PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60010459T2 12.05.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001185476
Titel VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR KONTROLLE DER REGISTRIERUNG VON VERARBEITUNGSSCHRITTEN MIT MARKIERUNGEN AUF EINER BAHN
Anmelder The Procter & Gamble Company, Cincinnati, Ohio, US
Erfinder NOLL, Clifford, Joseph, Cincinnati, US;
KOHLS, Thomas, Stephen, Cincinnati, US
Vertreter Patentanwälte Rau, Schneck & Hübner, 90402 Nürnberg
DE-Aktenzeichen 60010459
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 25.05.2000
EP-Aktenzeichen 009362914
WO-Anmeldetag 25.05.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/US00/14403
WO-Veröffentlichungsnummer 0000073186
WO-Veröffentlichungsdatum 07.12.2000
EP-Offenlegungsdatum 13.03.2002
EP date of grant 06.05.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.05.2005
IPC-Hauptklasse B65H 23/188
IPC-Nebenklasse B65H 45/10   B41F 13/02   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Ausrichtung von Markierungen an einer vorbestimmten Stelle auf einer Papierbahn. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Regulieren des Ortes der Markierung während Papier-Konvertierungsvorgängen, wie Falt- und Schneidevorgängen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Flächengebilde für die Verwendung im Haushalt sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Es wird häufig gewünscht, solche Flächengebilde mit einem Dekor zu versehen, wie beispielsweise durch Bedrucken. Das Bedrucken verleiht dem Flächengebilde ein ästhetisch gefälliges Muster. Alternativ kann das Flächengebilde geprägt werden, um ein ästhetisch gefälliges Muster zu verleihen, welches auch taktil wahrnehmbar ist.

Solche Flächengebilde werden typischerweise in kontinuierlicher Form hergestellt, dann später bedarfsweise auf diskrete Längen geschnitten. Ein solches Schneiden auf diskrete Längen kann zum Zeitpunkt der Benutzung erfolgen, wie beispielweise verursacht durch den Verbraucher, der ein Flächengebilde vom Rest derselben an einer Trennungslinie ablöst. Zu diesem Zweck umfasst die Trennungslinie typischerweise eine Schwächungslinie, wie beispielsweise eine Perforation. Alternativ kann das kontinuierliche Flächengebilde vor dem Zeitpunkt der Benutzung gefaltet und in diskrete Bereiche geschnitten werden. Eine solche Anordnung erfolgt häufig in Einzelbinden, welche während der Herstellung gefaltet und geschnitten werden und vom Verbraucher als diskrete Einheiten gekauft werden.

Es war im Stand der Technik relativ leicht, Markierungen mit der Quermaschinenrichtung solcher Flächengebilde auszurichten, während solche Flächengebilde in einer kontinuierlichen Weise während eines Konvertierungsvorganges transportiert werden. Es ist jedoch schwieriger, die Markierungen in der Maschinenrichtung auszurichten, und besonders schwierig, die Markierungen mit Trennungslinien, Perforationen oder Falten auszurichten, die durch die Konvertierungsanlage erzeugt werden.

Eine Synchronisierungseinrichtung ist notwendig, um zu gewährleisten, dass eine Fehlausrichtung in Maschinenrichtung der Bahn, die durch ein Verrutschen oder Strecken der Bahn verursacht wurde, nicht dazu führt, dass jede Markierung nach dem Verrutschen oder Strecken aus der Ausrichtung mit der Konvertierungsanlage gebracht wird. Eine signifikante Fehlausrichtung zwischen den Bahnmarkierungen und der Konvertierungsanlage führt zu einem Ausschuss nachfolgender Abschnitte durch die Fehlausrichtung betroffenen Bahn. Deshalb ist eine Einrichtung zur akkuraten Bahnsynchronisierung für jeden wirtschaftlichen Konvertierungsvorgang unter hoher Geschwindigkeit wesentlich, der Markierungen benötigt, die in der Maschinenrichtung mit Bezug zu dem gerade durchgeführten Vorgang ausgerichtet sind.

Um die synchrone Sicherung der Bahnmarkierungen mit einem speziellen Konvertierungsvorgang zu steuern, ist es notwendig, den Grad der Ausrichtung der Markierungen mit dem Konvertierungsvorgang zu überwachen, um die notwendigen Einstellungen an der Anlage des Konvertierungsvorganges zu machen. Eine solche Überwachungseinrichtung ist im Allgemeinen durch eine photoelektrische Abtasteinrichtung ausgeführt, die im Allgemeinen in der Industrie als eine Photoaugeneinheit bezeichnet wird, welche Ausrichtungsmarken auf der Bahn erfasst, die jeder Markierung zugeordnet sind, und ein Markierungs-Bezugssignal erzeugt. In einer idealen Situation würde die Photoaugeneinheit innerhalb der Betriebsstation positioniert sein und würde eine Ausrichtungsmarke zu genau dem Zeitpunkt erfassen, an welchem der zugeordnete Konvertierungsvorgang an der Bahn durchgeführt würde. Ein Bezugssignal, das durch den Konvertierungsvorgang erzeugt wird, würde einen Signal-Vergleicher zusammen mit dem Bahn-Markierungssignal eingegeben werden, um den Grad der Fehlausrichtung zwischen der Bahn und der den Konvertierungsvorgang durchführenden Anlage zu bestimmen. Das System würde dann die Fehlausrichtung kompensieren, indem die Orientierung der Konvertierungsanlage eingestellt wird. Es ist jedoch häufig physikalisch unmöglich, eine Photoaugeneinheit in der Nähe der Konvertierungsanlage anzuordnen, die in der Lage ist, eine auf der gleichen Region der Bahn, in welcher der Vorgang durchgeführt wird, eine Ausrichtungsmarke zu erfassen.

