Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zum längsregister-kontrollierten Veredeln und Zusammenführen mehrerer unterschiedlicher Papierbahnen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 11.
Unter einer "Papierbahn" im Sinne der Erfindung wird jedes Material verstanden, das bahnenförmig vorliegt. Dabei kann eine Bahn beispielsweise aus Papier oder aus einem Folienmaterial, zum Beispiel einem Kunststoffmaterial, bestehen. Die Papierbahn kann bereits vorbearbeitet sein. Beispiele von Vorbearbeitungen sind das Bedrucken und das Beschichten einzelner Papierbahnen oder das Zusammenbringen mehrer einzelner Papierbahnen zu einer neuen, mehrschichtigen Papierbahn.
Unter dem "Veredeln" einer Papierbahn im Sinne der Erfindung versteht man jegliche Form von Bearbeitung einer Papierbahn, wobei als Beispiele für Veredelungsprozesse das Bedrucken, Beschichten oder Aufprägen von Mustern, das Falzen, Lochen oder Stanzen, das Nummerieren und/oder Personalisieren von Längsabschnitten der Papierbahn, das Erstellen von Adressfenstern und gegebenfalls deren Abdeckung, beispielweise mit durchsichtigen Folien, sowie das Aufbringen von Etiketten, Papier- oder Kunststoffkarten oder Musterpäckchen genannt seien.
Unter dem "Zusammenführen" einzelner Papierbahnen im Sinne der Erfindung versteht man das untereinander Anordnen der einzelnen Papierbahnen, die getrennt und unabhängig voneinander veredelt worden sind. Unter dem Begriff "untereinander anordnen" wird hier normalerweise verstanden, dass die Papierbahnen in unmittelbaren Kontakt miteinander gebracht werden. In besonderen Anwendungen können die Papierbahnen aber auch in einem gewissen Abstand voneinander verbleiben, jedoch ohne dass sie sich noch relativ zueinander verschieben. Nach dem Zusammenführen können die Papierbahnen eine weitere, gemeinsame Verarbeitungsstrecke durchlaufen.
Beim Veredeln einer einzelnen, endlosen Papierbahn muss man im allgemeinen für eine Synchronisierung von Abläufen und für eine fehlerfreie Weiterverarbeitung die Bahngeschwindigkeit korrekt einhalten.
Das korrekte Einhalten der Bahngeschwindigkeit kann dadurch erreicht werden, dass man beidseitig an den Rändern der Papierbahn Registerlochungen vorsieht, in die Stichelbänder, die entlang der Bearbeitungs- bzw. Veredelungsstrecke angeordnet sind, eingreifen, und so einen kontrollierbaren, synchronen Vorschub gewährleisten. Die Längsregistrierung mit Registerlochungen hat jedoch den Nachteil, dass der mit.den Registerlochungen versehene Rand im allgemeinen in einem weiteren, zusätzlichen Bearbeitungsschritt entfernt werden muss. Ausserdem stellt das Entfernen des perforierten Randes den Verlust von an sich hochwertigem Material dar. Schliesslich kann die Methode der beidseitigen Registerlochungen nicht verwendet werden, wenn die Papierbahn in einem der Veredelungsschritte gefaltet werden soll.
Bei einer alternativen Methode der Längsregistrierung wird die Papierbahn mit Markierungen versehen, die in Längsrichtung in regelmässigen Abständen, vorteilhaft passergenau mit dem Längsregister, auf der Papierbahn aufgebracht sind. Diese Markierungen werden von einem Bahntaster registriert und mit den vom Bahntaster erzeugten Signalen wird über eine entsprechende Steuerung des Bahnvorschubs eine passergenaue weitere Verarbeitung der Papierbahn ermöglicht. Die Steuerung des Bahnvorschubs wirkt dabei beispielsweise auf den Antrieb von Zugwalzen, die in Laufrichtung der Papierbahn gesehen hinter der Bearbeitungsstrecke angeordnet sind, oder bremsend auf Abrollwalzen, die zwischen dem aufgerollten oder -gefalteten Vorrat der zu veredelnden Papierbahn und der Bearbeitungsstrecke angeordnet sind. Mit der Methode der Längsregistrierung werden die Nachteile von Registerlochungen vermieden.
