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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Rill- und Falzvorrichtung und
ein Rill- und Falzverfahren zur Verwendung in der Erzeugung und
Endbearbeitung von gedruckten Dokumenten. Konkret kann das System
verwendet werden, um flexible blattförmige Materialien, zum Beispiel
Papier und papierähnliche Materialien,
die Drucksachen enthalten, zu rillen und zu falzen.
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Herkömmliche
Drucktechniken, wie beispielsweise Buchdruck und Offsetdruck, tragen
einen dünnen
Film Tinte auf die Oberfläche
eines Druckträgermaterials
auf. Die Tinte wird durch das Druckträgermaterial absorbiert und
hinterlässt
eine unauslöschliche
Markierung. Im Gegensatz zu herkömmlichen
Drucktechniken ist der Xerografie-Ansatz, der durch moderne Digitaldruckwerke
verwendet wird, ein Trockenprozess, bei welchem ein Pulver auf die Oberfläche der
zu bedruckenden Medien aufgetragen wird. Das Pulver wird an die
Oberfläche
der Medien, bei welchen es sich im Allgemeinen um Papier handelt,
zum Beispiel durch einen Heizprozess gebunden. Die Steuerung des
Pulverauftrags auf das Druckträgermaterial,
um Wörter
und Bilder zu erzeugen, erfolgt normalerweise automatisch durch
ein Rechnersystem.
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Digitaldruckmaschinen
weisen mehrere Vorteile gegenüber
den Offsetdruckmaschinen auf. Zum Beispiel ist der Offsetdruckeinstellprozess
lang und erfordert die Herstellung von Platten durch einen Facharbeiter,
und der Bedrucktstoff braucht Zeit zum Trocknen, bevor er endbearbeitet
werden kann. Vergleichsweise weisen Digitaldruckmaschinen sehr kurze
Einstellzeiten auf, haben keine Tintentrocknungszeiten und erfordern
einen geringeren Grad an Fachkönnen,
um den Digitaldruckprozess durchzuführen. Das schnellste Wachstum
in der Druckindustrie ist im Bereich von Kleinauflagen hochwertigen Vollfarbdrucks
auf Anforderung. Dem wird zurzeit durch Digitaldruckmaschinen am
besten entsprochen.
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Die
derzeitigen Endbearbeitungseinrichtungen, die auf dem Marktsektor
des Digitaldrucks verfügbar
sind, wie beispielsweise Rill- und Falzmaschinen, wurden für Drucksachen
entwickelt, die durch herkömmliche
Drucktechniken hergestellt werden. Diese Art von Einrichtungen ist
nicht imstande, digital bedruckte Drucksachen zu verarbeiten, ohne
sie zu beschädigen.
Zum Beispiel erfordert ein digital erzeugter Qualitätsdruck
die Verwendung von speziell behandeltem Papier- oder Pappdruckträgermaterial. Diese
Art von Papier ist von solch einer Qualität, dass es äußerst anfällig ist für Markierungen bei Abschürfen der
Oberfläche
durch Gegenstände
und für
Rissbildung beim Falzen oder Rillen.
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Außerdem ist
der Toner auf der Oberfläche des
Papiers eine brüchige
Schicht mit einer sehr niedrigen Elastizitätsgrenze, die bricht, wenn
sie den Zugspannungen ausgesetzt wird, die beim Biegeprozess durch
bestehende Falzmaschinen erzeugt werden. Wenn der Toner bricht,
verliert er seine Haftung und bröckelt
ab.
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Um
Druckmedien sauber zu falzen, müssen sie
zuerst gerillt werden. Herkömmlicherweise
wurden die Rill- und Falzvorgänge
unter Verwendung verschiedener Maschinen getrennt ausgeführt. Dies ist
jedoch zeitaufwändig
und ineffizient, nicht zuletzt deshalb, weil das Druckträgermaterial
für jeden
Vorgang getrennt ausgerichtet werden muss.
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Es
wurden Versuche unternommen, eine kombinierte Rill- und Falzmaschine
zu konstruieren, indem getrennte, nebeneinander stehende Rillmaschinen
und Falzmaschinen miteinander verbunden wurden. Zum Beispiel umfasst
eine verfügbare
Maschine ein Zuführsystem,
eine Rillvorrichtung und eine Stauchfalzmaschine. Die drei Einheiten
sind der Reihe nach angeordnet, um Papier- und Pappdruckträger zuzuführen, zu
rillen und zu falzen. Das Zuführsystem
zieht Papier von einem Stapel und liefert Bögen zum Eingang der Rillmaschine.
Der Ausgang der Rillmaschine ist mit einer Papierzwischenlagerungseinheit
verbunden. Der Eingang der Falzmaschine wird mit Bögen von
der Papierzwischenlagerungseinheit beschickt. Jede der Maschinen
weist ihr eigenes Steuersystem auf, welches von den Steuersystemen
der anderen Maschinen unabhängig
ist.
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Das
Zuführsystem
liefert den Papierdruckträger
vom Stapel zur Rillmaschine. Das Zuführsystem verwendet eine Hauptsteuerung,
welche keine Unterbrechung der Beförderung des Bogens, zum Beispiel durch
vorübergehendes
Anhalten des Betriebs, erlaubt, sobald der Bogen vom Stapel abgehoben
wurde. Die Rilleinheit empfängt
den Bogen, stoppt ihn in einer geeigneten Position und führt den
Rillvorgang durch. Der Bogen wird dann zur Papierzwischenlagerungseinheit
befördert.
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Der
gerillte Bogen wird dann von der Papierzwischenlagerungseinheit
der Stauchfalzmaschine zugeführt.
Der Stauchfalzprozess erfordert, dass der Bogen sich kontinuierlich
durch die Maschine bewegt, damit das Falzen stattfinden kann. Die
Stauchfalzmaschine weist Falztaschen zum Führen des Druckträgermaterials
durch die Falzmaschine auf. Diese sind üblicherweise auf etwa 45° zum Papierweg
eingestellt und umfassen einen Endanschlag. Das Papier wird durch
Walzen zwischen den Falztaschen zugeführt und stößt an den Endanschlag, welcher
bewirkt, dass das Papier zu einem Walzenspalt, der durch ein Paar
von Falzwalzen gebildet wird, gestaucht wird. Das Papier wird im
Walzenspalt zwischen den Falzwalzen eingeklemmt, welche eine Kraft
auf das Papier ausüben,
um einen Dauerfalz zu erzeugen. Diese Art von Falzmaschine verursacht eine
extensive Markierung auf Druckträgermaterialien,
die für
Digitaldruckwerke geeignet sind. Diese Art von Maschine muss bei
einer konstanten Geschwindigkeit kontinuierlich arbeiten, andernfalls
wird der Falzprozess unvorhersagbar.
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Das
Zuführ-,
Rill- und Falzsystem funktioniert demnach auf eine kontinuierliche/diskontinuierliche/kontinuierliche
Weise.
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In
dem zuvor beschriebenen Rill- und Falzsystem muss jeder der einzelnen
Zuführ-,
Rill- und Falzvorgänge abgeschlossen
sein, bevor der nächste
Prozess stattfinden kann, da das System nicht integriert ist. Dies
führt zu
einem Gesamtsystem mit einer Länge
von wenigstens 5-mal der Länge
des Druckträgers,
der verarbeitet wird. Ein weiterer Nachteil dieser Nebeneinanderstellung
von getrennten Maschinen ist, dass die Papierbögen zuerst für den Rillvorgang
ausgerichtet werden müssen
und dann für
den anschließenden
Falzvorgang erneut ausgerichtet werden müssen.
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Demgemäß ist die
vorliegende Erfindung bestrebt, eine Rill- und Falzvorrichtung und
ein Rill- und Falzverfahren bereitzustellen, welche einige der zuvor
erwähnten
Probleme mindern.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Rillen
und Falzen von Bögen
aus flexiblen blattförmigen
Materialien bereitgestellt, die einen Rillmechanismus, einen Zuführmechanismus,
einen Falzmechanismus und ein Steuersystem zum Steuern der Vorrichtung
umfasst, wobei der Zuführmechanismus
so ausgelegt ist, dass er Bögen
vom Rillmechanismus zum Falzmechanismus zuführt, der Falzmechanismus ein
Paar von Walzen mit einem Walzenspalt, in welchen ein Bogen von
Material eingeführt
wird, um einen Falz zu erzeugen, und einen Einführmechanismus zum Einführen eines
Bogens in den Walzenspalt umfasst, und der Einführmechanismus ein Messerelement
mit einer Kante umfasst, die so ausgelegt ist, dass sie in einen Bogen
entlang einer Rille eingreift und den Bogen in den Walzenspalt einführt, um
einen Falz entlang der Rille zu erzeugen, und das Steuersystem den
Betrieb der Rill-, Zuführ-
und Falzmechanismen synchronisiert.