Die Anordnung des Photoauges entfernt von dem an der Bahn durchgeführten Konvertierungsvorgang ist beschrieben in US Patent Nr. 5,802,974, veröffentlicht für McNeil am 08. September 1998, dessen Offenbarung hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist. McNeil beschreibt das Ausrichten dekorativer Markierungen, die auf eine Bahn aufgedruckt sind, die sich in der Maschinenrichtung bewegt, wobei Bahnperforationen in der Quermaschinenrichtung ausgebildet sind. Ein Photoauge erfasst eine Fehlausrichtung über einen Signal-Komparator und verstellt entweder den Druckvorgang oder den Perforationsvorgang, während die Bahngeschwindigkeit konstant bleibt.

US-A-5,224,640 von R. Fokus et al. beschreibt ein Bahn-Bearbeitungssystem, das Funktionszylinder umfasst, die mit einer variablen Geschwindigkeit arbeiten, um den Bearbeitungsschritt an der Bahn auszurichten.

Das Variieren der Geschwindigkeit bei einem In-line-Vorgang, wie einem Perforieren oder Bedrucken, kann durch einen Satz Quetschwalzen oder einen Wickelvorgang, welcher die Bahn an dem gerade durchgeführten Vorgang vorbei zieht, herbei geführt werden, wenn die Bahngeschwindigkeit beibehalten wird.

Während der Faltvorgänge, sind Falzzylinder typischerweise die letzte Betriebseinheit im Verfahren, derart, dass ein Einstellen der Drehung der Falzzylinder, um eine Druckausrichtung beizubehalten, auch die Einstellung der Bahngeschwindigkeit erfordert. Obwohl die Ausbildung anwendbar sein kann, kann die Wartung eines solchen komplexen Systems dieses unpraktisch machen, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen.

Für die vorliegende Erfindung wird ein Sensor zum Erfassen einer Fehlausrichtung der Markierungen an einem vorbestimmten Abstand stromaufwärts des Faltvorganges angeordnet, wobei ein Satz Quetschwalzen dazwischen angeordnet ist, um die Geschwindigkeit der Bahn zu steuern. Eine Bahngeschwindigkeitssteuerung variiert die Drehgeschwindigkeit der Quetschwalzen, sodass die Bahngeschwindigkeit zunimmt oder abnimmt, um die Ausrichtung der Markierungen mit dem durch die Falzzylinder erzeugten Faltlinien zu synchronisieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zum Ausrichten von Markierungen mit Falten auf einer Bahn. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Bahn mit einer Reihe von Markierungen, die in einer Maschinenrichtung nacheinander in Abstand angeordnet sind. Wenn sich die Bahn in der Maschinenrichtung vorschiebt, liegen die Markierungen in der Nähe eines Photosensors, welche die Position der Ausrichtungsmarken relativ zur Drehung eines Paares Falzzylinder erfasst. Die beiden Falzzylinder liegen in einem vorbestimmten Abstand in der Maschinenrichtung vom Photosensor. Der Photosensor ist mit einer Bahngeschwindigkeitssteuerung verbunden, welche die Geschwindigkeit der Bahnbewegung in der Maschinenrichtung einstellt, um die Stelle der Ausrichtungsmarken relativ zu dem durch die Falzzylinder erzeugten Falten zu synchronisieren.

Die Bahngeschwindigkeitssteuerung umfasst einen Signal-Komparator, welcher ein erstes und ein zweites Eingangssignal empfängt. Das erste Eingangssignal wird erzeugt durch den Photosensor, wenn dieser die Position der Ausrichtungsmarken auf der Bahn erfasst. Das zweite Eingangssignal wird durch einen Positions-Drehwinkelgeber erzeugt, wenn dieser die Winkelposition der Falzzylinder misst. Der Signal-Komparator erzeugt ein Fehlersignal, das die Fehlausrichtung der Markierungen in Bezug zu den Faltlinien darstellt. Die Bahngeschwindigkeit wird über die Quetschwalzen beschleunigt oder verzögert, um das Fehlersignal kontinuierlich auf Null zu reduzieren.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die folgende Beschreibung, die angehängten Ansprüche und beigefügten Zeichnungen besser verständlichen, in welchen:

1a eine hervor gehobene schematische Seitenansicht einer Konvertierungsanlage ist, die beim Herstellen von gefalteten Flächengebilden verwendet wird.

1b eine Draufsicht der in 1a gezeigten Faltanlage ist.

2 eine Draufsicht eines typischen einzelnen Flächengebildes ist, das durch in den 1a und 1b dargestellten Konvertierungsvorgang hergestellt wird.

3 eine schematische Ansicht der Falzzylinder ist, die bei dem in den 1a und 1b dargestellten Konvertierungsvorgang verwendet werden.

