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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer voreingestellten
Spaltweite zwischen zwei Falzwalzen wenigstens eines Falzwalzenpaares
in einem Falzwerk, bei dem der Einfluss der Temperatur auf die Spaltweite
zwischen den Falzwalzen berücksichtigt
wird.
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Aus
der
EP 0 511 488 A1 ist
eine Falzmaschine bekannt, die mehrere radial zueinander einstellbare,
jeweils paarweise eine Falzstelle bildende Falzwalzen aufweist.
Diese Falzwalzen sind jeweils an einem Ende eines Armes eines zweiarmigen
Hebels gelagert, wobei am anderen Arm des Hebels ein Ende einer
Zugfeder angebracht ist, deren anderes Ende gestellfest ist. Durch
die Feder wird die Falzwalze in Richtung der anderen Falzwalze des Falzwalzenpaares
vorgespannt. Außerdem
ist ein Positionierantrieb vorgesehen, der an dem anderen Arm des
Hebels angreift, um den Hebel gegen die Kraft der Feder zu verschwenken,
um eine vorherbestimmte Spaltweite zwischen den beiden Falzwalzen einzustellen.
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Zur
Bestimmung der jeweiligen Spaltweite zwischen den Falzwalzen jedes
Falzwalzenpaares ist am Bogeneinlauf eine Dickenmesseinrichtung
vorgesehen, die die Dicke eines einlaufenden Bogens misst. Außerdem wird
die Länge
des Bogens durch eine Längenmesseinrichtung
gemessen. Die gemessenen Daten werden an einen programmierten Prozessrechner
weitergegeben, dem zusätzlich
die gewünschte
Falzart eingegeben wird. Aus den eingegebenen und gemessenen Werten
errechnet der Prozessrechner die erforderlichen Spaltweiten an den einzelnen
Falzwalzenpaaren und steuert die Positionierantriebe so, dass die
entsprechenden errechneten Spaltweiten eingestellt werden.
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Die
EP 1 321 411 A1 beschreibt
ein Verfahren zur Einstellung der Spaltweite mehrerer Falzwalzenpaare,
die an einer Falzmaschine vorgesehen sind. Bei diesem Verfahren
werden die beiden Falzwalzen der Falzwalzenpaare in Kontakt miteinander
gebracht. Anschließend
wird ein Bogen zwischen den beiden Falzwalzen der einzelnen Falzwalzenpaare
durchgeführt,
wodurch sich wenigstens eine der beiden Falzwalzen unter Bildung
eines Falzspaltes bezüglich
der anderen bewegt. Bei jedem Falzwalzenpaar wird ein der Spaltweite
entsprechender Messwert bei der Durchführung des Bogens erfasst. Dann
werden die Spaltweiten der einzelnen Falzwalzenpaare durch Verstellung
der wenigstens einen bewegbaren Falzwalze mittels eines Positionierantriebs
auf die entsprechenden erfassten Messwerte eingestellt.
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Mit
den genannten Verfahren ist es möglich, die
Spaltweite zwischen den einzelnen Falzwalzenpaaren auf einen optimalen
Wert einzustellen. Dies gilt jedoch nur im Bereich einer bestimmten
Temperatur, der Referenztemperatur, bei der das Verfahren zur Einstellung
der Spaltweite durchgeführt
wurde.
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Während des
Betriebes einer Falzmaschine unterliegen alle an der Falzbildung
beteiligten Maschinenelemente und elektronische Baugruppen Temperatureinflüssen durch
die Umgebung und auch durch den Betrieb der Falzmaschine selbst.
Die Falzmaschine kann sich im Verlauf des Tages homogen erwärmen. Hierdurch
findet eine gleichmäßige Größenänderung
auch des Spaltes zwischen den Falzwalzen eines Falzwalzenpaares
statt, so dass die voreingestellte Spaltweite zwischen den Falzwalzen
nicht mehr optimal ist und es zu Fehlfalzungen kommen kann.
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Die
Falzmaschine kann sich aber auch ungleichmäßig erwärmen, zum Beispiel wenn die
Falzmaschine an einer südlichen
Fensterfront wesentlich stärker
erwärmt
wird, als an der von dem Fenster abgewandten Seite. Die Maschinenseite,
auf der sich die Antriebe befinden, wird durch Wärmeentwicklung an den Motoren
und durch Reibung an den Übertragungselementen
stärker
erwärmt
als auf der anderen Seite. Dies bedeutet, dass sich die Spalte zwischen den
Falzwalzen über
deren Breite ungleichmäßig ändern.
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Es
ist bekannt, dass sich Falzwalzenspalte auf Grund der Wärmeausdehnung
aller an der Spaltbildung beteiligten Elemente in ihrer Größe im Mittel um
circa 1 μm
pro Kelvin ändern.
