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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein verstellbares, selbstkorrigierendes
Bahnsubstrat-Faltungssystem, das eine physikalische Eigenschaft
eines bewegten Bahnsubstrats, das dem Falten unterzogen wird, erfassen
und die Faltungswinkelgeometrie anpassen kann, um die korrekte Spannung
bereitzustellen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Wie
in der Technik bekannt ist, beinhaltet das Falten eines Bahnsubstrats
generell die Manipulation des Bahnsubstrats gemäß Prinzipien gleicher Weglänge. Einfach
ausgedrückt
erfordert die Faltung eines Bahnsubstrats in Maschinenrichtung (MD)
für gleiche
Weglängen,
dass jeder Punkt des Bahnsubstrats einer Quermaschinenrichtung (CD)
eine gleiche geometrische Strecke (weggleiche Geometrie) über eine
Faltungsoberfläche
zurücklegt.
Somit wird jeder Abschnitt des Bahnsubstrats mit der gleichen Spannung
und richtiger Bahnführung
versehen. Wie in der Technik bekannt ist, bietet die weggleiche
Geometrie die beste Verarbeitung für eine gleichmäßige Bahn.
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Ein
Reißen
oder die Reduzierung von beuteligen Rändern während eines Faltvorgangs erfordert generell
das Anhalten der Faltungslinie, um es dem Personal zu ermöglichen,
manuelle Änderungen
an der weggleichen Geometrie vorzunehmen. Stillstände führen zu
verlorener Produktionszeit und erhöhten Herstellungskosten. Außerdem sind
manuelle Änderungen
generell inakkurat und können
zusätzliches Anhalten
erfordern, um weitere serielle oder inkrementelle, gleiche oder
ungleiche Änderungen
an der Weggeometrie vorzunehmen. Außerdem erfordert das Anhalten
einer Straße,
dass eine gesamte Bahnsubstrat-Verarbeitungsstraße an der Ausgangsrollenstation
angehalten wird. Ein solches An halten kann aufgrund der Unfähigkeit,
während
des Zeitraums des Stillstands der Verarbeitungslinie Zwischen- oder
Endprodukte herzustellen, zu Kapitalverlusten führen.
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Vorrichtungen
zur Bewerkstelligung von Falten in Hochgeschwindigkeits-Bahnprozessen sind
in der Technik gut bekannt. Faltvorrichtungen bzw. Faltenbildner,
Faltplatten und „V"-Faltvorrichtungen
und dergleichen sind maschinelle Umleitungen und blanke flächenförmige Metallelemente, über die
ein Bahnsubstrat geführt
wird. Eine typische "V"-Faltvorrichtung
bestünde
aus einer generell dreieckigen Struktur, die eine Faltplattenoberfläche beinhalten würde, die
das bewegte Bahnsubstrat zu Beginn empfängt. Eine Faltplatte ist eine
generell flache Oberfläche
mit einem Paar beabstandeter konvergierender Ränder. Eine Faltplatte hat in
der Regel eine Endnasenoberfläche
neben der Übergangsnasenoberfläche und
vereinigt sich allmählich
mit dieser, wobei ein schräger
Winkel damit gebildet wird. Der Endnasenabschnitt endet in einem
Punkt, der die Stelle der Faltung bestimmt.
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In
der Regel, und wie dem Fachmann generell bekannt ist, hat eine Faltungsumleitung
generell einen ersten Winkel, oder Einführungswinkel, α, einen zweiten
Winkel, oder Seitenwinkel, β,
und einen dritten Winkel, oder resultierenden Winkel, γ, und faltet
ein Bahnsubstrat generell entlang der Längsachse des Bahnsubstrats.
Während
des Falten kann ein Fehler beim Bewahren der richtigen Beziehung
zwischen dem Einführungswinkel, α, dem Seitenwinkel, β, und/oder
dem resultierenden Winkel, γ zum
Anhalten der Faltvorrichtung führen.
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Dies
liegt daran, dass ein Rand des Bahnsubstrats länger ist als der andere und
die Faltengeometrie entsprechend eingestellt werden muss.
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Die
Tendenz eines Bahnsubstrats, das über Faltstrukturen läuft, nicht
flach und gerade zu laufen oder zu liegen, beruht generell auf einem
Faltphänomenon,
das nachstehend als „beuteliger
Rand" bezeichnet
wird. Ein beuteliger Rand kann entstehen, wenn ein Rand einer Rolle
von Bahnenmaterial physisch langer ist als der andere Rand. Dieser
physisch längere
oder gekrümmte
Rand kann durch Ausrollen einer Menge an Bahnenmaterial und Beobachten
einer generellen „C"-Form oder Kurve in dem ausgerollten
Abschnitt demonstriert werden.
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Ein
beuteliger Rand könnte
aufgrund entweder einer Abweichung der Dehnung, Spannung oder Flachheit
in dem Bahnsubstrat existieren. Außerdem können gewölbte Bahnsubstrate, die bei
schmalen Bahnen geläufig
sind und die aus einer breiten Ausgangsrolle von Bahnsubstrat ausgeschnitten
wurden, auch eine ausreichende Abweichung aufweisen, um einen beuteligen
Rand bei einem Bahnsubstratfaltvorgang zu erzeugen.