4 eine schematische Ansicht des Steuerungssystems ist, das verwendet wird, um die Print-Ausrichtung mit dem Falten während des in den 1a und 1b gezeigten Faltvorgangs beizubehalten.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Wie hier verwendet, haben die folgenden Ausdrücke die folgenden Bedeutungen: "X-Y"-Richtungen definieren die Ebene der Papierbahn.

"Maschinenrichtung", als MD bezeichnet, ist die Richtung parallel zu dem Weg der Papierbahn durch die Konvertierungsanlage.

"Quermaschinenrichtung", als CD bezeichnet, ist die Richtung senkrecht zu der Maschinenrichtung in der X-Y-Ebene.

"stromabwärts" ist die Richtung des Weges der Bahn in der MD.

"stromaufwärts" ist die Richtung entgegen gesetzt des Weges der Bahn in der MD.

"Prägen" bezieht sich auf das Verfahren einen relativ kleinen Bereich einer Zellulose-Faserstruktur senkrecht zu ihrer Ebene einzubiegen und den vorspringenden Bereich der Faserstruktur gegen eine relativ harte Oberfläche zu drücken, um die Faser-An-Faser-Bindungen dauerhaft zu zerstören.

"Quetschwalzen" sind ein Paar Walzen, die eine Belastungsebene bilden, welche die Zentren der zwei parallelen Achsen verbindet.

"wiederholend" bedeutet, dass das Muster mehr als einmal gebildet wird.

Eine "Markierung" ist eine unterscheidbare Markierung, die einen dekorativen Aspekt zeigt.

Eine "Ausrichtungsmarke" ist eine Bezugspunkt, welcher die Stelle einer Markierung in Bezug zu einer anderen identifiziert.

"Designlänge" ist der Abstand von dem Ursprung einer Markierung eines sich wiederholenden Musters zum Ursprung einer nachfolgenden Markierung.

"Bahngeschwindigkeit" ist die Geschwindigkeit, mit welcher die Bahn sich durch die Konvertierungsanlage vorschiebt.

"Ausrichten" ist eine Zustand, sich in einer korrekten Ausrichtung oder in einer richtigen relativen Position zu befinden.

Mit Bezug auf die 1a und 1b ist auf einer sich vorschiebenden Bahn 12 mit einem an der Bahn 12 speziell durchgeführten Konvertierungsvorgang das Ausrichten von Markierungen 45 schwierig zu erreichen, insbesondere dann, wenn der Vorgang am Ende der Konvertierungslinie durchgeführt wird, wie beispielsweise ein Falt- oder Schneidevorgang. Ein solches Einstellen der Arbeitsmaschinerie am Ende der Linie, dass die Markierungen 45 mit der Falte oder mit dem Schnitt ausgerichtet sind, erfordert typischerweise eine gleichzeitige Einstellung der Bahngeschwindigkeit, was schwer beizubehalten ist, insbesondere bei Betriebsabläufen in Hochgeschwindigkeit. So ist es wünschenswerter, einen Konvertierungsvorgang zu schaffen, bei welchem die nahe des Endes der Linie angeordnete Maschinerie mit einer konstanten Geschwindigkeit arbeitet, und die Bahngeschwindigkeit so eingestellt wird, dass jede Fehlausrichtung ausgeglichen wird.

Die Bahn 12 gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen planar, weich und absorbierend. Die Bahn 12 ist für die Verwendung in Anwendungen, wie als Toilettentissue, Papiertuch, Tischsets, Binden, etc., geeignet. Die Bahn 12 ist ein Zellulosestoff und ist vorzugsweise Papier. Die Bahn 12 gemäß der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden gemäß den allgemeinen übertragenen US Patenten 4,191,609, veröffentlicht am 04. März 1980 für Trokhan; 4,637,859, veröffentlicht am 20. Januar 1987 für Trokhan; und 5,245,025, veröffentlicht am 14. September 1993 für Trokhan et al.

Wie durch die vorstehenden Patente dargestellt, wird die Bahn 12 vorzugsweise in einem kontinuierlichen Prozess hergestellt, dann später in diskrete Einheiten geschnitten, je nachdem, wie das Endprodukt an den Verbraucher abgegeben werden wird. Diskrete Einheiten umfassen Rollenprodukte (wie Papiertuch und Badtissue) und einzelne Flächengebilde, wie Tischservietten). Für die vorliegende Erfindung wird das Flächengebilde 40 dem Verbraucher als eine individuell gefaltete Einheit präsentiert, die durch einen Faltvorgang hergestellt wird. Obwohl die vorliegende Erfindung ebenso auf verschiedene Typen von Bahnfalt- und Bahn-Abtrennvorgängen anwendbar ist, ist die hier nachfolgend beschriebene Anwendung ein Faltvorgang, der ein Paar Falzzylinder verwendet.