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Die
Vorrichtung kann als eine hoch kompakte, integrierte Rill- und Falzmaschine
erzeugt werden, welche genaue Falze in Bögen aus flexiblem Material
erzeugt, wie beispielsweise Papier und Pappe. Das Bilden einer Rille
im Bogen lokalisiert die Position des Falzes genauer, wodurch der
Falzprozess vorhersagbar wird. Außerdem verringert die Anordnung
die Menge von Markierungen, die auf dem Druckträgermaterial hervorgerufen werden,
was die Erfindung zum Rillen und Falzen von digital bedrucktem Druckträgermaterial
bestens geeignet macht. Die Vorrichtung ist außerdem sehr vielseitig. Das Steuersystem
kann durch die Bedienungsperson so konfiguriert werden, dass es
Rillvorgänge,
Falzvorgänge
und kombinierte Rill- und Falzvorgänge durchführt.
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Vorzugsweise
umfasst das Steuersystem Mittel zum Abfühlen des blattförmigen Materials
in wenigstens einer Position entlang seines Zuführwegs durch die Vorrichtung
und Mittel zum Bestimmen der momentanen Position des blattförmigen Materials, wenn
es entlang des Zuführwegs
befördert
wird. Es ist außerdem
vorzuziehen, dass das Steuersystem so aufgebaut und ausgelegt ist,
dass es den Betrieb der Rill- und Falzmechanismen gemäß der bestimmten
Position des blattförmigen
Materials steuert.
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Vorteilhafterweise
ist das Steuersystem programmierbar und so aufgebaut und ausgelegt,
dass es die Anordnung und die Anzahl von Falzen und/oder Rillen
steuert, die durch die Vorrichtung gemäß vorgegebenen Anforderungen
erzeugt werden.
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Vorzugsweise
umfasst der Rillmechanismus ein Paar von Rillelementen, wobei wenigstens
eines der Elemente zum anderen Element hin bewegbar ist, um eine
Rille in einem Bogen zu erzeugen, der sich zwischen den Elementen
befindet, und einen Antriebsmechanismus zum Antreiben des beweglichen
Elements.
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Der
Rillmechanismus kann Rillen an vorgegebenen Stellen im Bogen erzeugen
und ist zu automatischem Betrieb imstande. Er kann demnach verwendet
werden, um eine Partie von Dokumenten verhältnismäßig schnell zu rillen. Außerdem kann
er verhältnismäßig leicht
neu programmiert werden, um einen anderen Satz von Rillen zu erzeugen.
Er ist daher äußerst anpassungsfähig. Es
besteht keine Notwendigkeit, eine neue Matrize für jeden Auftrag herstellen
zu müssen,
und demgemäß ist er
wirtschaftlich in der Verwendung, selbst für die Produktion von Kleinauflagen.
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Vorteilhafterweise
umfasst der Antriebsmechanismus eine Inkrement-Steuervorrichtung.
Die Inkrement-Steuervorrichtung kann durch das Steuersystem gesteuert
werden. In einer Ausführungsform ist
die Inkrement-Steuervorrichtung eine Kupplungsanordnung. Die Verwendung
einer Kupplungsanordnung ermöglicht
es, dass der Antriebsmotor für
den Rillmechanismus kontinuierlich läuft. Es besteht daher keine
Notwendigkeit, den Motor auf eine Geschwindigkeit beschleunigen
zu müssen,
und dies sorgt für
einen schnellen Betrieb. Da außerdem
der laufende Motor eine erhebliche Trägheit aufweist, welche den
Betrieb des Rillenmechanismus fördert, braucht
der Motor nicht so stark zu sein, als er es sonst sein müsste. In
einer anderen Ausführungsform
ist die Inkrement-Steuervorrichtung ein Schrittmotor.
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Vorzugsweise
umfasst die Vorrichtung einen Beförderungsantriebsmotor und ein
Paar von Eingabewalzen zum Befördern
von Bögen
von Material in den Rillmechanismus. Die Vorrichtung kann ferner
einen Codierer, der so aufgebaut und ausgelegt ist, dass er ein
Ausgangssignal erzeugt, das die Drehposition wenigstens einer der
Eingabewalzen an zeigt, und einen Sensor, wie beispielsweise einen
optischen Sensor, zum Abfühlen
der vorderen Kante eines Bogens, wenn er zwischen den Eingabewalzen durchtritt,
umfassen, wobei das Steuersystem mit dem Codierer und dem Sensor
verbunden ist, um Signale davon zu empfangen. Dies befähigt das
Steuersystem, die Position des Bogens von Material kontinuierlich
zu überwachen,
während
er durch den Rillmechanismus durchtritt, was es ermöglicht,
die Rillen korrekt anzuordnen.
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Vorteilhafterweise
ist der Zuführmechanismus
so aufgebaut und ausgelegt, dass er die Position des blattförmigen Materials
während
seiner ganzen Bewegung vom Rillmechanismus zum Falzmechanismus steuert.
Vorzugsweise ist der Zuführmechanismus
so ausgelegt, dass er das blattförmige
Material während
seiner ganzen Bewegung vom Rillmechanismus zum Falzmechanismus ergreift.
Zum Beispiel umfasst der Zuführmechanismus
ein Paar von Ausgabewalzen zum Entfernen von Bögen von Material aus dem Rillmechanismus
und ein Paar von Eingabewalzen zum Befördern des Bogens zum Falzmechanismus,
die den Bogen ergreifen, bis er durch den Falzmechanismus in Eingriff
gebracht ist. Folglich ist keine Neuausrichtung des Bogens erforderlich,
wenn er sich vom Rillmechanismus zum Falzmechanismus bewegt.
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Im
Normalbetrieb falzt der Falzmechanismus die blattförmigen Materialien
dynamisch und das Messer dient als eine dynamische Ablenkvorrichtung.
Konkret führt
der Zuführmechanismus
den Papierbogen steuerbar entlang eines Zuführwegs zu, wo er durch das
Messerelement in Eingriff gebracht werden kann. Der dynamische Falzprozess
verringert das Ausmaß des
Schadens, der den blattförmigen
Materialien zugefügt
wird, durch Vermeiden der Zugwirkung einiger herkömmlicher
Vorrichtungen erheblich.
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Vorteilhafterweise
ist der Einführmechanismus
so aufgebaut und ausgelegt, dass er den Bogen in den Walzenspalt
einführt,
während
der Bogen durch den Zuführmechanismus
reibschlüssig
in Eingriff gebracht ist.
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Vorteilhafterweise
ist der Einführmechanismus
so aufgebaut und ausgelegt, dass während des Einführvorgangs
im Wesentlichen keine relative Bewegung zwischen der Messerkante
und dem Bereich, in dem sie den Bogen berührt, stattfindet. Vorzugsweise
wird dies durch Abstimmen der Position der Messerkante mit der Drehposition
der Walzen und infolgedessen mit der Position des Papierbogens erreicht.
Die Position des Bogens und die Position der Messerkante werden
durch das Steuersystem gesteuert, welches die Geometrie des Papierzuführwegs,
der Walzen und des Messers berücksichtigt, um
sicherzustellen, dass keine wesentliche relative Bewegung zwischen
der Messerkante und dem Papierbogen im Kontaktbereich stattfindet,
wenn die Messerkante mit dem Bogen in Eingriff gebracht wird. Diese
Anordnung führt
zu einer Verringerung des Ausmaßes
des Schadens am Papier, wenn es durch die Falzvorrichtung durchtritt.
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Vorteilhafterweise
bewegt das Messerelement sich in einer Ausführungsform in einer Richtung mit
einer Bewegungskomponente in der Zuführrichtung des blattförmigen Materials.
Vorteilsweise bewegt das Messerelement sich drehend und verschiebend.
