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In
den hier offenbarten Ausführungsformen wird
ein verbessertes System für
die seitliche und winkelige Blattausrichtung in derselben kombinierten Vorrichtung
offenbart. Verschiedene bekannte, kombinierte automatische Systeme
zur seitlichen und winkeligen Blattausrichtung sind im Stand der
Technik bekannt. Die nachfolgend zitierten Patentoffenbarungen sollen
als Beispiele angegeben sein. Sie demonstrieren die lang anhaltenden
Bemühungen
in dieser Technologie für
eine effektivere und kostengünstige,
seitliche und winkelige Blattausrichtung, insbesondere für Drucker
(eingeschlossen jedoch nicht begrenzt auf xerografische Kopierer
und Drucker). Sie demonstrieren, dass es seit einiger Zeit bekannt
ist, dass es wünschenswert
ist, ein System zur winkeligen Blattausrichtung zu haben, welches
mit einem seitlichen Blattausrichtungssystem in einem Blattantriebssystem
kombiniert werden kann, welches ebenso die Vorwärtsgeschwindigkeit und Ausrichtung
(für volle
drei Achsen der Blattpositionssteuerung) in derselben Vorrichtung
durchführt.
Das bedeutet, dass es wünschenswert
ist, dass sowohl die winkelige als auch die seitliche Ausrichtung
des Blattes durchgeführt
wird, während
die Blätter
in Bewegung entlang eines Papierweges bei einer festgelegten im
Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit gehalten werden. Dies ist
auch bekannt als Blattausrichtung "auf dem Fluge" ohne Blattstillstände. Diese bekannten Systeme
haben aber immer noch Schwierigkeiten aufgewiesen, welche die neuartigen,
hier offenbarten Systeme berücksichtigen,
wie nachstehend weiter erörtert
wird. Insbesondere die hohen Kosten, besonders für hohe Blattfördergeschwindigkeiten.
Es ist jedoch anzumerken, dass die hier offenbarten kombinierten
Blatthandhabungssysteme nicht ausschließlich auf Druckanwendungen
mit hoher Geschwindigkeit begrenzt sind.
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Für höhere Druckraten,
welche schnellere Papierförderraten
entlang der Papierwege erfordern, welche beispielsweise mehr als
100 bis 200 Seiten pro Minute erreichen können, werden die vorstehenden
kombinierten Systeme und Funktionen erheblich schwieriger und teurer.
Insbesondere die gewünschte
Blattwinkelrotation, seitliche Blattbewegung und Blattvorwärtsgeschwindigkeit
während
der kurzen Zeitperiode, in welcher jedes Blatt sich in den Blattantriebsspalten
eines kombinierten Systems befindet. Wie weiterhin nachstehend erörtert wird,
hat eine derartige hohe Blattfördergeschwindigkeit
zum Drucken oder für
andere positionskritische Anwendungen bisher im Allgemeinen für die seitliche
Blattausrichtung variable, schnelle, seitliche Beschleunigung (seitwärts in Bezug
auf den Blattweg) der Bewegungen von Systemkomponenten mit relativ
hoher Masse und erhebliche Leistung für diese schnelle Beschleunigung
und schnelle Bewegung erfordert. Oder schnelles "Schlängeln" von Blättern durch
die winkelige Ausrichtung, beabsichtigtes Anwinkeln und wiederum
winkeliges Ausrichten des Blattes für die seitliche Ausrichtung,
alles während
derselben kurzen Zeitperiode, in welcher das Blatt in den Blattförderspalten
des Systems gehalten wird. Weiterhin wurden in jedem dieser bekannten
Systeme zwei Hochleistungsservomotoren und deren Steuerungen typischerweise
benötigt,
um ein seitlich beabstandetes Paar von unabhängigen Blattantriebsspalten
unabhängig
anzutreiben, was sowohl Kosten als auch Masse des Systems vergrößert.
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In
den hier aufgeführten
Ausführungsformen wird
ein verbessertes System zur Steuerung, Korrektur oder Änderung
der Richtung und der Lage von Blättern
offenbart, welche einen Blatttransportweg durchlaufen. Insbesondere,
aber nicht beschränkt hierauf,
sind Blätter
eingeschlossen, welche in einer Reproduktionsvorrichtung bedruckt
werden, Blätter, welche
ausgegeben werden zum Bedrucken, Blätter, welche für ein Drucken
auf der zweiten Seite (Duplex) und/oder Blätter, welche zu einem Stapler,
zu einer Finisheinrichtung oder zu einer anderen Ausgabe oder Modul
ausgegeben werden.
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In
den hier aufgeführten
Ausführungsformen wird
ein verbessertes System zur winkeligen Ausrichtung und ebenso zum
seitlichen Wiederpositionieren von Blättern mit einem Mechanismus
von geringeren Kosten und geringerer Masse offenbart, und welches für die Blattausgabe
und die winkelige Blattausrichtung nur einen einzigen Hauptantriebsmotor
für die zwei
Blattausgaberollenantriebe benötigt,
zusammen mit einem differenziellen Antrieb zur winkeligen Ausrichtung
mit einer viel geringeren Leistung und geringeren Kosten. Dies steht
im Gegensatz zu verschiedenen, nachstehend aufgeführten und
anderen Systemen, welche drei getrennte, große, leistungsstarke und getrennt
gesteuerte Servo- oder Schrittmotorantriebe benötigen. Die offenbarten Ausführungsformen
können
sogar in derselben Einheit ein aktives, automatisches, variables
winkeliges Ausrichten von Blättern
und aktives, variables seitliches Verschieben für die seitliche Ausrichtung
bereitstellen, beides während
sich das Blatt ununterbrochen bei der Prozessgeschwindigkeit bewegt.
Es ist anwendbar für verschiedene
Reproduktionssyste me, welche hier allgemein als Drucker bezeichnet
werden, eingeschlossen Hochgeschwindigkeitsdrucker und andere Blattausgabeanwendungen.
Insbesondere kann das System der offenbarten Ausführungsformen
eine stark reduzierte, gesamte bewegte Masse bereitstellen und daher
Verbesserungen bereitstellen bei integralen Systemen zur seitlichen
Ausrichtung, welche eine schnelle seitliche Bewegung desselben betreffen,
wie etwa der TELER-Typ der seitlichen Ausrichtungssysteme, welches
nachfolgend beschrieben ist.
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Verschiedene
Typen von Systemen der seitlichen und winkeligen Ausrichtung sind
in der Technik bekannt. Ein neueres Beispiel ist Xerox Corporation U.S.
6,173,952 B1, erteilt am 16. Januar 2001 für Paul N. Richards, et al.
(und der darin zitierte Stand der Technik) (D/99110). Das in jenem
Patent offenbarte zusätzliche
Merkmal eines variablen seitlichen Abstands der Blattausgabespalte
zur besseren Steuerung von Blättern
variabler Größe kann
ohne weiteres mit oder in verschiedene Anwendungen der vorliegenden
Erfindung, wenn gewünscht,
kombiniert werden.
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Wie
aufgeführt
ist es besonders wünschenswert,
imstande zu sein, die seitliche und winkelige Ausrichtung "on the fly" durchzuführen, während das Blatt
sich durch oder aus dem Reproduktionssystem bei einer normalen Prozessgeschwindigkeit
(Blatttransport) bewegt. Ebenso, um imstande zu sein, dieses mit
einem System zu tun, welches die gesamte Länge des Blattweges nicht wesentlich
erhöht
oder die Neigung für
Papierstau erhöht.