Wenn nicht nur eine, sondern mehrere Papierbahnen veredelt und anschliessend gemeinsam weiterverarbeitet werden sollen, ergibt sich ein ganz anderer Sachverhalt. Eine solche Forderung ergibt sich beispielsweise beim Zeitungsdruck.
In einem an sich bekannten Ansatz zur Lösung dieser Aufgaben (WO 95/28345) werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum voneinander unabhängigen Veredeln, längsregistergenauen Zusammenführen und gegebenenfalls gemeinsamen Weiterverarbeiten von Papierbahnen vorgeschlagen. Nach diesem Verfahren werden die verschiedenen Papierbahnen von einer Vorratstrommel über ein als erste Spannungsstelleinheit dienendes Paar von Abzugswalzen in bahnspezifische Veredelungsstrecken geleitet, dort einzeln und unabhängig voneinander veredelt, gegebenenfalls über Umlenkwalzen zusammengeführt und einer gemeinsamen Verarbeitungsstrecke zugeführt. In der gemeinsamen Verarbeitungsstrecke, vorzugsweise nach den bahnspezifischen Veredelungsstrecken und unmittelbar vor der gemeinsamen Verarbeitungsstrecke, ist eine Zugeinheit angeordnet, mittels der in allen Papierbahnen zwischen den Abzugswalzen und der Zugeinheit in Längsrichtung der Papierbahn eine für alle Papierbahnen im wesentlichen gleiche Zugspannung aufgebaut wird. Vorzugsweise sind die Zugrollen so ausgebildet, dass jeweils eine über die volle Breite der jeweiligenPapierbahnen im wesentlichen konstante Zugspannung herrscht. Vorzugsweise ist die Zugeinheit auch als ein Paar von Zugwalzen aus Gummi ausgebildet. Über die Drehgeschwindigkeit der Zugwalzen wird die gemeinsame Vorschubgeschwindigkeit der Papierbahnen und damit die Verabeitungsgeschwindigkeit bestimmt. Auf den Papierbahnen sind in gleichmässigen Abständen Markierungen aufgebracht, die mit Bahntastern registriert werden. Über eine von den Signalen der Bahntaster angesteuerte Steuereinheit werden die Abzugswalzen angesteuert. Die Abzugswalzen werden dabei im wesentlichen gebremst und so die auf der bahnspezifischen Veredelungsstrecke zwischen den Abzugswalzen und der Zugeinheit herrschende Bahnspannung geregelt. Weitere Vorrichtungen zum Längsregister-kontrollierten Zusammen führen von Bahnen werden in der EP328783 sowie in der DE1942444 offenbart
Die Schwierigkeiten bei der Veredelung erhöhen sich weiter, wenn Papierbahnen von unterschiedlicher Qualität veredelt werden sollen oder wenn einzelne Papierbahnen sehr verschiedene Veredelungsschritte durchlaufen sollen. Bei Papierbahnen mit deutlich abweichender Qualität denke man an Seidenpapier oder an sogenannte chemische Papiere. Beispielsweise sind das Durchschlagpapiere, die mit mikroskopisch kleinen Farbkapseln versehen sind, die beim Ausüben von Druck die in ihnen enthaltene Farbe abgeben. Bei unterschiedlichen Veredelungsschritten denke man beispielsweise an das Ausstanzen von Adressfenstern, das Einkleben von Werbepäckchen oder das Zusammenfalten in Längsrichtung von an sich breiteren Papierbahnen zu schmaleren, ausfaltbaren Papierbahnen. Solch unterschiedliche Veredelungsschritte können beispielsweise beim Zusammenbinden von Werbematerial zu Heften gefordert sein.