Dies bedeutet, dass sich beispielsweise bei einer Temperaturänderung von
20 Kelvin ein eingestellter Walzenspalt um circa 20 μm verändert. Dies
entspricht circa einem Drittel einer mittleren Papierdicke, die
sich im Bereich von 60 μm
bewegt. Damit verändern
sich die Transporteigenschaften der Falzwalzen ähnlich wie bei einer geometrischen
Fehleinstellung gravierend. Auch elektronische Bauelemente, die
zu Messungen und zur Positionierung verwendet werden, unterliegen
einer Wärmebewegung.
Zusätzlich
verändern
sie noch abhängig
von der Temperatur ihre Signalpegel.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen,
mit dem Temperatureinflüsse
an einer Falzmaschine optimal kompensiert werden können, damit
die Spaltweite zwischen den Falzwalzen eines Falzwalzenpaares stets
optimal eingestellt ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der
Patentansprüche
2 bis 8.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
sind in einem Speicher eines Prozessrechners Temperatur-Spaltkorrekturwert-Kennlinien
für unterschiedliche
Referenztemperaturen abgelegt. Aus diesen Temperatur-Spaltkorrekturwert-Kennlinien
kann von dem Prozessrechner für
jede Temperatur, die in der Umgebung des Falzwalzenpaares gemessen
wird, ein optimaler Spaltkorrekturwert bezogen auf die jeweilige
Referenztemperatur gelesen werden. Dieser Spaltkorrekturwert kann
entweder an einer Anzeige an der Maschine angezeigt werden, wodurch
einem Bediener die Möglichkeit
gegeben wird, den Spalt manuell auf den optimalen Wert zu korrigieren.
Vorzugsweise erfolgt die Korrektur der Spaltweite jedoch automatisch,
indem der Prozessrechner ein Signal für den entsprechenden Korrekturwert
an entsprechende Positionierantriebe weitergibt, durch die die Spaltweite
voreingestellt wurde, wie es beispielsweise bei dem aus der
EP 0 511 488 A1 bekannten
Verfahren der Fall ist.
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Auch
die Änderung
elektronischer Bauelemente, die zu Messungen und zur Positionierung
verwendet werden und einer Wärmebewegung
unterliegen, können
einschließlich
ihrer Signalpegeländerungen
in der Temperatur-Spaltkorrekturwert-Kennlinie berücksichtigt werden.
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Wenn
es bekannt ist, dass sich die Falzmaschine im Wesentlichen homogen
erwärmt,
ist nur ein einziger Spaltkorrekturwert für das jeweilige Falzwalzenpaar
erforderlich. Wenn jedoch die Temperaturerwärmung an beiden Seiten der
Falzwalzen unterschiedlich ist, wird vorzugsweise die Temperatur
in der Umgebung beider Seiten des Falzwalzenpaares gemessen. Für jede Seite
wird ein Spaltkorrekturwert gelesen und die Spaltweite wird an beiden
Seiten dem zugeordneten Spaltkorrekturwert entsprechend korrigiert.
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Die
Temperatur-Spaltkorrekturwert-Kennlinie kann empirisch ermittelt
werden, indem beispielsweise die Spaltweite zwischen zwei Falzwalzen
eines Falzwalzenpaares bei einer Referenztemperatur auf einen optimalen
Wert eingestellt wird, beispielsweise durch das aus der
EP 0 511 488 A1 bekannte Verfahren.
Anschließend
werden bei unterschiedlichen Temperaturen, bei denen die Spaltweite
nicht mehr optimal ist, die Positionierantriebe so eingestellt,
dass wieder ein optimaler Falzvorgang möglich ist. Der hierfür erforderliche
Verstellweg wird dann direkt oder indirekt, beispielsweise durch
Signaländerungen,
gemessen und in die Kennlinie eingetragen. Durch Interpolation ergeben
sich hierdurch für
die einzelnen Falzwalzenpaare Kennlinien, aus denen für bestimmte
Temperaturen die erforderlichen Spaltkorrekturen genommen werden
können.
Diese Kennlinien werden in dem Speicher der Prozesseinrichtung hinterlegt.
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Die
Messungen der Spaltweitenveränderungen
können
auch optisch, mechanisch oder dergleichen durch eine Spaltweitenmesseinrichtung
gemessen werden.
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Bevorzugt
erfolgt die Korrektur der Spaltweite während des Betriebs des Falzwerks
fortlaufend bei Änderungen
der Temperatur.
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Zweckmäßigerweise
wird die Korrektur der Spaltweite durch Verstellung der Positionierantriebe der
Falzwalzen automatisch durch die Prozesseinrichtung durchgeführt. Sie
kann aber auch als Hinweis an den Bediener ausgegeben werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden
kann, wird nachstehend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
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1 schematisch
ein Taschenfalzwerk im Bereich einer Falzstelle,
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2 eine
Temperatur-Spaltkorrekturwert-Kennlinie.