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Ein
beuteliger Rand, oder ein beuteliges Bahnsubstrat, kann in einem
Faltvorgang aufgrund ungenügender
Spannung in Maschinenrichtung Faltenbildung verursachen. Dieser
beutelige Rand kann zu einer Blase führen, die Falten in dem gefalteten Substrat
hinterlässt
und möglicherweise
erhebliche Abweichungen in der Fähigkeit
zum Laminieren oder Beschichten oder die fehlende Fähigkeit
zum Erzeugen flacher Materialbindung hervorrufen, oder stellt Schwierigkeiten
beim Führen
eines bewegten Bahnsubstrats über
flache Rollen dar. Dieses qualitätsverminderte
Produkt erfordert zum Korrigieren ein Eingreifen des Bedieners und
erfordert in der Regel das vollständige Herunterfahren eines
Faltvorgangs und demzufolge einen Verlust der Produktionseffizienz
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US-Patent Nr. 5,902,222 (Wessman)
beschreibt ein Verfahren und einen Apparat zum Führen eines dünnen Bahnenmaterials
beim Falten des Bahnenmaterials über
einem dreieckigen Formelement. Die Vorrichtung schließt zwei
Führungsrollen ein, über die
das Bahnenmaterial geleitet wird. Die zweite Führungsrolle ist an einer Grundlinie
des dreieckigen Formelements befestigt. Das dreieckige Formelement
und die Führungsrolle
können
um eine Längsachse
einer Lagerachse, die durch eine Spitze des dreieckigen Formelements
verläuft,
vor und zurück
geneigt werden. Die Längsachse
ist parallel zu dem Bahnenmaterial, das zwi schen den beiden Führungsrollen
verläuft.
Die Position des dreieckigen Formelements wird von einem kontaktfreien
Randabtastelements gesteuert, das die Position des Bahnenmaterials
auf der Führungsrolle
abtastet und veranlasst, dass die Anpassungsvorrichtung die Führungsrolle
neigt und das dreieckige Formelement sicherstellt, dass die Ränder des
gefalteten Bahnenmaterials präzise
ausgerichtet sind.
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Eine
weitere typische Faltvorrichtung ist in Dutro,
US-Patent Nr. 3,111,310 , gezeigt.
Dutro offenbart eine komplexe Reihe von Faltplatten zum Herstellen
einer Falte in einer Bahn oder einem Band aus Papier. Krummlinige
Flansche begrenzen die konvergierenden Ränder der Oberflächen der
Faltplatte und der Übergangsnase.
Eine Röhre
ist einstückig
innerhalb der Flansche ausgebildet. Dutro verwendet herkömmliche
Faltplattentechnologie und ermöglicht keine
in-situ-Anpassung
der Faltplatte zum Reduzieren eines beuteligen Rand in einem durchlaufenden Bahnsubstrat.
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Ähnlich zeigen
andere Patente die Verwendung von Faltplatten in verschiedenen Konfigurationen.
Zu beispielhaften Patenten gehören:
Die britischen Patente Nr.
GB
946,816 ,
GB 1,413,124 ,
und
GB 862,296 und
US-Patente Nr. 4, 131,271 ;
4,321,051 und
5,779,616 . Jedoch lehrt oder offenbart keines
eine Vorrichtung, die eine kontinuierlich verstellbare, selbstkorrigierende
Spannung an einem durchlaufenden Bahnsubstrat, das der Faltung unterzogen
wird, bereitstellt.
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Da
jedoch Spalte in der Industrie für
Laminierung, Drucken, Wickeln, Beschichtung und Kalandrierung weitläufig verwendet
werden, ist es wesentlich, Beuteligkeit oder Überspannung. in einem bewegten
Bahnsubstrat zu minimieren. Roisum, Web Bagginess: Making, Measurement
and Mitigation Thereof, schlägt
vor, dass eine Linienspannung in der Maschinenrichtung erhöht werden
kann, um Kontraktion von dem kürzeren
Rand einer Bahn zu entfernen, um Beuteligkeit zu reduzieren. Somit
wird in einem Versuch, den kürzeren
Rand zu verlängern,
nur eine Spannung in Maschinenrichtung an den kürzeren Rand eines Bahnsubstrats
angelegt. Jedoch legt Roisum auch nahe, dass dieses Verfahren mehrere Einschränkungen
hat und schwierig zu erreichen ist. Am erheblichsten ist, dass nahegelegt
wird, dass diese Technik bei steifen Bahnen, die vor der Verflachung
brechen können,
nicht gut funktioniert. Außerdem
wird nahegelegt, dass dieses Verfahren möglicherweise keine gleichmäßigen Ergebnisse
bereitstellt, da noch kleine Fältelungen
in dem Bahnsubstrat auftreten können,
was zu einem nicht perfekten Rand führt. Ferner wird das Anlegen
zusätzlicher Spannung
in Maschinenrichtung in der Anwendung schwierig, wenn mehrere Bahnsubstrate
in der Linie kombiniert werden. Wenn ein Bahnsubstrat Eigenschaften
der Ungleichmäßigkeit
aufweist, muss die Spannung in der Linie an alle kombinierten Bahnen angelegt
werden. Das Anlegen von Spannung an nur eine Bahn von mehreren kombinierten
Bahnen kann Raffung im Endprodukt hervorrufen, ein potenziell unerwünschtes
Endergebnis.
