Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
Steuern der Farb- bzw. Tintenzufuhrmengen von individuellen
Zonen, die erhalten werden durch Aufteilung einer axialen
Länge einer Druckplatte, die auf einem Plattenzylinder in
einer Druckerpresse montiert ist.
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Bei einer herkömmlichen Druckerpresse sind den
individuellen Zonen der Druckplatte entsprechende Messer einem
Farbkasten und einer Duktorwalze gegenüberliegend angeordnet,
welche verwendet werden, um fortwährend optimale Mengen an
Farbe der auf dem Plattenzylinder montierten Druckplatte
zuzuführen. Abstände zwischen der Duktorwalze und den
entsprechenden Messern werden unabhängig in Übereinstimmung
mit einem Bildmuster auf der Druckplatte eingestellt und
die den individuellen Zonen zugeführten Farbmengen werden
bestimmt. Dieser Vorgang wird mittels Fernsteuerung
durchgeführt. Zu diesem Zwecke werden Abstandeinstellmotoren für
die jeweiligen Messer angeordnet und außerdem werden
Potentiometer zur Übertragung bzw. Wandlung der Abstände in
elektrische Signale angeordnet. Abstandsignale werden über
Rückführsignale einem Gleichstromservosteuerschaltkreis
zugeführt, wobei die Farbzufuhrmengen der individuellen
Zonen gesteuert werden.
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Bei obiger Anordnung sind aufgrund der Lebensdauer von
Servomotoren und Potentiometern, deren Verschlechterung
nach einer gewissen Zeit, Variationen in den Impedanzen von
Anschlußdrähten und elektrischem Rauschen, die Präzision
der Steuerung und die Stabilität unzureichend.
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Um die oben genannten Nachteile auszuschalten, können
Schrittmotoren und ein digitaler Steuerschaltkreis
verwendet werden, um eine rückführungslose Steuerung (d. h.
Steuerung im engeren Sinne) oder eine Steuerung mit
Rückführung (d. h. Regelung im engeren Sinne) anstelle obiger
Analogsteuerung durchzuführen.
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Bei der rückführungslosen Steuerung können jedoch die
Farbmengen nicht in geeigneter Weise zugeführt werden, falls
jeder Schrittmotor nicht synchron zu den Antriebsimpulsen
rotiert werden kann und aus dem Takt gerät. Im schlimmsten
Falle wird eine derartige Steuerung ungenau oder unmöglich,
was zu einem fehlerhaften Druck führt. Aus diesem Grunde
ist es notwendig eine geschlossene Steuerung, d. h.
Regelung zu verwenden.
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Ein Steuerungsausgangspunkt wird mittels eines Sensors
gemessen und die Steuerung wird in Übereinstimmung mit dem
gemessenen Steuerungsausgangspunkt durchgeführt. Alternativ
hierzu wird ein Abstand zwischen dem Messer und der
Duktorwalze als elektrisches Signal in der gleichen Weise wie bei
der herkömmlichen Technik gemessen, oder ein
Rotationsverhältnis jedes Motors wird mit Hilfe eines
Rotationscodierers oder ähnlichem gemessen und ein Meßausgangssignal wird
als Rückführungssignal verwendet.
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Bei der Steuerung mit Rückführung werden Steuerungswerte
mit Ausnahme des Wertes für den Steuerungsausgangspunkt
nicht durch die Steuerung mit Rückführung geliefert, wenn
der Steuerungsausgangspunkt durch den Sensor gemessen wird.
Der Zustand des nicht-im-Takt-seins des Schrittmotores kann
nicht gemessen werden. Wenn das potentiometer verwendet
wird, wird dessen Lebensdauer gemindert, da es mechanische
Kontakte hat. Gleichzeitig ist die Präzision der Messung
bzw. Anzeige begrenzt und eine hochstabile, hochpräzise
Steuerung unmöglich. Wenn der Rotationscodierer oder
ähnliches verwendet wird, so bewirkt der Zustand des nicht-im-
Takt-seins des Schrittmotors ein Pulsieren des
Rotationsdrehmomentes und eine Schwingung. Ein Puls für die
Steuerschwingung wird durch den Rotationscodierer oder ähnlichem
erzeugt. Eine Zählung des Rotationscodierers wird ungenau
und ein Steuerfehler tritt auf.
Zusammenfassung der Erfindung
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung
zur Steuerung der Farbzufuhrmengen von individuellen Zonen
unter Verwendung von Schrittmotoren vorzusehen, wobei ein
Zustand des nicht-im-Takt-seins jedes Schrittmotores
genauestens gemessen werden kann.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung eine
Vorrichtung zur Steuerung der Farbzufuhrmengen von
individuellen Zonen unter Verwendung von Schrittmotoren
vorzusehen, bei der ein hochpräziser, hochstabiler Steuerzustand
erzielt werden kann.