Die nachfolgenden weiteren Patentoffenbarungen und andere darin zitierte
Patente werden als einige Beispiele für Systeme der seitlichen Blattausrichtung
mit verschiedenen Einrichtungen für das seitliche Verschieben
oder seitliches Repositionieren des Blatts angemerkt: Xerox Corporation
U.S. Patente Nr. 5,794,176, erteilt am 11. August 1998 für W. Milillo;
5,678,159, erteilt am 14. Oktober 1997 für Lloyd A. Williams et al.;
4,971,304, erteilt am 20. November 1990 für Lofthus; 5,156,391, erteilt
am 20. Oktober 1992 für
G. Roller; 5,078,384, erteilt am 7. Januar 1992 für S. Moore;
5,094,442, erteilt am 10. März
1992 für
D. Kamprath et al.; 5,219,159, erteilt am 15. Juni 1993 für M. Malachowski
et al.; 5,169,140, erteilt am 8. Dezember 1992 für S. Wenthe; und 5,697,608,
erteilt am 16. Dezember 1997 für
V. Castelli et al. Ebenso IBM-Patent Nr. 4,511,242, erteilt am 16.
April 1985 für
Ashbee et al.
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Es
sind verschiedene optische Sensoren für die Blattvorderkante und
die Blattseitenkante bekannt, welche verwendet werden können in
derartigen automatischen Systemen zur winkeligen und seitlichen
Blattausrichtung. Verschiedene davon sind in den vorstehend zitierten
Referenzen oder anderen Referenzen, welche darin zitiert sind, offenbart
oder anderweitig wie etwa die vorstehend zitierten US-Patentnummern
5,678,159, erteilt am 14. Oktober 1997 für Lloyd A. Williams et al.;
und 5,697,608 für
V. Castelli et al.
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Verschiedene
der oben zitierten und andere Patente zeigen, dass es bekannt ist,
integrale Systeme zur winkeligen und seitlichen Blattausrichtung
bereitzustellen, in welchen ein Blatt winkelig ausgerichtet wird,
während
es sich durch zwei seitlich beabstandete Ausgabespalten mit Walze
und Nachlaufwalze bewegen, wobei die zwei getrennten Blattausgabewalzen
unabhängig
durch zwei unterschiedliche jeweilige Antriebsmotoren angetrieben
werden. Das zeitweise Antreiben der zwei Motoren bei einer geringfügig unterschiedlichen
Rotationsgeschwindigkeit stellt einen geringen Unterschied in der
gesamten Rotation oder relativen Lage von jeder Ausgabewalze bereit,
während
das Blatt in den zwei Spalten gehalten wird. Jene bewegt eine Seite
des Blattes weiter vor als die andere, um eine Kippung (kleine teilweise
Rotation) in dem Blatt zu bewirken gegenüber einer ursprünglich gemessenen
winkeligen Blattausrichtung in dem Blatt, wenn das Blatt das System
zur winkeligen Ausrichtung betritt. Hierdurch wird das Blatt winkelig
ausgerichtet, so dass das Blatt nun mit dem Papierweg (in Linie
mit) ausgerichtet ist.
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Insbesondere
für Hochgeschwindigkeitsdrucken
erfordern jedoch ausreichend genaue Blattausgabeanforderungen für den laufenden
Prozess (stromabwärts),
dass diese zwei getrennten Antriebsmotoren zwei relativ leistungsfähige und
teure Servomotoren sind. Weiterhin können, wenngleich die zwei Antriebswalzen
wünschenswerter
Weise axial zueinander ausgerichtet sind, um in parallelen Ebenen
zu rotieren und nicht eine Blattaufwölbung oder Verspannung durch
Vorwärtsantrieb
bei verschiedenen Winkeln zu erzeugen, die zwei Antriebswalzen nicht
beide auf derselben gemeinsamen quer liegenden Antriebswelle befestigt
sein, weil sie unabhängig
voneinander angetrieben werden müssen.
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Beim
Ducken ist im Allgemeinen das Bereitstellen von sowohl einer Rotation
für winkelige Blattausrichtung
als auch einer seitlichen Blattbewegung, während das Blatt in dem Blattweg
des Druckers vorwärts
bewegt wird, eine technische Herausforderung, insbe sondere, wenn
die Fördergeschwindigkeit
in dem Blattweg zunimmt. Druckblätter
sind typischerweise dünnes
Papier oder mit Bild versehbare Kunststoffsubstrate von unterschiedlichen
Dicken, Steifigkeiten, Reibungen, Oberflächenbeschichtungen, Größen, Massen
und Feuchtigkeitsbedingungen. Verschiedene dieser Druckblätter sind insbesondere
empfindlich für
Rutschen des Förderers,
Zerknittern oder Zerreißen,
wenn sie außerordentlichen
Beschleunigungen, Abbremsungen, Zugkräften, Wegumlenkungen, etc.
ausgesetzt sind.
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Das
vorstehend zitierte Xerox Corporation US-Patent Nr. 4,971,304, erteilt
am 20. November 1990 für
Lofthus (und verschiedene nachfolgende Patente, welche jenes Patent
zitieren, eingeschlossen das vorstehend zitierte Xerox Corporation
U.S. 6,173,952 B1, erteilt am 16. Januar 2001 für Paul N. Richards et al.)
sind von Interesse, weil sie zeigen, dass ein System zur winkeligen
Blattausrichtung mit zwei differenziell angetriebenen Spalten, wie
vorstehend beschrieben, ebenso eine seitliche Blattausrichtung in
derselben Einheit und demselben System bereitstellen kann durch
differenzielles Antreiben der beiden Spalten, um eine Blattausrichtung
in vollen drei Achsen bereitzustellen mit denselben zwei Antriebswalzen
und zwei Antriebsmotoren plus geeignete Sensoren und Software. Dieser
Typ des Systems für
winkelige Blattausrichtung kann eine seitliche Blattausrichtung
bereitstellen durch Anwinkeln (differenzielles Antreiben der beiden
Spalten, um jedwede anfängliche
winkelige Blattlage zu entfernen) und nachfolgendes beabsichtigtes
Einführen
eines festen Ausmaßes
von Blattwinkelung (Rotation) mit weiterem differenziellen Antrieb
und Vorwärtstreiben des
Blattes, während
es derart gewinkelt ist, wodurch das Blatt seitwärts sowohl wie vorwärts bewegt
wird und darauffolgendes Entfernen der eingeführten Winkellage, nachdem das
gewünschte
Ausmaß von seitlicher
Blattverschiebung bereitgestellt ist, wodurch die gewünschte seitliche
Ausrichtungsposition der Blattkante bereitgestellt wird. Dieses
System vom Lofthus-Typ einer integrierten seitlichen Blattausrichtung
erfordert keine schnelle seitliche Verschiebung der Masse der Blattausgabespalten
und deren Antriebe, etc. für
eine seitliche Ausrichtung. Diese seitliche Ausrichtung vom Lofthus-Typ
wie vorstehend aufgeführt,
erfordert jedoch schnelle vielfache Drehungen (Hochgeschwindigkeits-"Schlängeln" des Blattes). Dies
bedeutet weitere Herausforderungen bei der Zunahme der Geschwindigkeit
des Blattes, welches sowohl winkelig als auch seitlich durch vielfache
differenzielle Rotationen von zwei Spalten ausgerichtet wird, was
zusätzliche
gesteuerte differenzielle An triebswalzenpaare, insbesondere für große oder
schwere Blätter,
benötigt
und zwei getrennte, große
Servomotoren für
die zwei Spalten.
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Im
Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen System vom Typ Lofthus '304 der seitlichen Blattausrichtung
gibt es Systeme zur seitlichen Blattverschiebung, in welchen die
gesamte Struktur und Masse des Wagens, welcher die zwei Antriebswalzen,
deren gegenüberliegende
Spalten mit Laufwalzen und die Antriebsmotoren (sofern nicht durch
keiligen Antrieb teleskopisch verbunden) axial seitlich verschoben
wird, um das in Eingriff stehende Blatt seitlich in die seitliche
Ausrichtung zu schieben. Bei den letztgenannten Systemen kann die
seitliche Blattausrichtungsbewegung während derselben Zeit durchgeführt werden,
wie die winkelige Blattausrichtungsbewegung, jedoch unabhängig davon,
wodurch die vorstehend beschriebenen Blattrotationsanforderungen
vermindert werden. Diese können
allgemein als TELER-Systeme bezeichnet werden, beispielsweise der
US-Patente 5,094,442, erteilt am 10. März 1992 für Kamprath et al.; 5,794,176
und 5,848,344 für
Milillo et al.; 5,219,159, erteilt am 15. Juni 1993 für Malachowski
und Kluger (welche verschiedene Patente zitieren); 5,337,133; und
weitere vorstehend genannte Patente.
