EP1211212B1 - Falzschwertsteuerung - Google Patents

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EP1211212B1
EP1211212B1 EP01125348A EP01125348A EP1211212B1 EP 1211212 B1 EP1211212 B1 EP 1211212B1 EP 01125348 A EP01125348 A EP 01125348A EP 01125348 A EP01125348 A EP 01125348A EP 1211212 B1 EP1211212 B1 EP 1211212B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
folding
flat objects
movement
drive
knife
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01125348A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1211212A3 (de
EP1211212A2 (de
Inventor
Edgar Bressert
Udo Ganter
Hatto Dr. Hechler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heidelberger Druckmaschinen AG filed Critical Heidelberger Druckmaschinen AG
Publication of EP1211212A2 publication Critical patent/EP1211212A2/de
Publication of EP1211212A3 publication Critical patent/EP1211212A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1211212B1 publication Critical patent/EP1211212B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H45/00—Folding thin material
    • B65H45/12—Folding articles or webs with application of pressure to define or form crease lines
    • B65H45/18—Oscillating or reciprocating blade folders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2511/00—Dimensions; Position; Numbers; Identification; Occurrences
    • B65H2511/50—Occurence
    • B65H2511/51—Presence
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2513/00—Dynamic entities; Timing aspects
    • B65H2513/10—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2513/00—Dynamic entities; Timing aspects
    • B65H2513/50—Timing

Definitions

  • the invention relates to a method for folding a number of flat objects, which in particular individually follow each other, with the help of a device according to the Schwertfalztex and a device for controlling a drive of a folding blade for folding a number of flat objects, which in particular individually to each other consequences.
  • a working according to the Schwertfalztex folding unit has two opposite in operation rotating, parallel with their axes of rotation folding rollers and a parallel to the Falzwalzenspalt arranged folding blade on.
  • the folding sword is perpendicular in direction movable to the plane defined by the folding roller axes, the folding blade and the Falzwzwaltspalt lie in a plane which defined by the Falzwalzenachsen Plane at right angles intersects.
  • the folding sword movement perpendicular to the plane of the flat object the flat object between the two folding rollers are beaten into the folding roller gap.
  • the vertical, typically one-dimensional sword movement can vary will be realized.
  • a drive can be used, which directly or indirectly is tapped from the main shaft of the folding machine.
  • the Drive system can in various ways the necessary movement of the Execute folding blade:
  • the sword movement can be cam-controlled or but be realized by means of a sliding-crank mechanism.
  • the Drive with constant drive speed which is proportional to the Machine speed increases when transmitted directly from the drive shaft.
  • there are different folding ratios for different ones Speeds there are different folding ratios for different ones Speeds.
  • a major disadvantage of such drive systems is that with mechanical drive elements only a general, for all flat objects one Production-free uniform movement or speed profile of the Folding sword is realized. At the same time the amplitude, in other words the Position of the dead points of the movement clearly defined.
  • a synchronization of the sword movement on the passage of the flat objects can clock bound, ie in forced operation with the clock frequency of the folding machine, or unblocked, in other words event-driven.
  • DE 33 25 139 discloses how a folding blade control such is carried out that the flat object at the time in the Folding roller pair is hammered when its leading edge stops in the folder has reached.
  • a detector element or a sensor is at one of the length of the planar Object appropriate distance set to the stop in the folder.
  • EP 0 522 408 A1 discloses a folding machine which at least has a blade folder and a feeder and which is characterized by that the drive of the folding machine a single drive for the blade folder and the Having investors, which coordinates by means of a programmable control device become.
  • the present invention is based on the object, a method for folding a Number of flat objects and a device for controlling a drive of a To propose folding blade, which have a reduced wear during operation and a high precision at higher clock frequencies with which operated the folding machines becomes possible.
  • the solution combines the advantages of the clock - controlled and the event - controlled drive of the Folding knife.
  • controllable single drives for example of Linear drives, pneumatic servo axes, hydraulic servo axes or the like. It is possible, by appropriate specification, desired individually to realize customizable movements of the folding sword. So it can be a direct to the Parameters of the production lot, in particular the machine, process and Material parameters, pass through the adapted speed profile of the folding blade become.
  • the speed profile of the folding blade has at least two Shares on the one hand to the already described cyclic, essentially periodic Share, which is typically anharmonic, and another share, which makes it possible to celebrate the event of the individual entering the fold flat object to be considered.
  • Particularly advantageous is an anharmonic Movement, which is divided into a forward and backward movement of the sword.
  • anharmonic Movement which is divided into a forward and backward movement of the sword.
  • the arrival time of the flat object under the Falzhist be precalculated so that the triggering time for the Speed profile of the folding sword, which either from known Velocity profiles selected or calculated for the current operation, can be determined.
  • the arrival time a second, late time of the flat object with known Acceleration of the object on the way to the device for folding be calculated in advance.
  • the speed profile is generally different Machine parameters dependent.
  • the parameters include aspects of Suction stroke control, which depends on the sword drive.
  • the necessary speed profile for a particular flat object under the Folding sword a superposition of a cyclic share and at least one further share, which is adapted to the individual flat object.
  • the time course is free of intervals on which the Velocity profile is completely zero.
