den Transistor 39 aufzusteuern. Der Transistor 3J ist mit einem Transistor 40 verbunden, und die Kombination dieser beiden Transistoren 39 und 40 arbeitet ähnlich wie die beiden Transistoren 4 und 29. Die Vorspannwiderstände 4l, 42 und 43 sind in ähnlicher Weise zwischen der Gleichspannungsquelle und Erde 44 geschaltet. Die Ausgangsspannung des Transistors wird am Punkt 45 abgegriffen und kann von hier aus geeigneten Einrichtungen zum Stillsetzen der Maschine zugeführt werden, so daß eine Behebung des festgestellten Fehlers durchgeführt werden kann. Das am Ausgang 45 auftretende Signal ist in Fig. 2 b mit dem Impuls 46 dargestellt und zeigt den zeitlichen Zusammenhang zwischen den Eingangssignalen 37 und 38.

Wenn die Zeitkonstante der Elemente 3^ und 36 einmal einge stellt ist, nimmt das resultierende Ausgangssignal am Ausgang beispielsweise die Form 46 nach Fig. 2 b ein. Bei Normalimpulsen 37 wird kein Ausgangssignal erzeugt und der Impuls 46 tritt nur auf, wenn die fehlerhafte Verbindung 38 festgestellt wird. Der Impuls 46 tritt erst auf, nachdem der fehlerhafte Impuls 38 eine ausreichende Zeit lang vorhanden ist und der

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Kondensator 36 aufgeladen ist. Nur in diesem Fall tritt am Ausgang 45 der dargestellte Impuls auf und kann zur Triggerung der Maschinenabschalteinrichtung dienen.

Fig. j5 und 4 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der eigentlichen Fühleinrichtung. Hier sind zwei Schienen oder Klötze 50,51 aus 'Saphir winkelig zueinander so angeordnet, daß sie einen V-förmigen konkaven Sattel 52 bilden. Der Film 53 läuft längs des Sattels 52 in der Weise, daß seine Längsränder 54 und auf der Oberfläche der Schienen 50 und 51 anliegen. Der Film wird zwischen diesen Schienen durch seine Eigensteifigkeit unterstützt und der Mittelabschnitt des Filmes wird daher von dem Boden des V-Raumes des Sattels 52 im Abstand gehalten.

An gegenüberliegenden Rändern des Filmes sind jeweils Fühler und 57 angebracht, durch welche Einschnitte oder Fehler in der Zahnrad-Perforation des Filmes feststellbar sind.

Der Fühler 56 kann ein Saphirstift, eine Saphirperle oder dgl. sein, der am Federarm 58 angebracht ist. Dieser Federarm 58 ist an seinem einen Ende 59 fest eingespannt und das Saphirelement 56 ist am freien Ende 60 angebracht. Zwischen dem Federarm 58 und dem keramischen piezoelektrischen Element ist ein elastisch nachgiebiger Block 6l, beispielsweise aus Gummi angebracht. Das piezoelektrische Element 62 ist wieder als Träger am einen Ende 63 eingespannt und besitzt ein frei bewegliches Ende 64.

Wenn ein Riß oder anderer Fehler in der Filmperforation festgestellt wird, fallen die zugeordneten Fühler 56 bzw. 57 in das Sattelteil ab. Wenn beispielsweise ein Riß im Rand des Filmes auftritt, wird der Film an dieser Stelle geschwächt,

