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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zuführen von
einzelnen Blättern
aus einem Stapel von Blättern
an eine Transporteinrichtung zum Transportieren der Blätter zu
einer Bearbeitungsstation, die Vorrichtung umfasst eine erste Unterdruckkammer
mit einem integrierten Zuführtisch,
der den Stapel aus Blättern
trägt,
eine Anzahl von separat angetriebenen Wellen, die senkrecht zu der
Transportrichtung positioniert sind und in der Unterdruckkammer
im Wesentlichen gleich weit voneinander beabstandet angeordnet sind
und die jede eine Vielzahl von Rädern
mit Reibbelag, die durch zugehörige Öffnungen
in dem Zuführtisch
vorstehen, tragen, und eine Blatthalterung, die vertikal über dem
Zuführtisch
und in einem Abstand von dem Zuführtisch,
der etwas größer als
die Dicke eines Blattes ist, angeordnet ist.
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Die
Erfindung bezieht sich ebenso, jedoch nicht nur, auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Zuführen
und Stanzen von Kartonzuschnitten, beispielsweise von Wellpappe,
von einem Stapel von Zuschnitten an eine Maschine zum Aufbringen
von Text und/oder zum Stanzen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Das
Problem, das entsteht, wenn ein (unterstes) Blatt eines Stapels
zugeführt
wird, besteht in der Tatsache, dass es in der Praxis unmöglich ist,
ein Blatt ohne einen gewissen Grad an Schlupf zwischen den Zuführrädern und
dem Blatt zuzuführen,
wodurch eine unzureichende Wiederholpräzision verursacht wird. Dies
wird durch die Tatsache begründet, dass
sich die Reibung zwischen den Rädern
und dem Blatt mit der sich kontinuierlich verändernden Anzahl in dem Stapel,
der Art des Blattes (Oberfläche,
Dicke/Gewicht etc.), den Veränderungen
in der Geschwindigkeit usw. ändert.
Um den Schlupf zwischen den Rädern
und dem Blatt zu minimieren, wurde bisher ein großes Vakuum
(Negativdruck) verwendet. Dies impliziert jedoch, dass das nächste Blatt
zu schnell aufgelegt wird und in Kontakt mit den verzögernden Rädern kommt,
wodurch das Blatt beschädigt
wird und die Räder
verschlissen werden. Es droht ebenso die Gefahr, dass das nächste Blatt
in Richtung auf die vordere Blatthalterung zugeführt wird, was in der Beschädigung der
Vorderkante des Blattes resultiert. Dies kann außerdem dazu führen, dass
die Blattzuführung
unterbrochen wird, wenn Stauung eintritt, d. h. zwei Blätter (das
eine, das zuzuführen
ist, und das andere auf diesem) werden gleichzeitig in den Spalt
zwischen Blatthalterung und Zuführtisch
eingeführt
und bleiben stecken. Dem würde
theoretisch entgegengewirkt, wenn ein Motor mit einem ausreichenden
Bremsmoment verwendet werden könnte.
Dann wäre
es theoretisch möglich, die
Radwellen in einer erheblich kürzeren
Zeit über eine
erhebliche kürzere
Strecke zu verzögern.
Jedoch ist dies durch die Leistung der kommerziell erhältlichen
Motoren, die entweder ein zu hohes Bremsmoment oder ein zu hohes
Massenträgheitsmoment
aufweisen, begrenzt. Um diesen oben erwähnten Problemen entgegenzuwirken,
muss das Vakuum verringert werden, was einen abträglichen Effekt
auf die Wiederholpräzision
hat, wenn unkontrollierbarer Schlupf (der ebenso von der Geschwindigkeit,
der Höhe
des Stapels etc. abhängt)
eintritt.
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Eine
Blattzuführvorrichtung
des oben definierten Typs ist bereits aus dem U.S.-Patent 5.006.042
bekannt. Diese bekannte Blattzuführvorrichtung
umfasst eine Niederdruckkammer mit einem integrierten Zuführtisch,
der zum Auflegen eines Stapels von Blättern vorgesehen ist, und eine
Blatthalterung über
dem Zuführtisch
in einem Abstand von der Größe der Dicke
eines Blattes. In der Unterdruckkammer ist eine Anzahl von Wellen
angeordnet. Die Wellen tragen eine Vielzahl von Rädern, die
durch Öffnungen
in dem Zuführtisch
vorstehen und die dazu dienen, das unterste Blatt des Stapels durch den
Spalt zwischen dem Zuführtisch
und der Blatthalterung zu einem Bandförderer zu transportieren. Jede
Welle wird von einem separaten Motor angetrieben. Unter Bezugnahme
auf die obige Argumentation und die Tatsache, dass die Strecke zwischen
der der Blatthalterung nächsten
Radwelle bis zu der Blatthalterung einerseits und dem Bandförderer anderseits relativ
groß ist,
besteht die Gefahr, dass die Blätter schief
und/oder mit so genannter Indexabweichung an dem Bandförderer ankommen,
woraus sich Probleme in den sich daran anschließenden Bearbeitungsstationen
(s) ergeben. Für
die oben genannten Mängel
wird in dem genannten Patent keine Korrektur erwähnt. Des Weiteren neigen in
dem Stapel oder Bündel
wartende Blätter,
die wegen der Reibungskräfte
in Richtung auf die Blatthalterung gepresst werden (insbesondere
bei einem hohen Grad an Vakuum), dazu, mit ihrer Vorderkante an
der Blatthalterung hängen
zu bleiben und werden infolgedessen daran gehindert, richtig aufgelegt
zu werden, wenn Blätter,
die zugeführt
werden, ihren Zuführungszyklus
vollendet haben. Oft wird eine Ecke der Vorderkante gegen die Blatthalterung
gepresst. Sobald der Zuführungszyklus
beginnt, wird das Blatt beschädigt oder
bleibt an der Blatthalterung hängen
und wird nicht auf die richtige Art und Weise zugeführt.
