DE19756395B4

DE19756395B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Abtrennen von Materialbahnabschnitten von einer bewegten, endlosen Materialbahn in Übereinstimmung mit auf der Bahn aufgebrachten Druckmarken, insbes. zum Abtrennen von Briefhüllenzuschnitten von einer bedruckten Papierbahn

Info

Publication number: DE19756395B4
Application number: DE1997156395
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Thiel; Werner J. Dipl.-Ing. Reichstein
Original assignee: Winkler and Duennebier GmbH
Current assignee: Winkler and Duennebier GmbH
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: DE19756395A1; US6220134B1

Abstract

Vorrichtung zum Abtrennen von Materialbahnabschnitten von einer bewegten, endlosen Materialbahn (2) in Übereinstimmung mit auf der Bahn angebrachten Marken, insbes. zum Abtrennen von Briefhüllenzuschnitten (2') von einer bedruckten Papierbahn mittels einer rotierenden Messerwalze (3) mit einem daran angeordneten ersten Impulsgeber (10) zur fortlaufenden Bestimmung der Lage der Schnittkante (4), einem Zugwalzenpaar (6) zum Abziehen der Materialbahn (2) von einer Vorratsrolle und Einbringen der Materialbahn (2) in den Wirkungsbereich der Messerwalze (3), einem zweiten Impulsgeber (11) zum Erfassen der Drehzahl des Zugwalzenpaares (6), einem ersten Sensor (12'') zum Abtasten der Materialbahn (2) und zum Erzeugen eines Impulses bei Erfassung einer Marke (13), dessen Signal in Verbindung mit den Impulsen des ersten Impulsgebers (10) an der Messerwalze (3) zur Bestimmung der Position der Marke (13) relativ zur Position der Schneidkante (4) ausgewertet wird, gekennzeichnet durch einen zweiten Sensor (12') zum Abtasten der Materialbahn (2) und zum Erzeugen eines Impulses bei Erfassung einer...