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Um die obigen Ziele der vorliegenden Erfindung zu
erreichen, ist eine Vorrichtung zur Steuerung der
Farbzufuhrmengen von individuellen Zonen vorgesehen, bei der Abstände
zwischen einer Duktorwalze und Messern unabhängig gesteuert
werden, die Zonen erhalten werden, indem eine axiale Länge
einer Druckplatte aufgeteilt wird, ein Schrittmotor
angeordnet ist, um jedem Messer zu entsprechen, zum Zwecke der
Vergrößerung/Verkleinerung des Abstandes zwischen jedem
Messer der Duktorwalze, ein Impulsgenerator, der direkt mit
dem Schrittmotor gekoppelt ist, um Zweiphasen-impulsartige
Signale bei Rotation des Schrittmotores zu erzeugen, ein
Wellenformer, der in Übereinstimmung mit dem
Impulsgenerator angeordnet ist, um die impulsartigen Signale in
Impulssignale entsprechend Hysteresecharakteristiken wellenmäßig
umzuformen und Steuereinrichtungen zur Zufuhr von
Antriebsimpulsen an den Schrittmotor und zur Messung bzw. Anzeige
ob ein Steuerfehler des Schrittmotores auftritt, wenn die
Impulssignale durch den Wellenformer in Reaktion auf die
Antriebsimpulse nicht normal erzeugt wurden.
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Wird jeder Schrittmotor in Reaktion auf die Antriebsimpulse
rotiert, so werden durch den Impulsgenerator
Zweiphasenimpulsartige Signale erzeugt. Die impulsartigen Signale
werden durch den Wellenformer in zweiphasige-Impulssignale
wellenmäßig geformt. Aus diesem Grunde kann die normale
Rotation jedes Schrittmotores mit Hilfe dieser
Zweiphasenimpulssignale gemessen bzw. angezeigt werden. Da zusätzlich
der Wellenformer Hysteresecharakteristiken aufweist,
bewirkt der Zustand des nicht-im-Takt-seins des
Schrittmotores keine Steuerschwingung bei den Ausgangsimpulse von dem
Wellenformer, selbst wenn eine Steuerschwingung bei den
pulsartigen Signalen von dem Impulsgenerator auftritt. In
diesem Falle sind die Signale von vom Wellenformer
zweiphasige Impulse, so daß eine Rotationsrichtung des
Schrittmotores gemessen bzw. angezeigt werden kann. Eine falsche
Rotationsrichtung kann genauestens gemessen, und ein
Steuerfehler des Schrittmotores unverzüglich angezeigt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur
Steuerung der Farbzufuhrmengen von individuellen
Zonen gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine
Antriebseinheit der in Fig. 1 dargestellten
Vorrichtung zeigt;
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Fig. 3 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung von
Steuerungsvorgängen.
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles
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Die vorliegende Erfindung wird im folgenden im Detail
beschrieben unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
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Bezugnehmend auf Fig. 1 sind Messerabstandeinstellschalter
11&sub1; + 11n, die jeweils Zonen entsprechen, welche durch
Aufteilung einer axialen Länge einer Druckplatte erhalten
wurden in einer Bedienungstafel (auf die im folgenden unter
OP Bezug genommen wird) 1 angeordnet. Indikatoren 12&sub1; bis
12n wie beispielsweise Anzeigeleisten, sind oberhalb der
Schalter 11&sub1; bis 11n derart angeordnet, daß sie den
Schaltern 11&sub1; bis 11n jeweils gegenüberliegen. Die Indikatoren 12&sub1;
bis 12n geben bzw. zeigen Abstände zwischen der Duktorwalze
und den Messern an. Eine Hauptsteuereinheit (die im
folgenden als MCT bezeichnet wird) 2, die mit der OP1 verbunden
ist, umfaßt einen Prozessor, wie beispielsweise einen
Mikroprozessor (der im folgenden als CPU bezeichnet wird) 21
als Hauptkomponente, einen Speicher (der im folgenden als
MM bezeichnet wird) 22, bestehend aus einem ROM (Read-Only-
Memory) und einem RAM (Random-Access-Memory), und
Schnittstellen, d. h. Interfaces (die im folgenden mit I/Fs
bezeichnet werden) 23 bis 25, die alle über einen Bus 26
verbunden sind. Die CPU 21 führt Befehle aus, die in dem
ROM, in dem MM 22 gespeichert sind und führt eine
vorbestimmte Datenverarbeitung durch während des
Speicherns/Auslesens notwendiger Daten in/von dem RAM in dem MM 22.