  • Another advantage of the method and the invention Device is that the cyclic movement within the folding unit according to the invention regardless of the required cyclic movements in other folders Machine is because the cyclic movement of the folding blade in the invention Folding unit to the clock frequency of the flat objects entering this folding unit, which in particular individually follow each other, given on average and at the same time is designed individually, so that takes into account scatters around a mean phase can be.
  • the method according to the invention and the Inventive device combine the advantages of a clock-bound with a event-based control.
  • Another advantage of the device according to the invention is that the individual configurable minimum distance between folding blade at the reversal point and folding rollers in particular the length and / or width and / or thickness of the flat article can be adjusted.
  • a dead time compensation that is a compensation the time between the signaling at the beginning of the movement and the actual beginning of the movement passes, be carried out. The dead time is down others the components of the switching time of the drive unit and the slip time of the Folding sword on.
  • the Triggered movement of the folding blade can in this case by reversing the direction of rotation and / or by slowing down the movement by reversing other, special speed profile is going through.
  • Advantageously switched The machine turns off to prevent unwanted stopping in an inaccessible place Machine to avoid, and so that the rolled flat object directly removed can be.
  • Fig. 1 shows the schematic structure and the topological context of individual units, which the inventive device for controlling a Drive a folding blade comprises and the implementation of the invention Procedure allowed.
  • On the transport device 10 is at least one area Article 12, which has a speed V, in the direction of transport A to the Inventive device introduced. He passes the position of one Detector 14 at a known distance D to a point of the means for folding, for example, to the front stop 36, after the Schwertfalztex, which by the Presence of the object generates at least one signal that is connected to the Exchange of data and / or control signals 16 to the computing unit 18 transmitted becomes. Between folding blade 34 and detector 14 in a known distance D can possibly even more modules are.
  • the speed V can thereby According to the invention, either from the knowledge of machine parameters, such as clock frequency, Throughput or the like, derived or calculated, or the speed V can be measured locally with a known distance D.
  • the help detector 14 detects the presence of two points of known distance, For example, the leading and trailing edge, the flat article 12 performed and the times of both events of presence are determined.
  • the speed V As is known, this is calculated from the difference quotient.
  • the Device in an advantageous development of the invention at least one other Detector with also known, necessarily not equal distance D as the Have detector 14 to the means for folding, so from the passage of the same Point, for example, the leading or trailing edge of the sheet-like object 12th at different times the speed with the help of the difference quotient can be calculated.
  • the time of arrival of the flat object 12 at the Device for folding and thus the triggering time of the folding blade movement be calculated.
  • Correction values such as those due to a Transport slippage or the like may be required, may be considered.
  • the main influences on the motion of the plane Item 12 are substantially known so that with the initial conditions Distance D and velocity V with essentially known motion law the Speed profile of the flat article 12 with sufficient precision determined between the location with known distance D and the means for folding can be.
  • the device for folding according to the Schwertfalztex be calculated so that a determination of the time of triggering the movement of the folding sword is possible.
  • the necessary speed profile for the Falzhist 34 either calculated or stored speed profiles selected, which advantageously in a data storage unit 22, the one Connection to the exchange of data 20 to the arithmetic unit 18, are deposited.
  • the arithmetic unit 18 has a Connection for exchanging data and / or control signals 24 to a human-machine interface 26, which is typically a display and an input unit includes, on.
  • the machine operator can use relevant data information, such as For example, machine, process, material or correction parameters and the like, directly to the computing process.
  • About the connection to the exchange of Data and / or control signals 28 is the arithmetic unit 18 with the drive unit 30 of the Folding sword connected.
  • Wirkharm 32 Between the drive unit 30 and the actual folding blade 34 is a Wirkharm 32, which different characteristics, such as transmission parts, rods and may have the same.
  • a typical sword drive with servomotor either has one Thrust gear or a gear rack combination on.
  • the folding sword 34 performs a cyclic one-dimensional motion whose direction is denoted by B. is.
  • B. is.
  • the flat object 12 when he am Front stop 36 has arrived, in a direction substantially perpendicular to Transport direction on the gap between the folding rollers, one, 38, in this View is visible and the other hidden behind it lies in the paper plane, pressed.
  • the invention has a Deutschenkantendetektor 40, with the help of which it can be determined whether it is in the flat object is a folded product.
  • This detector 40 is provided with a Link to exchange data 42 with the arithmetic unit 18 linked so that at Entry of a corresponding event, the drive unit 30 of the folding blade 34 with a different speed profile moves or can be stopped if desired.
  • the determination of the Time of arrival of the flat article 12 at the device for folding on Trailing edge detector 40 at least one signal, for example, upon arrival of the Leading edge of the sheet-like object 12, generated via the connection to Exchange of data and / or control signals 42 to the computing unit 18 is transmitted.
  • Such an inventive device can in a single folding unit or in a folding machines are realized.

Landscapes

  • Folding Of Thin Sheet-Like Materials, Special Discharging Devices, And Others (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Falzen einer Anzahl flächiger Gegenstände, welche insbesondere einzeln aufeinander folgen, mit Hilfe einer Einrichtung nach dem Schwertfalzprinzip und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Antriebs eines Falzschwertes zum Falzen einer Anzahl flächiger Gegenstände, welche insbesondere einzeln aufeinander folgen.