Zum Beispiel bewegt die Messerkante sich in einem gekrümmten Weg,
und vorzugsweise ist der Krümmungsmittelpunkt
des gekrümmten
Wegs verstellbar. Im Allgemeinen folgt die Messerkante einem Weg,
derart dass die Distanz zwischen der Messerkante und einer ersten
Falzwalze abnimmt, wenn die Messerkante den Bogen in den Walzenspalt
einführt.
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Vorzugsweise
sind die Paare von Walzen im Zuführmechanismus
und im Falzmechanismus so ausgelegt, dass das blattförmige Material
während des
ganzen Falzprozesses ergriffen wird, um die Position des Bogens
genau zu steuern. Es ist auch vorzuziehen, dass das Steuersystem
die Geschwindigkeit des Zuführmechanismus
mit den Falzmechanismuswalzen abstimmt. Wahlweise wird die Geschwindigkeit
des Zuführmechanismus
mit den Eingabewalzen des Rillmechanismus abgestimmt.
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Der
Falzmechanismus umfasst auch einen Sensor zum Abfühlen der
Position eines Bogens, welcher vorzugsweise ein optischer Sensor
ist, und einen Codierer, der so aufgebaut und ausgelegt ist, dass
er ein Ausgangssignal erzeugt, das die Position des Bogens gemäß der Drehrichtung
der Walzen anzeigt, wobei das Steuersystem mit dem Codierer und dem
Sensor verbunden ist, um Signale davon zu empfangen. Das Steuersystem
steuert die Drehung der Walzen und infolgedessen die Position des
Papierbogens über
einen Inkrement-gesteuerten Motor, zum Beispiel einen Schrittmotor,
Servomotor oder einen bürstenlosen
GS-Motor.
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In
einer Ausführungsform
umfasst der Zuführmechanismus
eine Falzwalze, die mit einer Zuführwalze zusammenwirkt. Dies
ist eine effiziente Anordnung, welch die Anzahl von erforderlichen
Komponenten verringert.
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Vorzugsweise
sind die Bogenzuführrichtung und
die Einführrichtung
für jeden
Falzmechanismus im Wesentlichen senkrecht.
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Vorzugsweise
umfasst die Falzvorrichtung einen ersten Falzmechanismus zum Erzeugen
von Falzen in einer Richtung (d.h. auf einer Seite eines Bogens)
und einen zweiten Falzmechanismus zum Erzeugen von Falzen in einer
zweiten Richtung (d.h. auf der zweiten Seite eines Bogens), welcher
so aufgebaut und ausgelegt ist, dass er einen Bogen empfängt, der
ihm vom ersten Falzmechanismus zugeführt wird. Die Falzvorrichtung
kann auch nachfolgende Falzmechanismen umfassen, welche vorzugsweise
in Reihe mit den ersten und zweiten Falzmechanismen angeordnet sind.
Zum Beispiel kann eine Falzvorrichtung mit vier Falzmechanismen
so angeordnet sein, dass die ersten und dritten Falz mechanismen
Falze in einer ersten Richtung erzeugen und die zweiten und vierten
Falzmechanismen Falze in einer zweiten Richtung erzeugen.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Rillen und Falzen von Bögen
aus flexiblen blattförmigen
Materialien bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst:
Zuführen
eines Bogens zu einem Rillmechanismus; Bilden wenigstens einer Rille
im Bogen mit dem Rillmechanismus; Zuführen des Bogens zu einem Falzmechanismus
mit einem Paar von Falzwalzen, welche einen Walzenspalt bilden,
und einem Einführmechanismus,
wobei der Einführmechanismus
ein Messerelement aufweist, das eine Messerkante umfasst; Bewegen
des Messerelements derart, dass die Messerkante in den Bogen entlang
der Rille eingreift und den Bogen in den Walzenspalt einführt, und
Falzen des blattförmigen
Materials entlang der Rille mit den Falzwalzen, wobei der Betrieb
der Rill-, Zuführ- und
Falzmechanismen durch ein Steuersystem synchronisiert wird.
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Vorteilhafterweise
kann das Verfahren den zusätzlichen
Schritt des Ergreifens des Bogens durch Walzen während des ganzen Rill- und
Falzprozesses umfassen.
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Vorteilhafterweise
kann das Verfahren den zusätzlichen
Schritt des Erfassens des Bogens durch einen ersten Sensor in einer
bekannten Position umfassen, und vorzugsweise erfasst der Sensor
wenigstens eine der vorderen und hinteren Kante des Bogens.
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Voreilhafterweise
kann das Verfahren den zusätzlichen
Schritt des Bestimmens der Position des Bogens innerhalb des Rillmechanismus
gemäß der Distanz,
die der Bogen in Bezug auf die bekannte Position zugeführt wurde,
umfassen.
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Vorteilhafterweise
kann das Verfahren den zusätzlichen
Schritt des Steuerns der Betätigung
des Rillmechanismus gemäß der Position
des blattförmigen
Materials innerhalb der Vorrichtung umfassen.
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Vorteilhafterweise
wird der Bogen steuerbar vom Rillmechanismus zum Falzmechanismus
zugeführt.
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Vorzugsweise
findet keine wesentliche relative Bewegung zwischen der Messerkante
und dem Bogen im Kontaktbereich während der Einführung des
Bogens in den Falzmechanismus statt.
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Vorteilhafterweise
kann das Verfahren den zusätzlichen
Schritt des Erfassens des Bogens durch einen zweiten Sensor in einer
zweiten bekannten Position umfassen, und vor zugsweise erfasst der
zweite Sensor wenigstens eine der vorderen und hinteren Kante des
Bogens.
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Vorteilhafterweise
kann das Verfahren den zusätzlichen
Schritt des Bestimmens der Position des Bogens innerhalb der Falzvorrichtung
gemäß der Distanz,
welche der Bogen in Bezug auf die zweite bekannte Position zugeführt wurde,
umfassen.
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Vorteilhafterweise
kann das Verfahren den zusätzlichen
Schritt des Steuerns der Betätigung
des Einführmechanismus
gemäß der Position
des blattförmigen
Materials innerhalb der Falzvorrichtung umfassen.
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Das
Dokument
JP 04327996 offenbart
eine Vorrichtung zum Rillen und Falzen von Bögen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1, sowie ein Verfahren zum Rillen und Falzen von Bögen gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 13.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszeichen entsprechende Merkmale
anzeigen, lediglich als ein Beispiel beschrieben, wobei:
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1a eine
schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist;
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1b eine
isometrische Ansicht ist, welche innere Komponenten des Rillmechanismus
darstellt;
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1c eine
isometrische Ansicht in einem vergrößerten Maßstab ist, welche Komponenten
des Rillmechanismus darstellt;
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1d eine
Endansicht der linken Seite im Schnitt ist, welche Komponenten des
Rillmechanismus darstellt;
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1e Vorderansicht
teilweise im Schnitt ist, welche Komponenten des Rillmechanismus
darstellt;
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1f eine
teilweise Endansicht der linken Seite ist, welche Komponenten des
Rillmechanismus darstellt;
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2 bis 7 schematische
Seitenansichten sind, welche die aufeinander folgenden Schritte eines
ersten Falzvorgangs darstellen, und
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8 bis 11 schematische
Seitenansichten sind, welche die aufeinander folgenden Schritte
eines Rillvorgangs und erster und zweiter Falzvorgänge darstellen.
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1 ist eine schematische Darstellung einer
integrierten Rill- und Falzmaschine gemäß der gegenwärtigen Erfindung,
welche einen Rillmechanismus, der im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 1 versehen
ist, einen Falzmechanismus, der im Algemeinen mit dem Bezugszeichen 100 versehen
ist, und ein Mikroprozessorsteuersystem (nicht dargestellt), welches
den Betrieb der gesamten Maschine steuert, umfasst.
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Der
Rillmechanismus 1 umfasst ein Paar von Eingabewalzen 3 und
ein Paar von Ausgabewalzen 5, die so ausgelegt sind, dass
sie einen Papierbogen 7 durch den Mechanismus befördern. Beide
Paare von Walzen 4, 5 werden durch einen Schritt-
oder Servomotor 9 durch ein Untersetzungsgetriebe 11 und
einen Riemenantrieb 13 angetrieben, welcher so angeordnet
ist, dass die Walzen sich alle synchron drehen (siehe 1b).