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Weitere
Probleme im Zusammenhang mit den Blattzuführvorrichtungen der oben erwähnten Art sind
beispielsweise die folgenden: Wenn in dem Blatt-Zuführungszyklus
ein „normalerweise" so genanntes Kurvenbewegungsmuster
verwendet wird (s. 7a), werden sich bei Änderung
der Geschwindigkeit die Beschleunigungsrampe und die Verzögerungsrampe
(die Inklinationen der Kurven) ändern. Dies
impliziert, dass sich bei verringerter Maschinengeschwindigkeit
eine geringere Verzögerung
der Zuführräder und
eine längere
Zeit zum Anhalten der Räder
ergeben, obwohl in dem Motor eine Kraft zum schnelleren Anhalten
zur Verfügung
steht. Infolgedessen wird für
das nächste
Blatt ausreichend Zeit vorhanden sein, um auf die Räder heruntergesaugt zu
werden, bevor diese angehalten haben. Im Ergebnis könnte eine
Oberflächenschicht
des Blattes durch die Räder,
die sich schnell gegen das Blatt drehen („Reiben"), beschädigt werden und das Blatt wird
auf eine ungesteuerte Art und Weise zu der vorderen Blatthalterung
weiterbewegt. Abweichungen in den Parametern, wie zum Beispiel die
Größe des Blattes, die
Höhe des
Stapels, der Grad des Vakuums und die Maschinengeschwindigkeit,
ergeben ebenso eine Änderung
in der Gesamtreibungswirkung zwischen dem Blatt und den Rädern. Die
Abweichungen bei der Reibung erhöhen
die Abweichungen des Schlupfs zwischen dem Blatt und den Rädern, der
in Verbindung mit der Beschleunigung des Blattes eintritt. Wenn
der Schlupf variiert, erscheint er als Abweichung des Blattindexes.
Darüber
hinaus sind die allgegenwärtigen
stochastischen Abweichungen der Reibung von Blatt zu Blatt, die
unter anderem von der einzelnen Oberflächenstruktur jedes Blattes,
den Turbulenzen in den Vakuumkästen
(Niederdruckkammern) etc. abhängig
sind, vorhanden, die zusätzlich
zu den oben genannten Argumenten für die unangemessene Wiederholgenauigkeit
einen stochastischen Index ergeben.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Zuführen
von Blättern
bereitzustellen, die die Indexfehler und die Inklination von zugeführten Blättern minimieren.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Zuführen
von Blättern
bereitzustellen, die die Stauung eines Blattes auf oder unter der
Blatthalterung verhindern.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Zuführen
von Blättern
bereitzustellen, die die Gefahr des Beschädigens der Oberflächenschicht
der Blätter
verringern.
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Darüber hinaus
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Blattzuführungseinrichtung
bereitzustellen, die leicht für
Stapel oder Bündel
von Blättern
verschiedener Abmessungen eingerichtet werden kann.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Diese
Ziele werden mittels einer Blattzuführeinrichtung, wie in der Einleitung
dargestellt, erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die
Vorrichtung des Weiteren zwischen der ersten Unterdruckkammer und
der Transporteinrichtung eine zweite Unterdruckkammer mit einem
integrierten Zuführtisch,
der eine Verlängerung
des Zuführtisches
der ersten Unterdruckkammer bildet, umfasst, dass in der zweiten Unterdruckkammer
eine Anzahl von getrennt angetriebenen Wellen mit im Wesentlichen
dem gleichen Abstand voneinander angeordnet ist und dieser Abstand
jeweils zwischen benachbarten Wellen in der ersten Unterdruckkammer
und in der zweiten Unterdruckkammer vorhanden ist, jede Welle in
der zweiten Unterdruckkammer eine Vielzahl von Rädern mit Reibbelag, die durch
zugehörige Öffnungen
in dem Zuführtisch
der zweiten Unterdruckkammer vorstehen, trägt, dass zwischen der zweiten
Unterdruckkammer und der Transporteinrichtung wenigstens ein Sensor
angeordnet ist, der Sensor eingerichtet ist, um die Position der
Vorderkante des zugeführten Blattes
zu erfassen und um Signale an eine Steuereinheit zu senden, und
dass die Steuereinheit eingerichtet ist, um durch Steuerung der
Antriebsmotoren der Wellen die Position der Vorderkante des Blattes, falls
erforderlich, zu korrigieren.
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Ein
Verfahren zum Zuführen
der Blätter
mittels einer wie oben beschriebenen Blattzuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Räder
mittels einer Steuereinheit, die an die Antriebsmotoren der Wellen
und an die Bearbeitungsstation angeschlossen ist, veranlasst werden,
aus dem Stillstand am Anfang jedes Zuführungszyklus zu drehen, um das
Blatt zu beschleunigen, so dass es seinen Positionsreferenzwert
und seinen Geschwindigkeitsreferenzwert abhängig von dem Arbeitstempo der
Bearbeitungsstation erreicht, und dass die jeweiligen Räder, wenn
das Blatt das Rad verlässt,
mittels des höchsten
verfügbaren
Bremsdrehmoments zum Stillstand gebracht werden.
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Weitere
Entwicklungen der Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren
werden aus den Merkmalen ersichtlich, die in den Unteransprüchen dargelegt
sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Eine
bevorzugte Ausführung
der Erfindung wird im Folgenden beispielhaft und unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen dargestellt.
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1 ist
eine schematische Draufsicht einer Ausführung der Blattzuführvorrichtung
gemäß der Erfindung,
jedoch aus Gründen
der Übersichtlichkeit ohne
Zuführtisch
und ohne Blatthalterung.
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2 ist
eine Ansicht, die gleichartig der in der 1 ist, die
eine alternative Ausführung
einer Blattzuführeinrichtung
gemäß der Erfindung
zeigt.
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3 ist
eine vertikale Querschnittansicht der Vorrichtung in 1,
mit einem Zuführtisch
und einer Blatthalterung entlang der Linie A–A.
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4a und 4b sind
vertikale Querschnittansichten der Vorrichtung in den 1 und 2,
jeweils senkrecht des Querschnitts A–A entlang der Linie B–B.