Dargestellt in den 1a und 1b ist ein Konvertierungsvorgang 60 zum Falten und Schneiden einer Papierbahn 12 mit darauf angeordneten Markierungen 45. Die Markierungen 45 können Ausrichtungsmarken umfassen. Ein Prozesssteuerungssystem steuert die Stelle der Markierungen 45 mit Bezug auf die Faltlinien mit Hilfe von Quetschwalzen 28 mit variabler Geschwindigkeit, welche die Bahngeschwindigkeit beschleunigen oder verzögern, während die Papierbahn 12 von einer Mutterrolle 16 auf einen Falttisch 30 abgegeben wird, und mit eventuell einem Paar von Falzzylindern 60a und 60b. Das Paar Falzzylinder 60a, 60b dreht mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit, die einen kontinuierlichen Bahnstapel 34 bildet, welcher möglicherweise in der Hälfte geschnitten wird, sodass zwei gleiche Stapel einzeln gefalteter Flächengebilde 40 hergestellt werden.

Der durch die meisten Konvertierungsvorgänge erzeugte Durchsatz ist eine Funktion der Bahngeschwindigkeit. Für die vorliegende Erfindung wird die Bahngeschwindigkeit durch die Oberflächengeschwindigkeit der Falzzylinder 60a, 60b auf eine Basisgeschwindigkeit eingestellt und durch die Quetschwalzen 28 mit variabler Geschwindigkeit beschleunigt oder verzögert. Die Bahngeschwindigkeit kann wenigstens etwa 100 Fuß/Minute (305 m/min), betragen, vorzugsweise kann die Bahngeschwindigkeit wenigstens 500 Fuß/Minute (152 m/min) betragen, ganz bevorzugt kann die Bahngeschwindigkeit wenigstens etwa 100 Fuß/Minute (30 m/min) betragen. Die Bahngeschwindigkeit kann höchstens etwa 2000 Fuß/Minute (610 m/min) betragen, vorzugsweise kann die Bahngeschwindigkeit höchstens etwa 2500 Fuß/Minute (762 m/min) betragen, ganz bevorzugt kann die Bahngeschwindigkeit höchstens etwa 3000 Fuß/Minute (914 m/min) betragen.

Das Beschleunigen oder Verzögern der Bahngeschwindigkeit, um eine Ausrichtung der Markierungen 45 mit dem Faltvorgang auszugleichen, kann Einstellungen an anderer Stelle der Anlage stromaufwärts des Faltvorgangs erfordern. Zum Beispiel wird die Bahn 12 während der Konvertierungsvorgänge, wie dem Faltvorgang, von einem Abwickelstand 14, der die Mutterrolle aufweist, abgezogen. Die Mutterrolle wird typischerweise durch einen Abwickelstandmotor an ihrer Oberfläche angetrieben. Um die Geschwindigkeit beizubehalten, mit welcher der Faltvorgang die Bahnzuführung von der Mutterrolle 16 abruft, steuert ein Tänzer 18, der mit dem Prozess-Positionssensor für den Abwickelstandmotor verbunden ist, die Geschwindigkeit, mit welcher die Mutterrolle 16 abgewickelt wird.

Der Konvertierungsvorgang kann Prägewalzen 20 zwischen dem Abwickelstand 14 und der Falteinrichtung aufweisen. Die Prägewalzen haben typischerweise einen unabhängigen Antrieb, der ein separates Prozesssteuerungssystem benötigen, um die schnellen Änderungen in der Bahngeschwindigkeit, die durch die Quetschwalzen mit variabler Geschwindigkeit induziert werden, auszugleichen. Ein solches Prozesssteuerungssystem kann eine Bahnspannungs-Messdose 22 enthalten, welche eine elektronische Einrichtung zum Messen von Reaktionskräften an einem Mitläuferlager ist. Die Reaktionskräfte können dazu verwendet werden, die mittlere Spannung in der Bahn zu messen.

Die Markierungen 45 können auf die Bahn 12 durch ein Mittel aufgebracht werden, das im Stand der Technik als geeignet zum Aufbringen von in Abstand liegenden Markierungen 45 in vorbestimmten, sich wiederholenden Intervallen, bekannt ist. Die Markierungen 45 können ästhetisch gefällig sein und entweder in einer einzigen Farbe oder in einer Mehrzahl von Farben gedruckt werden. Alternativ können die Markierungen 45 in einer Weise geprägt oder aufgebracht werden, die der Bahn 12 innenwohnenden Eigenschaften beeinflussen, wie Dicke, Festigkeit, Weichheit, etc. Die Einrichtung, welche die Markierungen aufbringt, kann stromaufwärts der Falteinrichtung installiert sein. Eine solche Einrichtung hat typischerweise unabhängige Antriebe, welche separate Prozesssteuerungssysteme zum Ausgleich der Einstellungen der Bahngeschwindigkeit benötigen.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Markierungen 45 durch Rotationszylinder auf die Bahn 12 gedruckt. Der Rotationszylinder wird um eine Achse mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit angetrieben. Geeignete Printverfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, umfassen den Tiefdruck und ein flexographisches Drucken. Eine geeignete Vorrichtung zum Aufbringen der Markierungen 45 auf das Substrat ist offenbart im allgemein übertragenen Patent 5,213,037, veröffentlicht am 25. Mai 1993 für Leopardi II.

Falls es erwünscht ist, die Markierungen 45 auf die Bahn 12 zu prägen, ist jede Prägetechnik die im Stand der Technik allgemein bekannt ist, geeignet. Geeignete Prägetechniken umfassen solche, die beschrieben sind in den allgemein übertragenen US Patenten 3,414,459, veröffentlicht am 03. Dezember 1968 für Wells; 3,556,907, veröffentlicht am 19. Januar 1971 für Nystrand; und 5,294,475, veröffentlicht am 15. März 1994 für McNeil.