Im praktischen Einsatz der vorgeschlagenen Lösung zeigen sich jedoch ihre Nachteile. Besonders dann, wenn die auf der bahnspezifischen Veredelungsstrecke herrschenden Bahnspannungen der einzelnen Papierbanen für einen optimalen Ablauf der Veredelungsprozesse sehr unterschiedlich eingestellt werden müssen, beobachtet man, dass einzelne Papierbahnen "zusammenfallen" und/oder dass sie auf der gemeinsamen Bearbeitungsstrecke ungewünschte Falten werfen. Dadurch wird die Ausführung der Veredelungsprozesse gestört und/oder mehr Ausschuss produziert.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile dieser bekannten Lösung zum Veredeln und Zusammenführen mehrerer Papierbahnen zu beseitigen. Insbesondere soll die vorliegende Erfindung es ermöglichen, Papierbahnen sehr unterschiedlicher Qualität unabhängig voneinander, jedoch registergenau, zu veredeln und gleichzeitig sehr verschiedenartige Veredelungsprozesse korrekt und zuverlässig auszuführen, wobei auch die Menge von Ausschuss möglichst gering gehalten werden soll. Eine Lösung der Aufgabe wird erreicht durch Anwendung eines Verfahrens, bei dem alle Merkmale des Anspruchs 1 verwirklicht sind, bzw. bei Verwendung einer Vorrichtung mit allen Merkmalen der Ansprüche 11 und 12. Vorteilhafte bzw. alternative Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Das wesentliche Merkmal der erfindungsgemässen Lösung ist es, dass in der Vorrichtung zum längsregister-kontrollierten Zusammenführen und Veredeln zusätzlich zu der nach der gemeinsamen Veredelungsstrecke angebrachten Zugeinheit in wenigstens einer bahnspezifischen Verarbeitungsstrecke mindestens zwei Spannungsstelleinheiten vorhanden sind, von denen eine erste Spannungsstelleinheit vor der bahnspezifischen Verarbeitungsstrecke und eine zweite Spannungsstelleinheit zwischen der ersten Spannungsstelleinheit und der Zusammenführungseinheit angeordnet ist. Die zwischen der ersten und der zweiten Spannungsstelleinheit - üblicherweise entlang der bahnspezifischen Verarbeitungsstrecke - in der Papierbahn herrschende Bahnspannung kann somit im wesentlichen unabhängig von der zwischen der zweiten Spannungsstelleinheit und der Zugeinheit, insbesondere auf der gemeinsamen Veredelungsstrecke, herrschenden Bahnspannung eingestellt werden. Durch die Entkoppelung der Bahnspannungen auf den beiden Teilstrecken wird es einerseits möglich, die Bahnspannung auf der bahnspezifischen Verarbeitungsstrecke optimal an die Erfordernisse des bahnspezifischen Veredelungsprozesses anzupassen. Andererseits kann unabhängig vom bahnspezischen Veredelungsschritt die Bahnspannung auf der gemeinsamen Verarbeitungsstrecke auf einen mit den Bahnspannungen der anderen Bahnen im wesentlichen übereinstimmenden Wert eingestellt werden. Damit wird beispielsweise das Schlagen von ungewünschten Falten vermieden.
Je nach den Erfordernissen des Veredelungsprozesses können zusätzlich zur ersten und zweiten Spannungsstelleinheit und zur Zugeinheit auch weitere Spannungsstelleinheiten hinzugefügt werden. Damit können mehr als zwei Teilstrecken mit definierten Bahnspannungen eingestellt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Papierbahn nacheinander mehrere unterschiedliche Veredelungsprozesse durchlaufen muss.
Auf den Teilstrecken ist die Bahnspannung in Laufrichtung der Papierbahn gesehen im wesentlichen konstant. Die Spannungsstelleinheiten werden vorzugsweise so angesteuert, dass die Bahnspannung in Laufrichtung der Papierbahn von Teilstrecke zu Teilstrecke kaskadenartig abnimmt.
Auf der gemeinsamen Verarbeitungsstrecke sind die Bahnspannungen vorzugsweise auf einen gemeinsamen, im wesentlichen gleichen Wert eingestellt. Hinter der Zugeinheit, insbesondere in der Auffangeinrichtung sind die zusammengeführten Papierbahnen im wesentlichen spannungsfrei.
Um den in Laufrichtung kaskadenförmigen, stufenweisen Abfall der Bahnspannung zu erzielen, muss die Zugeinheit am stärksten ziehen. Die davor liegenden Spannungsstelleinheiten werden so angesteuert, dass sie jeweils weniger stark als die nachfolgende Spannungsstelleinheit ziehen. Alternativ können sie auch so angesteuert werden, dass sie eine bremsende Wirkung haben, mit jeweils gegenüber der nachfolgenden Spannungsstelleinheit grösserer Bremswirkung.