Ein nach dem Schwertfalzprinzip arbeitendes Falzwerk weist zwei im Betrieb gegenläufig rotierende, mit ihren Rotationsachsen parallel angeordnete Falzwalzen und ein parallel zum Falzwalzenspalt angeordnetes Falzschwert auf. Das Falzschwert ist in Richtung senkrecht zu der durch die Falzwalzenachsen definierten Ebene beweglich, das Falzschwert und der Falzwalzenspalt liegen in einer Ebene, welche die durch die Falzwalzenachsen definierte Ebene unter rechtem Winkel schneidet. Vor der Falzung befindet sich der zu falzende flächige Gegenstand zwischen Falzwalzen und Falzschwert im Wesentlichen parallel zu der durch die Falzwalzenachsen definierten Ebene. Durch die Falzschwertbewegung senkrecht zur Ebene des flächigen Gegenstandes wird der flächige Gegenstand zwischen die zwei Falzwalzen in den Falzwalzenspalt hineingeschlagen. Durch Reibschluss zwischen dem flächigen Gegenstand und den Falzwalzen wird jener durch den Walzenspalt transportiert. Durch den beschriebenen Vorgang entsteht ein scharfkantiger Falzbruch. In der Praxis gibt es sowohl reine Schwertfalzmaschinen, als auch sogenannte Kombi-Falzmaschinen, bei denen zusätzlich Falzwerke, welche nach dem Taschenfalzprinzip arbeiten, vorgesehen sind. Mit den Taschenfalzwerken werden typischerweise Parallelfalzungen erzeugt, während mit den Schwertfalzwerken sogenannte Kreuzbruchfalzungen durchgeführt werden. Unter einer Kreuzbruchfalzung versteht man eine Falzlinie, die senkrecht zu einer vorhandenen Parallelbruchfalzlinie verläuft.
Die vertikale, typischerweise eindimensionale Schwertbewegung kann unterschiedlich realisiert werden. Dabei kann ein Antrieb eingesetzt werden, welcher direkt oder indirekt von der Hauptwelle der Falzmaschine abgegriffen wird. Alternativ kann auch ein unabhängiger Einzelantrieb für die Schwertbewegung verwendet werden. Das Antriebssystem kann dabei auf verschiedene Arten die notwendige Bewegung des Falzschwertes ausführen: Beispielsweise kann die Schwertbewegung kurvengesteuert oder aber vermittels eines Schubkurbelgetriebes realisiert sein. Typischerweise erfolgt der Antrieb mit konstanter Antriebsdrehzahl, welche proportional mit der Maschinengeschwindigkeit steigt, wenn direkt von der Antriebswelle übertragen. Mit anderen Worten bestehen jeweils andere Falzverhältnisse für verschiedene Geschwindigkeiten. Ein wesentlicher Nachteil derartiger Antriebssysteme ist, dass mit mechanischen Antriebselementen nur ein allgemeines, für alle flächigen Gegenstände eines Produktionsloses einheitliches Bewegungs- bzw. Geschwindigkeitsprofil des Falzschwertes realisiert wird. Gleichzeitig ist auch die Amplitude, mit anderen Worten die Lage der Totpunkte der Bewegung eindeutig festgelegt.
Eine Synchronisation der Schwertbewegung auf die Passage der flächigen Gegenstände kann taktgebunden, also im Zwangslauf mit der Taktfrequenz der Falzmaschine, oder taktungebunden, mit anderen Worten ereignisgesteuert erfolgen.
In der EP 0 732 293 A2 wird ein Verfahren zur Optimierung der Betriebsleitung einer Falzmaschine beschrieben, welches auf dem bekannten ereignisgesteuerten Schwertfalzprinzip basiert. In diesem Fall ist der Schwertantrieb direkt mit dem Hauptantrieb des ersten Falzwerkes, den Transportbändern, welche die flächigen Gegenstände zur Schwertfalzeinheit befördern und den Falzwalzen des Schwertfalzwerkes gekoppelt. Der eigentliche Schwertantrieb besteht aus einem Kurbelgetriebe, das über eine Brems-Kupplungskombination reibschlüssig mit dem Maschinenantrieb verbunden ist. Die Ankunft des zu falzenden flächigen Gegenstandes wird über einen Sensor erfasst. Um den Schwerthub auszulösen, wird eine Bremse gelöst und die Kupplung eingeschaltet. Das Falzschwert wird im oberen Totpunkt gestoppt, das heißt die Bremse ist eingeschaltet und die Kupplung wird ausgeschaltet, nachdem ein Signal vom Schwertantrieb selbst erhalten wurde.
Die Bestimmung des Auslösezeitpunktes kann beispielsweise auf folgendem Wege erfolgen: In der DE 33 25 139 wird offenbart, wie eine Falzschwertsteuerung derart durchgeführt wird, dass der flächige Gegenstand gerade zu dem Zeitpunkt in das Falzwalzenpaar eingeschlagen wird, wenn seine Vorderkante den Anschlag im Falzwerk erreicht hat. Ein Detektorelement oder ein Sensor wird auf einen der Länge des flächigen Gegenstandes entsprechenden Abstand bis zum Anschlag im Falzwerk eingestellt. Vermittels der Detektion der Hinterkante des zu falzenden flächigen Gegenstandes, welcher in das Falzwerk eingelaufen ist, wird der Falzschwerthub ausgelöst und im oberen Totpunkt wieder gestoppt.