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Für die Hochgeschwindigkeitsblattausgabe erfordert
jedoch die schnelle seitliche Beschleunigung und Abbremsung einer
großen
Masse wie etwa den bekannten TELER-Systemen noch einen weiteren (dritten)
großen
Antriebsmotor, um in der kurzen Zeitperiode, in welcher das Blatt
immer noch in dem Paar von Antriebswalzen gehalten wird (aber diese schnell
durchläuft),
dies zu erreichen. Das bedeutet, dass der gesamte Mechanismus der
winkeligen Ausrichtung mit zwei unabhängig angetriebenen quer beabstandeten
Spalten von Ausgabewalzen um eine variable Entfernung seitlich bewegt
werden muss, jedes Mal, wenn optisch festgestellt wird, dass ein
einkommendes Blatt eine seitliche Ausrichtung erfordert, um das
Ausmaß von
seitlicher Verschiebung, welches notwendig ist, um das Blatt in
die seitliche Ausrichtung zu versetzen. Ebenso kann eine sogar schnellere
quer laufende Rückwärtsbewegung
derselben großen
Masse bei einem bekannten TELER-System notwendig sein, um das System
in seine Ausgangsposition oder die mittige Position zurückzuversetzen,
bevor das (eng nachfolgende) nächste Blatt
die zwei Antriebsspalten des Systems betritt. Insbesondere wenn
jedes Blatt das System mit einem seitlichen Ausrichtfehler in derselben
Richtung betritt, wie es leicht vorkommen kann, z. B., wenn die seitlichen
Anschläge
des Eingabeblattstapels sich nicht in der genauen seitlichen Ausrichtung
in Bezug auf den in der Maschine beabsichtigten ausgerichteten Weg
befinden, was typischerweise durch die Bildposition des Bildes,
welches nachfolgend auf die Blätter übertragen
werden soll, festgestellt wird. Daher erforderten die Systeme vom
TELER-Typ einen ziemlich teuren Betriebsmechanismus und Antriebssystem,
um die seitliche Ausrichtung in ein System der winkeligen Ausrichtung
zu integrieren.
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Mit
anderen Worten bedeutet diese Problemstellung, dass die bestehenden
Papierausrichteinrichtungen vorzugsweise das Papier in drei Freiheitsgraden
ausrichten, d. h. Prozessrichtung, seitliche Richtung und winkelige
Richtung. Um dies in einem einzigen System oder Einrichtung zu erreichen,
werden in den bekannten Implementierungen vom TELER-Typ unabhängig voneinander
gesteuerte Aktuatoren verwendet, in welchen die Aktuatoren für die winkelige
Ausrichtung und die Prozessausrichtung auf einem Wagen angebracht
sind, welcher schnell seitlich bewegt wird, was einen zusätzlichen,
relativ großen
Motor erfordert. Das bedeutet, dass die Zunahme der seitlichen Bewegung
die Verwendung eines sich seitlich repositionierenden, angetriebenen Wagens
erfordert, oder eine komplexere Verbindung zwischen Systemen der
seitlichen und winkeligen Ausrichtung bereitgestellt werden muss.
Andererseits kann ein System vom Typ des Lofthus-Patents (wie vorstehend
beschrieben) ein zusätzliches "Schlenkern" des Blattes durch
die Antriebsspalten erfordern, um induzierten Winkel hinzuzufügen oder wegzunehmen,
und dieser zusätzliche
differenzielle Blattantrieb (Änderungen
der Antriebsgeschwindigkeit) ein erhöhtes Potential für Antriebsschlupf
aufweisen kann.
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In
jedem dieser Systeme oder in dem "SNIPS-System", welches nachfolgend aufgeführt wird,
könnte
die Verwendung von Blattpositionssensoren, wie etwa einem vielelementigen
CCD-Sensor mit einem linearen Feld in einer Rückkopplungsschleife verwendet
werden, zur Schlupfkompensation, um sicherzustellen, dass das Blatt
die gewünschte
Dreiachsenausrichtung erfährt.
Siehe z. B. das vorstehend zitierte US-Patent Nr. 5,678,159 für Lloyd A.
Williams, et al.
-
Weiterer,
weniger relevanter Stand der Technik sowohl in Beziehung auf winkelige
Ausrichtung und seitliche Ausrichtung unter Verwendung einer schwenkenden
Blattausgabespalte schließt
die Xerox US-Patente 4,919,318 und 4,936,527 für Lam Wong ein. Ebenso wie
bei einigen anderen vorstehend zitierten Dokumenten verwenden jedoch diese Systeme
von Wong feststehende seitliche Führungen für die Blattkante, gegen welche
seitliche Kanten von allen Blättern
reiben müssen,
wenn sie sich in der Prozessrichtung bewegen, mit den entsprechenden
Abnützungsproblemen.
Ebenso stellen sie Kantenausrichtung bereit und können nicht
sofort eine Mittelpunktsausrichtung in einem Blattweg von Blättern unterschiedlicher
Größe bereitstellen.
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In
Bezug auf ein System mit winkeliger Ausrichtung und seitlicher Ausrichtung
mit schwenkenden Spalten ohne derartige feste Kantenführungen, welche
eine Mittelpunktsausrichtung bereitstellen können, wird insbesondere das "SNIPS-System" genannt, welches
sowohl eine Vielzahl von Blattausgabekugeln schwenkt und dreht (mit
zwei, unterschiedlichen Achsen, Antrieben pro Kugel) des Xerox Corp. US-Patents
6,059,284, erteilt am 9. Mai 2000 für Barry M. Wolf et al. Die
dort offenbarten Ausführungsformen
erfordern jedoch nicht derartige schwenkende Blatteingriffsspalten
(doppelte Achse). Das heißt,
sie erfordern keine Schwenkung oder Rotation der Blattantriebswalzen
oder Kugeln um eine zusätzliche Achse
oder Rotation senkrecht zu der normalen konzentrischen Antriebsachse
der Rotation der Blattantriebswalzen. Ebenso erlauben die offenbarten
Ausführungsformen
die Verwendung von normalen Antriebswalzen mit hoher Reibung und
geringem Schlupf, welche normale Blattlinienberührung von Walzenbreite des
Blattes in den Blattausgabespalten bereitstellen mit einer gegenüberstehenden
Nachlaufwalze anstelle der Kugelantriebe mit Punktkontakten, wie
in dem
US 6,059,284 .
-
Wie
vorstehend aufgeführt
und wie weiterhin beispielsweise in dem vorstehend zitierten oder
anderem Stand der Technik beschrieben, verwenden existierende Papierausrichtungseinrichtungen
für moderne,
xerografische Hochgeschwindigkeitsdrucker typischerweise zwei beabstandete
Blattantriebsspalten, um das Papier in der Prozessrichtung zu bewegen,
wobei die Geschwindigkeiten der beiden Spalten unabhängig angetrieben
und gesteuert werden, wobei jede ihren eigenen, relativ teuren Servoantriebsmotor
aufweist. Die winkelige Papierlage kann daher durch Vorschreiben
unterschiedlicher Geschwindigkeiten (V1, V2) für die zwei Spalten (Spalte 1 und
Spalte 2) mit den zwei Servomotoren für eine definierte kurze Zeitperiode,
während
sich das Blatt in den zwei Spalten befindet, korrigiert werden.