Häufig weicht nur bei einer Papierbahn die Bahnqualität oder der bahnspezifische Veredelungsschritt von den im wesentlichen gleichen Bahnqualitäten bzw. Veredelungsschritt der übrigen Papierbahnen ab. Für beide vorgenannten Fälle sei je ein Beispiel genannt: i) das Einfügen von einer besonders dünnen und reissempfindlichen Bahn aus Durchschlagpapier in einen Stapel von Papierbahnen normaler Bahnqualität; ii) das Zusammenführen von Papierbahnen, die an sich nur zu bedrucken sind, zu einem personalisierten Werbeprospekt, bei dem die Titelseite eine Öffnung für ein Adressfenster aufweisen soll, wobei die Öffnung aus der Papierbahn ausgestanzt wird. In diesen Fällen ist es meist ausreichend, die Bahnspannung lediglich auf der in Bezug auf Bahnqualität oder bahnspezifischen Veredelungsschritt abweichenden Papierbahn gesondert einzustellen.
Je nach Art des Veredelungsprozesses werden die Papierbahnen in gemeinsamen Verarbeitungsschritten fest miteinander verbunden, so dass sie nicht mehr in Längsrichtung gegeneinander verschoben werden können. Beispielsweise werden sie dort mit Heftklammern zusammengehalten oder teilweise miteinander verleimt.
Bei wieder anderen Veredelungsprozessen kann es nur erforderlich sein, dass die Papierbahnen auf der gemeinsamen Verarbeitungsstrecke lediglich, gegebenenfalls reibend, gegeneinander anliegen. Dann ist es innerhalb bestimmter Grenzen tolerierbar, die Bahnspannung in jeder Papierbahn auf der gemeinsamen Verarbeitungsstrecke leicht unterschiedlich, jedoch im wesentlichen auf einen für alle Bahnen gemeinsamen Wert einzustellen. Sollen die Papierbahnen jedoch auf der gemeinsamen Bearbeitungsstrecke fest miteinander verbunden werden, dann ist es notwendig, die Bahnspannungen sehr genau auf den gleichen Wert einzustellen.
Die Mittel zum Aufbau und Einstellen der Bahnspannung, insbesondere die erste, die zweite und mögliche weitere Spannungsstelleinheiten sowie die Zugeinheit, sind vorteilhaft so konstruiert, dass die Bahnspannung über die gesamte Breite der Papierbahn im wesentlichen konstant bleibt. Dies wird näherungsweise dadurch erreicht, dass Spannungsstelleineinheiten und die Zugeineinheit als Zugwalzenpaare, und insbesondere als Gummiwalzen, ausgebildet sind. Bei Gummiwalzen wird der Druck auf die durch das Walzenpaar laufende Papierbahn im allgemeinen gleichmässiger verteilt als bei bekannten (harten) Zugwalzen, so dass die Bahnspannung über die Breite gleichmässig eingestellt wird.
Gerade für veredelte Papierbahnen ist die Forderung nach möglichst guter Gleichmässigkeit der Bahnspannung über die Breite der Papierbahn von wesentlicher Bedeutung, insbesondere damit ein Einreissen der Papierbahn oder das Auftreten von ungewünschten Falten und somit der Verlust veredelten Materials möglichst vermieden wird. Vorteilhaft können Zugwalzen, insbesondere Gummiwalzen, daher auch an ihrem Umfang mit einem bestimmten, an die Form der Oberfläche der durchlaufenden Papierbahn angepassten Profil versehen werden. Beispielsweise können auf die Papierbahnen aufgebrachte Veredelungsprodukte beim Durchlaufen der Papierbahnen durch die entsprechenden Zugwalzenpaare über passende Ausnehmungen des Profils aufgenommen werden, so dass auch in diesem Fall der Druck annähernd gleichmässig über die Breite der Papierbahn verteilt wird.