Description

Bei der Herstellung von Briefhüllen "von der Bahn" erfolgt die Bildung von Einzelzuschnitten durch eine rotierende Messerwalze, die mit einer Gegenwalze oder -leiste zusammenwirkt. Die Papierbahn wird durch sog. Zugwalzen von einer Vorratsrolle abgezogen und zwischen Messer- und Gegenwalze geschoben. Nach dem Trennschnitt wird der Briefhüllenzuschnitt durch hier nicht weiter interessierende Transportmittel übernommen und weiteren Arbeitsgängen zugeführt. Die Länge der derart gebildeten Briefhüllenzuschnitte ist somit gegeben durch die Materialbahnlänge, die von den Zugwalzen zwischen zwei Schneidvorgängen in den Walzenspalt zwischen Messer- und Gegenwalze eingeschoben wird. Dabei ist es üblich, die Messerwalze als sog. Taktwalze zu betreiben, d.h., konstant mit Maschinengeschwindigkeit umlaufen zu lassen und die Längenänderung ausschließlich durch Drehzahländerung und damit Änderung der Umlaufgeschwindigkeit der die Materialbahn transportierenden Zugwalzen zu erreichen.
In den Anfängen des Briefhüllenmaschinenbaues wurde dies durch auswechselbare Zahnräder im Zugwalzenantrieb erreicht. Damit waren nur gestufte Längenänderungen möglich.
Es sind deshalb später auch stufenlose Getriebe und Differentialgetriebe an dieser Stelle zum Einsatz gekommen. In den letzten Jahren haben zunehmend prozessorgesteuerte Einzelantriebe im Maschinenbau Einzug gehalten. Damit ist es ohne zusätzlichen Aufwand möglich, die Relativgeschwindigkeit zwischen Zugwalzen und Messerwalze in weiten Grenzen zu verändern. Problematisch wird es allerdings, wenn die Forderung nach einer ganz bestimmten Schnittlage in Übereinstimmung mit einer auf der Bahn aufgebrachten Marke gestellt wird. Dieser Fall ist regelmäßig bei vorgedruckten Bahnen gegeben. Hier muß der Schnitt in Übereinstimmung mit dem Druckbild erfolgen. Dabei kann das Druckbild selbst als Marke dienen, üblicherweise aber ist eine spezielle Registermarke aufgedruckt, die die Stelle markiert, durch die der Schnitt verlaufen soll. Die Länge der Zuschnitte wird hier somit durch den Abstand der Marken zueinander vorgegeben. Ein manuelles Einstellen des Schnittverlaufes ist dadurch äußerst schwierig, da neben der Abschnittslänge nun auch noch die Phasenlage des Schnittes zur Marke zu beachten ist. Erschwerend kommt hinzu, daß nach erfolgtem Einregeln selbst kleinste verbleibende oder sich später einstellende Vorschubfehler recht schnell zu sichtbaren Summenfehlern aufaddiert werden und einen erneuten korrigierenden Eingriff nötig machen. Ein ständiges Überwachen des Schnittverlaufes durch das Bedienungspersonal ist deshalb von Nöten.
Aus der US 5,241,884 ist eine Einrichtung bekannt, die nach erfolgter manueller Grundeinstellung der Zuschnittslänge sich selbständig auf einen korrekten Schnittverlauf durch auf der Materialbahn aufgebrachte Registermarken einregelt.
Die Schneidwalze ist hier starr an den Hauptantriebsstrang der Maschine angekoppelt, während die Zugwalzen durch einen Servomotor über einen eigenständigen Antrieb verfügen. Sowohl an der Messerwalze als auch am Zugwalzenpaar sind Sensoren angeordnet, die mit einem Prozessor in der Maschinensteuerung in Verbindung stehen. Der Sensor an der Messerwalze erfaßt ständig die Lage des Messers, der Sensor am Zugwalzenpaar dessen Drehzahl. Über ein Tastenfeld wird darüber hinaus die, z.B. durch Messung des Markenabstandes, ermittelte Länge der Zuschnitte manuell eingegeben. Aus diesen Werten errechnet der Prozessor die erforderliche Relativgeschwindigkeit zwischen Zugwalzenpaar und Messerwalze und stellt den Zugwalzenantrieb entsprechend ein. Es entstehen somit Zuschnitte einer Länge entsprechend dem eingegebenen Markenabstand; einzuregeln bleibt nur noch, korrekte Längeneingabe vorausgesetzt, die Phasenlage des Schnittes zur Marke. Dazu ist ein optischer Sensor an der Materialbahn angeordnet, der auf die Registermarken anspricht und das Erkennen einer solchen Marke an den Prozessor meldet. Aus der Kenntnis der momentanen Lage von Marke und Messer und den Bewegungsgeschwindigkeiten ermittelt der Prozessor, wo das Messer, relativ zur Registermarke, die Materialbahn durchtrennen wird. Stellt er fest, daß Schnitt und Marke dabei nicht zusammenfallen, so wird die Drehzahl der Zugwalzen im Sinne einer Fehlerverringerung so lange verändert, bis der gewünschte Schnittverlauf erzielt wird.
Nachteilig an dieser Lösung ist es, daß zur Inbetriebnahme der Schneideinrichtung zunächst der Markenabstand ermittelt werden muß, um ihn dann manuell einzugeben.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Schneideinrichtung, die sich völlig selbständig auf die auf einer Materialbahn aufgedruckten Marken einrichtet und eines entsprechenden Verfahrens zum Abtrennen von Materialbahnabschnitten.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit dem Merkmalen des Anspruchs 2.