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Eine Subcontroleinheit, d.h. Steuerungshilfseinheit (die
mit SCT bezeichnet wird) 3, welche über die I/F 24 in der
MCT 2 angeschlossen bzw. verbunden ist, umfaßt eine CPU 31,
die der CPU 21 gleicht, einen MM 32, welcher dem MM 22
gleicht und I/Fs 33 bis 36. Die CPU 31, der MM 32 und die
I/Fs 33 bis 36 sind über einen Bus 37 verbunden. Die CPU 31
führt vorbestimmte Steuerungen im gleichen Betrieb, bzw. in
der gleichen Weise durch wie in der CPU 31.
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Antriebseinheiten (im folgenden als DRV bezeichnet werden)
4&sub1; bis 4n sind für die Messer des jeweiligen Farbkastens
angeordnet. Diese DRV's 4&sub1; bis 4n entsprechen den jeweiligen
Indikatoren 12&sub1; bis 12n.
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Wie in Fig. 1 gezeigt, werden die DRV's durch die DRV 4&sub1;
representiert. Die DRV 4&sub1; umfaßt einen Schrittmotor (der im
folgenden mit STM bezeichnet wird) 41 zur Steuerung eines
Abstandes zwischen der Duktorwalze und einem entsprechenden
Messer, einen Impulsgenerator (der im folgenden als PG
bezeichnet wird) 42, der direkt mit dem STM 41 verbunden
ist. Wenn ein von dem I/F 36 in der SCT 3 ausgegebenes
Auswahlsignal MC über einen Puffer 43 dem DRV 4&sub1; zugeführt
wird, so werden AND-Gatter 46 bis 52 aktiviert. Ein Antrieb
(im folgenden als DR bezeichnet) 54 wird durch ein
Vorwärts- oder Rückwärtsrotationsimpulsausgangssignal von der
SCT 3 über das I/F 35 in der SCT 3 in Übereinstimmung mit
einem Anregungssignal angetrieben, das von einem
Anregungsmustergenerator (der im folgenden als EPG bezeichnet wird)
53 erzeugt wird.
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Dadurch bewirkt der DR 54 eine schrittweise Rotation des
STM 41.
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Bei Rotation des STM 41 wird der PG 42 ebenfalls rotiert
und erzeugt Zweiphasen-impulsartige Signale φ a und φ b mit
der gleichen Phasendifferenz (90º außer Phase) wie bei
einem Zweiphasen-Kodierer. Die Zweiphasen-impulsartigen
Signale sind wellengeformt in zweiphasige Impulssignale φ A
und φ B mit Hilfe der AND Gatter 44 und 45, die als
Wellenformer mit Hysteresecharakteristika dienen. Die
zweiphasigen Impulssignale φ A und φ B werden dem I/F 34 in der SCT
3 zugeführt.
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Ein Widerstand R wird in einen Energiequellenrückweg des DR
54 eingefügt. Eine über dem STM 41 erzeugte Spannung bei
Zufuhr eines Antriebsstromes wird als Anregungsmeßsignal H
an das I/F 34 in der SCT 3 über ein AND Gatter 48
abgegeben.
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Wenn durch die wahlweise Verwendung der Schalter 11&sub1; bis 11n
in der OP 1 eine Vergrößerung/Verkleinerung des Abstandes
zwischen jedem Messer und der Duktorwalze bestimmt bzw.
vorgegeben wird, so werden die eingegebenen Daten der CPU
21 über das I/F 23 zugeführt. Die CPU 21 gibt über das I/F
24 Daten aus, welche Auskunft geben über das Messer bei
Vergrößerung/Verkleinerung des Abstandes. Diese Daten
werden über das I/F 33 der CPU 31 zugeführt. Die CPU 31 gibt
das Auswahlsignal MC über das I/F 36 ab um einen zu
steuernden DRV 4 auszuwählen. Die Vorwärts- oder
Rückwärtsrotationsimpulse PF oder PR, deren Anzahl einer Vergrößerung/-
Verkleinerung des Abstandes entspricht, werden von dem I/F
35 abgegeben. Der STM 41 wird über den EPG 53 und den DR 54
angetrieben. Der STM 41 wird aufgrund der Anzahl an
Schritten, die der Anzahl an Impulsen entspricht rotiert und aus
diesem Grunde kann der Abstand zwischen der Duktorwalze und
dem entsprechenden Messer eingestellt werden.