In einer alternativen Ausführungsform können die Markierungen 45 bekannte Additive umfassen, welche die Haftung, die Weichheit, die Nassfestigkeit, die temporäre Nassfestigkeit, die Hydrophobizität/Hydrophilizität steigern oder welche eine beliebige andere Eigenschaft der Bahn 12 beeinflusst, und kann darauf aufgebracht sein. Ein Vorrichtung, welche in einem intermittierenden Vorgang verwendet wird und ist zum Aufbringen funktionaler Markierungen 45 auf die Bahn 12, ist offenbart im allgemein übertragenen US Patent 5,143,776, veröffentlicht am 01. September 1992 für Givens.

Vor dem Falten wird die Bahn 12 durch die Quetschwalzen mit variabler Geschwindigkeit an Mitläuferwalzen entlang gezogen, derart, dass die Längsränder 47 der Bahn 12 mit der MD ausgerichtet sind. Während des Faltvorgangs wird die Bahn 12 zweimal gefaltet, einmal in der CD-Richtung, sodass jeder der Längsränder 47 kontinuierlich ist, sodass eine Faltlinie erzeugt wird, die in der MD verläuft, und ein zweites Mal in der MD, um eine Faltlinie herzustellen, die in der CD verläuft. Die gefaltete Bahn 12 wird nachfolgend auf die Hälfte geschnitten, parallel zu der in der CD verlaufenden Faltlinie. Der Schneidvorgang teilt die Bahn 12 in einzeln gefaltete Flächengebilde und bildet die vorderen und hinteren Ränder 46, 48, welche in der gefalteten Anordnung kontinuierlich sind.

Wie in 2 gezeigt ist, umfasst jedes ungefaltete Flächengebilde vier Quadranten, die durch senkrechte Faltlinien begrenzt sind, die in der MD und in der CD verlaufen, und durch die entsprechenden vorderen 46, hinteren 48 und längs verlaufenden Ränder 47. Die Markierungen können in einer sich wiederholenden Weise in Bezug auf die Quadranten angeordnet sein. Für das in 2 dargestellte Flächengebilde sind die Markierungen 45 innerhalb jedes Quadranten in der Nähe der CD-Faltlinie 42 und des entsprechenden vorderen Randes 46 oder hinteren Randes 48 des Flächengebildes 40 angeordnet und im Wesentlichen in der CD innerhalb der X-Y-Ebene des Flächengebildes ausgerichtet.

Die CD-Faltlinien 42 liegen in einem vorbestimmten Abstand zu den Markierungen 45, der immer wieder wiederholt. Für das in 2 dargestellte Flächengebilde sind die CD-Faltlinien 42 zwischen zwei aufeinander folgenden Markierungen 45 derart zentriert, dass der Abstand zwischen aufeinander folgenden CD-Faltlinien 42 etwa gleich der Designlänge 41 ist. Dies führt zu einer Abstandsbeziehung, die in dem Faltvorgang wiederholt wird. Die Abstandsbeziehung wird durch ein Steuersystem beibehalten, welches die Ausrichtungen der Markierungen 45 in Bezug zu dem Faltvorgang beibehält und die Bahngeschwindigkeit so einstellt, dass eine zwischen den Markierungen 45 und den CD-Faltlinien 42 auftretende Fehlausrichtung korrigiert wird.

Der Faltvorgang kann durch irgendein geeignetes Mittel zum Falten und Schneiden einer kontinuierlichen Bahn 12 herbei geführt werden, mit welchem einzelne Flächengebilde mit vier Quadranten, die durch senkrechte Faltlinien begrenzt werden, gebildet werden. Mit Bezug auf die 1a und 1b, wird, wenn sich die Bahn 12 in der MG bewegt, diese auf eine Faltbrett 30 vorgeschoben, welches die Bahn 12 in der CD faltet und die Längsränder in einer seitenweisen Beziehung zusammenbringt und MD-Faltlinien erzeugt. Die gefaltete Bahn 12 wird an ein Paar Falzzylinder 60a, 60b ausgegeben, welche die Bahn 12 in der MD quer falten und einen kontinuierlichen Bahnstapel 34 mit CD-Faltlinien 42 an entgegen gesetzten Enden des Stapels 34 bilden.

Eine typische Faltzylinderanordnung ist in 3 gezeigt. Die Anordnung umfasst ein Paar gegenüber liegende, sich kontinuierliche drehende Zylinder 60a, 60b. Jeder Zylinder 60a, 60b umfasst ein Falzmesser 62a, 62b und eine Falzklaue 64a, 64b, die sich um einen Amboss 66a, 66b schwenkt. Während des Vorgangs gelangt das Falzmesser 62a eines Falzzylinders 60a zwischen die Falzklaue 64b und den Amboss 66b des gegenüber liegenden Falzzylinders 60b und drückt die Bahn 12 in diesen Zwischenraum und führt die Bahn 12 zu der Öffnung der Falzklaue 64b. Kurz vor der Beendigung der Schließbewegung der Falzklaue 64b wird das Falzmesser 62a aus diesem Raum geführt und die Bahn 12 zwischen der Falzklaue 64b und dem Amboss 66b eingeklemmt und entlang des Umfangs des sich kontinuierlich drehenden Falzzylinders 60b geführt, bis sich die Falzklaue 64b öffnet und die gefaltete Bahn 12 freigibt. Gleichzeitig tritt, während der Falzzylinder 60b die Bahn 12 freigibt, das Falzmesser 62b des gleichen Zylinders 60b zwischen die Falzklaue 64a und den Amboss 64b des gegenüber liegenden Zylinders 60a, drückt die Bahn 12 darein, und der Prozess wird wiederholt. Der sich wiederholende Prozess wird fortgesetzt und bildet einen kontinuierlichen Bahnstapel 34.