Typischerweise messen Rotationsencoder die angetriebene Winkelgeschwindigkeit
von beiden Spalten und eine Motorsteuerung oder -steuerungen halten
diese Geschwindigkeit bei einer vorgeschriebenen Sollgeschwindig keit
V1 für
die Spalte 1 und V2 für
die Spalte 2. Diese Geschwindigkeit kann als die gleiche
erhalten bleiben, bis und während
der Winkelkorrektur. Die Winkellage des einkommenden Papiers wird
typischerweise detektiert und bestimmt aus der Zeitdifferenz des
Ankommens der Blattvorderkante an zwei seitlich beabstandeten Sensoren stromaufwärts der
zwei Antriebsspalten, multipliziert mit der bekannten Blatteingangsgeschwindigkeit. Diese
gemessene Papierwinkellage kann daraufhin korrigiert werden durch
Vorschreiben geringfügig
unterschiedlicher Geschwindigkeiten (V1, V2) mit den Motorsteuerungen
für die
beiden Spalten für
eine kurze Zeitperiode, währenddessen
sich das Blatt in den Spalten befindet. Wenngleich die benötigte Leistung für diese
kleine, differenzielle Änderung
der Winkelgeschwindigkeit V1, V2 (eine geringe Beschleunigung und/oder
Abbremsung) für
die Winkelkorrektur klein ist, müssen
beide Servomotoren eine ausreichende Leistung aufweisen, um das
Papier fortlaufend in der Vorwärtsrichtung
bei der geeigneten Prozessgeschwindigkeit anzutreiben. Das heißt, für die winkelige
Ausrichtungsaktion werden die Spalten 1 und 2 mit
unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten angetrieben. Die mittlere
Vorwärtsgeschwindigkeit
des angetriebenen Papierblatts ist jedoch 0,5 (V1 + V2), und diese
Vorwärtsgeschwindigkeit
wird wünschenswerter
Weise im Wesentlichen bei der normalen Maschinenprozessgeschwindigkeit
(Papierweg) gehalten. Zwei Freiheitsgrade (Winkellage und Vorwärtsgeschwindigkeit)
werden auf diese Weise mit zwei unabhängigen, relativ großen Servomotoren
gesteuert, welche die zwei beabstandeten Spalten mit unterschiedlicher
Geschwindigkeit bei diesen bekannten Systemen antreiben.
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Wenngleich
die Antriebssysteme der hier verdeutlichten Beispiele in einer Konfiguration
mit direktem Antrieb gezeigt sind, ist dies nicht erforderlich. Es
könnte
beispielsweise ein Zeitablaufband oder ein Antriebsgetriebe mit
einem 4 : 1 oder 3 : 1 Verhältnis ebenso
verwendet werden.
-
Wie
vorstehend ausgeführt,
erfordert die Bereitstellung des übrigen seitlichen oder dritten
Freiheitsgrades der Blattbewegung und -ausrichtung in den vorliegenden
Systemen bereitgestellt, welche wünschenswerter Weise die winkelige
und seitliche Ausrichtung kombinieren, typischerweise die Steuerung
durch einen dritten großen
Servomotor, wie bei den vorstehend beschriebenen seitlichen Ausrichtungssystemen
vom TELER-Typ, und relativ komplexe Kopplungsmechanismen für eine weitere
Kostenerhöhung.
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In
jedem Fall müssen,
sogar in den vorstehend beschriebenen Systemen zur winkeligen Ausrichtung
als solche, beide Antriebsmotoren daher eine ausreichende Leistung
und eine variable Geschwindigkeitssteuerung aufweisen, um das Papier genau
in der Vorwärtsrichtung
der Blattförderung (Prozess-
oder Stromabwärtsrichtung)
bei der gewünschten
Prozessgeschwindigkeit zu treiben, weil die zwei Blattantriebs-
und Winkelausrichtungsspalten vollkommen unabhängig voneinander angetrieben
werden.
-
US 5,794,176 beschreibt
ein adaptives elektronisches Ausrichtsystem. Ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Positionierung von Papier in einem Ausgabeweg wird beschrieben.
Die Vorrichtung umfasst eine Ausrichteinheit, welche einen Wagen
einschließt,
welcher zwei Antriebsrollen aufweist, welche auf demselben in drehbarer
Art angebracht sind. Jede Antriebswalze wird durch einen eigenen
Antriebsmotor angetrieben. Die zwei Antriebswalzen können den
Transport des Blattes in dem Blattweg und ebenso die winkelige Ausrichtung
des Blattes bereitstellen. Der Wagen ist in Querrichtung in Bezug auf
die Papierfortbewegungsrichtung durch einen Translationsmotor bewegbar.
-
US 6,019,365 offenbart ein
integriertes Blattausrichtsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1.
-
Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein integrales Blattausrichtsystem
in Bezug auf verminderte Komplexität und Kosten zu verbessern. Dieses
Ziel wird erreicht durch die Bereitstellung eines integralen Blattausrichtsystems
gemäß Anspruch
1 und einem Verfahren der Blattausrichtung mit einem integralen
Blattausrichtsystem gemäß Anspruch
9. Weitere Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
beschrieben.
-
Die
hier aufgeführten
Ausführungsformen
offenbaren ein System zur winkeligen Blattausrichtung, welches nur
einen (nicht zwei) derartigen Vorwärtsantriebsmotor für beide
Spalten, mit ausreichender Leistung benötigt, um das Papier in der
Vorwärtsrichtung
weiterzutreiben und einen zweiten, kleineren und billigeren Motor
und ein differenzielles System. Das bedeutet, dass gezeigt wird,
wie nur ein einziger Antrieb verwendet wird, um das Papier in der
Vorwärtsrichtung
weiterzutreiben und ein zweiter und viel kleinerer und billigerer
Antrieb für
die winkelige Korrektur, um die Winkellage durch einen diffe renziellen
Mechanismus zu korrigieren, wobei die Rotationsphase zwischen den
beiden Antriebsspalten angepasst wird, ohne jedwede Last des Blattantriebs auf
diesen Antrieb zur winkeligen Korrektur anzuwenden. Dies kann erhebliche
Kostenersparnisse bereitstellen, ebenso wie reduzierte Masse und
andere Verbesserungen in der seitlichen Blattausrichtung.
-
Mit
anderen Worten hat, insbesondere bei Maschinen mit hoher Produktivität, in welchen
die Blattgeschwindigkeit in Vorwärtsabgaberichtung
erheblich ist, jene Anforderung bisher die Auswahl und Verwendung
von mindestens zwei Motoren/Steuerungen hoher Leistungsfähigkeit
für derartige
Systeme zur winkeligen Blattausrichtung mit erheblichen Kosten erzwungen.
Im Gegensatz hierzu ermöglichen
die offenbarten Ausführungsformen
einen einzigen Antriebsmotor, um beide beabstandeten Blattantriebsspalten
des Systems zur winkeligen Blattausrichtung zwangsweise anzutreiben
und ermöglichen sogar
einen kostengünstigen
Aktuator, um eine ähnlich
effektive winkelige Blattausrichtung bereitzustellen durch Bereitstellung
eines ähnlichen
Differenzials der Geschwindigkeit zur winkelmäßigen Ausrichtung zwischen
jenen gleichen zwei angetriebenen Spalten, wodurch die gesamten
Kosten des Systems zur winkeligen Ausrichtung erheblich reduziert
werden. Insbesondere wird hierin die Lehre vermittelt, wie ein einziger
Motor für
die Leistung, welche notwendig ist, um das Papier in der Vorwärts(Prozess)richtung
mit beiden Spalten anzutreiben und ein zweiter und viel kleinerer
Motor verwendet, um die Winkellage durch einen differenziellen Mechanismus
zu korrigieren, welcher die Phase zwischen jenen zwei anderweitig gemeinsam
angetriebenen Antriebsspalten anpasst.