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In 1 ist
schematisch die Anordnung von zwei Falzwalzenpaaren an einer Falzstelle 10 einer Taschenfalzmaschine
gezeigt, wobei ein erstes Falzwalzenpaar von Falzwalzen 12, 14 und
ein zweites Falzwalzenpaar von der Falzwalze 14 und einer weiteren
Falzwalze 16 gebildet wird. Für die Durchführung eines
Taschenfalzvorgangs wird ein Bogen in den Walzenspalt zwischen den
Falzwalzen 12, 14 eingeführt und von diesen in eine
Falztasche (nicht gezeigt) transportiert, in der der Bogen an einem
Anschlag anschlägt,
wodurch sich eine Schlaufe bildet, die in den Walzenspalt zwischen
den Falzwalzen 14, 16 eingeführt wird, wodurch eine Falzung
durchgeführt
wird.
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Die
Falzwalze 12 ist fest installiert, während die Falzwalzen 14, 16 zur
Einstellung der Spaltweite der jeweiligen Walzenspalte eingestellt
werden können.
Auf beiden Seiten der Falzwalze 14 ist jeweils ein erster
Arm eines zweiarmigen Hebels 17 bzw. 34 mit der
Achse der Falzwalze 14 verbunden. Der in 1 rechte
Hebel 17 ist um eine parallel zur Achse der Falzwalze 14 verlaufende
Achse 18 drehbar gelagert. An dem zweiten Arm des Hebels 17 greift
eine Druckfeder 22 an, deren anderes Ende an einem gestellfesten
Lagerpunkt 20 befestigt ist. Durch die Feder 22 wird
die Falzwalze 14 in Richtung der Falzwalze 12 vorgespannt.
Auf der der Feder 22 gegenüberliegenden Seite des zweiten
Arms des Hebels 17 ist ein Positionierantrieb 24 angeordnet,
der auf den zweiten Arm des Hebels 17 wirkt. Durch den
Positionierantrieb 24 wird der Hebel 17 gegen
die Kraft der Feder 22 zur Einstellung des Walzenspaltes
zwischen den Falzwalzen 12, 14 verschwenkt. Die
Verschwenkung des Hebels 34 erfolgt auf gleiche Weise durch
einen Positionierantrieb 32.
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An
den beiden Enden der Falzwalze 16 ist auf gleiche Weise
ein zweiarmiger Hebel 38 bzw. 42 mit der Achse
der Falzwalze 16 verbunden, wobei die Hebel 38, 42 senkrecht
zu den Hebeln 17, 34 angeordnet sind. Die Hebel 38, 42 werden
jeweils durch Positionierantriebe 36 bzw. 40 gegen
die Kraft von Federn 41 und 43 verschwenkt.
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Alle
Antriebe 24, 32, 36, 40 werden
durch einen Prozessrechner 26 gesteuert. Außerdem sind
in der Nähe
der linken Stirnseiten und in der Nähe der rechten Stirnseiten
der Falzwalzen 12, 14, 16 zwei Temperaturmesseinrichtungen 28 bzw. 30 vorgesehen,
die die Temperaturen in der Umgebung der Enden der Falzwalzen 12, 14, 16 messen
und entsprechende Messwerte an den Prozessrechner 26 weitergeben.
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In
dem Speicher des Prozessrechners 26 sind außerdem Temperatur-Spaltkorrekturwert-Kennlinien
gespeichert, wie sie in 2 gezeigt sind. Auf der Abszisse
ist die Temperatur θ und
auf der Ordinate der Spaltkorrekturwert ΔSpalt aufgetragen.
Die einzelnen Kennlinien gelten jeweils für die Korrektur eines Walzenspaltes,
z. B. zwischen den Falzwalzen 14, 16, bei unterschiedlichen
Referenztemperaturen. Die Temperatur θ, bei der die jeweilige Kennlinie
die Abszisse schneidet, ist jeweils die Referenztemperatur, bei
der keine Korrektur der Spaltweite erforderlich ist.
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Die
Walzenspalte zwischen den Falzwalzen
12,
14 bzw.
14,
16 werden
beispielsweise mittels des aus der
EP 1 321 411 A1 bekannten Verfahrens auf der
Basis der ermittelten Bogendicke und Bogenlänge sowie der Falzart durch
den Prozessrechner
26 voreingestellt. Der Prozessrechner
ermittelt dann aus den von den Temperaturmesseinrichtungen
28,
30 ermittelten
Temperaturen aus den Temperatur-Spaltkorrekturwert-Kennlinien den
jeweiligen Spaltkorrekturwert Δ
Spalt, der erforderlich ist, damit der Walzenspalt
abhängig
von der gemessenen Temperatur optimal eingestellt werden kann. Dann
gibt der Prozessrechner
26 ein dem jeweiligen Spaltkorrekturwert Δ
Spalt entsprechendes
Signal an die entsprechenden Positionierantriebe
24,
32,
36 und
40 weiter,
die daraufhin die optimale Spaltweite zwischen den Falzwalzen
12,
14 bzw.
14,
16 durch
Verschwenkung der Hebel
17,
34,
38,
42 einstellen.
Diese Korrektur erfolgt fortlaufend während des Betriebs der Falzmaschine.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wurde anhand eines Taschenfalzwerks beschrieben. Es kann jedoch
auch zur Einstellung des Spaltweite zwischen zwei Falzwalzen in
anderen Falzwerken, wie z. B. in einem Schwertfalzwerk durchgeführt werden.