Weiteren Stand der Technik bildet die EP 0 987 210 A2. In diesem Dokument wird ein Falzschwertantrieb offenbart, welcher einen pneumatischen Hubantrieb umfasst. Um bei einer Fehlfunktion des Falzschwertantriebs einen größeren Ausschuss zu verhindern, sind für wenigstens zwei Positionen des Falzschwerts Erfassungseinrichtungen vorgesehen, welche das Erreichen der jeweils korrespondierenden Position des Falzschwerts jeweils an eine Steuerungseinrichtung abgeben. Die Steuerungseinrichtung ist so ausgebildet, dass sie die Falzmaschine abschaltet, wenn das erste oder das zweite Signal nicht zu einem vorher bestimmten Zeitpunkt abgeben werden.
Des weiteren wird in der EP 0 522 408 A1 eine Falzmaschine offenbart, welche wenigstens ein Schwertfalzwerk und einen Anleger aufweist und welche sich dadurch auszeichnet, dass der Antrieb der Falzmaschine einen Einzelantrieb für das Schwertfalzwerk und den Anleger aufweist, welche mittels einer programmierbaren Kontrolleinrichtung koordiniert werden.
Die Tatsache, dass die Phasenlage zum Maschinentakt jedes einzelnen der in einer Folge laufenden, zu falzenden flächigen Gegenstände um eine mittlere Phasenlage streut, also dass die periodische Folge der durch die Maschine transportierten flächigen Gegenstände kleine Störungen aufweist, hat mit anderen Gründen dazu geführt, dass dem taktgebundenen Falzschwertantrieb der ereignisgesteuerte Antrieb vorgezogen wird. Nachteilig ist dabei jedoch, dass durch die hohen Taktfolgen heutiger schnelllaufender Maschinen ein relativ großer Verschleiß der mechanischen Komponenten durch die hohen positiven und negativen Beschleunigungen auftritt. Ein weiterer gravierender Nachteil ist der Verschleiß der Reibbeläge von Kupplung und Bremse, welche abhängig von der Betriebsdauer Spiel aufweisen und nachgestellt werden müssen.
Aus der DE 198 43 872 A1 beispielsweise ist bekannt, dass ein Falzschwertantrieb durch einen Linearmotor realisiert werden kann. Des weiteren ist in dieser Offenlegung dargestellt, wie eine Steuerung und Regelung in Abhängigkeit von Materialparametern, wie Dicke, Biegesteifigkeit und andere, der zu falzenden Gegenstände und von Maschinenparametern, wie die Winkelgeschwindigkeit der Falzwalzen, der Geschwindigkeit des Falzschwertes und anderen, realisiert werden kann. Es werden Messwerte aufgenommen und ausgewertet, um material- und geschwindigkeitsabhängige Falzschwertsteuerkurven zu erzeugen und zu realisieren, welche eine hohe Falzqualität gewährleisten und manuelle Einstellungen am Falzmesser erübrigen. Während damit der Falzvorgang an sich für einen sich unter dem Falzschwert befindlichen Bogen individuell gestaltet und an den zu falzenden Gegenstand angepasst werden kann, bleibt die Frage offen, zu welchem Zeitpunkt die Bewegung des Falzschwertes ausgelöst bzw. die sich periodisch wiederholende Bewegung des Falzschwertes von der Ausgangsposition begonnen werden muss.
Aus der DE 198 28 625 A ist bekannt, dass das Falzmesser nach einer vorprogrammierten Bewegungsvorschrift entlang der Annäherungsbahn bewegt wird, wobei die Bewegungsvorschrift durch einen anfänglichen Abschnitt mit hoher positiver Beschleunigung charakterisiert wird, gefolgt von einem Abschnitt mit abnehmender Beschleunigung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Falzen einer Anzahl flächiger Gegenstände und eine Einrichtung zur Steuerung eines Antriebs eines Falzmessers vorzuschlagen, welche im Betrieb einen reduzierten Verschleiß aufweisen und eine hohe Präzision bei größeren Taktfrequenzen, mit denen die Falzmaschinen betrieben wird, ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und der Einrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst.
Die Lösung vereint die Vorteile des taktgesteuerten und des ereignisgesteuerten Antriebs des Falzschwertes. Durch die Verwendung von steuerbaren Einzelantrieben, beispielsweise von Linearantrieben, pneumatischen Servoachsen, hydraulischen Servoachsen oder dergleichen, ist es möglich, durch entsprechende Vorgabe, gewünschte individuell gestaltbare Bewegungen des Falzschwertes zu realisieren. Es kann also ein direkt an die Parameter des Produktionsloses, insbesondere die Maschinen-, Prozess- und Werkstoffparameter, angepasstes Geschwindigkeitsprofil des Falzschwertes durchlaufen werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Verwendung eines Linearantriebs, beispielsweise durch Höhenverstellung oder bei Verwendung eines Kurbelgetriebes durch Variation des Radius, dass es ebenso möglich ist, die Distanz zwischen den zwei Umkehrpunkten oder Totpunkten der Bewegung zu verändern, sodass der Abstand des Falzschwertes in seiner extremen Position in der Nähe zu den Falzwalzen derart gewählt werden kann, dass die flächigen Gegenstände, welche insbesondere einzeln aufeinander folgen, präzise zwischen die Falzwalzen geführt werden, ohne dass das Falzschwert zwischen die Falzwalzen gezogen und damit im Laufe der Zeit verschlissen wird. Bei einer derartigen Schwertsteuerung durch einen steuerbaren Einzelantrieb wird der flächige Gegenstand zum richtigen Zeitpunkt so schnell eingeschlagen, dass der darauf folgende flächige Gegenstand mit geringstem Abstand in das Falzwerk einlaufen kann. Durch die individuelle Vorgabe von Geschwindigkeitsprofilen ist es möglich, die Bewegung möglichst kontinuierlich erfolgen zu lassen, mit anderen Worten die Kupplung-Brems-Kombination muss nicht andauernd gestartet und abgestoppt werden. Damit wird der Verschleiß der mechanischen Bauelemente deutlich reduziert.