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Der
Dokumentenrillmechanismus 1 umfasst auch einen Zuführmechanismus
(nicht dargestellt) einer herkömmlichen
Art, zum Beispiel von der Art, die als „Saugzuführsystem von unten" bekannt ist. Dieser
Zuführmechanismus,
welcher nicht ausführlich beschrieben
wird, führt
einem Papierbeförderungsmechanismus
des Rillmechanismus Papier- oder Pappbögen 7 einen nach dem
anderen von einem Stapel zu.
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Ein
Infrarotsensor 15 mit durchgehendem Strahl ist unmittelbar
hinter dem Walzenspalt der Eingabewalzen angeordnet, um die vordere
Kante eines Bogens 7 zu erfassen, der zwischen diesen Walzen 3 durchtritt.
Ein Codierer 17 ist an einem Ende der oberen Eingabewalze
vorgesehen (siehe 1d). Der Sensor 15 und
der Codierer 17 sind mit dem Mikroprozessorsteuersystem
verbunden. Durch Abfühlen
der vorderen Kante des Papiers und der Drehposition der oberen Eingabewalze
ist der Mikroprozessor imstande, die genaue Position des Papierbogens 7 zu überwachen,
wenn es durch den Rillmechanismus durchtritt.
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Die
untere Eingabewalze ist mit dem Zuführmechanismus verbunden, um
sicherzustellen, dass dem Rillmechanismus kein Papierbogen 7 zugeführt wird,
während
die Eingabewalzen 3 stillstehen.
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Der
Rillmechanismus 1 umfasst ein Paar von Rillkomponenten,
die zwischen den beiden Sätzen von
Walzen 3, 5 montiert sind und eine obere Rillkomponente 19,
die normalerweise fixiert ist (obwohl ihre Position verstellbar
ist, wenn die Maschine nicht im Einsatz ist), und eine untere Rillkomponente 21, die
zur vertikalen Bewegung montiert ist, umfassen. In der Anordnung,
die in 1a dargestellt ist, umfasst
die obere Rillkomponente ein Messer, und die untere Rillkomponente
umfasst einen Amboss. Die Positionen des Messers und des Ambosses
können jedoch
vertauscht werden, derart dass zum Beispiel das Messer die fixierte
untere Rillkomponente 21 ist, und der Amboss die sich bewegende
obere Rillkomponente 19 ist. Beide Rillkomponenten 19, 21 umfassen
längliche
Metallstangen mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt,
wobei das Messer eine profilierte Rippe 23 auf seiner Unterkante
aufweist, und der Amboss eine profilierte Aussparung 25 auf
seiner Oberkante aufweist, in welche die Rippe passt. Das Profil
der Rippe 23 und der Aussparung kann gemäß der gewünschten
Form der Rille geändert
werden.
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Jede
der Rillkomponenten 19, 21 umfasst an jedem ihrer
Enden Stifte 27a, 27b, welche in einen vertikalen
Schlitz im Rahmen der Rillvorrichtung eingreifen (siehe 1e und 1f).
Die inneren Stifte 27b sind exzentrisch und können eingestellt
werden, um die seitlichen Positionen der Rillkomponenten zu verstellen.
Die obere Rillkomponente ist durch einen Einstellmechanismus 28,
der an jedem Ende der Komponente vorgesehen ist, in Position verriegelt. Dies
ermöglicht
es, die vertikale Position und Ausrichtung der Komponente zu verstellen.
Die untere Rillkomponente kann nur seitlich verstellt werden, kann
sich aber vertikal bewegen, wobei die Stifte 27a, 27b durch
den Schlitz 36 geführt
werden.
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Die
untere Komponente 21 wird durch einen Motor 29 (siehe 1b),
zum Beispiel einen Induktionsmotor, angetrieben. Der Motor ist durch
einen Antriebsriemen 31 mit einer Inkrement-Steuervorrichtung 33 (zum
Beispiel einer Kupplung) verbunden, die auf einer Kurbelwelle 35 montiert
ist. Der Betrieb der Steuervorrichtung 33 wird durch den
Mikroprozessor elektronisch gesteuert. Zwei Leistungsverbindungen
(oder Pleuelstangen) 37 sind auf exzentrischen Kurbeln 39 an
den Enden der Kurbelwelle montiert und an ihren oberen Enden mit
der unteren Rillkomponente 21 verbunden. Der Motor 29 funktioniert
kontinuierlich, aber da die Steuervorrichtung 33 normalerweise
außer
Eingriff ist, treibt er die Kurbelwelle 35 normalerweise
nicht an. Wenn die Steuervorrichtung 33 ein Signal „Eingreifen" vom Mikroprozessor
empfängt,
schließt
es, und die Kurbelwelle wird durch eine vollständige Drehung angetrieben. Dies
treibt die untere Rillkomponente 21 nach oben gegen die
obere Rillkomponente 19 an, wodurch eine Rille in einem
Papp- oder Papierbogen zwischen diesen Komponenten erzeugt wird,
bevor sie in ihre untere Ausgangsposition zurückkehrt. Ein Mikroschalter 41,
der sich unterhalb der unteren Rillkomponente 21 befindet,
erfasst, dass sie in die untere Position zurückgekehrt ist, und sendet ein
Signal an den Mikroprozessor, welcher dann die Kupplung aus dem Eingriff
bringt, derart dass keine weitere Bewegung der Rillkomponente 21 mehr
stattfindet, bis die nächste
Rille zu bilden ist.
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Die
Inkrement-Steuervorrichtung 33 ist nicht auf eine Kupplungsanordnung
beschränkt,
die Inkrement-Steuervorrichtung 33 kann zum Beispiel ein Schrittmotor
sein, der so aus gelegt ist, dass er die Kurbelwelle direkt antreibt,
um Rillvorgänge
durchzuführen,
und welcher durch das Mikroprozessorsteuersystem gesteuert wird.
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Der
gesamte Rillmechanismus kann unter Verwendung eines Kipphebels 43 in
Bezug auf den Zuführtisch
gekippt werden. Dies ermöglicht
es, den Winkel der Rille so einzustellen, derart dass er stets senkrecht
auf die Anlegekante des Papiers ist.
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Das
Mikroprozessorsteuersystem kann programmiert werden, um eine Mehrzahl
von Rillen in vordefinierten Positionen zu erzeugen. Sobald das Mikroprozessorsteuersystem
programmiert ist, ist der Betrieb der Maschine vollautomatisch,
und die Maschine nimmt Bögen
vom Zuführtisch,
rillt sie wie erforderlich und liefert sie zu den Eingabewalzen 101, 103 des
Falzmechanismus.
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Der
Falzmechanismus 100 weist obere und untere gegenläufige Eingabewalzen 101, 103 auf,
die parallel und in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind,
derart dass die gekrümmten
Oberflächen
der Eingabewalzen 101, 103 einen ersten Walzenspalt 105 bilden.
Die Eingabewalzen 101, 103 sind so ausgelegt,
dass sie einen Papierbogen 7 direkt vom Rillmechanismus 1 empfangen
und den Papierbogen 7 horizontal entlang eines Zuführwegs dem
Falzmechanismus 100 zuführen.
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Nach
dem ersten Walzenspalt 105 kommt ein Sensor 109,
welcher die vordere Kante eines Papierbogens 7 erfasst,
wenn er sich entlang des Zuführwegs
bewegt. Alternativerweise kann der Sensor 109 so angeordnet
sein, dass er die hintere Kante eines Papierbogens 7 erfasst.
Vorzugsweise ist der Sensor 109 ein optischer Sensor mit
einem lichtdurchlässigen
Element unter dem Papierzuführweg und
einem Lichterfassungselement über
dem Papierzuführweg.
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Nach
dem Sensor 109 kommen erste, zweite und dritte Falzwalzen 11, 113, 115 und
eine Eingabefalzwalze 117.
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Die
erste Falzwalze 111 und die Eingabefalzwalze 117 sind
parallel und in unmittelbarer Nähe angeordnet,
derart dass die gekrümmten
Oberflächen
der Walzen 111, 117 einen zweiten Walzenspalt 119 bilden,
welcher so ausgelegt ist, dass der einen Papierbogen 7 von
den Eingabewalzen 101, 103 empfängt und
dann den Papierbogen 7 einem ersten Einführmechanismus 121 im
Wesentlichen horizontal zuführt.
Der Durchmesser der Eingabefalzwalze 117 liegt normalerweise
im Bereich von 30 bis 60 mm.