-
Das
offenbarte System kann durch einen geeigneten Betrieb von herkömmlichen
Steuersystemen betrieben und gesteuert werden. Es ist wohl bekannt
und vorzuziehen, die Bilderzeugung, das Drucken, die Papierhandhabung
und weitere Steuerfunktionen und Logik mit Softwareinstruktionen
für herkömmliche
oder Vielzweck-Mikroprozessoren zu programmieren und auszuführen, wie
eine Anzahl von Patenten und kommerziellen Produkten nach dem Stand
der Technik lehrt. Derartige Programmierung oder Software kann selbstverständlich in
Abhängigkeit
von bestimmten Funktionen, vom Softwaretyp und Mikroprozessor oder
anderen verwendeten Computersystemen variieren; sie wird jedoch erhältlich sein
oder einfach programmierbar sein ohne ungebührliches Experimentieren aus
Funktionsbeschreibungen wie etwa jene, die hierin bereitgestellt
werden und/oder nach bekanntem Wissensstand oder Funktionen, welche
herkömmlich
sind, zusammen mit dem allgemeinen Wissen auf dem Gebiet der Software
und der Computer. Alternativ dazu kann das offenbarte Steuerungssystem
oder Verfahren vollständig
oder teilweise in Hardware implementiert werden, unter der Verwendung
von Standard-Logikschaltkreisen
oder einzelnen Chips vom VLSI-Design.
-
Die
Bezeichnung "Reproduktionsvorrichtung" oder "Drucker", wie sie hier verwendet
wird, umfasst in breiter Weise verschiedene Drucker, Kopierer oder
Multifunktionsmaschinen oder -systeme, xerografisch oder anderweitig,
solange nicht in den Ansprüchen
anders definiert. Die hier verwendete Bezeichnung "Blatt" bezieht sich auf
ein im Allgemeinen dünnes,
physisches Blatt aus Papier, Plastik oder anderem passenden physikalischen
Substrat für
Bilder, gleich, ob vorgeschnitten oder als Bahn eingeführt. Ein "Kopierblatt" kann kurz genannt
als eine "Kopie" oder als eine "Hardcopy" bezeichnet werden.
Ein "Simplexdokument" oder Kopierblatt
ist eines, welches sein Bild und irgendeine Seitenzahl nur auf einer
Seite oder Ansicht des Blattes aufweist, währenddessen ein "Duplexdokument" oder Kopierblatt "Seiten" aufweist und normalerweise
Bilder auf beiden Seiten aufweist, d. h. von jedem Duplexblatt wird
angenommen, dass es zwei gegenüberliegende Seiten
oder "Informationsseiten" aufweist, sogar wenn
keine physikalischen Seitenzahlen vorhanden sein mögen.
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In
Bezug auf spezifische Komponenten der vorliegenden Vorrichtung oder
des vorliegenden Verfahrens oder Alternativen für dieselben, ist anzumerken,
dass, wie es normalerweise der Fall ist, einige dieser Komponenten
als solche bekannt sind in anderen Vorrichtungen oder Anwendungen,
welche zusätzlich
oder alternativ hier verwendet werden können. Dinge, die im Stand der
Technik gut bekannt sind, müssen
hierin nicht weiter beschrieben werden.
-
Verschiedene
der vorstehend genannten und der nachstehend genannten Merkmale
und Vorteile werden dem Fachmann aus der bestimmten Vorrichtung
und deren Betrieb oder aus den beschriebenen Verfahren in den nachfolgenden
Beispielen und den Ansprüchen
offenbar. Daher wird die vorliegende Erfindung aus der Beschreibung
dieser speziellen Ausführungsformen
besser verständlich unter
Hinzunahme der Zeichnungen (welche annähernd maßstabsgerecht sind):
-
1 ist eine teilweise schematische
Frontansicht quer zu einem beispielhaften Papierweg eines Druckers,
einer Ausführungsform
eines automatischen, differenziellen Ausrichtsystems für winkelige Ausrichtung
mit zwei Antriebsspalten und einem einzigen Antriebsmotor, wobei
das System Bestandteil eines Systems zur winkeligen und seitlichen Blattausrichtung
sein kann;
-
2 ist eine Draufsicht der
Ausführungsform
der 1, wobei die Blattführungen
zur verdeutlichenden Klarheit entfernt sind;
-
3 ist eine Vorderansicht
einer zweiten geringfügig
unterschiedlichen Version der Ausführungsform der 1 und 2 mit
der Ausführungsform eines
differenziellen Aktuators;
-
4 ist eine Frontansicht
und verdeutlicht schematisch eine dritte Ausführungsform mit einem unterschiedlichen
Differenzial;
-
5 ist eine Vorderansicht
und verdeutlicht teilweise und schematisch eine vierte unterschiedliche
Ausführungsform
mit einem unterschiedlichen Differenzial mit einer Spindelgetriebe;
-
6 ist eine Vorderansicht
und verdeutlicht teilweise und schematisch eine beispielhafte Kombination
eines Systems zur winkeligen Ausrichtung wie dasjenige der 1 bis 3 mit einem Beispiel eines integrierten
Systems zur seitlichen Blattausrichtung.
-
Nachfolgend
werden diese beispielhaften Ausführungsformen
eingehender mit Bezug auf die vorstehend beschriebenen Zeichnungen
beschrieben. Diese Systeme zur winkeligen Blattausrichtung werden
typischerweise an einer ausgewählten
Stelle oder ausgewählten
Stellen des Papierweges oder der Papierwege verschiedener Druckmaschinen
installiert, um eine Abfolge von Blättern 12 wie vorstehend
erörtert
und wie durch die vorstehenden und andere Referenzen gelehrt, winkelig
auszurichten. Es müssen
hier jedoch nur ein Teil der beispielhaften Bleche 14 verdeutlicht
werden, welche teilweise einen beispielhaften Papierweg in dem Drucker
festlegen. Aus Gründen
der Klarheit und Übersichtlichkeit werden
einige der Komponenten (Teile) in allen verdeutlichten Ausfüh rungsformen
als dieselben gezeigt, und jene gemeinsamen Komponenten erhalten dieselben
Bezugsziffern. Insbesondere gilt dies für die zwei seitlich beabstandeten
Blattantriebswalzen 15A, 15B, den Blattantrieb
mit einem einzigen Servomotor M1 für beide Walzen und deren berührende Nachlaufwalzen 16A, 16B,
welche die ersten und zweiten Antriebsspalten 16A, 16B ausbilden.
Ebenso der kleine, preiswerte Antriebsmotor M2 für den differenziellen Aktuator
mit niedriger Leistung.
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Die
verschiedenen verdeutlichten Ausführungsformen des Systems zur
winkeligen Blattausrichtung, wie vorstehend beschrieben, treiben
normalerweise die zwei Antriebsspalten 17A, 17B mit derselben
Rotationsgeschwindigkeit an, um das Blatt 12 in diesen
Spalten stromabwärts
in dem Papierweg mit Prozessgeschwindigkeit zu fördern, es sei denn, dass durch
die vorstehend beschriebenen und zitierten oder andere herkömmliche
optische Sensoren die Notwendigkeit für die winkelige Ausrichtung
jenes Blattes 12 festgestellt wird, was hier nicht gezeigt werden
muss. Das bedeutet, wenn das Blatt 12 in dem System zur
winkeligen Ausrichtung in einer Winkellage angekommen ist, welche
eine winkelige Korrektur erfordert. In diesem Fall wird, wie weiterhin vorstehend
beschrieben und in Referenzen zitiert, eine entsprechende Schräglagenänderung
durch eine Antriebsdifferenz der Rotationspositionen zwischen den
zwei Antriebswalzen 15A, 15B durchgeführt, während der
Zeit, in der das Blatt 12 dieselben durchläuft und
in den die zwei Blattförderspalten 17A, 17B gehalten
wird, um die winkelige Ausrichtung zu erreichen. Einzigartig gegenüber all
diesen Ausführungsformen,
verglichen zu dem vorstehend zitierten Stand der Technik, wird jedoch
nur ein einziger Servomotor M1 benötigt, um beide Antriebswalzen 15A, 15B anzutreiben,
selbst wenn deren Antrieb sich unterscheiden muss, um diesen differenziellen
Blattantrieb in den Spalten 17A, 17B für die winkelige Blattausrichtung
bereitzustellen.