Das Geschwindigkeitsprofil des Falzschwertes weist wenigstens zwei Anteile auf: zum einen den bereits beschriebenen zyklischen, im wesentlichen periodischen Anteil, welcher typischerweise anharmonisch ist, und zum anderen einen weiteren Anteil, der es ermöglicht, das Ereignis des individuell gerade in das Falzwerk einlaufenden flächigen Gegenstandes zu berücksichtigen. Besonders vorteilhaft ist eine anharmonische Bewegung, welche in einen Vor- und Rückzug des Schwertes geteilt ist. Mit anderen Worten, es wird ein Vorzug mit einer ersten bestimmten Bewegung und ein Rückzug mit einer zweiten Bewegung, welche sich wenigstens geringfügig von der ersten bestimmten Bewegung des Vorzugs unterscheidet, durchgeführt. Wie bereits erwähnt, streut die Phasenlage einzelner flächiger Gegenstände um eine zentrale Phasenlage zum Maschinentakt. Erfindungsgemäß wird die Präsenz des flächigen Gegenstandes an einem Ort mit bekannter Distanz vor dem Falzwerk, den die flächigen Gegenstände vor Ankunft am Falzwerk durchlaufen, festgestellt. Mit der Kenntnis der Geschwindigkeit, sei es durch wenigstens teilweise Berechnung aus Maschinen-, Prozess- und Werkstoffparametern oder durch individuelle Messung, kann die Ankunftszeit des flächigen Gegenstandes unter dem Falzschwert vorausberechnet werden, sodass der Auslösezeitpunkt für das Geschwindigkeitsprofil des Falzschwertes, welches entweder aus bekannten Geschwindigkeitsprofilen ausgewählt oder aber für den aktuellen Vorgang berechnet wird, bestimmt werden kann. Beispielsweise kann aus der Entfernung des flächigen Gegenstandes und seiner Geschwindigkeit an einem ersten, frühen Zeitpunkt zur Einrichtung zum Falzen, beispielsweise zu einem Vorderanschlag, die Ankunftszeit an einem zweiten, späten Zeitpunkt des flächigen Gegenstandes bei bekannter Beschleunigung des Gegenstandes auf dem Weg zur Einrichtung zum Falzen vorausberechnet werden. Das Geschwindigkeitsprofil ist im Allgemeinen von diversen Maschinenparametern abhängig. Insbesondere umfassen die Parameter Aspekte der Saugtaktsteuerung, welche vom Schwertantrieb abhängt. Erfindungsgemäß ist also das notwendige Geschwindigkeitsprofil für einen bestimmten flächigen Gegenstand unter dem Falzschwert eine Superposition aus einem zyklischen Anteil und mindestens einem weiteren Anteil, der an den individuellen flächigen Gegenstand angepasst ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der zeitliche Verlauf frei von Intervallen ist, auf denen das Geschwindigkeitsprofil vollständig Null ist. Für den Fachmann ist klar, dass eine Vermeidung von Zeitpunkten, an denen das Geschwindigkeitsprofil Null ist, aufgrund der Bewegungsumkehr nicht möglich ist, da die erste Ableitung in den Extremwerten des zugehörigen Ortsprofils verschwindet. Unter einem Intervall des zeitlichen Verlaufs des Geschwindigkeitsprofils, auf dem das Geschwindigkeitsprofil vollständig Null ist, ist also ein Abschnitt des Geschwindigkeitsprofils mit Dimension 1 zu verstehen, welcher mit Intention gewählt ist.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Einrichtung ist, dass die zyklische Bewegung innerhalb des erfindungsgemäßen Falzwerks unabhängig von den erforderlichen zyklischen Bewegungen in anderen Falzwerken der Maschine ist, da die zyklische Bewegung des Falzschwertes im erfindungsgemäßen Falzwerk auf die Taktfrequenz der in dieses Falzwerk einlaufenden flächigen Gegenstände, welche insbesondere einzeln aufeinander folgen, im Mittel vorgegeben und gleichzeitig individuell gestaltet wird, damit Streuungen um eine mittlere Phasenlage berücksichtigt werden können. Mit anderen Worten, das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Einrichtung vereinen die Vorteile einer taktgebundenen mit einer ereignisgebundenen Steuerung.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, dass der individuell gestaltbare minimale Abstand zwischen Falzschwert im Umkehrpunkt und Falzwalzen insbesondere der Länge und/oder Breite und/oder Dicke des flächigen Gegenstandes angepasst werden kann. Darüber hinaus kann durch unterschiedlich schnellen Vor- und Rückzug des Schwertes bei kurzen und breiten Bogen eine höhere Produktionsleistung erzielt werden. Des weiteren kann eine Totzeitkompensation, das heißt eine Kompensation derjenigen Zeit, die zwischen der Signalgebung zum Beginn der Bewegung und dem tatsächlichen Beginn der Bewegung vergeht, durchgeführt werden. Die Totzeit weist unter anderen die Komponenten der Schaltzeit der Antriebseinheit und die Schlupfzeit des Falzschwertes auf.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird durch einen zusätzlichen Detektor an der Hinterkante des flächigen Gegenstandes eine mögliche Verfalzung detektiert Die ausgelöste Bewegung des Falzschwertes kann in diesem Fall durch Drehrichtungsumkehr und/oder durch Verlangsamung der Bewegung rückgängig gemacht werden, indem ein anderes, besonderes Geschwindigkeitsprofil durchlaufen wird. Vorteilhafter Weise schaltet sich die Maschine ab, um ein unerwünschtes Stoppen an nicht zugänglicher Stelle der Maschine zu vermeiden, und sodass der verfalzte flächige Gegenstand direkt entfernt werden kann.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figur und deren Beschreibung dargestellt.