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5 zeigt
schematisch die Steuereinheit der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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6 zeigt
in der Form eines Diagramms die Winkelgeschwindigkeit der jeweiligen
Wellen der Zuführräder als
eine Funktion der Zeit und während
eines Blatt Zuführungszyklus.
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7a–8b zeigen
in Form eines Diagramms jeweils die Beschleunigungs- und die Verzögerungskurve
der Welle für
ein Zuführrad
für verschiedene
Zuführgeschwindigkeiten.
Die 7 bezieht sich auf eine bekannte Zuführvorrichtung
und die 8 bezieht sich auf eine Vorrichtung
gemäß der Erfindung.
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9a und 9b zeigen,
wie die 8a und 8b, jeweils
die Beschleunigungs- und
Verzögerungskurve
für verschiedene
Zuführgeschwindigkeiten
und verschiedene Blattlängen,
die auf eine Vorrichtung gemäß der Erfindung
angewendet werden.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungen
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Die
Blattzuführvorrichtung
oder die Zuführung
gemäß der Erfindung
ist eine Einheit, die in einer Maschine zur Verarbeitung von Wellpappe
oder Karton enthalten ist. In dem Arbeitsgang vor der Verarbeitung
werden rechteckige Blätter
gefertigt, die in ein Format geschnitten werden, das genau in den
Behälter
oder in etwas Anderes, aus dem zu verarbeiten ist, passt. Die Blätter werden
beispielsweise mittels eines Rollenförderbandsystems zu der Verarbeitungsmaschine
transportiert, wo die Blätter
manuell oder mittels Einzug in die Blattkassette der Zuführung eingegeben
werden. Der Zweck des Zuführens
ist der, die Blätter
so zuzuführen,
dass die Blätter „schrittgesteuert" und mit einer für die Maschine
voreingestellten Geschwindigkeit, die die höchstmögliche Wiederholgenauigkeit
hat, eingegeben werden. Die Blätter
sind in der Blattkassette der Zuführung so ausgerichtet, dass
die Blätter
so gerade wie möglich zugeführt werden.
Des Weiteren darf das Zuführen selbst
nicht dazu beitragen, dass die Blätter schräg (schiefes Zuführen) zugeführt werden.
Da Wellpappe empfindlich für
hohen Oberflächendruck
ist, ist es vorteilhaft, die Blätter
so wenig wie möglich
zu „kalandern" (was beispielsweise
in einem Anpresswalzenspalt auftritt), wenn die Blätter aus
dem Stapel gezogen werden (das unterste Blatt wird zugeführt und dem
Stapel werden von oben Blätter
zugeführt,
um eine kontinuierliche Zuführung
zu erhalten). Einheiten, die nach der Zuführung angeordnet sind, können Druck-,
Schnitt-, Stanz- oder Falteinheiten sein.
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Bezug
nehmend auf die 1 bis 4 werden
einige der bevorzugten Ausführungen
gemäß der Erfindung
dargestellt. Die Vorrichtung ist insbesondere dann für die Zuführung von
Blättern
geeignet, wenn eine hohe Genauigkeit in Bezug auf die Anordnung
und die Winkelausrichtung der Vorderkante des Blattes erforderlich
ist. Darüber
hinaus ermöglicht
es die Vorrichtung, bereits bedruckte Blätter mit dem Druck nach unten,
d. h. auf den Zuführtisch weisend,
ohne den Druck zu kratzen oder zu beschädigen, zuzuführen. Die
Funktion der Vorrichtung ist, wie oben beschrieben, die Blätter einzeln
von einem Blattestapel über
eine Transporteinrichtung 2 einer Bearbeitungsstation (nicht
gezeigt), wie zum Beispiel einer Stanz- oder Falteinheit, zuzuführen. Die
Transporteinrichtung 2 kann ein so genannter Vakuumförderer sein,
d. h. eine Anzahl von parallelen Förderbändern, die in einer Kammer
mit Negativdruck oder in einem „Vakuumkasten" angeordnet sind.
Dieser stellt keinen Teil der Erfindung dar und kann beispielsweise
des Typs sein, der in dem U.S.-Patent 5.006.042
dargelegt wird.
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Die
Blattzuführvorrichtung
(Zuführtisch)
umfasst eine erste Niederdruckkammer oder einen „Vakuumkasten" 3 mit einem
Zuführtisch 4,
auf dem der Blattestapel liegt und der in der 3 schematisch gezeigt
wird. Der Zuführtisch
wird integral mit der Niederdruckkammer 3 gebildet und
bildet ihren Oberseiten- oder Unterseitenteil. Die Niederdruckkammer ist
quer zu der Transportrichtung der Blätter, die durch einen Pfeil 5 in
der 3 angezeigt wird, in ein zentrales Niederdruckabteil 6 und
in eine Anzahl von kleineren Abteilen 6' auf beiden Seiten des zentralen Abteils
unterteilt. Jedes Abteil 6' ist
jeweils nach unten durch den Boden 7 der Niederdruckkammer 3 (s. 4)
und seitlich, quer zur Transportrichtung, durch die Trennwände 8 und
die Endwand 9 geschlossen. Seitlich, entlang der Transportrichtung,
ist jedes Abteil 6, 6' jeweils durch eine gemeinsame
Wand 11 und 12 begrenzt. In jeder Trennwand befindet
sich eine Öffnung 13,
die durch die gestrichelten Linien in der 3 angezeigt
wird. Mittels dieser Öffnungen
werden die Niederdruckabteile miteinander und mit dem zentralen
Abteil 6 verbunden, wobei das zentrale Abteil an einen
Saugventilator oder eine Saugpumpe angeschlossen ist, um einen Negativdruck
(ein Teilvakuum) in der Niederdruckkammer zu erzeugen. Die Öffnungen 13 in
den Trennwänden
sind mittels zugehöriger
Betriebsklappen 14 separat zu öffnen, wodurch die effektive
Breite der Niederdruckkammer quer zur Transportrichtung, abhängig von
der Anzahl von Abteilen 6',
die in diesem Moment in Bezug auf den Negativdruck an das zentrale
Abteil 6 angeschlossen sind, gesteuert werden kann. Auf
diese Art und Weise kann die Niederdruckkammer 3 der Breite der
zugeführten
Blätter 1 angepasst
werden.