Gelöst wird diese Aufgabe insbesondere durch einen Sensor zum Abtasten der Materialbahn und zum Erzeugen eines Impulses bei Erfassung einer Marke, dessen Signal in Verbindung mit den Impulsen des Impulsgebers am Zugwalzenpaar zur Bestimmung des Abstandes zwischen zwei Marken ausgewertet wird.
Vorteilhaft an dieser Lösung ist es, dass die mit der Ermittlung und manuellen Eingabe des Markenabstandes verbundenen Umstände und Fehlermöglichkeiten entfallen.
Die Erfindung geht aus der Beschreibung eines in der schematischen Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels hervor.
In der Zeichnung zeigen:
1: Eine schematische Draufsicht auf den für das Ablängen von Briefhüllenzuschnitten zuständigen Bereich einer Briefhüllenherstellungsmaschine;
2: eine schematische Seitenansicht auf den für das Ablängen von Briefhüllenzuschnitten zuständigen Bereich einer Briefhüllenherstellungsmaschine.
In den 1 und 2 ist eine Schneidstation 1 zur Herstellung von Briefhüllenzuschnitten 2' aus einer endlosen Materialbahn 2 dargestellt. Angeordnet ist die Schneidstation 1 zwischen einer hier nicht dargestellten Vorratsrolle, von der die Materialbahn 2 abgezogen wird und nachgeschalteten, hier ebenfalls nicht dargestellten, bekannten Arbeitsstationen zum Falten und Gummieren der durch den Schneidvorgang gebildeten Zuschnitte 2'. Kernstück der Schneidstation 1 ist eine im Maschinengestell drehbar gelagerte Messerwalze 3 mit einer messerförmigen Schneid kante 4, die in bekannter Weise gegen eine sog. Amboß- oder Gegenwalze 5 arbeitet. Der Messerwalze 3 vorgelagert ist ein Zugwalzenpaar 6. Der Antrieb der Messerwalze 3 erfolgt in Synchronisation mit den nachgeschalteten, hier nicht dargestellten, Arbeitsstationen entweder über einen mit den Antrieben der nachgeschalteten Stationen elektrisch verkoppelten Servomotor oder in konventioneller Bauweise, wie in der Zeichnung gezeigt, über einen Zahntrieb 7, der die Drehbewegung von einer sich über die gesamte Maschinenlänge erstreckenden Hauptantriebswelle 8 abgreift. Der Antrieb des Zugwalzenpaares 6 ist unabhängig vom Messerwalzenantrieb und erfolgt über einen Servomotor 9. Mechanisch gekoppelt mit der Messerwalze 3 ist ein Impulsgeber 10, der die Drehbewegung der Walze in eine Impulsfolge von z.B. 10 000 Impulsen pro Umdrehung auflöst und über den ständig die Position der Schneidkante 4 erfaßt wird. Der Antrieb des Zugwalzenpaares 6 ist ebenfalls mit einem Impulsgeber 11 von gleicher oder ähnlicher Auflösung gekoppelt, der zumeist bereits im Servomotor 9 integriert ist, hier aber, zur Verdeutlichung, als separates Bauteil dargestellt ist. Oberhalb der Materialbahn 2 sind optische Sensoren 12 und 12'' angeordnet, die beide auf Registermarken 13 ansprechen, die auf der Materialbahn 2 aufgedruckt sind. Die von den Sensoren 12' und 12'' erzeugten Impulse werden zu unterschiedlichen Zwecken ausgewertet. Da sie aber stets von den Registermarken 13 hergeleitet werden, sind in Weiterbildung der Erfindung diese Sensoren 12' und 12'' zu einem gemeinsamen Sensor 12 vereinigt, dessen Impulse, wie noch näher dargelegt wird, je nach Bedarf für den einen oder anderen Zweck herangezogen werden.
Sowohl die Impulsgeber 10 und 11 an Messerwalze 3 bzw. Zugwalzenpaar 6 als auch der optische Sensor 12 geben elektrische Signale ab, die über Datenleitungen 14, 15, 16 einem rechnerge stützten Steuergerät 17 zugeführt und dort von einem Prozessor ausgewertet werden. Das Steuergerät 17 seinerseits steuert in hier nicht dargestellter Weise den Hauptantrieb der Maschine und damit auch den Antrieb der Messerwalze 3 und über eine Steuerleitung 18 auch den Servomotor 9 zum Antrieb des Zugwalzenpaares 6 an.
Wie bereits erwähnt, ist die Drehzahl des Zugwalzenpaares 6 über Servomotor 9 unabhängig von der Drehzahl der restlichen Maschine veränderbar. Dies erlaubt eine Veränderung der zugeführten Materialbahnlänge pro Maschinentakt bzw. pro Umlauf der Messerwalze 3 und somit eine Änderung der Länge der Zuschnitte 2'.
Im vorliegenden Fall soll die Länge der Zuschnitte 2' mit den Abständen A der Registermarken 13 übereinstimmen und der Schnitt durch die Registermarken 13 hindurch erfolgen. Wie dies mit der in ihren Hauptbestandteilen vorgestellten Schneideinrichtung erreicht wird, soll im folgenden näher erläutert werden. Dabei wird davon ausgegangen, daß eine neue, mit Registermarken 13 versehene Materialbahn 2 in die Maschine eingelegt worden ist. Der Abstand der Registermarken 13 zueinander ist zunächst unbekannt. Sobald das Bedienungspersonal die Maschine in Betrieb nimmt, werden mit dem Anlauf der Motore auch die Impulsgeber 10 und 11 an Messerwalze 3 und Zugwalzenpaar 6 und der Sensor 12 aktiviert und die von ihnen erzeugten elektrischen Impulse über die Datenleitungen 14, 15 und 16 dem rechnergestützten Steuergerät 17 zugeführt.
Aus diesen Werten und in Kenntnis der momentanen Maschinendrehzahl und der Walzendurchmesser stellt das rechnergestützte Steuergerät 17 selbständig die Schneideinrichtung 1 ein, wobei sich dieser Vorgang in drei Schritte zerlegen läßt:

a) Bestimmen des Markenabstandes
b) Einstellen der Drehzahl des Zugwalzenpaares derart, daß die Materialbahn pro Arbeitstakt der Messerwalze um eine Strecke A = Markenabstand vorgeschoben wird
c) Erfassen der Phasenlage zwischen der Registermarke 13 und Schneidkante 4 und korrigieren der Vorschubgeschwindigkeit des Zugwalzenpaares 6, bis der Schnitt durch die Registermarke 13 verläuft.

Im genannten ersten Schritt a) ermittelt der Rechner den Markenabstand A, indem er die Impulse des Impulsgebers 11 am Zugwalzenpaar 6 zählt, die zwischen zwei Impulsen des optischen Sensors 12 liegen und daraus die resultierende Vorschubbewegung der Materialbahn 2 errechnet. Zur Durchführung des zweiten Schrittes b) wertet der Rechner die Impulse der Impulsgeber 10 und 11 aus, um die Drehzahl des Zugwalzenpaares 6 in der unter b) genannten Weise relativ zur Drehzahl der Messerwalze 3 einzustellen.
Im dritten Schritt c) schließlich, dem normalen Betriebszustand der Schneideinrichtung 1, sind es die Impulse des optischen Sensors 12 und des Impulsgebers 10 an der Messerwalze 3, die ständig ausgewertet werden. Dabei stellt der Rechner fest, wo sich das Messer 4 befindet, wenn die Registermarke 13 den optischen Sensor 12 passiert. Aus der Kenntnis der Vorschubbewegung der Materialbahn 2 und der Umfangsgeschwindigkeit der Messerwalze 3 ermittelt der Rechner die zu erwartende Lage des Schnittes relativ zur Registermarke 13. Fallen Schnitt und Registermarke nicht zusammen, verändert der Rechner die Drehzahl des Zugwalzenpaares und damit die Bahngeschwindigkeit im Sinne einer Verringerung des Fehlers so lange, bis der gewünschte Schnittverlauf erreicht ist.
In diesem Zustand arbeitet die Schneidvorrichtung 1 völlig stabil. Jede sich abzeichnende Änderung des Schnittverlaufs, auch durch von außen hereingetragene Störungen, wie sie etwa durch Änderung der Maschinengeschwindigkeit verursacht werden können, werden sofort erkannt und ausgeregelt.