Im allgemeinen werden als Zugwalzen Zylinderwalzen mit einem Normalumfang von 24" (60,96 cm) verwendet. Beide Zylinderwalzen des Zugwalzenpaares werden üblicherweise synchron angetrieben, sodass die gleiche Umfangsgeschwindigkeit gegeben ist. Die Achsen der beiden Zylinderwalzen sind genau aufeinander ausgerichtet und stehen senkrecht zur Papiertransportrichtung. Damit wird der vom Zugwalzenpaar auf die dazwischenliegenden Papierbahnen ausgeübte Anpressdruck gleich und die Papierbahnen werden ohne den geringsten Umschlingungswinkel geradlinig transportiert. Es ist offensichtlich, dass abhängig vom Material bzw. der Nachgiebigkeit der Umhüllung der Zugwalzen oder von der Glattheit der Oberfläche der Papierbahn, die Umfangsgeschwindigkeit der Zugwalzenpaare an die jeweilige Dicke der dazwischen transportierten Papierbahnen angepasst werden muss. In besonderen Anwendungsfällen kann es auch vorteilhaft sein, die beiden Zugwalzen separat und unabhängig voneinander anzutreiben.
Die Einstellung des Längsregisters einer Papierbahn kann prinzipiell auf zwei Arten erfolgen. Zum ersten dadurch, dass der Laufweg der Papierbahn innerhalb der bahnspezifischen Verarbeitungsstrecke mittels einer Längsregisterstelleinheit direkt einstellbar ist. Zum zweiten dadurch, dass die mit der Elastizität der Papierbahnen verbundene und von der Bahnspannung abhängige Dehnung der Papierbahnen ausgenutzt wird, um die Markierungen auf den verschiedenen Papierbahnen relativ gegeneinander so zu verschieben, dass sie auf der gemeinsamen Verarbeitungsstrecke längsregistergenau in Deckung sind.
Die direkte Einstellung des Laufweges hat den Vorteil, dass das Längsregister einer Papierbahn direkt und unabhängig von der Bahnspannung eingestellt werden kann. Dann ist dafür zu sorgen, dass gleichzeitig mit der Veränderung des Laufweges der Papierbahn ihr Vorschub auf der vor der Längsregisterstelleinheit liegenden Teilstrecke synchron zur Veränderung des Laufweges angepasst wird.
Bei der zweiten Möglichkeit der Einstellung des Längsregisters unter Ausnutzung der elastischen Dehnung der Bahnen kann es zu Problemen kommen, wenn nämlich Papierbahnen in einem anderem Dehnungszustand bedruckt werden als in dem, in dem sie im fertigen Produkt vorliegen. Dann können unakzeptable Verzerrungen des Druckbildes die Folge sein. Eine Abhilfe dieses Problems liefert die Technik des Digitaldrucks. Beim Digitaldruck kann die spätere Verzerrung des Druckbildes bereits beim Drucken kompensiert werden, indem das Druckbild bewusst in entgegengesetzter Richtung so verzerrt aufgebracht wird, dass die spätere Verzerrung in Folge der sich ändernden Dehnung der Papierbahn kompensiert wird. Bedrucken gehört zu den häufigsten Arten der Vorbearbeitung von zu veredelnden Papierbahnen. Die hier beschriebene Kombination der Technik des Digitaldrucks mit der Technik der dehnungsbasierten Längsregistereinstellung bietet hier ein besonderes Potential zur Vereinfachung und Kostensenkung von Veredelungsprozessen, weil eine Vorbearbeitung der Papierbahnen entfallen kann und preiswerteres Rohpapier verwendet werden kann, wenn alle für das Fertigprodukt erforderlichen Veredelungsprozesse in einer Vorrichtung integriert ausgeführt werden können.
Vorzugsweise werden Spannungsstelleinheiten durch Zugwalzenpaare gebildet. Die Anordnung weiterer solcher Spannungsstelleinheiten ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Verarbeitungsstrecke besonders lang ist oder wenn auf der Verarbeitungsstrecke nacheinander mehrere Veredelungsschritte zu durchlaufen sind, um die Bahnspannung auf jeder Teilstrecke für die entsprechenden Verarbeitungsschritte anzupassen und auf jeder Teilstrecke sicher zu halten.