Es zeigt im Einzelnen:
Fig. 1
Schema der Topologie der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Steuerung eines Antriebs eines Falzschwertes zum Falzen einer Anzahl flächiger Gegenstände,
Die Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau und den topologischen Zusammenhang der einzelnen Einheiten, welche die erfindungsgemäße Einrichtung zur Steuerung eines Antriebs eines Falzschwertes umfasst und die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt. Auf der Transporteinrichtung 10 wird mindestens ein flächiger Gegenstand 12, der eine Geschwindigkeit V aufweist, in Transportrichtung A an die erfindungsgemäße Einrichtung herangeführt. Er passiert dabei die Position eines Detektors 14 in bekannter Distanz D zu einem Punkt der Einrichtung zum Falzen, beispielsweise zum Vorderanschlag 36, nach dem Schwertfalzprinzip, welcher durch die Präsenz des Gegenstandes wenigstens ein Signal generiert, das über eine Verbindung zum Austausch von Daten- und/oder Steuerungssignalen 16 zur Recheneinheit 18 übermittelt wird. Zwischen Falzschwert 34 und Detektor 14 in bekannter Distanz D können gegebenenfalls noch weitere Baugruppen liegen.
Zur Vorhersage des Zeitpunktes der Ankunft des flächigen Gegenstandes 12 an der Einrichtung zum Falzen nach dem Schwertfalzprinzip muss neben der Kenntnis der Distanz D zu einem Punkt der Einrichtung zum Falzen, beispielsweise zum Vorderanschlag 36, auch die Geschwindigkeit V am Ort mit bekannter Distanz D und der Geschwindigkeit zwischen dem Ort in Distanz D und der Einrichtung zum Falzen, also die Beschleunigung des flächigen Gegenstandes auf dem Weg vom Ort mit Distanz D zur Einrichtung zum Falzen, bekannt sein. Die Geschwindigkeit V kann dabei erfindungsgemäß entweder aus der Kenntnis von Maschinenparametern, wie Taktfrequenz, Durchsatz oder dergleichen, abgeleitet oder berechnet werden, oder die Geschwindigkeit V kann am Ort mit bekannter Distanz D gemessen werden. Dabei bieten sich vorteilhafterweise mindestens die zwei folgenden Verfahren an: Einerseits kann mit Hilfe des Detektors 14 eine Detektion der Präsenz zweier Punkte mit bekanntem Abstand, beispielsweise Vorder- und Hinterkante, des flächigen Gegenstandes 12 durchgeführt und die Zeitpunkte beider Ereignisse der Präsenz bestimmt werden. Die Geschwindigkeit V errechnet sich dann bekanntermaßen aus dem Differenzenquotienten. Andererseits kann die Einrichtung in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mindestens einen weiteren Detektor mit ebenfalls bekannter, notwendigerweise nicht gleicher Distanz D wie der Detektor 14 zur Einrichtung zum Falzen aufweisen, sodass aus der Passage desselben Punktes, beispielsweise der Vorder- oder der Hinterkante, des flächigen Gegenstandes 12 zu verschiedenen Zeitpunkten die Geschwindigkeit mit Hilfe des Differenzenquotienten berechnet werden kann.