Um die Anordnung der Markierungen 45 innerhalb der Quadranten bei aufeinander folgenden Flächengebilden beizubehalten, überwacht ein Steuerungssystem die Stelle der Markierungen 45 in Bezug auf die Anordnung der CD-Falzlinien 42. Vor dem Faltvorgang bewegt sich die Bahn 12 in der Maschinenrichtung über eine Reihe von Leerlaufrollen 24, die nahe einem optischen Sensor 26 liegen, der in einem bekannten Abstand stromaufwärts der Falzzylinder 60a, 60b befestigt ist. Der optische Sensor 26 erfasst die Position der Markierungen 45 auf der Bahn 12. Vorzugsweise bestimmt der Sensor 26 die Differenz in der Reflektanz zwischen den Markierungen 45 und der Bahn 12.

Natürlich kann es ein, dass die Markierungen 45 keinen adäquaten Kontrast mit der Bahn 12 bilden. In diesem Fall kann eine Ausrichtungsmarke auf der Bahn 12 in Ausrichtung mit den Markierungen angebracht sein. Die Ausrichtungsmarke kann innerhalb der Markierungen 45 enthalten sein oder sie kann auf die Trimmung der Bahn 12 aufgebracht sein. Die Trimmung bezieht sich auf den Bereich der Bahn 12 an den außenseitigen Kanten, der später von dem Bereich des Flächengebildes 40, welcher dem Verbraucher präsentiert wird, entfernt wird. Da die Trimmung dem Verbraucher nicht präsentiert wird, können die auf der Trimmung aufgebrachten Ausrichtungsmarken eine beliebige Größe und Form haben, die geeignet ist, um ihre Position dem Erfassungsmittel anzuzeigen. Vorzugsweise wird die Ausrichtungsmarke 31 mit der gleichen Printplatte auf die Bahn 12 aufgedruckt, die zum Aufdrucken der Markierungen 45 verwendet wird. Auf diese Weise ist der Abstand der Ausrichtungsmarke in Bezug zu den Markierungen 45 oder eines Teils derselben bekannt.

Der optische Sensor 26 erzeugt ein erstes Signal mit Echtzeitpulsen, welche die Position der Markierungen 45 in Bezug auf die Zeit darstellen.

Die Falzzylinder 60a, 60b werden auf eine konstante Winkelgeschwindigkeit eingestellt, welche die Basis-Bahngeschwindigkeit einstellt. Ein Positions-Drehwinkelgeber 36, der auf den Falzzylindern 60a, 60b montiert ist, ein zweites Signal mit einem numerischen Wert erzeugt, das sich bei jeder Drehung wiederholt. Die numerischen Werte repräsentieren die Winkelposition der Falzzylinder 60a, 60b von einem beliebigen Zeitpunkt.

Ein geeigneter Positions-Drehwinkelgeber 38 ist erhältlich von der Reliance Electric Co. aus Cleveland, Ohio, als Modell Nr. M/N 57C360, und wird typischerweise durch den Motor bezeichnet, welcher die drehbare Komponente antreibt, von welcher das Signal genommen wird. Der Drehwinkelgeber kann in Verbindung mit einem Drehwinkelgeber-Eingabemodul verwendet werden, wie dies erhältlich ist von Reliance Electric als Teil Nr. M/N 57C411. Bedarfsweise kann eine Codiereinrichtung für den Positions-Drehwinkelgeber 36 eingesetzt werden, vorausgesetzt, man verwendet die geeignete Steuerlogik, wie sie im Stand der Technik allgemein bekannt ist. Ein geeigneter Positions-Drehwinkelgeber 36 ist in der Lage, eine Winkelposition innerhalb wenigstens von 0,1 Grad zu bestimmen.

Ein bevorzugter Positions-Drehwinkelgeber hat wenigstens 4,096 getrennte Positionen, die einem numerischen Wert pro Rotation entsprechen.

Der Photosensor 26 und der Positions-Drehwinkelgeber 36 werden derart eingestellt, dass die Echtzeitpulse, die durch den Photosensor erzeugt werden, mit einem spezifischen numerischen Wert zusammenfallen, der durch den Positions-Drehwinkelgeber 36 erzeugt wird. Der spezifische numerische Wert, der durch den Positions-Drehwinkelgeber 36 erzeugt wird, gibt die Winkelposition der Falzzylinder an, wenn die CD-Faltlinien 42 mit den Markierungen ausgerichtet sind. Eine Fehlausrichtung zwischen den Markierungen 45 (Ausrichtungsmarken) und den CD-Faltlinien 42 wird gemessen und mit Hilfe einer Bahngeschwindigkeits-Steuerung 80 korrigiert. Die Bahngeschwindigkeits-Steuerung 80 umfasst einen Signalkomparator 82, welcher einen Servomotor 84 aktiviert, der mit den Quetschwalzen 28 mit variabler Geschwindigkeit gekoppelt ist. Ein geeigneter Signal-Komparator 82 ist ein Reliance Electric Auto Max Prozessor Modul mit den Karten für die Drehwinkelgeber-Photoaugen und die Drehwinkelgebereingabe.