1: Schneidstation gesamt
2: Materialbahn
2': Zuschnitte aus Materialbahn
3: Messerwalze
4: Messer
5: Gegenwalze
6: Zugwalzenpaar
7: Zahntrieb
8: Hauptantriebswelle
9: Servomotor an Zugwalzenpaar
10: Impulsgeber am Messerwalze
11: Impulsgeber am Zugwalzenpaar
12: optischer Sensor
12': optischer Sensor zur Ermittlung des Markenabstandes
12'': optischer Sensor zur Ermittlung der Markenposition
13: Registermarke
14: Datenleitung
15: Datenleitung
16: Datenleitung
17: Steuergerät
18: Steuerleitung

Claims

Vorrichtung zum Abtrennen von Materialbahnabschnitten von einer bewegten, endlosen Materialbahn (2) in Übereinstimmung mit auf der Bahn angebrachten Marken, insbes. zum Abtrennen von Briefhüllenzuschnitten (2') von einer bedruckten Papierbahn mittels einer rotierenden Messerwalze (3) mit einem daran angeordneten ersten Impulsgeber (10) zur fortlaufenden Bestimmung der Lage der Schnittkante (4), einem Zugwalzenpaar (6) zum Abziehen der Materialbahn (2) von einer Vorratsrolle und Einbringen der Materialbahn (2) in den Wirkungsbereich der Messerwalze (3), einem zweiten Impulsgeber (11) zum Erfassen der Drehzahl des Zugwalzenpaares (6), einem ersten Sensor (12'') zum Abtasten der Materialbahn (2) und zum Erzeugen eines Impulses bei Erfassung einer Marke (13), dessen Signal in Verbindung mit den Impulsen des ersten Impulsgebers (10) an der Messerwalze (3) zur Bestimmung der Position der Marke (13) relativ zur Position der Schneidkante (4) ausgewertet wird, gekennzeichnet durch einen zweiten Sensor (12') zum Abtasten der Materialbahn (2) und zum Erzeugen eines Impulses bei Erfassung einer Marke (13), dessen Signal in Verbindung mit den Impulsen des zweiten Impulsgebers (11) am Zugwalzenpaar (6) zur Bestimmung des Abstandes zwischen zwei Marken (13) ausgewertet wird.
Verfahren zum Abtrennen von Materialbahnabschnitten von einer bewegten, endlosen Materialbahn (2) in Übereinstimmung mit auf der Bahn angebrachten Marken, insbes. zum Abtrennen von Briefhüllenzuschnitten (2') von einer bedruckten Papierbahn unter Verwendung einer rotierenden Messerwalze (3) mit einem daran angeordneten ersten Impulsgeber (10) zur fortlaufenden Bestimmung der Lage der Schnittkante (4), eines Zugwalzenpaares (6) zum Abziehen der Materialbahn (2) von einer Vorratsrolle und Einbringen der Materialbahn (2) in den Wirkungsbereich der Messerwalze (3), eines zweiten Impulsgebers (11) zum Erfassen der Drehzahl des Zugwalzenpaares (6) und eines Sensors (12) zum Abtasten der Materialbahn (2) und zum Erzeugen eines Impulses bei Erfassung einer Marke (13), dessen Signal in Verbindung mit den Impulsen des ersten Impulsgebers (10) an der Messerwalze (3) zur Bestimmung der Position der Marke (13) relativ zur Position der Schneidkante (4) ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal des Sensors (12) in Verbindung mit den Impulsen des zweiten Impulsgebers (11) am Zugwalzenpaar (6) zusätzlich zur Bestimmung des Abstandes zwischen zwei Marken (13) ausgewertet wird.