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In
dem Zuführtisch 4 ist
eine Anzahl von Wellen 15 parallel zueinander, quer zu
der Zuführrichtung und
im Wesentlichen gleichmäßig voneinander
beabstandet, angeordnet. Jede Welle 15 wird von einem separaten
Motor angetrieben, vorzugsweise von einem Servomotor 15,
der an eine Steuereinheit oder ein Steuersystem 20 angeschlossen
ist, das im Folgenden noch erklärt
wird. Die Wellen 15 können
sich durch die gesamte Niederdruckkammer 3 erstrecken (s. 2)
oder in zwei Wellenteilen 15',
die miteinander gefluchtet sind und jeweils einen Motor haben, untereilt
sein, wie in der 1 gezeigt. Es ist ebenso möglich, einige
der Wellen 15 zu teilen (vorzugsweise die Wellen, die der
Endwand 12 am nächsten
sind) und andere ungeteilt zu belassen. Vorzugsweise wird der relative
Abstand zwischen den Wellen 15 so klein wie möglich gehalten.
Die Wellen 15 werden in den Trennwänden 8 an Achszapfen
aufgehängt
und sind in der gleichen (horizontalen) Ebene. Eine Vielzahl von
Rädern 17 wird
starr (und ablösbar)
auf jeder Welle 15 angeordnet und weist einen Reibbelag
aus beispielsweise Polyurethan auf ihrer Umfangsoberfläche auf.
Wenn ungeteilte Wellen 15 verwendet werden, kann der Abstand
zwischen angrenzenden Wellen so klein sein, dass das Rad 17 einer
Welle zwischen dem angrenzenden Rad der Welle vorsteht, wie in der 2 gezeigt.
Aus dieser Figur ist ebenso ersichtlich, dass in diesem Fall die
Endwand 12 eine in einer Draufsicht gezeigte undulierte
oder gewellte Form aufweisen kann.
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Der
Zuführtisch 4 ist
mit einer Vielzahl von Öffnungen
versehen, die in der Anzahl der Gesamtanzahl der Räder 17 entsprechen,
und die Räder 17 stehen
eine kurze Strecke (ungefähr
3–5 mm) über den
Zuführtisch
vor, wie in den 3 und 4 gezeigt.
Die Öffnungen
sind nicht fest um die Räder 17 gepasst,
wodurch auf der Oberseite des Zuführtischs 4 durch den
Saugeffekt der Niederdruckabteile 6, 6' Negativdruck,
der oben bereits erörtert
wurde, erzeugt wird. Der relative Abstand zwischen den Rädern 17 ist
auf eine solche Art und Weise eingerichtet, dass das (unterste)
Blatt, wegen des Negativdrucks, nicht zwischen den Rädern zusammenfällt. Der
Negativdruck zwischen dem untersten Blatt und der Oberseite des
Zuführtischs
resultiert darin, dass das Blatt gegen die beschichteten Räder gepresst wird
und mit einer großen
Marge ist sichergestellt, dass zwischen dem Blatt und den Rädern eine
höhere
Reibungskraft als zwischen dem untersten Blatt und dem nächsten Blatt
vorhanden ist. Um Gleiten zu vermeiden, ist die Kraft um so viel
größer, dass
genug Raum für
den Einfluss der Beschleunigung durch das unterste Blatt vorhanden
ist. Des Weiteren bietet diese Anordnung ein minimales Trägheitsmoment.
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Der
Abstand zwischen den Wellen, die Durchmesser der Räder, die
Abstände
zwischen den Rädern
und der Zuführtisch
werden so eingerichtet, dass dünne
Blätter
nicht zusammenfallen und außerdem
ist während
der Zuführphase
ein Sicherungshalt des Blattes vorhanden. Die Räder überlappen, um eine maximale
Tragfähigkeit
in Bezug auf die Blätter zu
erhalten.
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Eine
Blatthalterung oder eine „Schütze" 19 ist
im Wesentlichen senkrecht über
dem Zuführtisch 4,
parallel zu den Radwellen 15 und mit einem Abstand von
dem Zuführtisch,
der etwas größer als
die Dicke eines Blattes ist, angeordnet. Vorzugsweise kann die Blatthalterung 19 in
ihrer Ebene verschoben werden, so dass der Spalt zwischen der Blatthalterung
und dem Zuführtisch
für verschiedene
Blattdicken eingerichtet werden kann. Die Niederdruckkammer 3 erstreckt
sich über
die Blatthalterung 19 hinaus und eine der Wellen 15,
zum Beispiel die Welle 15(4) in der 3, ist im
Wesentlichen auf der gleichen Ebene wie die Blatthalterung angeordnet,
woraus sich eine zuverlässige
Zuführung
des untersten Blattes über
die Blatthalterung 19 hinaus in Richtung auf die Transporteinrichtung 2 ergibt.