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Bei Rotation des STM 41 wird der PG 42 rotiert um die einen
Zustand der Rotation darstellenden impulsartigen Signalen
φ a und φ b abzugeben und gibt das Meßsignal H bei
Auferlegen eines Antriebsstromes von dem DR 54, ab. Wenn die
Impulssignale φ A und φ B über das I/F 34 normal erzeugt
werden, bestimmt die CPU 31, daß kein Zustand des nicht-in-
Takt-seins des STM 41 auftritt und ein Steuerzustand normal
ist. Gleichzeitig bestimmt die CPU 31 unter Verwendung des
Meßsignales H, daß ein Antriebszustand normal ist. Die SCT
3 bestimmt ob ein Fehler auftritt. Tritt ein Fehler auf, so
sendet die SCT 3 ein Fehlersignal an die MCT 2. Die MCT 2
zeigt in Übereinstimmung mit dem Fehlersignal einen Fehler
an.
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Eine Messerabstandsanzeige auf der OP 1 wird durch einen
Wert geliefert, der durch jeden der Schalter 11&sub1; bis 11n
bestimmt ist.
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Obige Steuerung wird wiederholt und aufeinanderfolgend in
der Reihenfolge der DRV 4&sub1; bis 4n bei hoher Geschwindigkeit
durchgeführt. Die Steuerung für die DRV 4&sub1; bis 4n und
Anzeigen auf den Indikatoren 12&sub1; bis 12n werden im Betrieb auf
dem OP 1 durchgeführt.
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Das I/F 25 wird zum Datenaustausch mit anderen Abschnitten
verwendet und die Datenverarbeitung wird mit Hilfe der CPU
21 durchgeführt.
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Fig. 2 ist eine einen Aufbau der DRV 4 darstellende
perspektivische Ansicht. Der STM 41 ist über ein
Reduktionsgetriebegehäuse 62 an einer Montageplatte 61 befestigt. Der
PG 42 ist direkt an dem STM 41 angekoppelt. Ein bekannter
Mechanismus (nicht gezeigt) zur Einstellung des
Messerabstandes wird über ein Zahnrad 63 und ein damit in Eingriff
stehendes Zahnrad 64 angetrieben. Das Zahnrad 63 ist auf
einer sich durch die Montageplatte 61 des Getriebegehäuses
62 erstreckenden Welle montiert.
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Ein Trageteil 65 ist in einer dem STM 41 gegenüberlienden
Stellung an der Montageplatte 61 befestigt und verläuft
parallel zu dem STM 41 und ähnlichem. Eine Leiterplatte 66
mit darauf befindlichen entsprechenden Schaltkreisen des in
Fig. 1 gezeigten DRV 4 ist fest gehalten und liegt dem STM
41 gegenüber.
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Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, welches hauptsächlich von der
CPU 31 in der SCT 3 durchgeführte Steuervorgänge darstellt.
Schritt 101 "Ist Fehlerflag des vorgegebenen Motor
eingestellt" wird durchgeführt. Gilt beim Schritt 101 N (NEIN),
so wird das Auswahlsignal MC abgegeben und Schritt 102
"Wähle den vorgegebenen Motor aus" wird durchgeführt.
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Schritt 111 "Gib PF oder PR durch einen Schritt aus" wird
ausgeführt. Lediglich die Antriebsimpulse, deren Anzahl
erforderlich ist um den STM 41 um eine Umdrehung zu
rotieren, werden ausgegeben. Schritt 112 "φ A und φ B normal?"
wird ausgeführt um zu bestimmen, ob die Impulssignale φ A
und φ B über die AND Gatter 44 und 45 normal sind.
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Falls J (JA) im Schritt 112, so wird der Schritt 121
"Bringe die gegenwärtigen Positionsdaten durch einen Schritt auf
den neuesten Stand" durchgeführt, um die Daten in dem MM 32
auf den neuesten Stand zu bringen. Schritt 122 "Stop die
Auswahl des vorgegebenen Motors" wird dadurch durchgeführt,
daß das Auswahlsignal MC unwirksam gemacht wird. Die
gleichen Betriebsmaßnahmen nach dem Schritt 101 werden über
"Ende" für den nächsten STM 41 durchgeführt.
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Liegt jedoch beim Schritt 112 N vor, so werden die
Impulssignale φ A und φ B nicht normal erzeugt und der STM 41 ist
in einem Zustand des nicht-im-Takt-seins eingestellt.