Das erste und das zweite Signal sind Eingänge an den Signal-Komparator 82, welcher die durch das erste Signal erzeugten Pulse und durch das zweite Signal erzeugten numerischen Wert misst, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Das Fehlersignal basiert auf der Differenz zwischen dem tatsächlichen numerischen Wert des zweiten Signals und dem spezifischen numerischen Wert, der für die Markierungen vorliegenden soll, damit diese mit den CD-Faltlinien ausgerichtet sind. Die Differenz zwischen dem tatsächlichen numerischen Wert und dem gewünschten numerischen Wert repräsentiert den Abstand zwischen der gewünschten Stelle auf der Bahn, an welcher die CD-Faltlinie mit den Markierungen ausgerichtet ist und der tatsächlichen Stelle der CD-Faltlinie auf der Bahn.

Das Fehlersignal kann mit einem vorgesetzten Wert verglichen werden, um festzustellen, ob eine Einstellung der Bahngeschwindigkeit erforderlich ist. Der vorgesetzte Wert ist der Abstand zwischen der tatsächlichen Stelle der CD-Faltlinie, in Bezug zu den Markierungen und der gewünschten Stelle der CD-Faltlinie in Bezug zu den Markierungen. Mit anderen Worten, repräsentiert der vorgesetzte Wert den Betrag, in welchem die CD-Faltlinien aus der Ausrichtung mit den Markierungen gebracht sind. Geeignete vorgesetzte Werte für die vorliegende Erfindung sind ± 0,125 Inch (3,2 mm) (für einen Gesamtbereich von 0,25 Inch (6,3 mm)) und vorzugsweise ± 0,063 Inch (1,6 mm) (für einen Gesamtbereich von 0,125 Inch (3,115 mm)). Ganz bevorzugt ist der vorgesetzte Wert für die vorliegende Erfindung gleich Null. Auf diese Weise werden, wenn der Signal-Komparator einen Fehler erfasst, die Quetschwalzen 28 mit variabler Geschwindigkeit mit Hilfe des Servomotors 84 aktiviert, um die Bahngeschwindigkeit zu beschleunigen oder zu verzögern, damit der Fehler kontinuierlich auf Null reduziert wird.

Natürlich ist klar für den Fachmann des Standes der Technik, dass mehrere Flächengebilde 40 gemäß der vorliegenden Erfindung parallel hergestellt werden können, indem mehrere Walzenpositionen verwendet werden, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. In einem solchen Verfahren wird eine einzelne Bahn mit einer Breite, die mehrfach größer ist als das Flächengebilde 40, das dem Verbraucher präsentiert wird, durch die Vorrichtung 10 hindurch transportiert. Wie hier verwendet, umfasst eine "Bahn" eine Mehrzahl von Flächengebilden, die miteinander einstückig sind und gleichzeitig durch den Konvertierungsvorgang 10 parallel zur Quermaschinenrichtung hindurch transportiert werden.

Die Bahn wird später in Maschinenrichtung in einzelne Bahnen geschlitzt oder geschnitten. Jede Bahn 12 läuft weiter durch separate Faltvorgänge, die parallel arbeiten, und zwar in einer Weise ähnlich dem oben beschriebenen Verfahren.

Natürlich wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass es wünschenswert sein kann, die Ausrichtung der Bahn 12 in Quermaschinenrichtung einzustellen. Eine Fehlausrichtung der Bahn 11 in der Quermaschinenrichtung verursacht eine Schiefe in der vorerwähnten Abstandsbeziehung. Man kann eine solche Schiefe durch Einstellen der Weglänge der Bahn 12 kompensieren, und zwar unter Verwendung von Mitteln, die im Stand der Technik allgemein bekannt sind. Zum Beispiel können durchgebogene Rollen, Rollen mit gekrümmter Achse mit fixierten und variablen Krümmungsradien, Spannrollen, Mount-Hope-Rollen, etc. verwendet werden, um die Weglänge eines Bereichs der Bahn 12 oder sogar eines einzelnen Flächengebildes in Bezug zu dem Rest der Bahn 12 oder des Flächengebildes 40 zu verändern.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Ausrichtung von Markierungen (45) mit Falten auf einer Bahn (12), wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

    Bereitstellen einer Bahn, wobei die Bahn (12) eine Reihe detektierbarer Markierungen (45) aufweist, die in einer Maschinenrichtung nacheinander beabstandet sind;

    Bereitstellen eines Paares von Falzzylindern (60a, 60b), die mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit unter Bildung von CD-Faltlinien in der Bahn rotieren;