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Wie
aus den 1–3 ersichtlich,
umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine zweite Niederdruckkammer 21, die entsprechend der
ersten Niederdruckkammer 3 aufgebaut ist, und deren Zuführtisch 22 eine
Verlängerung
des Zuführtischs 4 bildet
oder mit diesem integriert ist, d. h., die Tische 3 und 22 sind
auf der gleichen Ebene. Wie aus der 3 des Weiteren
ersichtlich, sind die Niederdruckkammern miteinander verbunden (sie
haben eine gemeinsame Endwand 12, s. 1 und 2)
und die zweite Niederdruckkammer 21 ist zwischen der ersten
Niederdruckkammer 3 und der genannten Transportvorrichtung
angeordnet. Das zentrale Niederdruckabteil 23 der zweiten
Niederdruckkammer 21, vgl. die zentrale Niederdruckkammer 6,
ist an einen Saugventilator oder an eine Saugpumpe angeschlossen,
die nicht notwendiger Weise mit der des Niederdruckabteils 6 identisch
ist, d. h., der Negativdruck kann in den Niederdruckabteilen 6 und 23 unterschiedlich
sein. Neben den Niederdruckabteilen 23', die auf jeder Seite angeordnet
sind, sind in der zweiten Niederdruckkammer ebenso die Öffnungen 13 und
die Klappen 14 angeordnet. Des Weiteren kann wenigstens
eine Welle 24(6) (in Transportrichtung) in der zweiten
Niederdruckkammer 21 in zwei Wellenteile 24a und 24b geteilt
sein, was bereits in Verbindung mit den Wellen 15 in der
ersten Niederdruckkammer 3 erörtert wurde, und vorzugsweise
sind bei bestimmten Anwendungen alle Wellen 24 in der zweiten
Niederdruckkammer in einer angegebenen Art und Weise geteilt und
jeder Wellenteil 24a und 24b hat seinen eigenen
Motor, der an die Steuereinheit 20 angeschlossen ist. Bei
anderen Anwendungen ist keine Welle 24 geteilt, vgl. 2.
Vorzugsweise sind die Beabstandungen der Wellen 24 der
zweiten Niederdruckkammer und der Abstand zwischen der letzten Welle 15(4) der
ersten Niederdruckkammer in der Transportrichtuung und der ersten
Welle 24(5) der zweiten Niederdruckkammer in der Transportrichtung
die gleichen wie die Beabstandungen der Wellen 15 in der
ersten Niederdruckkammer, wie aus den 1–3 ersichtlich
wird. Bevorzugter ist der Abstand zwischen den Wellen 15(4) und 24(5) jeweils
kürzer
als der Abstand zwischen den Wellen 15 in der ersten Niederdruckkammer 3 und
zwischen den Wellen 24 in der zweiten Niederdruckkammer 24.
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Wie
es bei den Wellen 15 in der ersten Niederdruckkammer der
Fall ist, lagern die Wellen in der zweiten Niederdruckkammer 21 in
den Trennwänden 8 und
sind in der gleichen (horizontalen) Ebene. An jeder Welle 24 ist
eine Vielzahl von Rädern
starr (und ablösbar)
angeordnet. Die Räder
weisen an ihren Umfangsoberflächen
einen Reibbelag aus beispielsweise Polyurethan auf.
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Der
Zuführtisch 23 ist
ebenso mit einer Vielzahl von Öffnungen 29 versehen,
die in der Anzahl der Gesamtanzahl der Räder 28 entsprechen,
und die Räder 28 stehen
eine kurze Strecke (ungefähr 3–5 mm) über den
Zuführtisch
vor, wie in der 3 gezeigt. Die Öffnungen
sind nicht fest um die Räder gepasst,
wodurch mittels des Saugeffekts der Niederdruckabteile 23, 23', die oben erörtert wurden,
auf der Oberseite des Zuführtischs 23 ein
Negativdruck erzeugt wird.
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Der
Abstand zwischen den Wellen, die Durchmesser der Räder, die
Abstände
zwischen den Rädern
und der Zuführtisch
werden so eingerichtet, dass dünne
Blätter
nicht zusammenfallen und außerdem
ist während
der Zuführphase
ein Sicherungs halt des Blattes vorhanden. Die Räder überlappen, um eine maximale
Tragfähigkeit
in Bezug auf die Blätter zu
erhalten.
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In
der zweiten Niederdruckkammer 21 und vorzugsweise an der
Endwand 26 der Kammer, die der Transporteinrichtung 2 am
nächsten
ist, ist ein Sensor oder sind zwei Sensoren, beispielsweise ein Paar
Fotozellen, angeordnet. Diese werden mit einem relativ großen Abstand
zueinander, der der Breite der zentralen Niederdruckabteile 6', 23' entspricht, angeordnet,
wie aus den 1 und 2 ersichtlich. Diese
Sensoren liegen auf einer gemeinsamen Ebene, die parallel zu den
Wellen 15, 24 ist (und infolgedessen auch zu der
Blatthalterung 19), und die im Wesentlichen senkrecht zu
den Zuführtischen 4 und 22 ist.
Die Sensoren erfassen die Vorderkante des Blattes an zwei Punkten
und mittels dieser ist es möglich,
den Index und schiefes Zuführen
zu messen und durch die Steuereinheit 20 und die geteilten
Wellen 24 (und 15), falls erforderlich, Indexabweichungen
und Winkelfehler durch das Abbremsen des Antriebmotors eines Wellenteils
(24a) und/oder das Beschleunigen des Antriebsmotors des
anderen, gegenüberliegenden
Wellenteils (24b), zu korrigieren. Dies wird durch das
Senden von Signalen in Bezug auf die Vorderkante des zugeführten Blattes
in der Transportrichtung an die Steuereinheit 20 ausgeführt, wobei
die Steuereinheit 20 den aktuellen Wert mit einem programmierten
Referenzwert vergleicht und entsprechende Korrekturanweisungen an
den oben erwähnten
Motor bzw. die oben erwähnten
Motoren sendet, wodurch die Positionskorrektur des Blattes ausgeführt wird,
bevor das Blatt an die Transporteinrichtung 2 übertragen
wird. In der 5 ist die Steuereinheit 20 schematisch
nur an den Motor 25 angeschlossen dargestellt, wie jedoch
zuvor erörtert, ist
die Steuereinheit dazu in der Lage, die Umdrehungszahl von mehr
als einem Motor zu steuern. Falls erwünscht ist, die Indexabweichungen
zu kompensieren, muss nur ein Sensor angeordnet werden (nicht gezeigt).
Dieser wird dann an dem gleichen Ort angeordnet, wie einer der Sensoren 27 in
den 1 oder 2 oder an einem Ort zwischen
den Positionen dieser Sensoren. Falls nur eine Korrektur der Indexabweichung
erwünscht
ist, sind vorteilhafterweise alle Wellen ungeteilt, d. h. die Ausführung der
Erfindung, die den 2 und 4b entspricht.