Aus der Kenntnis der Geschwindigkeit V des flächigen Gegenstandes 12 und der Distanz D zwischen der Position des Detektors 14 und des Vorderanschlags 36 kann in der Recheneinheit der Zeitpunkt der Ankunft des flächigen Gegenstandes 12 an der Einrichtung zum Falzen und damit der Auslösezeitpunkt der Falzschwertbewegung berechnet werden. Korrekturwerte, wie sie beispielsweise aufgrund eines Transportschlupfes oder dergleichen erforderlich sind, können Berücksichtigung finden. Mit anderen Worten, die hauptsächlichen Einflüsse auf die Bewegung des flächigen Gegenstandes 12 sind im Wesentlichen bekannt, sodass mit den Anfangsbedingungen Distanz D und Geschwindigkeit V mit im Wesentlichen bekanntem Bewegungsgesetz das Geschwindigkeitsprofil des flächigen Gegenstandes 12 mit ausreichender Präzision zwischen dem Ort mit bekannter Distanz D und der Einrichtung zum Falzen bestimmt werden kann. Es kann also der Zeitpunkt der Ankunft des flächigen Gegenstandes 12 an der Einrichtung zum Falzen nach dem Schwertfalzprinzip vorausberechnet werden, sodass eine Bestimmung des Zeitpunktes des Auslösens der Bewegung des Falzschwertes ermöglicht wird. Gleichzeitig wird das notwenige Geschwindigkeitsprofil für das Falzschwert 34 entweder errechnet oder aber aus hinterlegten Geschwindigkeitsprofilen ausgewählt, welche vorteilhafterweise in einer Datenspeichereinheit 22, die eine Verbindung zum Austausch von Daten 20 zur Recheneinheit 18 aufweist, hinterlegt sind. Dabei werden insbesondere die Schaltzeit der Recheneinheit 18 und die Schlupfzeit des Falzschwertes 34 in die Berechnung mit einbezogen. Darüber hinaus wird neben der Berechnung des notwendigen Geschwindigkeitsprofils des Falzschwertes 34 auch eine Berechnung der Distanz zwischen den zwei Umkehrpunkten, Totpunkten, der Bewegung und der Länge des minimalen Abstandes des Falzschwertes 34 zu den Falzwalzen 38 vorgenommen. Die Bewegung des Falzschwertes 34 wird ausgelöst, und das Falzschwert 34 wird mit dem bestimmten Geschwindigkeitsprofil angetrieben.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Recheneinheit 18 eine Verbindung zum Austausch von Daten- und/oder Steuersignalen 24 zu einem Mensch-Maschine-Interface 26, welches typischerweise ein Display und eine Eingabeeinheit umfasst, auf. Der Maschinenbediener kann damit relevante Dateninformationen, wie beispielsweise Maschinen-, Prozess-, Werkstoff- oder Korrekturparameter und dergleichen, direkt dem Rechenprozess zur Verfügung stellen. Über die Verbindung zum Austausch von Daten- und/oder Steuersignalen 28 ist die Recheneinheit 18 mit der Antriebseinheit 30 des Falzschwertes verbunden.
Zwischen der Antriebseinheit 30 und dem eigentlichen Falzschwert 34 besteht eine Wirkverbindung 32, welche verschiedene Ausprägungen, wie Getriebeteile, Stangen und dergleichen haben kann. Ein typischer Schwertantrieb mit Servomotor weist entweder ein Schubkurbelgetriebe oder eine Zahnrad-Zahnstangenkombination auf. Das Falzschwert 34 führt eine zyklische eindimensionale Bewegung aus, deren Richtung durch B bezeichnet ist. Vermittels des Falzschwertes 34 wird der flächige Gegenstand 12, wenn er am Vorderanschlag 36 eingetroffen ist, in im wesentlichen senkrechter Richtung zur Transportrichtung auf den Spalt hin zwischen den Falzwalzen, deren eine, 38, in dieser Ansicht sichtbar ist und deren andere verdeckt dahinter in der Papierebene liegt, gedrückt.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Erfindung einen Hinterkantendetektor 40 auf, mit dessen Hilfe festgestellt werden kann, ob es sich bei dem flächigen Gegenstand um ein verfalztes Produkt handelt. Dieser Detektor 40 ist mit einer Verbindung zum Austausch von Daten 42 mit der Recheneinheit 18 verknüpft, sodass bei Eintritt eines entsprechenden Ereignisses die Antriebseinheit 30 des Falzschwertes 34 mit einem anderen Geschwindigkeitsprofil bewegt oder auf Wunsch angehalten werden kann.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird zur Bestimmung des Zeitpunktes der Ankunft des flächigen Gegenstandes 12 an der Einrichtung zum Falzen am Hinterkantendetektor 40 wenigstens ein Signal, beispielsweise bei Ankunft der Vorderkante des flächigen Gegenstandes 12, generiert, das über die Verbindung zum Austausch von Daten- und/oder Steuersignalen 42 zur Recheneinheit 18 übermittelt wird.
Aus der Kenntnis der Geschwindigkeit V, welche analog dem oben beschriebenen erfolgen kann, und der Distanz E zwischen Hinterkantendetektor 40 und Vorderanschlag 36 kann dann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der Zeitpunkt des Auslösens der Bewegung des Falzschwertes 34 bestimmt werden.
In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht eine Verbindung zum Austausch von Daten- und/oder Steuersignalen 44 zur eigentlichen Maschinensteuerung 46 des Falzwerkes oder der Falzmaschine.