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Die
ersten und zweiten Falzwalzen 111, 113 sind parallel
und in unmittelbarer Nähe
angeordnet, derart dass die gekrümmten
Oberflächen
der Walzen 111, 113 einen dritten Walzenspalt 123 bilden,
welcher so ausgelegt ist, dass er einen Papierbogen 7 einem zweiten
Einführmechanismus 125 vertikal
zuführt.
Die zweiten und dritten Falzwalzen 113, 115 sind
parallel und in unmittelbarer Nähe
angeordnet, derart dass die gekrümmten
Oberflächen
der Falzwalzen 113, 115 einen vierten Walzenspalt 127 bilden,
welcher so ausgelegt ist, dass er einen Papierbogen 7 horizontal
zuführt.
Die Durchmesser der ersten, zweiten und dritten Falzwalzen sind
im Wesentlichen gleich und liegen vorzugsweise im Bereich von ungefähr 50 bis
80 mm, zum Beispiel 60 mm.
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Die
Distanz zwischen den operativen Paaren von Walzen (allgemein als „Walzenabstand" bekannt) an jedem
Walzenspalt 105, 119, 123, 127 liegt im
Bereich von 0 bis 3 mm und wird durch die Dicke und die Anzahl von
Schichten des Papiers 7 bestimmt, das durch jeden einzelnen
Walzenspalt durchtreten soll.
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Die
Walzen 101, 103, 111, 113, 115, 117 sind durch
einen Zahnradmechanismus miteinander verbunden und werden durch
einen Schrittmotor angetrieben, um sich mit derselben Tangentialgeschwindigkeit
an den gekrümmten
Oberflächen
zu drehen. Der Schrittmotor wird durch das Mikroprozessorsteuersystem
gesteuert, welches Informationen von einem Drehcodierer empfängt, der
entweder auf dem Motor oder einer der Walzen montiert ist, um die
tatsächliche
Drehposition der Walzen zu überwachen. Die
obere Eingabewalze 101, die erste Falzwalze 111 und
die dritte Falzwalze 115 drehen sich in einer ersten Richtung
(in 1a im Uhrzeigersinn), während die untere Eingabewalze 103,
die Eingabefalzwalze 117 und die zweite Falzwalze 113 sich
alle in einer zweiten Richtung drehen (in 1a gegen
den Uhrzeigersinn). Die Antriebsrichtung der Walzen kann umgekehrt
werden, um zum Beispiel fehlerhafte Zuführungen oder Papierstaus zu
beheben, aber dies erfolgt nicht während des Normalbetriebs. Die
Verwendung eines Schrittmotors und des verbundenen Steuersystems
ermöglichen
es, die genaue Drehposition der Walzen und infolgedessen des Papierbogens 7 zu
kennen.
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Die
Verwendung eines Schrittmotors und des Mikroprozessorsteuersystems
ermöglichen
eine bessere Steuerung von verschiedenen Dicken von Bögen 7.
Dies ist besonders vorteilhaft, da Änderungen in der Feuchtigkeit
eine erhebliche Auswirkung auf Druckträgermaterialien haben, die für Digitaldruckwerke
verwendet werden.
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Der
erste Einführmechanismus 121 ist
so ausgelegt, dass er einen Papierbogen 7 in den dritten Walzenspalt 123 einführt, der
durch die ersten und zweiten Falzwalzen 111, 113 gebildet
wird. Der zweite Einführmechanismus 125 ist
so ausgelegt, dass er einen Papierbogen 7 in den vierten
Walzenspalt 127 einführt,
der durch die zweiten und dritten Falzwalzen 113, 115 gebildet
wird.
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Der
erste Einführmechanismus 121 umfasst ein
Messer 129 mit einem im Wesentlichen dreieckigen Abschnitt,
einer Messerkante 131 und zwei konkaven Führungsflächen 133 und 135,
welche sich von der Messerkante 131 zu einer konvexen Basis 137 erstrecken.
Vorzugsweise weist das Messer 129 eine hohe Steifheit und
eine geringe Trägheit
auf.
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An
jedem Ende ist das Messer 129 an einem Messerträger 139 befestigt.
Der Messerträger
umfasst eine L-förmige
Platte, welche sich von der Messerbasis 137 über die
Messerkante 131 hinaus erstreckt. Jeder Messerträger 139 wird
durch zwei Stifte 141, 143 getragen. Der erste
Stift 141 ist zur hinteren Kante des Messerträgers 139 positioniert
und zur freien Gleitbewegung in einem Messerschieber 145 angeordnet,
welcher unter der zweiten Falzrolle 113 positioniert ist.
Der zweite Stift 143 ist auf dem Messerträger 139 vor
der Messerkante 131 angeordnet und mittels einer Drehverbindung
am freien Ende eines drehbaren Messerantriebs 147 befestigt.
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Der
Messerantrieb 147 ist an seinem gegenüberliegenden Ende zur Drehung
um eine Drehachse herum montiert, die etwas unter der Drehachse der
ersten Falzwalze 111 angeordnet ist, derart dass, wenn
der Messerantrieb 147 sich dreht, die Messerkante 131 einem
gekrümmten
Weg in den dritten Walzenspalt 123 folgt, der durch die
ersten und zweiten Falzwalzen 111, 113 gebildet
wird, und sich einem Punkt annähert,
der in gleichem Abstand zwischen den ersten und zweiten Falzwalzen 111, 113 im
Wesentlichen ist.
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Der
zweite Einführmechanismus 125 ist
dem ersten Einführmechanismus 121 ähnlich und
umfasst ein Messer 149 mit konkaven Führungsflächen 151 und 153 und
einer Messerkante 155, einem Messerschieber 157,
einem Messerträger 159 mit
einem ersten Stift 161, der in einem Längsschlitz im Messerschieber 157 angeordnet
ist, und mit einem zweiten Stift 163, der an einem Messerantrieb 165 drehbar befestigt
ist. Der zweite Einführmechanismus 125 ist so
ausgelegt, dass die Messerkante 155 einem gekrümmten Weg
in den vierten Walzenspalt 127 folgt, der durch die zweiten
und dritten Falzwalzen 113, 115 gebildet wird.
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Die
Komponenten in der Falzvorrichtung der zweiten Stufe sind im Wesentlichen
dieselben wie entsprechende Komponenten in der ersten Falzstufe.
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Die
ersten und zweiten Einführmechanismen 121, 125 werden
durch einen Messerantriebsschrittmotor gleichzeitig angetrieben.
Der Betrieb der ersten und zweiten Einführmechanismen 121, 125 ist um
180 Grad phasenverschoben, derart dass, wenn die Messerkante 131 des
ersten Einführmechanismus 121 sich
von der Ausgangsposition zum dritten Walzenspalt 123 bewegt,
der durch die ersten und zweiten Falzwalzen 111, 113 gebildet
wird, die Messerkante 155 des zweiten Einführmechanismus 125 sich
vom vierten Walzenspalt 127, der durch die zweiten und
dritten Falzwalzen 113, 115 gebildet wird, wegbewegt.
Der Messerantriebsschrittmotor dreht sich nicht kontinuierlich in
einer Rich tung, sondern kehrt vielmehr die Richtung um, um abwechselnd
die Messerkante 131 des ersten Einführmechanismus 121 zum
dritten Walzenspalt 123 und die Messerkante 155 des
zweiten Einführmechanismus 125 zum
vierten Walzenspalt 127 anzutreiben.
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Der
Sensor 109, der Walzenantriebsschrittmotor und der Messerantriebsschrittmotor
sind mit dem Mikroprozessorsteuersystem (nicht dargestellt) verbunden,
welches die Geschwindigkeit und Drehrichtung beider Motoren steuert
und den Betrieb der Einführmechanismen
mit der Drehung der Walzen 101, 103, 111, 113, 115, 117 und
mit dem Betrieb der Rillkomponenten 19, 21 und
der Drehung der Eingabe- und Ausgabewalzen 3, 5 des
Rillmechanismus synchronisiert.
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Außerdem umfasst
die Falzmaschine eine Anzahl von Führungsplatten. Diese umfassen
ein erstes Paar von Führungsplatten 167,
das unterhalb der zweiten Falzwalze 113 angeordnet ist,
um einen Papierbogen 7, der durch den ersten Walzenspalt 105 zugeführt wird,
der durch die erste Falzwalze 111 und die Eingabefalzwalze 117 gebildet
wird, aufzunehmen, zu führen
und zu tragen. Ein zweites Paar von Führungsplatten 169 ist über dem
dritten Walzenspalt 123, der durch die ersten und zweiten Falzwalzen 111, 113 gebildet
wird, angeordnet, um einen Bogen, der zwischen den Walzen 111, 113 zugeführt wird,
aufzunehmen, zu führen
und zu tragen.