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Die
Steuereinheit 20 hat darüber hinaus einen weiteren Zweck,
nämlich
den, die Wellen 15 und 24 und infolgedessen jeweils
die Zuführräder 17 und 28,
die während
eines Blatt-Zuführungszyklus
an den Wellen angebracht sind, (um einerseits die Blätter aus
dem Zuführungszyklus
auf der richtigen Fertigungslinie zu der Transporteinrichtung zu
bewegen und um andererseits zu verhindern, dass die Blätter hängen bleiben
oder auf der Blatthalterung oder in dem Spalt zwischen der Blatthalterung
und dem Zuführtisch
beschädigt
werden) zu beschleunigen und abzubremsen. Dies wird in der 6 grafisch
dargestellt.
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In
der 6 wurde ein Blatt-Zuführungszyklus für die oben
beschriebene Blattzuführvorrichtung dargestellt,
das bedeutet, eine Vorrichtung, die vier Wellen 15(1)-15(4), die
in der ersten Niederdruckkammer 3 lagern, und zwei Wellen 24(5) und 24(6), die
in der zweiten Niederdruckkammer 21 lagern, aufweist.
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Die 6 zeigt
die Winkelgeschwindigkeit der Wellen als eine Funktion der Zeit.
Wie oben dargelegt, werden die Motoren 16 und 25 von
der Steuereinheit 20 einzeln gesteuert. Am Anfang eines
Zuführungszyklus
werden alle Motoren gleichzeitig in Gang gesetzt und beschleunigen
das Blatt 1, so dass es seinen Positionsreferenzwert und
seinen Geschwindigkeitsreferenzwert erreicht.
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Die
Wellen 15(1)–15(4) werden
mit einem Geschwindigkeitsprofil angetrieben, das einen Zuführungszyklus
mit still stehenden Wellen und mit einem Blatt, das auf den Rädern dieser
stillstehenden Wellen liegt, aufweist. Am Anfang des Zuführungszyklus
werden alle Wellen gleichzeitig in Gang gesetzt und beschleunigen
aus dem Stillstand auf die Fertigungslinie. Durch die statische
Reibung zwischen dem Blatt und den Rädern folgt das unterste Blatt dem
Vorwärtsmoment
und wird nach vorne in die Richtung auf die Transporteinrichtung
(Pfeil 5 in 3) zugeführt.
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Wenn
das Blatt in der Blattzuführvorrichtung vorwärts zugeführt wird,
wird seine Hinterkante Kontaktpunkte auf dem Umfang der Räder erreichen.
Zuerst erreicht die Hinterkante die Welle 15(1), dann in Reihenfolge
die weiteren Wellen 15(2), 15(3) und 15(4).
Um das nächste
Blatt des Stapels zuzuführen, müssen die
Räder,
unmittelbar bevor das Blatt auf die Räder herunter gesaugt wird,
angehalten werden (s. die Grafik 15[1] in der 6).
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Die
Hinterkante des Blattes erreicht zuerst die Welle 15(1),
die sofort anhält,
dann die Welle 15(2), die ebenfalls sofort anhält. Dies
wird für
die verbleibenden beiden Wellen vor der Blatthalterung 19 des
Tischs wiederholt. Dieses Bewegungsprogramm ist in dem Prüfprogramm
(Kurvenprofil) der Steuereinheit für die jeweiligen Wellen programmiert. Die
Strecke, um die der Umfang eines Rades einer Welle zu drehen ist,
bevor die Hinterkante erreicht wird, wird durch die Steuereinheit
gesteuert und ist für
die aktuelle Blattlänge,
die in diesem Moment in der Maschine verwendet wird, programmiert.
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Eine
kurze Strecke hinter der Blatthalterung erreicht die Vorderkante
des Blattes die Welle 24(5). Dies tritt ein, bevor das
Blatt auf die volle Fließfertigungsliniengeschwindigkeit
beschleunigt wird und infolgedessen braucht auch diese Welle ein
Bewegungsmuster (Kurvenmuster), das auf diese angewendet wird. Dieses
Bewegungsmuster muss seine Bewegung nicht mit der Anfangsgeschwindigkeit
beginnen, sondern muss dem Blatt mit einer Geschwindigkeit begegnen,
die das Blatt erreicht hat, wenn es die Welle 24(5) erreicht
(s. Kurve 24[5]). Dies impliziert, dass die Beschleunigungs-
und Verzögerungsarbeit
für diese
Welle nicht so umfassend wie für
die ersten vier Wellen sein muss.
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Auf
diese Art und Weise wird über
eine große Strecke
eine glatte Beschleunigung des Blattes erreicht (ohne dass das Blatt
zwischen den Rädern „durchsackt").
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Wenn
die Vorderkante des Blattes die Welle 24(6) erreicht, hat
das Blatt 1 die Fertigungslinie der Maschine erreicht.
Die Welle 24(6) bewegt sich daher mit einer konstanten
Anzahl von Umdrehungen, die der Fertigungslinie der Maschine entsprechen,
das bedeutet, die Welle 24(6) dreht immer und hält von einem
Blatt-Zuführungszyklus
zu einem weiteren nie an (s. Kurve 24[16]).
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Um
das Zuführen
von Blättern,
die kurz in der Transportrichtung sind, zu ermöglichen, ist es vorteilhaft,
dass die Wellen hinter der Blatthalterung so nahe wie möglich an
der Blatthalterung sind. Gleichzeitig ist es wünschenswert, dass das Blatt
eine Beschleunigung hat, die nicht zu stark ist und auf diese Art
und Weise die Welle, die der Blatthalterung am nächsten ist, einer Kurve (einem
Bewegungsmuster) folgt, während
die am weitesten entfernte mit einer konstanten Geschwindigkeit
betrieben wird. Wie aus der 6 ersichtlich,
ist die Steuereinheit programmiert, jeden Blatt-Zuführungszyklus
durch das anfängliche
Drehen aller Wellen in der ersten Niederdruckkammer in eine der
Transportrichtung entgegengesetzte Richtung zu beginnen, wodurch
das Blatt, das zuzuführen
ist, nach hinten, eine kurze Strecke weg von der Blatthalterung,
bewegt wird, um die Vorderkante des Blattes von der Blatthalterung
zu lösen.