    Bereitstellen eines optischen Sensors (26), der an einer Sensorstelle angeordnet ist und mit einem vorbestimmten Abstand in der Maschinenrichtung beabstandet von den Falzzylindern angeordnet ist, wobei der optische Sensor die nacheinander beabstandeten Markierungen unter Erzeugung eines ersten Signals mit Echtzeitpulsen detektiert;

    Bereitstellen eines Positions-Drehwinkelgebers (36), der mit den Falzzylindern (60a, 60b) verbunden ist, wobei der Positions-Drehwinkelgeber die Winkelposition der Falzzylinder unter Bildung eines zweiten Signals mit einem numerischen Wert entsprechend der Winkelposition des Falzzylinders verfolgt;

    Bereitstellen einer Bahngeschwindigkeits-Steuerung umfassend Quetschwalzen (28) mit variabler Geschwindigkeit, wobei die Bahngeschwindigkeits-Steuerung das erste Signal und das zweite Signal empfängt und die Bahngeschwindigkeit derart einstellt, dass die CD-Faltlinien passend zu den Markierungen nacheinander beabstandet sind;

    Bereitstellen einer Bahnspannungs-Messdose (22), die stromaufwärts der Quetschwalzen (28) vorgesehen ist, um eine Kompensation von Änderungen in der Bahnspannung entsprechend Einstellungen in der Bahngeschwindigkeit zu ermöglichen;

    Bewegen der Bahn in der Maschinenrichtung und benachbart zu dem optischen Sensor (26), so dass die Markierungen (45) den optischen Sensor detektierbar passieren; und

    Einstellen der Bahngeschwindigkeit über die Bahngeschwindigkeits-Steuerung, so dass die CD-Faltlinien passend zu den Markierungen (45) nacheinander beabstandet sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahngeschwindigkeits-Steuerung einen Signal-Komparator (82) umfasst, welcher das erste Signal und das zweite Signal empfängt und die Bahngeschwindigkeit über einen Servomotor einstellt, der mit den Quetschwalzen mit variabler Geschwindigkeit in Verbindung steht.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Signal-Komparator ein Fehlersignal erzeugt, das auf den Echtzeitpulsen von dem ersten Signal und dem numerischen Wert von dem zweiten Signal basiert.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fehlersignal die Differenz zwischen einem spezifischen numerischen Wert und einem tatsächlichen numerischen Wert ist, der durch das zweite Signal für jeden Echtzeitpuls gebildet ist, der durch das erste Signal gebildet ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahngeschwindigkeits-Steuerung das Fehlersignal kontinuierlich auf Null reduziert.
  6. Vorrichtung zur Steuerung der Ausrichtung von CD-Faltlinien mit Markierungen (45), die in der MD auf einer bewegten Bahn (12) nacheinander beabstandet sind, wobei die Vorrichtung umfasst:

    eine Motor-angetriebene rotierbare Komponente zum Bewegen der Bahn (12);

    ein Paar von Falzzylindern (60a, 60b) mit konstanter Geschwindigkeit, die in der MD nacheinander beabstandete CD-Falzlinien erzeugt;

    einen optischen Sensor (26), der an einer Sensorstelle mit einem vorbestimmten Abstand in der MD beabstandet von den Falzzylindern (60a, 60b) benachbart zu der Bahn angeordnet ist, so dass die nacheinander beabstandeten Markierungen (45) den optischen Sensor (26) detektierbar passieren, wobei es dem optischen Sensor ermöglicht wird, ein erstes Signal mit Echtzeitpulsen zu erzeugen;

    einen Positions-Drehwinkelgeber (36), der mit den Falzzylindern (60a, 60b) verbunden ist, wobei der Positions-Drehwinkelgeber die Winkelposition der Falzzylinder unter Erzeugung eines zweiten Signals mit einem numerischen Wert verfolgt; und

    eine Bahngeschwindigkeits-Steuerung umfassend Quetschwalzen (28) mit variabler Geschwindigkeit, wobei die Bahngeschwindigkeits-Steuerung mit dem optischen Sensor (26) und dem Positions-Drehwinkelgeber (36) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahngeschwindigkeits-Steuerung das erste Signal und das zweite Signal empfängt und die Bahngeschwindigkeit über die Motorangetriebene rotierbare Komponente derart einstellt, dass die CD-Faltlinien zu den Markierungen passen, und

    eine Bahnspannungs-Messdose, die stromaufwärts der Quetschwalzen (28) vorgesehen ist, um eine Kompensation von Änderungen in der Bahnspannung entsprechend Einstellungen in der Bahngeschwindigkeit zu ermöglichen.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahngeschwindigkeits-Steuerung einen Signal-Komparator (82) und einen mit der Motor-angetriebenen rotierbaren Komponente verbundenen Servomotor umfasst.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Signal-Komparator (82) ein Fehlersignal erzeugt, das auf den Echtzeitpulsen von dem ersten Signal und dem numerischen Wert von dem zweiten Signal basiert.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fehlersignal die Differenz zwischen einem spezifischen numerischen Wert und einem tatsächlichen numerischen Wert ist, der durch das zweite Signal für jeden Echtzeitpuls erzeugt ist, der durch das erste Signal erzeugt ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahngeschwindigkeits-Steuerung das Fehlersignal kontinuierlich auf Null über den Servomotor reduziert.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com