Schritt 131 "Stelle die Fehlerflag des vorgegebenen Motors
ein" wird durchgeführt. Gleichzeitig werden Daten, die
einen Fehler representieren an die MCT 2 gesandt und
Schritt 132 "Anzeige eines Fehlers des vorgegebenen Motors"
wird durchgeführt. Ein Blinken bzw. Flackern oder ein
Wechsel in der Anzeigefarbe eines entsprechenden Indikators 12
auf der OP 1 wird durchgeführt und signalisiert dabei dem
Bediener einen Steuerbetriebsfehler.
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Da der Zustand des nicht-im-Takt-seins des STM 41
unverzüglich und genauestens angezeigt bzw. gemessen und dem
Bediener unmittelbar signalisiert werden kann, kann eine
geeignete Maßnahme ergriffen werden, bevor eine große Menge
fehlerhaften Druckmateriales erzeugt wird, welche durch
einen Steuerfehler für die Farbversorgungsmengen bewirkt
wurde.
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Da der PG 42 die Zweiphasen-impulsartigen Signale φ a und
φ b erzeugt, kann der Zustand des nicht-im-Takt-seins des
Schrittmotores genauestens gemessen bzw. angezeigt werden,
selbst wenn ein Steuerschwingungsimpuls erzeugt wurde.
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Die Zweiphasen-Impulssignale φ A und φ B werden zur Messung
lediglich des Zustandes des nicht-im-Takt-seins des
Schrittmotors verwendet. Aus diesem Grunde ist dieses
Steuerschema keine rückführungslose Steuerung und es werden
keine durch Rauschen oder ähnlichem bewirkte Steuerfehler
erzeugt. Selbst wenn der STM 41 zwangsweise durch eine
externe Kraft rotiert wird, representieren die
Impulssignale φ A und φ B eine Rotationsrichtung und einen
Rotationswinkel. Aus diesem Grunde kann ein Positionsfehler erhalten
werden, indem die gemessene Rotationsrichtung und der
Winkel mit vorgegebenen Daten in dem MM 32 verglichen und
dabei beliebig der Positionsfehler korrigiert werden.
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Der STM 41 verwendet keine Bürste und der PG 42 keine
mechanischen Kontakte, anders als bei einem Potentiometer
oder ähnlichem. Die Lebensdauer und Stabilität der
Vorrichtung als Ganzes kann verbessert und eine hohe
Zuverlässigkeit sichergestellt werden.
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Ist aufgrund der Verwendung des STM 41 die Abstandsteuerung
genau und die Anzahl der Schritte des STM 41 zehnmal größer
oder mehr als eine minimale Befehlseinheit, so können die
Präzision und die Reproduzierbarkeit der Steuerung
verbessert werden. Gleichzeitig hat der Steuerungsausgangspunkt
des DRV 4 keine mechanischen Begrenzungen. Dadurch kann der
Steuerungsausgangspunkt unabhängig von dem
Justiermechanismus des Messerabstandes eingestellt werden.
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Da der PG 42 direkt mit dem STM 41 gekoppelt ist, wird die
Erzeugung von impulsartigen Signalen φ a und φ b bei
Rotation des STM 41 nicht verzögert und eine auf diesen
impulsartigen
Signalen beruhende Hochgeschwindigkeitsmessung bzw.
-anzeige kann erreicht werden.
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Der STM 41 kann ein mit Ultraschall betriebener Motor sein
und der PG 42 kann ein photoelektrischer Impulscodierer
sein um den gleichen Effekt zu erzielen wie bei obigem
Ausführungsbeispiel. Die Leiterplatte 66 für einen
Schaltkreis in Fig. 2 kann vernachlässigt werden und eine
Leiterplatte für einen Schaltkreis kann in die SCT 3 in Fig. 1
miteingearbeitet werden.
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Verschiedene Änderungen und Modifikationen der Anordnungen
der Fig. 1 und 2 können durchgeführt werden in
Übereinstimmung mit ausgewählten Verhältnissen bzw. Vorgaben.
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Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls anwendbar auf eine
Plattenregistrierung und eine Papiergrößenvoreinstellung
bei einer Druckerpresse mit geringfügigen Modifikationen.
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Wie zuvor erfindungsgemäß beschrieben wurde, können die
Zustände des nicht-im-Takt-seins der Schrittmotoren
unabhängig gemessen bzw. angezeigt werden und der hochpräzise,
hochstabile Steuerzustand erreicht werden, wenn die
Farbzufuhrmengen von individuellen Zonen durch die
Schrittmotoren gesteuert werden auf der Basis der Abstände zwischen
der Duktorwalze und den Messern. Verschiedene Effekte
können bei der Steuerung der Farbzufuhrmengen von
individuellen Zonen in verschiedenen Druckerpressen erreicht werden.