Anschließend
werden die Wellen veranlasst, in die Transportrichtung zu drehen
und das Blatt kann unter der Blatthalterung hindurchlaufen, ohne
beschädigt
zu werden oder hängen
zu bleiben.
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Die
Steuereinheit 20 ist an die Geschwindigkeit (Maschinengeschwindigkeit)
und an die Positionierung der Transporteinrichtung 2 oder
des nachfolgenden Verarbeitungsschrittes (Drucken, Schneiden, Stanzen
oder Falten) angeschlossen, um die Zuführgeschwindigkeit (die Beschleunigung
der Motoren) und die Positionierung des Blattes daran anzupassen.
Die Steuerung der Beschleunigung und der Verzögerung der Zuführräder 17 und 18 folgt
verschiedenen Steuerprinzipien der optimalen Blattzuführung. Um
von Blatt zu Blatt eine gesteuerte und gleichmäßige Zuführung des Blattes zu erhalten,
ist es wesentlich, dass die Beschleunigung des Blattes so langsam
wie möglich
erfolgt. Jedoch resultiert die geringere Beschleunigung in einer
Verringerung der maximalen Zuführungs-Blattlänge oder
der Maschinenhöchstgeschwindigkeit,
wobei die Beschleunigung doch darauf abzielt, für die Größe und die Qualität des bestimmten
Blattes die Höchstmögliche zu sein.
Wenn die Steuerung auf eine solche Art und Weise, dass die verringerte
Maschinengeschwindigkeit verringerte Beschleunigung ergibt, durchgeführt wird,
wird die Anpassung der Beschleunigung automatisch erreicht. Dies
wird erreicht, indem die Räder immer
während
einer konstanten Strecke beschleunigt werden, was, wenn die Geschwindigkeit
verringert wird, zu einer verringerten Beschleunigung führt.
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Wenn
die Geschwindigkeit verringert wird, wird sich ebenso die Verzögerung verringern
und auf diese Art und Weise wird die Zeit, die die Räder zum Anhalten
brauchen, verlängert
und infolgedessen wird für
das nächste
Blatt des Stapels ausreichend Zeit vorhanden sein, um auf die Räder heruntergesaugt
zu werden, bevor diese angehalten haben. Im Ergebnis kann die Oberflächenschicht
des Blattes durch die Räder,
die intensiv gegen dieselbe schleudern („Reiben"), beschädigt werden und das Blatt in einer
ungesteuerten Art und Weise zu der vorderen Blatthalterung vorgezogen
werden. Um die Zuführräder abzubremsen,
ist es außerordentlich
wichtig, dass dies in der kürzest
möglichen
Zeit erfolgt und dass die Verzögerungszeit
auf das nächste
Blatt, das darauf wartet, während
des nächsten
Zuführungszyklus
zugeführt
zu werden, übertragen
wird. Wenn die Steuerung so gestaltet wird, dass die Räder immer bei
einem verfügbaren
Höchstdrehmoment
des Motors verzögert/angehalten
werden, wird die Verzögerung
immer so kurz wie möglich
sein. Infolgedessen wird nicht genug Zeit für das nächste Blatt aus dem Stapel
vorhanden sein, auf die Räder
heruntergesaugt zu werden, bevor diese angehalten haben. Dieses
Prinzip resultiert ebenso darin, dass bei verringerter Maschinengeschwindigkeit
die Verzögerungszeit
kürzer
ist, weil die Anfangsgeschwindigkeit der Räder geringer ist. Wenn das
Anhalten durch eine Verzögerung
gesteuert wird, die für
alle Maschinengeschwindigkeiten die gleiche ist, wird für jede Maschinengeschwindigkeit
die kürzest
mögliche
Verzögerungszeit
erhalten.
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Die 7a und 7b stellen
die Drehbewegung einer Welle für
zwei verschiedene Zuführgeschwindigkeiten
und für
eine konventionelle Blattzuführvorrichtung,
wie die, die in dem bereits erörterten U.S.-Patent
5.006.042 dargelegt wird, dar. Die 7a zeigt
eine Kurve des Blatt-Zuführungszyklus, der
eine Höchstgeschwindigkeit
aufweist, und die 7b zeigt eine Kurve eines Blatt-Zuführungszyklus,
der die halbe Geschwindigkeit aufweist. Wie aus diesen Figuren ersichtlich,
ist die Absolutzeit, während
der die Räder
Beschleunigung und Verzögerung ausgesetzt
werden, für 7b,
die einen Blatt-Zuführungszyklus
zeigt, der die halbe Geschwindigkeit aufweist, länger. Die Verzögerungszeit
wird um soviel verlängert
wie die Gesamtzykluszeit T1 verlängert wird.
In dem Fall, bei dem die Maschinengeschwindigkeit halbiert wird,
werden die Zykluszeit und die Verzögerungszeit um einen Faktor
2 erhöht.
Dies ist ein Ergebnis der aktuellen Positionssteuerung in dem Servo,
die auf einem programmierten Kurvenmuster (Bewegungsmuster) basiert,
d. h. eine Positionssteuerung in Bezug auf die Position in dem Zyklus.
(Diese Art und Weise der Steuerung ist zweckmäßig, da es in Verbindung mit
Geschwindigkeitsveränderungen nicht
erforderlich ist, neue Programmierungen vorzunehmen.)
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Die 8a und 8b zeigen
die entsprechenden Beziehungen für
die Blattzuführvorrichtung gemäß der Erfindung.
Die 8 zeigt die Kurve eines Blatt-Zuführungszyklus,
der eine Höchstgeschwindigkeit
aufweist, und die 8b zeigt die grafische Darstellung
eines Blatt-Zuführungszyklus,
der die halbe Geschwindigkeit aufweist. Die Grafik bezieht sich
auf eine der Wellen, beispielsweise auf die Welle 15(1).