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Es
ist anzumerken, dass für
ein kombiniertes System der winkeligen und seitlichen Blattausrichtung
jedes dieser verdeutlichten Systeme zur winkeligen Blattausrichtung
(oder nur Hauptkomponenten derselben, wie in 6 gezeigt) einfacherweise auf einfachen
seitlichen Schienen, Stäben
oder Wagen angebracht werden kann, um seitlich angetrieben zu werden
durch irgendeine von verschiedenen derartigen direkten und indirekten
Antriebsverbindungen mit einem weiteren derartigen Servomotor, wie
in 6 gezeigt. Dies ist
in verschiedenen vorstehend zitierten und anderen Patenten offenbart
und muss hier nicht wiederholt werden.
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Mit
Bezug auf die erste Ausführungsform 20 des
Systems zur winkeligen Blattausrichtung der 1 und 2 wird
die folgende zusätzliche
Beschreibung ebenso anwendbar sein für das meiste der ähnlichen
zweiten Ausführungsform 22 der 3. Ebenso für die gemeinsamen
Elemente des Blattausrichtsystems des kombinierten Systems der 6.
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Alle
drei Ausführungsformen
dieses Systems zur winkeligen Blattausrichtung stellen die winkelige Papierausrichtung
durch das System 30 eines einfachen, kostengünstigen
differenziellen Mechanismus bereit. In dieser Ausführung 20 des
Systems für
winkelige Blattausrichtung (und 22 der 3 und 24 der 6) umfasst das differenzielle System 30 eine stiftgeführte, schraubenförmig geschlitzte,
hülsenförmige Verbindung 32,
welche seitlich durch einen kleinen, kostengünstigen Differenzialmotor M2
verschoben wird. Dieses bestimmte Beispiel stellt einen röhrenförmigen,
hülsenförmigen Verbinder 32 dar,
welcher zwei Schlitze 32A, 32B aufweist, wobei
mindestens einer derselben angewinkelt ist, teilweise ringförmig oder
schraubenförmig.
Diese Schlitze 32A, 32B nehmen verschiebbar die
jeweiligen vorstehenden Stifte 34A, 34B der Enden
der jeweiligen geteilten, koaxialen Antriebswellen 35A, 35B auf, über welche
der röhrenförmige, hülsenförmige Verbinder 32 verschiebbar
angebracht ist. Jede Antriebswalze 15A, 15B ist
zur Rotation mit derselben an einer der jeweiligen Antriebswellen 35A, 35B angebracht
und eine dieser Antriebswellen, hier 35A, wird durch den Motor
M1 angetrieben, in diesem Fall durch den verdeutlichten Getriebeantrieb 36,
wenngleich diese auch direkt angetrieben werden könnte. Die
zwei Antriebswellen 35A, 35B können selbst röhrenförmig sein,
um weiterhin die Systemmaße
zu reduzieren.
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Dieser
differenzielle Verbindungsmechanismus 30 mit variabler
Steigung ermöglicht
ein Papierausrichtsystem, welches nur einen einzigen Antriebsmotor
M1 für
die Vorwärtsrichtung
in die Lage versetzt, zwangsweise beide Spalten 17A, 17B anzutreiben.
Nur der Motor M1 muss die notwendige Leistung aufweisen, um das
Papier in der Vorwärtsrichtung
voranzutreiben, während
der zweite, viel kleinere Motor M2 das Blatt nicht in Vorwärtsrichtung
antreiben muss, und nur genügend
Leistung bereitstellen muss, um das differenzielle System 30 zu
betreiben, um die winkelige Blattlage zu korrigieren. Dieses differenzielle
System 30 ist klein, genau, kostengünstig und erfordert geringe
Leistung für
den Betrieb. Es kann durch irgendeinen von mehreren möglichen, einfachen
Mechanismen angetrieben werden, welche auf einfache Weise eine kurze lineare
Bewegung bereitstellen. Beispielsweise dreht in den 1 und 2 der
Motor M2 gegenüberliegende
Nocken 37A, 37B in einem gewünschten Ausmaß, um die
röhrenförmige Hülse 32 seitlich
zu bewegen (durch Eingriff in dessen vorstehenden Flansch oder Arm 32C),
um durch den Winkel des Schlitzes 32B die relativen Winkellagen
der beiden Stifte 34A, 34B zu ändern und hierdurch die relativen
Winkellagen der zwei Wellen 35A, 35B derselben
zu ändern,
und hierdurch eine Antriebswalze 15B in Bezug auf die andere
Antriebswalze 15A differenziell zu rotieren, um die gewünschte winkelige
Ausrichtung des Blattes 12 durch den Unterschied zwischen
den beiden Spalten bereitzustellen. Andererseits werden immer noch
beide Walzen 15A und 15B fortlaufend angetrieben,
um das Blatt 12 in der Prozessrichtung bei derselben Geschwindigkeit,
durch denselben Motor M1 anzutreiben, weil die Hülse 32 die Welle 35A mit
der Welle 35B zwangsweise in Bezug auf den Antrieb verbindet durch
die Stifte 34A und 34B, welche in den Schlitzen 32A und 32B der
gemeinsamen Hülse 32 in
Eingriff stehen.
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Die
alternative Ausführungsform 22 der 3 unterscheidet sich nur
darin, dass ein alternativer Antrieb für den differenziellen Mechanismus
zur winkeligen Ausrichtung gezeigt wird, in welchem der Motor M2
gesteuert wird, um eine Gewindespindel 22A wahlweise bidirektional
zu drehen, wobei die Spindel in Eingriff steht mit demselben Flansch
oder Arm 32C der gleitenden röhrenförmigen Hülse 32 und diesen
um eine entsprechende seitliche Strecke bewegt.
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Nachfolgend
wird diese Einrichtung zur winkeligen Ausrichtung mit einem schraubenförmigen Schlitz
der 1, 2, 3 und 6 mit anderen Worten eingehender
beschrieben. Der Antriebsmotor M1 für die Vorwärtsbewegung des Blattes kann
an der Grundplatte oder dem Rahmen des Systems 20 oder
des Druckers 10 angebracht sein. Wie gezeigt kann dieser
einen Getriebeantrieb 36 mit einem Ritzel auf der Welle
des Motors M1 aufweisen, welches ein Antriebsritzel auf der ersten
Antriebsspaltenbaugruppe 17A antreibt. Diese erste Antriebsspaltenbaugruppe kann
aus der Antriebsrohrwelle 35A, Lagern, einem Antriebsritzel
und dem Blattantriebsrad 15A bestehen, welches an einem
Ende angebracht ist, und einem radial vorstehenden Stift an dem
anderen Ende der Welle 35A. Die gegenüberliegende Spaltenbaugruppe 17B kann ähnlich sein,
benötigt
jedoch kein Antriebsritzel. Die gegenüberstehenden Nachlaufwalzen 16A, 16B können herkömmlicherweise
auf einer inaktiven Wellen angebracht sein, mit einer geeigneten Einrichtung
für eine
federgebundene Normalkraft, wenn gewünscht. Wenn gewünscht können die
Komponenten vertikal umgedreht werden, wobei die Nachlaufwalzen
unterhalb des Papierweges und die zwei Spaltenbaugruppen oberhalb
des Papierweges angebracht sind.
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Wie
aufgeführt
ist das differenzielle Antriebsrohr oder die Hülse 32 mit dem schraubenförmigen Schlitz
so angebracht, dass diese (vorwärts
und rückwärts) über die
inneren Enden der beiden Antriebsrohre 35A, 35B gleitet.
Dieses Antriebsrohr 32 weist Schlitze 32A, 32B auf,
um entsprechende radial vorstehende Stifte 34A, 34B auf
den zwei gegenüberstehenden
Spaltenbaugruppen aufzunehmen. Die Breite der Schlitze 32A, 32B ist
nur geringfügig
größer als
der Durchmesser der Stifte 34A, 34B. Ein Schlitz,
hier 32A, kann gerade sein und parallel zu der Mittellinie
des Antriebsrohrs 32. Der andere Schlitz, hier 32B,
ist mit einer leichten Schraubenlinie mit einem spitzen Winkel in
Bezug auf die Mittellinie des Antriebsrohrs 32 gefertigt.