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Dementsprechend
wäre es
wünschenswert, ein
verstellbares, selbstkorrigierendes Bahnsubstratfaltungssystem für in-situ-Faltung
eines Bahnsubstrats bereitzustellen, das kontinuierliche Anpassungen
an das Bahnsubstratfaltungssystem bereitstellen kann, bevor das
Bahnsubstrat mit einer Faltungsumleitung in Kontakt kommt. Dies
kann Beuteligkeit im Bahnsubstrat während des Falten minimieren
und immer noch ein qualitativ hochwertiges fertiges Produkt bereitstellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist ein verstellbares Bahnfaltungssystem zum
Falten eines Bahnsubstrats mit einer Maschinenrichtung und einer
Quermaschinenrichtung. Das verstellbare Bahnfaltungssystem umfasst
eine verstellbare Faltungsumleitung, die in einer Position angeordnet
ist und eine Längsachse
aufweist, die mit der Maschinenrichtung des Bahnsubstrats einhergehen;
mindestens einen Sensor zum Messen einer Eigenschaft des Bahnsubstrats,
bevor das Substrat mit der verstellbaren Faltungsumleitung in Kontakt
kommt; und wobei die Position der verstellbaren Faltungsumleitung
infolge des Wertes der Eigen schaft des Bahnsubstrats, bevor das
Bahnsubstrat mit der verstellbaren Faltungsumleitung in Kontakt
kommt, verstellbar ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist auch eine weggleiche Faltvorrichtung,
umfassend eine Faltungsumleitung mit einer Längsachse zum Erzeugen einer Faltung
in einem Bahnsubstrat mit einer Längsachse, einer Maschinenrichtung
und einer Quermaschinenrichtung, wobei sich das Bahnsubstrat in
der Maschinenrichtung bewegt. Die Faltungsumleitung hat einen Faltungswinkel,
der darauf angeordnet ist; einen Sensor zur Messung einer ersten
Kraft, um eine erste Kraft in dem Bahnsubstrat zu messen, bevor
die Bahn mit dem Faltbrett in Kontakt kommt; einen Sensor zur Messung
einer zweiten Kraft, um eine zweite Kraft in dem Bahnsubstrat zu
messen, bevor die Bahn mit dem Faltbrett in Kontakt kommt. Die erste Kraft
und die zweite Kraft werden verglichen und ergeben eine resultierende
Kraft; und der Faltungswinkel ist im Hinblick auf den Wert der resultierenden Kraft
verstellbar, bevor die Bahn mit dem Faltbrett in Kontakt kommt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
eines verstellbaren, selbstkorrigierenden Bahnsubstratfaltungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem beispielhaften Bahnsubstrat, das gefaltet wird;
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2 ist
eine Draufsicht einer verstellbaren, selbstkorrigierenden Bahnsubstratfaltungsumleitung;
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3 ist
eine Unteransicht einer verstellbaren, selbstkorrigierenden Bahnsubstratfaltungsumleitung;
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4 ist
eine Ansicht eines beispielhaften Einzelsensors zum Gebrauch mit
einem verstellbaren, selbstkorrigierenden Bahnsubstratfaltungssystem;
und
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4A ist
eine Querschnittsansicht des beispielhaften Einzelsensors von 4,
vorgenommen entlang der Linie 4a-4a.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist ein verstellbares, selbstkorrigierendes
Bahnsubstratfaltungssystem. Das verstellbare, selbstkorrigierende
Bahnsubstratfaltungssystem ist generell in der Lage, eine differenzielle
oder komparative Bahneigenschaft, wie eine resultierende Spannkraft,
zu messen und den Faltungswinkel des Bahnfaltungssystems infolge
des Wertes der gemessenen differenziellen Bahneigenschaft anzupassen.
Wie hier verwendet, bezieht sich „Maschinenrichtung" auf die generelle
Laufrichtung eines Bahnsubstrats entlang der Langsachse des Bahnsubstrats.
Wie hier verwendet, bezieht sich „Quermaschinenrichtung" generell auf die
Achse, die senkrecht zur Maschinenrichtung und in derselben Ebene
wie das Bahnsubstrat ist. Die „Z-Richtung" bezieht sich generell
auf die Achse, die senkrecht zu sowohl Maschinenlauf- als auch Quermaschinenrichtung
ist. Ferner ist allgemein bekannt, dass sich der erste Winkel, oder
Einführungswinkel, α, generell
auf eine Faltung in der Z-Richtung eines Bahnsubstrats bezieht.
Es ist auch allgemein bekannt, dass sich der dritte Winkel, oder
resultierende Winkel, γ,
generell auf eine Faltung in der Quermaschinenrichtung eines Bahnsubstrats
bezieht. Es ist ferner allgemein bekannt, dass sich der zweite Winkel,
oder Seitenwinkel, β,
generell auf eine Verbindungsfaltung zwischen dem Einführungswinkel, α, und dem
resultierenden Winkel, γ,
bezieht und generell eine Faltung in sowohl der Z- als auch der
Quermaschinenrichtung umfasst. Der Übergangspunkt ist allgemein
als der Schnittpunkt für
die Winkel α, β und γ bekannt.
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Wie
in 1 gezeigt, wird das verstellbare, selbstkorrigierende
Bahnfaltungssystem durch die Zahl 10 dargestellt. Das verstellbare,
selbstkorrigierende Bahnfaltungssystem 10 umfasst generell
eine verstellbare Faltungsumleitung 12 und mindestens einen
Sensor (Sensor) 14 zum Messen einer Eigenschaft eines Bahnsubstrats 16,
das in Maschinenrichtung (MD) läuft.
Das verstellbare, selbstkorrigierende Bahnfaltungssystem 10 kann
auch eine fakultative Führung 18 und
fakultativ mindestens einen Sensor 19, der in Maschinenrichtung
der Faltungsumleitung 12 nachgeschaltet oder in dem resultierenden
Winkel, γ,
von Faltungsumleitung 12 positioniert ist, umfassen. Innerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung kann der Sensor 14 jede
Anzahl von Sensoren umfassen. Jedoch wird bevorzugt, dass der Sensor 14 in
der Lage ist, eine Messung zu erzeugen, die für eine Eigenschaft des Bahnsubstrats 16,
die letztlich in einem Bezug zur der Faltung des Bahnsubstrats 16 steht,
repräsentativ
ist. Das heißt, die
gewählte
Eigenschaft des Bahnsubstrats 16 sollte eine Eigenschaft
des Bahnsubstrats 16 angeben, die von einem Substrat zu
einem anderen oder innerhalb desselben Substrats in entweder der
Maschinenlauf- oder der Quermaschinenrichtung oder irgendeiner Kombination
davon variieren kann.