Eine derartige erfindungsgemäße Einrichtung kann in einem einzelnen Falzwerk oder in einer Falzmaschinen realisiert werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
10
Transporteinrichtung
12
flächiger Gegenstand
14
Detektor
16
Verbindung zum Austausch von Daten- und/oder Steuersignalen
18
Recheneinheit
20
Verbindung zum Austausch von Daten
22
Datenspeichereinheit
24
Verbindung zum Austausch von Daten- und/oder Steuersignalen
26
Mensch-Maschine-Interface
28
Verbindung zum Austausch von Daten- und/oder Steuersignalen
30
Antriebseinheit
32
Wirkverbindung
34
Falzschwert
36
Vorderanschlag
38
Falzwalze
40
Hinterkantendetektor
42
Verbindung zum Austausch von Daten- und/oder Steuersignalen
44
Verbindung zum Austausch von Daten- und/oder Steuersignalen
46
Maschinesteuerung
A
Transportrichtung
B
Bewegungsrichtung des Falzschwertes
D
Distanz zwischen Detektor und Vorderanschlag
E
Distanz zwischen Hinterkantendetektor und Vorderanschlag
V
Geschwindigkeit des flächigen Gegenstandes

Claims (16)

  1. Verfahren zum Falzen einer Anzahl flächiger Gegenstände (12), welche insbesondere einzeln aufeinander folgen, mit Hilfe einer Einrichtung nach dem Schwertfalzprinzip mit den folgenden Schritten:
    Bestimmung der Geschwindigkeit (V) jedes einzelnen der Anzahl flächiger Gegenstände (12) vor Ankunft an der Einrichtung,
    Bestimmung eines Auslösezeitpunktes der Bewegung des Falzschwertes (34),
    Bestimmung eines notwendigen Geschwindigkeitsprofils des Falzschwertes (34) durch Vorausberechnung des Zeitpunktes der Ankunft des flächigen Gegenstandes (12) an der Einrichtung, indem eine Detektion der Präsenz des Gegenstandes (12) an einem Ort mit bekannter Distanz (D) zur Einrichtung erfolgt,
    Antreiben des Falzschwertes (34) mit dem bestimmten Geschwindigkeitsprofil
    dadurch gekennzeichnet, dass das notwendige Geschwindigkeitsprofil der Falzschwertbewegung eine Superposition aus einem ersten und einem zweiten Anteil ist, wobei der erste Anteil eine zyklische Bewegung und der zweite eine individuelle, für jeden einzelnen der Anzahl flächiger Gegenstände (12) bestimmte Bewegung ist.
  2. Verfahren zum Falzen einer Anzahl flächiger Gegenstände nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anteil der Bewegung eine zyklische anharmonische Bewegung ist.
  3. Verfahren zum Falzen einer Anzahl flächiger Gegenstände nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitraum, in dem das Falzschwert (34) angetrieben ist, frei von Intervallen ist, auf denen das Geschwindigkeitsprofil vollständig Null ist.
  4. Verfahren zum Falzen einer Anzahl flächiger Gegenstände nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Geschwindigkeit jedes einzelnen der Anzahl flächiger Gegenstände (12) durch eine Messung erfolgt.
  5. Verfahren zum Falzen einer Anzahl flächiger Gegenstände nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Geschwindigkeit jedes einzelnen der Anzahl flächiger Gegenstände (12) wenigstens teilweise durch Berechnung, insbesondere unter zur Hilfenahme von Maschinen-, Prozess- und Werkstoffparametern erfolgt.
  6. Verfahren zum Falzen einer Anzahl flächiger Gegenstände nach einem der oberen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die notwendige Bewegung Maschinen-, Prozess- und Werkstoffparameter berücksichtigt.
  7. Verfahren zum Falzen einer Anzahl flächiger Gegenstände nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Berücksichtigung in der Berechnung des notwendigen Geschwindigkeitsprofils der Schaltzeit der Antriebseinheit und der Schlupfzeit des Falzschwertes vorgenommen wird.
  8. Verfahren zum Falzen einer Anzahl flächiger Gegenstände nach einem der oberen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass neben der Bestimmung eines notwendigen Geschwindigkeitsprofils des Falzschwertes auch eine Bestimmung der Distanz zwischen den zwei Umkehrpunkten der Bewegung und der Distanz des minimalen Abstands des Falzschwertes zu den Falzwalzen vorgenommen wird.
  9. Einrichtung zur Steuerung eines Antriebs eines Falzschwertes (34) zum Falzen einer Anzahl flächiger Gegenstände (12), welche insbesondere einzeln aufeinander folgen, wobei die Einrichtung eine Verbindung zu mindestens einem Detektor (14) aufweist, welcher die Präsenz mindestens eines der flächigen Gegenstände (12) an einem Ort mit bekannter Distanz (D) zur Einrichtung auf dem Weg, den die flächigen Gegenstände (12) vor Ankunft an der Einrichtung durchlaufen, feststellt
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Recheneinheit (18) aufweist, die das notwendige Geschwindigkeitsprofil der Falzschwertbewegung ermittelt, welches eine Superposition aus einem ersten und einem zweiten Anteil ist, wobei der erste Anteil eine zyklische Bewegung und der zweite eine individuelle, für jeden einzelnen der Anzahl flächiger Gegenstände (12) bestimmte Bewegung ist.
  10. Einrichtung zur Steuerung eines Antriebs eines Falzschwertes zum Falzen flächiger Gegenstände nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb eine Antriebseinheit (30) aufweist, welche ein Linearmotor ist.
  11. Einrichtung zur Steuerung eines Antriebs eines Falzschwertes nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb eine Antriebseinheit (30) aufweist, welche eine pneumatische Servoachse oder eine hydraulische Servoachse ist.
  12. Einrichtung zur Steuerung eines Antriebs eines Falzschwertes nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (18) auf hinterlegte Geschwindigkeitsprofile zurückgreifen und aus diesen auswählen kann.
  13. Einrichtung zur Steuerung eines Antriebs eines Falzschwertes nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (18) auf hinterlegte Maschinen-, Prozess- und Werkstoffparameter, wie Länge, Breite und Dicke der zu falzenden flächigen Gegenstände und der Falzart, zurückgreift.
  14. Einrichtung zur Steuerung eines Antriebs eines Falzschwertes nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein Mensch-Maschine-Interface (26) aufweist.
  15. Falzwerk,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Falzwerk eine Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14 aufweist.
  16. Falzmaschine,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Falzmaschine mindestens ein Falzwerk gemäß Anspruch 15 aufweist.
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