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Wahlweise
kann die Falzmaschine auch zusätzliche
Sensoren umfassen, um Papierstaus abzufühlen und nötigenfalls den Betrieb der
Einfuhrvorrichtung und der Falzwalzen neu zu synchronisieren. Zum
Beispiel sind im Mechanismus, der in 1a dargestellt
ist, zusätzliche
Sensoren 171 entlang des Papierzuführwegs nach dem ersten Einführmechanismus 121 und
nach dem zweiten Einführmechanismus 125 vorgesehen.
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Die
Funktionsweise der Rill- und Falzmaschine wird nun unter Bezugnahme
auf 2 bis 11 beschrieben.
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Während des
Einstellens gibt die Bedienungsperson unter Verwendung einer Tastatur
die Positionen jedes Falzes in das Mikroprozessorsteuersystem ein.
Das Mikroprozessorsteuersystem kann zum Beispiel die Positionen
von bis zu neun Falzen in neun getrennten Speicherplätzen speichern.
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Der
Abstand zwischen jedem operativen Paar von Walzen, zum Beispiel
des Paares von Eingabewalzen 3 im Rillmechanismus 1 und
der ersten und zweiten Falzwalzen 111, 113 oder
der ersten Falzwalze 111 und der Eingabefalzwalze 117 im
Falzmechanismus 100 wird normalerweise eingestellt, bevor
die Rill- und Falzprozesse beginnen, und er kann manuell oder durch
automatische Mittel eingestellt werden. Alternativerweise kann der
Abstand zwischen operativen Paaren von Walzen während des Falzprozesses durch
Er fassen der Dicke des Druckträgermaterials 7,
das in die Vorrichtung eingespeist wird, und automatisches Einstellen
des Abstands zwischen den Walzen dynamisch geändert werden. In jedem Fall
ist der Abstand zwischen den Walzen derart, dass die operativen
Paare von Walzen das Papier 7 ergreifen können, ohne
die bedruckte Oberfläche
des Papiers 7 zu beschädigen.
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Ein
Papier- oder Pappbogen 7 wird vom Zuführmechanismus in den Walzenspalt
zwischen den Eingabewalzen 3 zugeführt, welche dann die Beförderung
des Bogens übernehmen
(siehe 8 bis 11). Unmittelbar nachdem die
vordere Kante des Bogens aus den Eingabewalzen 3 tritt,
wird sie durch den Infrarotsensor 15 abgefühlt. Das
Signal vom Sensor 15 wird zusammen mit einem Drehpositionssignal
vom Codierer 17, der auf der oberen Eingabewalze montiert
ist, durch das Mikroprozessorsteuersystem aufgezeichnet. An diesem
Punkt gilt der Bogen 7 als registriert, und auf seinem
ganzen Weg durch die Rill- und Falzmechanismen 1, 100 ist
seine genaue Position stets bekannt.
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Nach
dem Registrieren der Position des Bogens 7 stimmt das Mikroprozessorsteuersystem
die Zuführgeschwindigkeit
der Rillmechamismuswalzen 3, 5 und der Falzmechanismuswalzen 101, 103, 111, 113, 115 117 ab
und synchronisiert den Betrieb der Rillkomponenten 19, 21 und
des Einführmechanismus 121 mit
der Position des Bogens 7.
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Wenn
der Bogen 7 sich der Position der ersten Rille 7a nähert, verlangsamt
der Schrittmotor die Walzen 3, 5 zuerst und stoppt
sie dann (und infolgedessen die Walzen 101, 103, 111, 113, 115, 117)
mit dem Bogen 7 genau an der richtigen Stelle, um diese Rille 7a zu
bilden (innerhalb einer Genauigkeit von zum Beispiel 0,09 mm oder
genauer). An diesem Punkt wird die Inkrement-Steuervorrichtung aktiviert, und
die Kurbelwelle wird durch eine vollständige Drehung angetrieben,
wodurch die untere Rillkomponente 21 zur oberen Rillkomponente 19 hin
angetrieben und der Bogen 7 eingeschlossen wird, um eine
Rille 7a zu bilden. Die untere Rillkomponente 21 fällt dann in
ihre ursprüngliche
Ausgangsposition zurück,
und der Bogen 7 wird zur nächsten voreingestellten Rillposition
wieder auf volle Geschwindigkeit beschleunigt. Dieselbe Prozedur
wird für
alle folgenden Rillen ausgeführt.
Diese Prozedur wird für
jeden der nachfolgenden Bögen 7 wiederholt,
wenn sie dem Rillmechanismus 1 einer nach dem anderen vom
Zuführmechanismus
zugeführt
werden.
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Solange
der Bogen 7 angehalten wird, damit die Rillkomponenten 19, 21 Rillen
im Bogen 7 bilden können,
wird auch der Betrieb der Einführmechanismen 121, 125 und
der Walzen 101, 103, 111, 113, 115, 117 unterbrochen.
Wenn der Bogen 7 sich wieder zu bewegen beginnt, wird auch
der Betrieb der Einführmechanismen 121, 125 und
der Walzen 101, 103, 111, 113, 115, 117 wieder
aufgenommen. Wenn während
des Rillvorgangs ein Bogen 7 im Falzmechanismus angeordnet
ist, wird aufgrund der Unterbrechung weder der Falzvorgang negativ
beeinflusst, noch wird die Qualität des Falzes beeinträchtigt.
Dies ist infolge der Anordnung des Falzmechanismus und des Steuersystems.
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Wenn
die hintere Kante des Bogens 7 aus dem Walzenspalt der
Eingabewalzen 3 tritt, erfasst der Sensor 15 die
hintere Kante und signalisiert dem Mikroprozessorsteuersystem, dass
es dem Zuführsystem
einen anderen Bogen 7 vom Stapel von Dokumenten zuführen soll.
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Der
Papierbogen 7 mit wenigstens einer Rille 7a darin
wird vom Rillmechanismus 1 durch die Ausgabewalzen 5 den
Eingabewalzen 101, 103 des Falzmechanismus 100 zugeführt. Es
wird nun die Funktionsweise des Falzmechanismus 100 unter
Bezugnahme auf 2 bis 7 beschrieben,
welche eine vereinfachte Version des Falzmechanismus mit nur einem
Paar von Falzwalzen 111, 113 und einem Einführmechanismus 121 darstellen.
Die Eingabewalzen 101, 103 und der Papiersensor 109 wurden
der Klarheit halber weggelassen.
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Ein
Papierbogen 7 wird durch die oberen und unteren Eingabewalzen 101, 103 von
den Ausgabewalzen 5 des Rillmechanismus empfangen und über den
Sensor 109 entlang eines horizontalen Zuführwegs steuerbar
dem zweiten Walzenspalt 119 zugeführt. Der Sensor 109 erfasst
die vordere Kante des Papierbogens 7 und sendet ein Signal
an das Mikroprozessorsteuersystem, die Drehung der Walzen und den
Betrieb des Einführmechanismus 121 mit
der Position des Papierbogens 7 neu zu synchronisieren.
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Der
Papierbogen 7 wird am zweiten Walzenspalt 119 durch
die erste Falzwalze 111 und die Eingabefalzwalze 117 empfangen,
bevor er aus dem Griff der oberen und unteren Eingabewalzen 101, 103 freigegeben
wird, um sicherzustellen, dass die Position des Bogens 7 bekannt
ist, wenn er sich durch den Mechanismus bewegt. Die erste Falzwalze 111 und
die Eingabefalzwalze 117 führen den Papierbogen 7 entlang
eines horizontalen Wegs zu, welcher unter den ersten und zweiten
Falzwalzen 111, 113 ist und im Wesentlichen senkrecht
zu den Drehachsen der ersten und zweiten Falzwalzen 111, 113 verläuft.
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Anfänglich ist
das Messer 129 des Einführmechanismus 121 in
einer Ausgangsposition, welche sich unter dem Papierzuführweg befindet.
In dieser Position ist der Messerantrieb 147 an der Grenze
seines Bewegungsbereichs gegen den Uhrzeigersinn. Die Messerkante 131 ist
parallel zu den Drehachsen der ersten und zweiten Falzwalzen 111, 113 angeordnet.