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Wie
einem Fachmann bekannt ist, können Faltungsumleitungen 12,
nicht einschränkend
und beispielhaft, ein einzelnes Faltbrett, einen einzelnen Faltpflug,
eine einzelne Faltschiene, ein einzelnes Ziegenhorn-Element oder
Widderhorn-Element, einen einzelnen Drehstab, eine einzelne Faltvorrichtung,
einen einzelnen Faltfinger oder jeweils eine Kaskadenreihe davon
und Kombinationen davon umfassen. Wie einem Fachmann auch bekannt
ist, kann jede Kombination von Faltvorrichtungen kombiniert werden,
um eine beliebige Anzahl von Faltungen, wie bei einem Faltvorgang
erforderlich, zu bilden. Zum Beispiel können zwei Faltschienen, von
denen jede einen darauf angeordneten Faltungsrand hat, kombiniert
werden, um eine „V"-Faltvorrichtung
zu bilden. Gleichermaßen
kann, wie einem Fachmann bekannt ist, eine Reihe von „V"-Faltvorrichtungen
kombiniert werden, um eine „C"-Faltvorrichtung
zu erzeugen. Ähnlich
können,
wie einem Fachmann bekannt ist, mehrere Faltpflüge, die in Reihe in der Maschinenrichtung
positioniert sind, eine Reihe von zwei Faltungen im Bahnsubstrat 16 vervollständigen,
um eine „Z"-Faltvorrichtung
zu erzeugen. In jeder Hinsicht ist es, wenn das Bahnsubstrat 16 durch
jeden Abschnitt der Faltungsumleitung 12 voranläuft, wünschenswert,
dass das Bahnsubstrat 16 eine weggleiche Faltungsgeometrie
bewahrt. Veranschaulichende Darstellungen beispielhafter, jedoch
nicht einschrän kender
verstellbarer, selbstkorrigierender Bahnfaltungssysteme sind in
den Beispielen 11–13
infra beschrieben.
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Zu
beispielhaften, aber nicht einschränkenden Bahneigenschaften,
die gemessen werden können,
gehören
Spannung, Trübung,
Dicke, Scherung, Flächengewicht,
Denier, Längenänderung,
Luftstrom, Beanspruchungung, Dehnung, Elastizitätsmodul, Reibungskoeffizient,
quadratischer Mittelwert (QMW) der Oberflächengüte, Streckgrenzegrenze, Farbe,
Steifigkeit, Biegemodul, Temperatur, Dielektrizitätskonstante,
statische elektrische Ladung, physikalische Zusammensetzung und
Kombinationen davon. Zu beispielhaften, jedoch nicht einschränkenden Sensoren 14 zum
Messen von Bahneigenschaften gehören
Balken und Drehpunkt, Dehnungsmessfühler, optische Sensoren, photoelektrische
Sensoren, elektrische Sensoren, elektromechanische Sensoren, Trübungssensoren,
Ultraschallsensoren, Induktionssensoren, VR-Sensoren (variable Reluktanz), magnetostriktive
Sensoren, Lasersensoren, Kernsensoren und Kombinationen davon. In
einer bevorzugten Ausführungsform
beinhaltet der Sensor 14 ein Paar Lastzellen, die für die Spannung,
die in den Quermaschinenrichtungsrändern des bewegten Bahnsubstrats 16 vorhanden
sind, empfindlich sind. Veranschaulichende Darstellungen von beispielhaften,
jedoch nicht einschränkenden
Anordnungen des Sensors 14 und Verfahren sind in Beispielen
1–10 infra
ausführlich
beschrieben.
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Wie
in 2 und 3 dargestellt, kann die Faltungsumleitung 12 beweglich,
verstellbar und/oder mit mindestens einer Oberfläche, die beweglich und/oder
verstellbar ist, versehen sein oder mit einem Rand, oder Umbruch 17 versehen
sein, mit dem es möglich
ist, mindestens einen Winkel (α, β oder γ) der gesamten
Faltung weggleicher Geometrie, die von der Faltungsumleitung 12 bereitgestellt wird,
zu ändern.
So kann der Rand in einem Winkel relativ zu der Längsachse
angeordnet werden, wodurch ein Winkel dazwischen definiert wird.
Mit anderen Worten könnte
der bewegliche Umbruch 17 mit einer Änderung in irgendeinem der
Winkel α, β oder γ verbunden
sein oder kann so angeordnet sein, dass jede beliebige Kombination
der Winkel α, β oder γ und somit
der eingeschlossene Winkel verstellt wird. In einer bevorzugten
Ausführungsform
können
die Faltungsumleitung 12 oder der bewegliche Umbruch 17 infolge
des Wertes von mindestens einer differenziellen Bahneigenschaft,
die zwischen den Quermaschinenrichtungsrändern des Bahnsubstrats 16 vorhanden
ist, wie vom Sensor 14 gemessen, eingestellt werden. Der
Wert von mindestens einer differenziellen Bahneigenschaft kann die
Größe der differenziellen
Bahneigenschaft sein. Wenn zum Beispiel die Resultante der Messung
des Sensors 14 bestimmt, dass ein Rand des Bahnsubstrats 16 eine
höhere Spannung
(d. h. eine kürzere
Gesamtlänge)
als der andere Rand hat (d. h. es ist eine differenzielle, oder resultierende,
Spannung vorhanden), dann könnten Einführungswinkel α, Seitenwinkel β und/oder
resultierender Winkel γ der
Faltungsumleitung 12 weg von der stärker gespannten Seite des Bahnsubstrats 16 eingestellt
werden (d. h. der Winkel α wird
kleiner), bis der Wert der gemessenen differenziellen Bahneigenschaft
gegen null geht. Idealerweise erzeugt ein Bahnsubstrat 16,
das keine differenzielle Bahneigenschaft, wie vom Sensor 14 gemessen
und von der Faltungsumleitung 12 eingestellt, aufweist,
eine Faltung ohne Beuteligkeit. Es wird angenommen, dass das Betätigungselement 15 mit
einem beweglichen Umbruch 17 oder der Faltungsumleitung 12 gekoppelt
ist, um bei Erkennung einer differenziellen Bahneigenschaft durch
den Sensor 14 Bewegung des beweglichen Umbruchs 17 und/oder
der Faltungsumleitung 12 bereitzustellen.