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und er trägt sich nicht mehr länger selbst in einer horizontalen Ebene sondern sinkt zumindest teilweise in den konkaven Abschnitt des Sattels 52 ein, so daß der eine oder andere der beiden unter Federvorspannung stehenden Fühler 56 bzw. 57 nach unten abfallen kann. Damit wird dann ein Ausgangssignal an dem entsprechenden Keramikelement 62 bzw. 65 erzeugt, das wieder in einer gesonderten Auswertschaltung ähnlich der nach Fig. 1 ausgewertet wird. Wenn ein Loch der Perforation fehlerhaft ist, wird der zugeordnete Fühler, der größer gewählt ist als ein normales Loch, einfach durch das vergrößerte Loch hindurchfallen und damit anzeigen, daß hier ein Fehler vorliegt. Die Schienen 50 und 5I und auch die Spitzen der Elemente 56 und. 57 sind deswegen aus Saphir, um eine schnelle Abnutzung infolge der stark reibenden Eigenschaft des schnell laufenden Filmes zu verhindern. Der Film läuft beispielsweise mit etwa 36O m pro Minute oder mehr durch die Einrichtung hindurch.

Patentansprüche

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Claims

PATKNTANWALT SOOO JI Ü ΝίίΙΙ Κ Ν 9

W.MKAF Α|·ΚΚΙ·ΚΙ,»((ΤΙΜΗΙ(Κ»Ι/«.ΑΓΚ«.

TKI.F.FON »1-1K Κ«

A - 298

Patentansprüche

Einrichtung zum Peststellen von Fehlern einer laufenden Materialbahn, gekennzeichnet durch mindestens einen auf der Bahn (12, 53) anliegenden Fühler (11, 1?; 56 - 58) und einen auf die mechanische Bewegung dieses Fühlers ansprechenden elektromechanischen Wandler (17> 62, 65), dessen mit dem Grad der Fühlerauslenkung in der Größe sich änderndes Ausgangssignal in einer anschließenden Auswert-' schaltung (Fig. 1) ausgewertet wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wandler ein piezoelektrisches Element (17* 62, 65) ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen Wandler und Auswertschaltung ein derart bemessenes Schaltelement (20) angeordnet ist, das nur Ausgangssignale des Wandlers, die von relativ abrupten Fühlerbewegungen herrühren, an die Auswertschaltung weitergegeben werden, Ausgangssignale, die von allmählichen Bahnübergängen herrühren, Jedoch abgeblockt werden.
4. Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß das Schaltelement ein in Reihe mit dem Wandler liegender Kondensator (20) ist.

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5· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler einen nachgiebigen Federarm (13» 58) umfaßt, an dessen freiem Ende ein auf der Bahn (12) gleitend anliegendes Gleitteil (11, 56, 57) angebracht ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (17, 62, 65) nahe dem Federarm (13, 58) des Fühlers angebracht una diesem über ein Kupplungsteil (l6, 6l) mechanisch gekoppelt ist.
7· Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß das freie Ende des einseitig eingespannten Wandlers über einen elastisch nachgiebigen Kupplungsblock (l6, 6l) mit dem Feder?, rmjnahe dessen freiem Ende verbunden ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» d adurch gekennzeichnet, daß die

Bahnführung eine Rolle (10) umfaßt und das Gleitteil des Fühlers eine weitere Rolle (11) ist.
9· Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Reibung auf der zwischen den beiden Rollen (10, 11) hindurchlaufenden Bahn (12) anliegende Fühlerrolle (11) drehbar am freien Ende des Federarmes (13) gelagert ist.

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10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnführung ein Sattelteil (50, 51, 52) umfaßt, längs dessen Schrägflächen (52) die Bahnränder geführt sind, und der Fühler auf der dem Sattelteil abgewandten Bahnoberfläche in Bereichen, in denen die Bahn frei vom Sattelteil geführt ist, federnd aufliegt.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das V-förmige Sattelteil durch zwei unter einem Winkel zueinander geneigt angeordnete Schienen (50, 51) gebildet ist und die Bahn (5J>). derart zwischen diesen Schienen geführt ist,

daß ihr Mittelabschnitt im Abstand vom Boden des V-Winkels zu liegen kommt.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die . Auswertschaltung eine insbesondere einstellbare Schwellwertschaltung umfaßt, die nur auf Signale des Wandlers anspricht, die eine vorbestimmte Größe überschreiten.

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