Die Verzögerung
ist am höchsten
und tritt durch ein konstantes Bremsdrehmoment des damit verbundenen
Motors 16 ein. In der 8b findet die
Beschleunigung mit der halben Geschwindigkeit statt, wobei die Kurve
die gleiche Inklination wie bei der entsprechenden konventionellen
Blattzuführung der 7b aufweist.
Die Beschleunigungsstrecke ist unabhängig von der Geschwindigkeit
konstant. Bei halber Geschwindigkeit tritt die Verzögerung durch das
gleiche maximale konstante Motorbremsdrehmoment ein wie bei Höchstgeschwindigkeit,
wodurch die Verzögerungskurven
in den 8a und 8b die
gleiche Inklination erhalten. Infolgedessen wird die Verzögerungsstrecke
bei der halben Geschwindigkeit im Vergleich zu einem konventionellen Blatt-Zuführungszyklus
beträchtlich
reduziert. Optimalerweise werden die Beschleunigung und die Verzögerung auf
diese Art und Weise durch verschiedene Steuerprinzipien gesteuert.
Die Beschleunigung tritt auf einer konstanten Strecke ein und das
Anhalten hat eine konstante Verzögerung,
unabhängig
von der Maschinengeschwindigkeit. Diese beiden Steuerprinzipien
wirken zusammen, so dass, wenn die Maschinengeschwindigkeit verringert
wird, günstigere
Bedingungen des richtigen Blattzuführens sowohl für die Beschleunigung
als auch für
Verzögerung
erhalten werden und außerdem
kann das Steuersystem eingerichtet werden, um bei maximaler Maschinengeschwindigkeit
Höchstleistung
bereitzustellen. In der Praxis hat es sich erwiesen, dass diese
beiden Steuersysteme in demselben Steuersystem schwierig zu kombinieren
sind.
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Um
das Drehen der Räder
in der kürzest möglichen
Zeit unabhängig
von der Maschinengeschwindigkeit anzuhalten, werden die Räder deshalb immer
bei dem maximal verfügbaren
Drehmoment des Motors abgebremst. Durch das Abbremsen mittels eines
konstanten Höchstdrehmoments
wird die Verzögerungskurve,
unabhängig
von der Maschinengeschwindigkeit, die gleiche Inklination (d. h.
die gleiche Bremsgeschwindigkeit) ergeben und die geringere Maschinengeschwindigkeit
wird eine kürzere Bremszeit
ergeben. Dies unterscheidet sich von der Anwendung einer Standardkurve
(programmiert in Positionen innerhalb eines Maschinenzyklus), bei
der das Anhalten in Beziehung zu einer vorprogrammierten Halteposition
in dem Maschinenzyklus eintritt (s. 7a und 7b).
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Die
Halteposition wird durch einen erfindungsgemäßen Blatt-Zuführungszyklus
schneller erreicht als mittels einer Standardkurve. Dies ist durch die
Tatsache möglich,
dass an dem Punkt, an dem die Hinterkante des Blattes die Räder erreicht
hat, die Steuerung von einer Standardkurve, die durch die Positionen
innerhalb des Maschinenzyklus gesteuert ist, auf Steuerung nur mittels
des maximal verfügbaren
Drehmoments bzw. der maximal verfügbaren Geschwindigkeit wechselt.
Wenn der folgende Zuführungszyklus
begonnen wird, ist die Steuerung wieder an das Bewegungsmuster und
die Position der Radwelle angeschlossen. Dieses findet statt, wenn
die Geschwindigkeit des Rades null ist, d. h., das Rad befindet
sich im Stillstand. Dieses Verfahren hat außerdem den Vorteil, dass ein
möglicher
Rückstoß (d. h.
zu große
Einstellung) an dem Haltepunkt keine Positionsfehler, die korrigiert
werden müssten,
was zu zusätzlichem „Reiben" führt, erzeugt.
Wenn bei dem Blattzuführen
Probleme, beispielsweise wegen sehr großer Blätter oder schlechter Qualität der Blätter, entstehen,
kann ein langsameres Zuführen
durch das Verringern der Maschinengeschwindigkeit stattfinden.
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Ein
weiterer Vorteil ist der, dass das Ändern der Zuführlänge nur
bedeutet, die Position in dem Maschinenzyklus nach vorne oder nach
hinten zu bewegen, um die Positionssteuerung zu belassen, d. h., dass
unabhängig
von der Zuführlänge immer
der gleiche Beginn der Kurve verwendet wird. Dies resultiert in
dem Vorteil, dass, wenn die Zuführlänge verändert wird,
kein neues Kurvenmuster heruntergeladen werden muss. Die 9a zeigt
die Verzögerungskurve
von verschiedenen Blattlängen
bei maximaler Blatt-Zuführungsgeschwindigkeit
und die 9b zeigt die Verzögerungskurve
von verschiedenen Blattlängen
bei der halben Blatt-Zuführungsgeschwindigkeit,
wenn die Blattzuführvorrichtung
gemäß der Erfindung
verwendet wird. Wenn ein Standardzuführungszyklus gemäß den 7a und 7b verwendet
wird, müssen
neue Kurven in Bezug auf jede neue Blattlänge erzeugt werden. Das bedeutet,
dass die Maschine, wenn eine neue Kurve in die Steuereinheit heruntergeladen
wird, angehalten werden muss.
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Das
Aufrechterhalten der Kurve beim Beginnen des Beschleunigens des
Blattes bietet den Vorteil einer geringeren Absolutbeschleunigung
in Verbindung mit verringerter Maschinengeschwindigkeit und infolgedessen
verringertes Rutschen zwischen Blatt und Rädern.
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Die
Erfindung ist nicht auf das oben Beschriebene oder das in den Zeichnungen
Gezeigte begrenzt, kann jedoch innerhalb des Anwendungsbereichs
der begleitenden Patentansprüche
verändert
werden.