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Wie
in 4 und 4A dargestellt, könnte ein
beispielhafter und nicht einschränkender
Sensor 14, der in der Lage ist, eine differenzielle Bahneigenschaft
des Bahnsubstrats 16, zum Beispiel eine differenzielle
Spannung, zu messen, ein mechanischer Balken sein, der um einen
Drehpunkt schwenkbar ist. Wenn das Bahnsubstrat 16 über den
Balken läuft, könnte sich
der Balken im Verhältnis
zu der differenziellen Spannung, die in der Quermaschinenrichtung des
Bahnsubstrats 16 vorhanden ist, um den Drehpunkt ausbalancieren.
Wenn die Bahnspannung des Bahnsubstrats 16 in Quermaschinenrichtung
an einem Rand aufgrund inkonsistenter Randlängen des Bahnsubstrats 16 zunimmt
oder abnimmt, könnte sich
der Balken um den Drehpunkt schwenken, wodurch eine Messung der
differenziellen Spannung zwischen beiden Rändern des Bahnsubstrats 16 bereitgestellt
wird. Die gemessene differenzielle Spannung könnte dann infolge der Größe der vorgeschalteten
Messung zu einer Anpassung des beweglichen Umbruchs 17 oder
der Faltungsumleitung 12 in einem beliebigen der Winkel
(α, β und/oder γ), der in der
Faltungsumleitung 12 vorhanden ist, führen.
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Wie
in 2 dargestellt, würde ein beispielhafter und
nicht einschränkender
Sensor 14, der in der Lage ist, eine differenzielle Bahneigenschaft
zu messen, zwei Sensoren bereitstellen, die in der Lage sind, eine
differenzielle Bahneigenschaft des Bahnsubstrats 16 zu
messen. Es ist bevorzugt, dass beide Sensoren 14 einen
gleichen Abstand von der Längsachse
des Bahnsubstrats 16 haben, jedoch wäre ein Fachmann in der Lage,
zwei Sensoren 14 an zwei beliebigen an das Bahnsubstrat 16 angrenzenden Punkten
in der Maschinenrichtung, Quermaschinenrichtung oder jeder Kombination
davon anzuordnen, und wäre
noch in der Lage, eine Messung einer differenziellen Bahneigenschaft
des Bahnsubstrats 16 bereitzustellen. Zum Beispiel könnte die
differenzielle Spannung des Bahnsubstrats 16, die zwischen
den Sensoren 14 vorhanden ist, im Verhältnis zu der Größe der vorgeschalteten
Messung zu einer Anpassung in irgendeinem der Winkel (α, β und/oder γ), die in
der Faltungsumleitung 12 vorhanden sind, führen.
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Ein
beispielhaftes und nicht einschränkendes
Sensorsystem 14, das mehrere Sensoren 14 umfasst,
die in der Lage sind, eine differenzielle Bahneigenschaft zu messen,
würde mehrere
Sensoren 14 bereitstellen, die in der Lage sind, eine differenzielle Bahneigenschaft
des Bahnsubstrats 16 in der allgemeinen Quermaschinenrichtung
des Bahnsubstrats 16 zu messen. Wie einem Fachmann bekannt
ist, könnte
generell das Anordnen mehrerer Sensoren 14 in Quermaschinenrichtung
eines Bahnsubstrats 16 den zusätzlichen Vorteil bieten, dass
eine genauere Darstellung jeglicher Bahndeformitäten oder Inkonsistenzen hinsichtlich
eines Deformitätsprofils
eines Bahnsubstrats 16 bereitgestellt wird. Außer dem könnte das
Deformitätsprofil
die Fähigkeit
zum Verfolgen einzelner oder mehrerer Bahnsubstrateigenschaften
im Zeitverlauf bereitstellen, um Winkelanpassungsprofile für verschiedene
Bahnsubstrate zu entwickeln. Auf der Basis des Profils, das von
mehreren Sensoren 14 bereitgestellt wird, könnte es
möglich
sein, für
eine noch konsistentere Faltung zu sorgen und Beuteligkeit im Bahnsubstrat 16 weiter
zu reduzieren. Außerdem
könnten
mehrere Sensoren 14 in der Fähigkeit, eigentlich eine unbegrenzte
Anordnung von Faltungen hinsichtlich der Anzahl von Faltungen, denen
das Bahnsubstrat 16 unterzogen wird, und der Größe der Faltung,
der das Bahnsubstrat 16 unterzogen wird, wenn das Bahnsubstrat 16 durch eine
Reihe von Faltungsumleitungen 12 läuft, vorteilhaft sein.
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Wiederum
bezugnehmend auf 1 ist es in jeder Hinsicht bevorzugt,
dass der Sensor 14 in der Lage ist, mindestens eine quantifizierbare
Messung einer Eigenschaft des Bahnsubstrats 16 zu erzeugen.
Somit wäre
es einem Fachmann bekannt, dass die quantifizierbare Messung, die
von einem Sensor 14 durchgeführt wird, mit der quantifizierbaren
Messung, die von einem anderen Sensor 14 durchgeführt wird,
verglichen werden könnte.