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Wenn
der Papierbogen 7 die Position erreicht hat, in welcher
ein Falz zu bilden ist (d.h. in welcher die Rille 7a angeordnet
ist), dreht der Messerantrieb 147 sich im Uhrzeigersinn
und zieht die Messerkante 131 in den dritten Walzenspalt 123 zwischen den
Falzwalzen.
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Die
Drehung der Walzen und infolgedessen die Bewegung des Papierbogens 7 ist
mit der Bewegung des Messers 129 synchronisiert, und die
Messerkante 131 wird entlang der vorgegebenen Falzlinie 7a in
Eingriff mit dem Papierbogen 7 angetrieben. Dies wird durch
Steuern der Position des Papiers 7 und/oder der Position
des Messers 129 erreicht. Konkret wird die Position der
Messerkante 131 mit der Position des Papiers 7 und
infolgedessen der Drehposition der Walzen abgestimmt, um sicherzustellen, dass
im Wesentlichen keine relative Bewegung zwischen der Messerkante 131 und
dem Papier 7 im Kontaktbereich 7a stattfindet.
Dies vermeidet das Markieren der bedruckten Oberfläche des
Papiers.
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Dies
kann zum Beispiel durch Verringern der Geschwindigkeit der Walzen
und infolgedessen der Papierzuführgeschwindigkeit
erreicht werden, wenn das Messer 129 beschleunigt, derart
dass, wenn die Messerkante 131 in das Papier 7 eingreift,
die Messerkante 131 sich im Wesentlichen mit derselben
Geschwindigkeit bewegt wie das Papier 7. Die Beziehung
zwischen der Papiergeschwindigkeit und der Messergeschwindigkeit
hängt jedoch
nur von den Geometrien des Messers und der Walze ab und, sobald
sie festgelegt ist, muss sie anschließend für diese jeweilige Messer- und
Walzenkombination nicht mehr eingestellt werden.
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Die
Messerkante 131 bewegt sich entlang eines genauen Wegs,
der sich dem dritten Walzenspalt 123 nähert, der durch die ersten
und zweiten Falzwalzen 111, 113 gebildet wird.
Die Bewegung des Messers 129 wird durch eine lineare Hin-
und Herbewegung des Stifts 141 entlang des Schlitzes im Messerschieber 145 und
durch die Drehung des Messers 129 um den Stift 141 herum
angepasst (siehe zum Beispiel 4).
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Wenn
das Messer 129 sich gegen den Uhrzeigersinn dreht, erhebt
die Messerkante 131 sich über den Zuführweg des Papiers, greift entlang
der Rille 7a in den Bogen 7 ein und hebt den Bogen 7 zum
dritten Walzenspalt 123 hin an. Wenn das Messer 129 sich
dreht, beginnt der Papierbogen 7, sich um die Messerkante 131 zu
falzen.
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Die
kombinierte Wirkung der linearen und drehenden Bewegung des Messers 129 lokalisiert die
Messerkante 131 in einer Position, die im Wesentlichen
in Linie mit dem dritten Walzenspalt 123 und im Wesentlichen
senkrecht zur Richtung des Papierzuführwegs, wie durch den Pfeil
A angezeigt, ist, wobei die Messerkante 131 benachbart
zum dritten Walzenspalt 123 und in gleichem Abstand zwischen den
ersten und zweiten Falzwalzen 111, 113 ist. Diese
Position stellt die Position maximaler Höhe der Messerkante 131 dar
(siehe 6). Die Distanz zwischen der Messerkante 131 und
den ersten und zweiten Falzwalzen 111, 113 in
der Position maximaler Höhe
kann gemäß den Eigenschaften
des zu falzenden Papiers 7, insbesondere der Dickenabmessung
des Papiers 7, und dem Abstand zwischen den ersten und
zweiten Falzwalzen 111, 113 gesteuert werden.
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Wenn
die Messerkante 131 die Position maximaler Höhe erreicht
oder im Wesentlichen erreicht, wird der Papierbogen 7 durch
die ersten und zweiten Falzwalzen 111, 113 in
Eingriff gebracht und in den dritten Walzenspalt 123 gezogen
(siehe 7). Die ersten und zweiten Falzwalzen 111, 113 erzeugen
einen Dauerfalz 7b im Papier 7 im Wesentlichen
entlang der Rille 7a. Die Rille 7a hat die Wirkung,
die Position des Falzes genauer zu lokalisieren und insbesondere
sicherzustellen, dass der Falz senkrecht zu den entsprechenden Kanten
des Bogens 7 ist.
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Solange
die Messerkante 131 mit dem Papierbogen 7 in Eingriff
bleibt, wird die Position der Messerkante 131 durch das
Steuersystem über Schrittmotoren
mit der Drehposition der Walzen und infolgedessen der Position des
Papiers 7 abgestimmt, derart dass keine relative Bewegung
zwischen dem Papierbogen 7 und der Messerkante 131 im
Kontaktbereich 7a stattfindet. Die Messerkante 131 bewegt
sich kontinuierlich mit dem Papier 7 und stellt demnach
einen dynamischen Falzprozess bereit. Dies hat die Wirkung, dass
das Ausmaß des Schadens,
der and er Oberfläche
des Papiers 7 verursacht wird, im Vergleich zu herkömmlichen
Falzmaschinen erheblich verringert wird.
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Die
Beziehung zwischen der Position der Messerkante 131 und
der Drehposition der Walzen und infolgedessen der Position des Papiers 7 hängt von
der Geometrie des Papierzuführwegs,
der Walzen und des Messers ab.
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Da
die Position des Messers 129 durch das Steuersystem mit
der Position des Papiers 7 abgestimmt wird, ist es möglich, die
Papierzuführgeschwindigkeit
zu ändern,
ohne den Falzprozess zu beeinträchtigen.
Dies bezieht das vollständige
Anhalten und Neustarten des Prozesses ohne negative Beeinflussung
des Ergebnisses ein. Dies ist so, da die Walzen den Papierbogen 7 während des
gesamten Falzprozesses ergreifen und dadurch die Position des Papiers 7 genau
steuern, und da die Messerposition mit der Position des Bogens 7 abgestimmt
ist, wenn die Papierzuführgeschwindigkeit
erhöht
oder gesenkt wird, nimmt die Messergeschwindigkeit im Verhältnis zu
oder ab.
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Nach
dem Durchtritt zwischen den ersten und zweiten Falzwalzen 111, 113 kann
das Papier 7 einer Stapeleinheit zugeführt werden, und das Messer 129 wird
durch Umschalten der Richtung des Messerschrittmotors und infolgedessen
der Drehrichtungen des Messerantriebs 147 und des Messers 129 in
seine Ausgangsposition zurückgeführt.
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In
der Ausgangsposition wartet das Messer 129 auf eine Neuaktivierung
durch Erfassen von nachfolgenden Papierbögen 7 durch das Abfühlgerät 109.
Die Walzen werden während
des Umkehrvorgangs des Messers 129 noch weiter in ihren
jeweiligen Originalrichtungen angetrieben, da sie durch einen getrennten
Schrittmotor angetrieben werden.
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Alternativerweise
kann das Papier nach dem Durchtritt zwischen den ersten und zweiten
Falzwalzen 111, 113 einer zweiten oder (nachfolgenden) Falzstation
zugeführt
werden, um einen zweiten (oder nachfolgenden) Falz 7d in
der entgegengesetzten Richtung (d.h. auf der gegenüberliegenden
Seite des Papiers 7) zu erzeugen. Diese Ausführungsform ist
in 1a und 8 bis 11 dargestellt.
Der zweite Falzprozess wird durch die zweiten und dritten Falzwalzen 113, 115 durchgeführt. Der
gefalzte Papierbogen 7 wird durch den zweiten Einführmechanismus 125 in
den vierten Walzenspalt 127 geführt.
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Die
Komponenten des zweiten Einführmechanismus 125 wurden
zuvor beschrieben, und die Funktionsweise des zweiten Einführmechanismus 125 ist
Wesentlichen übereinstimmend
mit dem ersten Einführmechanismus 121.
Daher konzentriert sich der Rest dieser Beschreibung auf die Funktionsweise
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit zwei Falzstufen unter Bezugnahme
auf 8 bis 11.