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Der
Stift 34A, welcher aus der Welle 35A der ersten
Spaltenbaugruppe vorsteht, überträgt das durch
den Motor M1 erzeugte Drehmoment auf das Antriebsübertragungsrohr 32,
welches dieses Drehmoment nachfolgend auf die zweite Antriebsspaltenbaugruppe über den
Stift 34B überträgt. Dies
erzwingt identische Rotationsgeschwindigkeiten der beiden Antriebsspalten.
Weiterhin kann, ohne diese zu unterbrechen, die Phase der zweiten
Spaltenbaugruppe relativ zu der ersten Spaltenbaugruppe durch eine
einfache axiale Bewegung des Antriebsrohrs 32 mit dem schraubenförmigen Schlitz
angepasst werden. Der schraubenförmige
Schlitz 32B erzwingt eine Verschiebung des radial angebrachten
Stifts 34B und auf diese Weise der gesamten zweiten Spaltenbaugruppe
in der tangentialen Richtung. Dies passt die relative Phase der
ersten und zweiten Antriebsspalten 17A, 17B an
und legt damit die winkelige Drehung fest, welche dem in den beiden
Spalten festgehaltenen Blatt 12 auferlegt wird.
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Das
Antriebsrohr 32 mit schraubenförmigem Schlitz kann periodisch
(nach jedem Blatt oder nach mehreren Blättern oder wenn notwendig)
auf seine Ausgangsposition zurückzentriert
werden, wobei die Stifte ungefähr
in deren Schlitzen mittig angeordnet sind, um zu vermeiden, dass
sich dieses zu weit zu einer Seite oder gegen dessen seitliche Endanschläge bewegt,
welche hier als die Enden der Schlitze 32A, 32B festgelegt
werden. Dies sollte zwischen Blättern
stattfinden, wenn kein Blatt 12 sich in den Spalten befindet.
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Mit
nachfolgendem Bezug auf 6 wird
ein Beispiel eines integrierten Papierausrichtsystems 50 gezeigt,
welches sowohl seitliche Papierausrichtung als auch winkelige Korrektur
bereitstellt, welches denselben Basistyp des Winkelkorrektursystems 24 und
dessen vorstehend beschriebene Vorteile in Verbindung mit den Systemen 20 und 22 der 1 bis 3 anwendet. Die entsprechenden gemeinsamen
Komponenten derselben sind entsprechend nummeriert.
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Wie
vorstehend beschrieben erforderte die Hinzunahme der seitlichen
Ausrichtung zu dem System für
winkelige Ausrichtung bisher typischerweise die Verwendung eines
Wagens für
die seitliche Bewegung des gesamten Systems zur winkeligen Ausrichtung
und dessen schwere, doppelte Servomotoren und/oder eine aufwendige
Kopplung zwischen den Systemen zur seitlichen und winkeligen Ausrichtung.
Wie weiterhin vorstehend beschrieben, haben die bekannten Systeme
vom TELER-Typ das Papier in allen drei Achsen (Prozessachse, seitliche
und winkelige Richtungen) durch die Verwendung von drei unabhängig gesteuerten
großen
Motoren eingerichtet. Bei derartigen TELER-Systemen wird das System für die Steuerung
der Winkellage und der Blattprozessrichtung mit zwei Motoren auf
einem hin- und herbewegbaren Wagen angebracht, welcher seitlich
bewegt wird für
die seitliche Blatteinrichtung und einen getrennten dritten großen Motor
erfordert. Im Gegensatz dazu benötigen
die vorstehend und nachstehend beschriebenen Systeme zur winkeligen Blatteinrichtung
nur einen Motor, um das Papier in der Vorwärtsrichtung anzutreiben und
einen wesentlich leichteren, zweiten, kleinen Motor und eine relativ leichte
differenzielle Übertragung,
um die Winkellage durch einen Differenzialmechanismus zu korrigieren, welcher
die Phase zwischen den beiden Spalten anpasst. Dies reduziert die
Gesamtmasse, selbst wenn die gesamte Masse des gesamten Systems
für winkelige
Ausrichtung seitlich versetzt werden muss für die seitliche Ausrichtung.
Es können
jedoch sogar weitere vorteilhafte Merkmale eines derartigen kombinierten
integralen Systems für
winkelige und seitliche Ausrichtung bereitgestellt werden, wie in 6 gezeigt und hier beschrieben.
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Dieses
integrale Steuersystem 50 für drei Achsen der 6 entkoppelt die seitlichen
Blattkorrekturen und die Winkelkorrekturen ohne die Notwendigkeit
für einen
Motor der Winkelausrichtung und/oder Prozessmotoren, um einen seitwärts laufenden
Wagen anzutreiben. Dies ermöglicht
hier der Motor M2 für
das Winkelkorrektursystem, der Motor M3 für den seitlichen Antrieb und
der Motor M1 für
die Prozess- oder Vorwärtsblattbewegung,
wobei alle stationär
auf der Basis oder dem Rahmen angebracht sind. Dies bewirkt, dass
die Masse des seitwärts
laufenden Wagens viel leichter ist, was einen viel kleineren Aktuator
für die
seitliche Bewegung und/oder eine schnellere Antwortzeit ermöglicht.
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Die
Hinzunahme der Seitwärtsbewegung
zur Winkelbewegung und Prozessbewegung macht eine Bewegung der Spalten
und deren Wellen in axialer (transversaler) Richtung erforderlich.
Wenn der Motor für
die Winkelbewegung fest an der Basis angebracht wäre und direkt
verbunden mit dem Antriebsrohr 32 mit den schraubenförmigen Schlitzen,
würde die
seitliche Bewegung des Systems für
seitliche Ausrichtung eine unbeabsichtigte gekoppelte relative Verschiebung
des Antriebsrohrs 32 mit den schraubenförmigen Schlitzen erzeugen,
was einen Winkelfehler zur Folge hätte.
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Mit
Bezug auf die beispielhafte Einrichtung der 6 kann zum Entkoppeln der Bewegungen der
seitlichen und winkeligen Blattausrichtung eine Bucht eines einzigen
Bandes oder Kabels durch eine Welle des Motors M3 für den Antrieb
der Seitwärtsbewegung
angetrieben werden. Dieser Motor M3 kann an der Maschinenbasis oder
dem Rahmen angebracht sein. Das Kabel 52 wird durch einen
Satz von Umlenkrollen, wie in 6 gezeigt,
geführt
und kehrt zu der Wellenumlenkung des Seitwärtsmotors M3 zurück. Das
Wellensystem, welches für
die seitliche Bewegung verwendet wird, ist mit dem Kabel nahe dem seitlichen
Motor M3 mit einer seitlichen Klammer 54 verbunden. Eine
Winkelführung 55,
welche in Eingriff steht mit dem Antriebsrohr 32 mit schraubenförmigen Schlitzen
ist ebenso an einen unterschiedlichen Abschnitt des Kabels 52 angebracht.
Der Motor M2 für die
Winkelausrichtung bewegt hier über
einen Gewindespindelantrieb einen Winkelwagen 56, an welchen
zwei Umlenkrollen für
zwei Buchten des Kabels 52 angebracht sind. Dieser Motor
M2 ist an die Basis angebracht und muss sich nicht seitwärts bewegen. Wenngleich
ein Spindelschraubenaktuator des Winkelausrichtwagens 56 gezeigt
ist, könnten
Nocken oder andere Aktuatormechanismen ebenso verwendet werden.
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Der
Betrieb des Seitwärtsmotors
M3 bewegt das Kabel 52, um die Wellen 35A und 35B in
ihren Rahmengleitlagern seitwärts
zu bewegen durch die seitliche Verbindungsklammer 54; hierbei ändert der Motor
M3 jedoch nicht die Länge
des Kabels 54 zwischen der seitlichen Klammer 54 und
der Winkelführung 55.
Daher wird die relative Position des Antriebsrohrs 32 mit
den schraubenförmigen
Schlitzen mit den Stiften 34A, 34B aufrecht erhalten,
und die winkelige Lage wird durch die Bewegung der seitlichen Ausrichtung
nicht beeinflusst. Die Welle der Nachlaufwalzen 16A, 16B ist
mit dem Steg 56 so verbunden, dass sie sich ebenso um dieselbe
Strecke wie die Walzen 15A, 15B seitlich bewegen,
so dass die Spalten 17A, 17B sich seitwärts bewegen.