Der Wert des Vergleichs der quantifizierbaren Messungen, die von mindestens
einem Sensor durchgeführt
werden, kann so verwendet werden, dass die Faltungsumleitung 12 eingestellt
werden kann, wie supra beschrieben, um vor dem Kontakt mit der Faltungsumleitung 12 eine
gleichmäßige Spannung
in dem Bahnsubstrat 16 zu bewahren. Im Wesentlichen ist
dies einem Fachmann als Rückkopplungsschleife
oder eine Form der Fehlerbehebung bekannt. Die Bewahrung konstanter
Bahnspannung im Bahnsubstrat 16 kann das Vorhandensein
von Taschen im Bahnsubstrat 16 nach dem Kontakt mit der
Faltungsumleitung 12 reduzieren. Außerdem erkennt ein Fachmann,
dass es möglich
ist, mindestens einen Sensor 19 der Faltungsumleitung 12 in
Maschinenrichtung nachgeschaltet anzuordnen, um zusätzliche
Messungen des Bahnsubstrats 16 bereitzustellen. Außerdem kann ein
Sensor 19 in dem resultierenden Winkel α der Faltungsumleitung 12 angeordnet
werden, jedoch könnte
ein Fachmann den Sensor 19 in jeden der eingeschlossene
Winkel α, β und/oder γ oder von
dem resultierenden Winkel γ der
Faltungsumleitung 12 in Maschinenrichtung nachgeschaltet
anordnen. Solche zusätzlichen
Messungen des Bahnsubstrats 16 können weitere Rückkopplung
von Bahneigenschaften bereitstellen, damit die Faltungsumleitung 12 inkrementell
eingestellt werden kann, um Beuteligkeit im Bahnsubstrat 16 weiter
zu reduzieren.
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Wiederum
bezugnehmend auf 1 kann das kontinuierlich verstellbare
Bahnfaltungssystem 10 mit einer Führung 18 versehen
sein. Der mittlere Abschnitt der Führung 18 könnte vor
dem Sensor 14 angeordnet werden, um Verfolgung der Längsachse des
Bahnsubstrats 16 in Maschinenrichtung bereitzustellen.
Das heißt,
die Längsachse
des Bahnsubstrats 16 wäre
vorzugsweise mit der MD-Achse des Sensors 14 und/oder der
Faltungsumleitung 12 ausgerichtet. Überlappung der Langsachse des
Bahnsubstrats 16 mit der MD-Achse des Sensors 14 und der
Faltungsumleitung 12 könnte
auch die Entfernung von Taschen in der Bahn erleichtern, indem sichergestellt
wird, dass jegliche Faltungen, die das Bahnsubstrat 16 erfährt, um
die MD-Achse der Faltungsumleitung 12 herum erzeugt werden.
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Es
wird auch angenommen, dass ein Fachmann ein Bahnsubstrat mithilfe
eines verstellbaren, selbstkorrigierenden Bahnsubstratfaltungssystems falten
könnte,
indem ein Bahnsubstrat und eine verstellbare Faltungsumleitung bereitgestellt
werden. Der Fachmann könnte
dann eine Eigenschaft des Bahnsubstrats messen, bevor (las Bahnsubstrat
mit der verstellbaren Faltungsumleitung in Kontakt kommt. Die verstellbare
Faltungsumleitung könnte dann,
wie supra beschrieben, infolge des Wertes der gemessenen Eigenschaft
des Bahnsubstrats eingestellt werden.
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Beispiele
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Die
folgenden Beispiele beschreiben nicht einschränkende, beispielhafte Erkennungsverfahren für beutelige
oder straffe Ränder
des Bahnsubstrats 16, die mit dem Umfang und Geist der
vorliegenden Erfindung konsistent sind. Alle Erkennungsverfahren könnten ein
Steuersignal bereitstellen, das das verstellbare, selbstkorrigierende
Bahnsubstratfaltungssystem (System) durch Erhöhen der Spannung an dem lockeren
Rand oder Senken der Spannung eines straffen Randes eines bewegten
Bahnsubstrats 16 aktiviert.
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Beispiel 1 – Dehnungsmessfühler (Lastzellen):
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Eine
elektrische Spannung wird durch eine kalibrierte Draht- oder Halbleitermatrix,
die mit einem Biegeelement verbunden ist, geleitet. Eine Kraft,
die an das Biegeelement angelegt wird, verursacht Biegung in der
Matrix, wodurch der Widerstand der Matrix variiert. Die Spannungsänderung
wird nach bekannten Kräften
für einen
gegebenen Biegungsbereich kalibriert.
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Der
Einsatz von zwei Dehnungsmessfühlern an
gegenüberliegenden
Enden eines Verbindungsstabs oder einer Verbindungstragrolle kann
die Überwachung
beider Ränder
eines Bahnsubstrats erleichtern. Wenn ein Substrat über eine
Verbindungstragrolle läuft,
können
die zwei Ränder
der Bahn überwacht
werden, um anzuzeigen, ob ein Rand weniger Kraft auf den jeweiligen
Dehnungsmessfühler
ausübt als
der andere.
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Es
wird angenommen, dass hydraulische Lastzellen, pneumatische Lastzellen
und Kapazitanz-Druckdetektoren (Messung von Änderung in der Kapazitanz,
die aus der Bewegung eines elastischen Elements entsteht) auf ähnliche
Weise verwendet werden können.
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Beispiel 2 – Drehpunkt/Potentiometer
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Ein
einfaches Drehpunktsystem kann so ausgelegt werden, dass ein Potentiometer
(variabler Widerstand) in der Mitte eines ausbalancierten Stab- oder
Tragrollensystems positioniert ist. Dieses Drehsystem gerät aus dem
Gleichgewicht, wenn die Kraft, die von einem Rand eines Bahnsubstrats
auf das Drehpunktelement ausgeübt
wird, größer ist
als die Kraft, die von dem anderen Rand des Bahnsubstrats auf das
Drehpunktelement ausgeübt
wird. Dieses Ungleichgewicht verursacht, dass sich das Drehpunktsystem
in die Richtung der größeren Kraft
bewegt.
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Ein
an den Drehpunkt angeschlossenes Radialpotentiometer stellt die
elektrische Spannung eines angewendeten Steuersignals, das das System aktiviert,
ein. Es wird angenommen, dass dieses Verfahren auch für mechanische
Hebelwaagen anwendbar ist.
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Beispiel 3 – Photoelektisches Abtasten
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Ein
optisches System kann so gestaltet sein, dass es Licht durch einen
polarisierenden Filter emittiert. Wenn ein Bahnsubstrat über die
Lichtquelle läuft,
wirkt das Bahnsubstrat als reflektierende Oberfläche, um mindestens einen Teil
des polarisierten Lichts zu einem Detektor zu reflektieren. Zwei
oder mehr photoelektrische Sensoren können verwendet werden, um komparative
Rückmeldung
bereitzustellen.