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Der
Papierbogen 7 mit einem Dauerfalz 7b wird zwischen
die ersten und zweiten Falzwalzen 111, 113 gezogen,
und der Messerschrittmotor wird umgeschaltet, um das Messer 129 der
ersten Stufe zur Ausgangsposition und das Messer 149 der
zweiten Stufe über
den Messerantrieb 165 in den Eingriff mit dem Papierbogen 7 anzutreiben.
Das Messer 149 greift mit der Messerkante 155 entlang
einer zweiten Rille 7c in das Papier 7 ein, wobei
durch die zweiten und dritten Falzwalzen 113, 115 ein
zweiter (oder nachfolgender) Dauerfalz 7d in der entgegengesetzten
Richtung erzeugt wird. Die Messerkante 155 greift in das
Papier 7 ein, derart dass im Wesentlichen keine relative
Bewegung zwischen dem Papier 7 und der Messerkante 155 im
Kontaktbereich 7c stattfindet.
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Das
Messer 149 dreht sich in einer Richtung im Uhrzeigersinn,
angetrieben durch den Messerantrieb 165, welcher in einer
Richtung gegen den Uhrzeigersinn dreht. Wenn das Messer 149 sich
dreht, falzt das Papier 7 sich um die Messerkante 155 herum
und wird zum vierten Walzenspalt 147 geführt, der
durch die gekrümmten
Oberflächen
der zweiten und dritten Falzwalzen 113, 115 gebildet
wird. Der Papierbogen 7 wird durch das Messer 149 im
Wesentlichen gemäß dem Prinzip
der Funktionsweise des zuvor beschriebenen Messers 129 geführt.
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Die
Messer 129 und 149 können eine Führungsfunktion bereitstellen.
Dies wird dadurch erreicht, dass das Steuersystem das Messer aktiviert, um
an oder benachbart zu der vorderen Kante in den Papierbogen 7 einzugreifen
(d.h. als ob es versuchen würde,
einen Falz an der vorderen Kante des Bogens anzuordnen). Das System
funktioniert auf dieselbe Art und Weise, wie zuvor beschrieben,
mit der Ausnahme, dass infolge der relativen Positionen der vorderen
Kante des Bogens und der Messerkante 131, 155 kein
Falz gebildet wird. Stattdessen führt das Messer 129, 149 die
vordere Kante des Bogens einfach in den Walzenspalt 23, 27,
derart dass der Bogen zwischen den Falzwalzen durchtritt, ohne einen Falz
im Bogen 7 zu bilden. Wenn zum Beispiel nur ein Falz erforderlich
ist, kann das Messer 129 des ersten Einführmechanismus 21 den
Bogen 7, ohne einen Falz zu erzeugen, einfach durch die
ersten Falzwalzen 111, 113 zum zweiten Einführmechanismus 125 führen, welcher
den Bogen in den Walzenspalt 127 einführen kann, derart dass die
zweiten und dritten Falzwalzen 113, 115 einen
Falz im Bogen erzeugen.
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Die
Führungsflächen 133, 135, 151, 153 der Messer 129, 149 sind
konkav geformt, um eine Führungsfunktion
bereitzustellen, wenn der Bogen 7 sich durch den Falzmechanismus 100 bewegt.
Wenn zum Beispiel die Vorrichtung verwendet wird, um einen Wickelfalz
zu erzeugen (in welchem zwei Falze auf derselben Seite des Bogens 7 bereitgestellt
werden), wird eine Klappe erzeugt, nachdem der erste Dauerfalz 7b im
Bogen gemacht wurde. Während
des Falzvorgangs der zweiten Stufe lenkt die konkave Führungsfläche 151 die
Klappe zum vierten Walzenspalt 127, um sicherzustellen,
dass der erste Falz 7b nicht rückgängig gemacht wird.
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10 stellt
das Messer 129 der ersten Stufe in seiner Ausgangsposition
dar, wenn die Messerkante 155 der zweiten Stufe in ihrer
Position maximaler Höhe
ist. Daher kann ein zweiter Papierbogen 7 durch den Falzprozess
der ersten Stufe laufen, wenn der erste Papierbogen 7 durch
die zweiten und dritten Falzwalzen 113, 115 am
vierten Walzenspalt 127 in Eingriff gebracht wird. Wenn
das Messer 129 der ersten Stufe sich von der Ausgangsposition
zum Eingriff mit dem Papierbogen 7 bewegt, bewegt das Messer 149 der
zweiten Stufe sich von der Position maximaler Höhe in seine Ausgangsposition.
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Zusätzliche
Falzmechanismen können
in die Falzvorrichtung eingebunden werden, zum Beispiel kann die
Falzvorrichtung so ausgelegt werden, dass sie drei oder vier Falzmechanismen
aufweist. Im Allgemeinen kann die Erfindung jede durchführbare Anzahl
von Falzmechanismen einbinden.
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Die
Falzvorrichtung kann zum Falzen von blattförmigem Material auf zahlreiche
Arten und Weisen, wie beispielsweise die so genannten „Z"-Form-, „V"-Form-, „Wickel"- und „Fenster"-Falztechniken, ausgelegt
werden.
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Das
Steuersystem ist mikroprozessorbasiert. In einer Ausführungsform
verwendet das Steuersystem Techniken künstlicher Intelligenz, um die
Maschine von Daten in Bezug auf verschiedene Falzarten einzustellen
und zu betreiben, die normalerweise von der Bedienungsperson verlangt
werden. Vorteilhafterweise reduziert dies den Grad an Fachkönnen, der zum
Bedienen der Falzvorrichtung erforderlich ist, wodurch das Fachkönnen, das
von der Bedienungsperson verlangt wird, in Übereinstimmung mit dem Fachkönnen zum
Bedienen anderer Maschinen in Digitaldruckereien gebracht wird.
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Der
Betrieb der gesamten Rill- und Falzvorrichtung wird durch das Mikroprozessorsteuersystem gesteuert.
Die Rill- und Falzvorrichtung arbeitet kontinuierlich. Durch die
Rillelemente 19, 21 werden Rillen in Papierbögen 7 gebildet,
welche dann direkt vom Rillmechanismus 1 zum Falzmechanismus 100 befördert werden.
Da das Steuersystem den Falzmechanismus 100 anhält, wenn
der Bogen 7 im Rillmechanismus 1 gestoppt wird,
damit die Rillkomponenten 19, 21 Rillen in den
Papierbögen 7 bilden
können, ist
ein wichtiger Aspekt der gegenwärtigen
Erfindung die Fähigkeit
des Falzmechanismus 100, den Falzprozess mitten im Vorgang
zu unterbrechen, ohne den Falzprozess negativ zu beeinflussen oder
die Qualität
des Falzes, der in den Bögen 7 gebildet
wird, wesentlich zu beeinträchtigen.
Dieses Merkmal ermöglicht
es, dass die Rill- und Falzvorrichtung kontinuierlich arbeitet,
wobei das Papier 7 dem Falzmechanismus 100 direkt
vom Rillmechanismus 1 zugeführt wird.
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Es
ist zu erkennen, dass Änderungen
an der zuvor beschriebenen Ausführungsform
vorgenommen werden können,
ohne sich vom Geist der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Zum
Beispiel können Walzen
so ausgelegt werden, dass sie sich in entgegengesetzten Richtung
drehen, die Form des Messers kann geändert werden, und das blattförmige Material,
das gefalzt wird, ist nicht auf Papier beschränkt.
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Außerdem kann
der Weg des Messers 129 (und/oder 149) von einem
gekrümmten
Weg zu einem linearen Weg geändert
werden. Zum Beispiel kann das Messer 129 sich diagonal
zu den ersten und zweiten Falzwalzen 111, 113 in
irgendeinem Winkel in Bezug auf die Durchlaufrichtung des Papiers 7,
wie durch Pfeil A angezeigt, bewegen. Vorzugsweise weist das Messer 129 eine
Bewegungskomponente in der Bewegungsrichtung des Papierbogens 7,
angezeigt durch Pfeil A, auf, die Erfindung ist jedoch nicht auf
dieses Merkmal beschränkt,
da das Messer 129 so ausgelegt werden kann, dass es sich
vertikal in den dritten Walzenspalt 123 bewegt, wobei die
erste Falzwalze 111 und die Eingabefalzwalze 117 den
Papierbogen 7 synchron mit der Bewegung der Messerkante 131 zuführen.