Im Endeffekt besteht eine U-förmige
Konfiguration dieser Wellen einschließlich deren Verbindungselemente 32 und 56,
welche seitlich bewegt werden können wie
ein Posaunenrohr durch den Motor M3.
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Für die winkelige
Ausrichtung bewegt die Aktion des Winkelmotors M2 den Winkelwagen 56 aufwärts und
abwärts
und ändert
hierdurch die Länge des
Kabels 52 zwischen der seitlichen Klammer 54 und
der Winkelführung 55.
Dieses resultiert in einer relativen Bewegung des Antriebsrohrs 32 mit
schraubenförmigen
Schlitzen, wodurch eine Winkelausrichtungsaktion, wie vorstehend
beschrieben, bewirkt wird, aber ohne Einwirkung auf die seitliche
Spaltenposition oder Blattposition.
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Es
ist aus 6 ebenso ersichtlich,
dass der Hauptantriebsmotor M1 ebenso an dem Rahmen angebracht werden
kann und ebenso nicht Bestandteil der seitlich bewegten Masse für die seitliche Blattausrichtung
sein muss. Dies wird durch die Breite des angetriebenen Antriebsritzels 36A und
des Ritzels 36 ermöglicht,
welche erlauben, dass sich dieses seitwärts mit der Welle 35A in
Bezug auf das Antriebsritzel bewegt, ohne den Eingriff für den Antrieb zu
verlieren. Daher ist ersichtlich, dass in dem System 50 alle
drei Motoren M1, M2 und M3 befestigt sein können und keiner sich seitwärts bewegen muss,
sondern nur die vorstehend beschriebenen Komponenten. Dies reduziert
erheblich die bewegte Masse und die erforderliche Bewegungsleistung
für die
seitliche Blattausrichtung. Dadurch, dass alle Motoren an dem Rahmen
der Maschine angebracht sind, steigert dies ebenso die Systemfestigkeit
und verbessert die elektrischen Verbindungen. Außerdem ist zu sehen, dass ein
bewegter Wagen oder Rahmen ebenso nicht erforderlich ist. Dies reduziert weiterhin
die Masse und Leistungsanforderungen für den Seitwärtsmotor und ermöglicht einfachere
und schnellere Beschleunigung und Abbremsung.
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Nachfolgend
werden die beiden zusätzlichen unterschiedlichen
Systeme zur winkeligen Einrichtung gemäß Ausführungsform 25 und 26 der 4 und 5 beschrieben.
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5 zeigt ein System zur winkeligen
Ausrichtung mit einem Schräggetriebe.
Der Motor M1 für den
Vorwärtsantrieb
ist an dem Rahmen angebracht und treibt eine Welle 61 mit
der Antriebswalze 15A auf derselben an. Beide rotieren
bei der selben Winkelgeschwindigkeit wie der Motor M1 für die Blattvorwärtsbewegung
in diesem Fall, da dies eine Ausführungsform mit direktem Antrieb
ist. Jene selbe Welle 61 weist ein Getrieberad an dem gegenüberliegenden
Ende dieser Welle auf, welches mit dem differenziellen Getriebe 63 des
Systems 60 zur winkeligen Ausrichtung zusammenwirkt. Dieses
erste Paar von zusammenwirkenden Getrieberädern 62, 63 können gerade
(nicht schräge)
Getrieberäder
sein oder umgekehrt. In diesem Fall ist die zweite Gruppe von zusammenwirkenden
Getrieberädern 64, 65 schräg. Jene
zweite Gruppe von Getrieberädern 64, 65 ist
mit einer zweiten Antriebswalze 15B ausgestattet, und deren
unabhängig
drehbare Welle 66 weist das schräge Getrieberad 64 (des
zusammenwirkenden Paars von schrägen
Getrieberädern)
auf, welches auf der Welle 66 angebracht ist, um mit der
Antriebswalze 15B zu rotieren.
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Das
zweite Getrieberad 65 der Gruppe von schrägen Getrieberädern und
das zweite Getrieberad 63 der Gruppe von geraden Getrieberädern sind an
gegenüberliegenden
Enden der Winkelwelle 67 befestigt. Diese Winkelwelle 67 ist
mit Lagern angebracht, welche eine axiale Verschiebung erlauben (man
beachte den Bewegungspfeil) durch den Winkelmotoraktuator M2, in
diesem Fall durch einen Antrieb mit Gewindespindel 68.
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Weiterhin
wird der Betrieb der Einrichtung zur winkeligen Ausrichtung mit
Schräggetriebe
und das System 26 zur winkeligen Ausrichtung der 5 beschrieben. Wenn die
axiale Stellung der Winkelwelle 67 konstant gehalten wird,
sind die Winkelgeschwindigkeiten der Spalte 17A und der
Spalte 17B identisch angetrieben, durch diese Verbindung
und gleich zu der Winkelgeschwindigkeit des Motors M1. Dies wird
das Blatt 12 in der Vorwärtsrichtung vorantreiben. Eine
axiale Verschiebung der Winkelwelle 67 durch den Winkelmotor
M2 wird jedoch die relative Winkelposition der Spalte 17A und
der Spalte 17B verändern,
wodurch eine Winkelkorrektur des Blattes 12 bewirkt wird.
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Es
ist anzumerken, dass die winkelige Korrektur eine damit verbundene,
voraussagbare Vorwärtsverschiebung
aufweisen kann, welche durch eine geringe Änderung in der Antriebsgeschwindigkeit
des Vorwärtsmotors
M1 korrigiert werden kann. Periodisch (nach jedem Blatt, nach einigen
Blättern oder
wann immer notwendig) wird die Winkelwelle 67 in die Zentrumsstellung
zu ihrer Ausgangsposition zurückgebracht,
um zu verhindern, dass diese durch den weiteren Betrieb des Motors
M2 gegen ihre Endanschläge
gerät,
wenn sich keine Blätter
in der Spalte befinden. Der Vorwärtsmotor
M1 muss eine vernünftige
Größe aufweisen,
wobei diese Größe durch die
Papiergeschwindigkeit und entgegenstehende Drehmomente festgelegt
ist (Zug des Blattes 12 in der Stromaufwärts- und Stromabwärtsrichtung,
Blattleitbleche 14, etc.). Der Winkelmotor M2 kann ein preisgünstiger
Motor von geringer Größe sein,
da dessen Drehmoment und Geschwindigkeitsanforderungen gering sind.
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4 zeigt schematisch eine
weitere Einrichtung 25 zur winkeligen Ausrichtung mit einem
differenziellen Antrieb. Der Vorwärtsmotor M1 überträgt eine
Vorwärtsleistung
auf die Spalte 17A und ebenso auf die Spalte 17B durch
einen Getriebekasten 71 mit differenziellem Antrieb und
einem Umkehrgetriebe 72. Differenzielle Antriebe sind im
Handel erhältlich und
preisgünstig.
Die Winkeljustierwelle 73 zu dem differenziellen Antrieb 71 wird
durch den Motor M2 angetrieben, um die relative Winkelposition der
Eingangs- und Ausgangswelle des differenziellen Antriebs 71 einzustellen
und hierdurch die relative Winkelposition der Spalte 17A und
der Spalte 17B. Daher kann auf diese Weise eine Winkelkorrektur
des Papiers erreicht werden. Es ist anzumerken, dass keine Zentrierung
in dem System 25 notwendig ist.
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Der
Fachmann wir würdigen,
dass verschiedene der vorstehend offenbarten und andere Versionen
des verbesserten Systems zur winkeligen Blattausrichtung wünschenswerter
Weise kombiniert werden können
in viele andere unterschiedliche Systeme zur seitlichen Blattausrichtung,
um verschiedene andere verbesserte Systeme zur integralen winkeligen
und seitlichen Blattausrichtung bereitzustellen.