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Wenn
das Bahnsubstrat straff ist, wird das maximale reflektierte Signal
empfangen. Wenn Beuteligkeit am Rand des Bahnsubstrats zunimmt,
nimmt die Menge an reflektiertem polarisierten Licht ab, wodurch
das System aktiviert wird.
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Beispiel 4 – Trübungsabtasten
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Ein
Frequenzsensor für
die Durchstrahlungstrübung
kann verwendet werden, um die relative Spannung in einem Bahnsubstrat
zu erfassen. Mit Ultraniederfrequenz (ULF) oder retroelektromagnetischer
Kraft werden physikalische Änderungen
in dem Bahnsubstrat erfasst, wodurch das System aktiviert wird.
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Beispiel 5 – Laser
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Ein
Lasersensor projiziert einen Strahl sichtbaren oder unsichtbaren
Laserlichts auf das Bahnsubstrat. Eine Zeilenabtastkamera erfasst
reflektiertes Licht von dem Bahnsubstrat. Dann wird die Lichtwegstrecke
aus den Bildpixeldaten berechnet. Alternativ kann auch ein Lasersensor
mit einem Triangulationsverfahren verwendet werden, um die Strecke zu
berechnen, wie einem Fachmann bekannt ist. Die Gegenwart eines beuteligen
Rands verändert
die Strecke, die das reflektierte Licht zurücklegt, was anzeigt, dass eine
Korrektur an der Faltungsumleitung notwendig ist, wodurch das System
aktiviert wird.
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Beispiel 6 – Ultraschall
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Ultraschalltechnologie
kann einen kontaktfreien Sensor zum Erkennen von Abstand bereitstellen.
In der Regel gibt es drei Hauptvarianten von Ultraschallerfassungsmodi:
Proximität,
Retroreflexion und Durchstrahlung. Diese Sensoren stellen eine kontinuierliche Überwachung
des Abstands zu dem Rand eines Bahnsubstrats bereit, was veranlasst, dass
das System die Spannung des Bahnsubstrats wie notwendig anpasst.
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Beispiel 7 – Kernstrahlung
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Gammastrahlen
werden durch einen Abschnitt eines bewegten Bahnsubstrats, zum Beispiel die
Ränder,
gerichtet. Die Menge nicht absorbierter Strahlung, die durch das
Bahnsubstrat gelangt, hängt generell
von den physikalischen Eigenschaften des Bahnsubstrats ab. Ein Strahlungssensor
wandelt diese nicht absorbierte Strahlung in ein elektrisches Signal,
das ein bekanntes Verhältnis
zu der Menge an Bahnsubstratmaterial und die daran angelegte resultierende
Kraft beinhaltet, um, wodurch das System wie notwendig aktiviert
wird.
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Beispiel 8 – Induktives Abtastverfahren
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Induktive
Gewichts- und/oder Kraftsensoren nutzen die Induktanzänderung
einer Magnetspule mit wechselnder Position eines Eisenkerns. In
einer ersten Ausführungsform
sind zwei Spulen mit einem gemeinsamen Eisenkern vorhanden. Die
Systeminduktanz wird in beiden Spulen überwacht, wenn das Bahnsubstrat
den Eisenkern physisch weiter zu einer Spule als zu der anderen
bewegt.
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Alternativ
kann eine dritte Spule physisch zwischen den zwei vorstehend beschriebenen
Spulen angeordnet sein, wie einem Fachmann für Induktionssensoren bekannt ist.
Die Gesamtinduktanz des Systems wird überwacht, und entsprechende
Korrekturen an der Faltungsumleitung werden wie notwendig durchgeführt.
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Beispiel 9 – Abtastverfahren variabler
Reluktanz
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Die
Induktanz einer oder mehrerer Spulen wird durch Abändern der
Reluktanz eines kleinen Luftspalts geändert. Zum Beispiel werden
Magnetspulen auf einer Struktur aus ferromagnetischem Material angebracht.
Eine „U"-förmige Armatur
wird verwendet, um die Durchluftspalte des magnetischen Schaltkreises
zu schließen.
Wenn ein Bahnsubstrat zwischen den Magnetspulen durchläuft, entwickelt eine
Wheatstone-Brücke
eine elektrische Spannung, die proportional zur Übersetzung der Spulenanordnung
ist. Diese Spannung aktiviert dann nötigenfalls das System.
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Beispiel 10 – Magnetostriktives Abtastverfahren
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Auf
der Basis des Villari-Effekts nutzt dieses Abtastverfahren die Permeabilitätsänderung
ferromagnetischer Materialien bei angewendeter mechanischer Spannung.
Zum Beispiel bildet ein Stapel von Laminierungen eine lasttragende
Säule.
Primäre
und sekundäre
Transformatorwicklungen werden durch Löcher, die in einer bestimmten
Anordnung ausgerichtet sind, um die Säule gewickelt. Die primären Wicklungen
werden mit einer Wechselspannung angeregt, und die sekundären Wicklungen
stellen die Spannung für
das Ausgabesignal bereit.
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Wenn
die Säule
belastet wird, veranlassen die induzierten mechanischen Spannungen,
dass die Permeabilität
der Säule
ungleichmäßig ist,
was zu entsprechenden Verzerrungen im Flussmuster innerhalb des
magnetischen Materials. Magnetische Kopplung existiert mm zwischen
den beiden Spulen, und eine elektrische Spannung wird nun in der
Signalspule induziert, wenn ein Bahnsubstrat dazwischen hindurchläuft, wodurch
ein Ausgabesignal proportional zur angelegten Last bereitgestellt
wird, wodurch das System aktiviert wird.
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Die
folgenden nummerierten Beispiele beschreiben nicht einschränkende beispielhafte
kontinuierlich verstellbare, selbstkorrigierende Bahnfaltungssysteme, die
mit dem Umfang und Geist der vorliegenden Erfindung konsistent sind.
Jedoch sollte es sich verstehen, dass die vorliegende Erfindung
für Faltvorrichtungen
anwendbar ist, die Einstellung in einzelnen Inkrementen und/oder
nur ein einziges Mal bereitstellen.
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Beispiel 11 – "V"-Faltvorrichtung
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Eine „V"-Faltvorrichtung
umfasst generell ein Faltungssystem, das aus zwei Faltschienen besteht, die
in einer vorgegebenen Neigung zueinander angeordnet sind. Eine der
zwei Faltschienen ist so aufgebaut, dass das terminale Ende schwenkbar
ist, wodurch die Ausdehnung des „V" auf eine Seite ermöglicht wird. Die schwenkbare
Faltschiene ist mit einem Betätigungselement,
vorzugsweise einem Servomotor, verbunden, so dass die Einstellungen
von einer geschlossenen Rückkopplung
von Sensoren am Bahnrand, wie supra erörtert, vorgenommen werden können. Die
Sensoren senden beim Anzeigen einer differenziellen Bahnrandspannung
ein Signal an die Steuereinrichtung, die das Betätigungselement aktiviert. Das
Betätigungselement
schwenkt oder erhöht den
eingeschlossenen Winkel der „V"-Konfiguration, wodurch
die Spannung an dem lockeren Rand erhöht wird. Umgekehrt, wenn ein
Randsensor übermäßige Straffheit
in dem Bahnsubstrat anzeigt, signalisiert der Sensor ein Anhalten
der Winkeleinstellung oder sogar ein Zurückziehen des eingeschlossenen
Winkels, um ein Randgleichgewicht des Bahnsubstrats zu erzeugen.
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Wenn
beide Randsensoren des Bahnsubstrats über oder unter einem Schwellenwert
sind, kann ein anderer Aktivator aktiviert werden, der die Neigung
der Faltungsumleitung erhöht
oder senkt. Eine Erhöhung
der Neigung der Faltungsumleitung strafft gleichzeitig beide Bahnsubstratränder, bis
eine Schwellenkraft und/oder -spannung erreicht wird.
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Beispiel 12 – "C"-Faltvorrichtung
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Ein
weggleiches „C"-Faltungssystem,
wie es einem Fachmann bekannt ist, umfasst generell einen Einführungsaufrisswinkel, α, einen Seitenwinkel, β, und ei nen
resultierenden, Austrittswinkel, γ,
wie supra erörtert.
Wenn ein Bahnsubstrat einen beuteligen Rand hat, ist generell eine
differenzielle Randspannung vorhanden. Wenn mindestens ein Sensor,
supra beschrieben, eine differenzielle Randspannung erfasst, wird
der resultierende Winkel, γ,
entsprechend eingestellt. Kontinuierliche Anpassung kann von einer
geschlossenen Rückkopplungsregelung
zwischen dem Randsensor und der schwenkbaren Faltungsumleitung bereitgestellt
werden.
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Wenn
ein schwach gespannter Rand erfasst wird, wird ein Signal an eine
Motorsteuereinrichtung gesendet, die ein Servomotor-Betätigungselement aktiviert,
wodurch der Winkel der schwenkbaren Faltungsumleitung verändert wird.
Wenn die Randspannung steigt, reduziert der Sensor das Signal an
die Steuereinrichtung, die die Winkelerhöhung reduziert, bis ein Gleichgewicht
von gleicher Bahnrandspannung erreicht wird.
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Beispiel 13 – "Doppelumbruch"-Faltvorrichtung
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Eine
komplexe „Doppelumbruch"-Faltvorrichtung,
wie sie einem Fachmann bekannt ist, beinhaltet zusätzliche
schwenkende Faltschienen in einem zweiten Umbruchabschnitt. Mit
anderen Worten kann man sich eine "Doppelumbruch"-Faltvorrichtung als eine Reihe von
zwei einzelnen Faltvorrichtungen vorstellen.
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Ohne
an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass der
Seitenwinkel, β,
des ersten Faltungsabschnitts verstellbar gemacht werden sollte,
nicht der Austrittswinkel oder resultierende Winkel, γ. Wenn der
Seitenwinkel, β,
eingestellt wird, dann könnte
die Weglänge
des gesamten Faltungssystems erhöht
oder gesenkt werden, um den ersten Faltungsabschnitt zu optimieren.
Es ist wahrscheinlich, dass der zweite Faltungsabschnitt auch eine
schwenkende Faltschiene braucht, falls die Gesamtspannung des zweiten
Faltungsabschnitts nicht zu den Sensor des ersten Faltungsabschnitts
zurückübersetzt
wird. Deshalb ist es bevorzugt, ein sekundäres, geschlossenes System bereitzustellen,
um optimale Spannung innerhalb des zweiten Faltungsabschnitts eines
Doppelumbruchsystems kontinuierlich zu erfassen, zu steuern, zu
aktivieren und/oder zu bewahren.
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Die
vorstehenden Beispiele und Beschreibungen der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung dienen nur zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung.
Sie sollen nicht erschöpfend
sein oder die Erfindung auf die genauen offenbarten Formen beschränken, und
Modifikationen und Variationen sind möglich und unter Berücksichtigung der
obigen Lehren vorgesehen. Obwohl eine Reihe von bevorzugten und
alternativen Ausführungsformen,
Systemen, Konfigurationen, Verfahren und potenziellen Anwendungen
beschrieben worden ist, sei klargestellt, dass viele Variationen
und Alternativen angewendet werden könnten, ohne vom Schutzumfang
der Erfindung abzuweichen. Demgemäß sollen solche Modifikationen
in den Schutzumfang der Erfindung fallen, wie durch die beiliegenden
Ansprüche bestimmt.