In Abhängigkeit von der Qualität der Papierbahn, insbesondere bei Papierbahnen mit besonders glatter Oberfläche, können auch mehrere auf gleiche Transportgeschwindigkeit eingestellte Zugwalzenpaare zu einer Spannungsstelleinheit zusammengefasst sein. Dies hat den Zweck, einen ausreichenden Kraftschluss zwischen den einzelnen Papierbahnen zu gewährleisten und gegebenenfalls vorhandene Luftbläschen, ein besonders bei mehrlagigen Papierbahnen häufig auftretendes Problem, zwischen den Papierbahnen auszupressen.
Mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung wird es auch möglich, dass je nach Anforderung auch vor dem Zusammenführen aller Papierbahnen wenigstens ein Veredelungsprozess darin bestehen kann, wenigstens zwei Papierbahnen zusammen zu führen.
Die Erfindung wird nun im folgenden anhand der Zeichnung rein beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
Die Figuren werden im folgenden zusammenhängend beschrieben.
Figur 1 zeigt eine vereinfachte, teilweise schematische und nicht in allen Teilen masstabsgetreue Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Vier Papierbahnen 1, 2, 3 und 4 werden in Blickrichtung des Betrachters jeweils von (nicht gezeigten) Zuführeinheiten abgerollt und über Umlenkeinheiten (in der Zeichnung ist eine Umlenkeinheit für dritte Papierbahn mit 12c bezeichnet) um einen rechten Winkel in der Zeichnung nach rechts'umgelenkt.
Im gezeigten Beispiel sind die Umlenkeinheiten als sogenannte Wendekreuze 59a, 59b, 59c und 59d ausgeführt. Ein Wendekreuz ist eine aus wenigstens einer zylindrische Umlenkwalze bestehenden Umlenkeinheit, wobei die Umlenkwalze mit ihrer Drehachse parallel zu der von der Papieroberfläche definierten Ebene und unter einem Winkel von 45° zur Laufrichting des einlaufenden Papiers angeordnet ist. Nach dem Durchlaufen des Wendekreuzes ist die Normale auf die von der Papieroberfläche definierten Ebene unverändert geblieben oder hat sich umgekehrt (d.h. die Papierbahn wurde "von oben nach unten" gewendet), die Laufrichtung der Papierbahn ist jedoch um einen rechten Winkel (90°) umgelenkt. Eine Seitenansicht solcher Wendekreuze 59a, 59b, 59c, 59d, 59e und 59f ist in Figur 3, eine Draufsicht in Figur 4 gezeigt.
Die genaue Funktionsweise eines Wendekreuzes ist für die Erfindung unwesentlich. Vorteilhaft ermöglichen solche Wendekreuze jedoch einen wie in den Figuren 2 und 3 deutlich gezeigten, räumlich kompakten und platzsparenden Aufbau der gesamten Vorrichtung. Alle zu veredelnden Papierbahnen 1 bis 6 werden aus parallel nebeneinander angeordneten, im wesentlichen baugleichen Abrolleinheiten 40a bis 40f (Fig. 4) in ebenfalls parallel nebeneinander angeordnete, durch im wesentlichen baugleiche Digitaldrucksysteme 71a bis 71f (Fig. 4) zugeführt und dort bedruckt, und anschliessend über Wendekreuze 59a bis 59f in die gleiche Laufrichtung umgelenkt.
Nach dem Wendekreuz folgt für jede Papierbahn als erstes Mittel zur Regelung der Bahnspannung eine erste Spannungsstelleinheit 19. Beispielhaft ist in Figur 1 für die Papierbahn 4 die erste Spannungsstelleinheit mit 19d bezeichnet und mit gestrichelter Linie umrahmt.
Diese bevorzugte Ausführungsform einer Spannungsstelleinrichtung 19d wird nun anhand der Darstellung in der Figur 1 beschrieben. Die Spannungsstelleinrichtung 19d besteht aus einer ersten Umlenkwalze 81, einem Variator 82, einer Andruckwalze 83, einer Spannungsmesswalze 84 und einer optionalen zweiten Umlenkwalze 85. Die Achsen aller Walzen sind parallel zueineander ausgerichtet. Der Variator 82 ist in der Symmetrieebene, die zur ersten Umlenkwalze 81 und zur Spannungsmesswalze 84 gehört, angeordnet. Die Position des Variators 82 kann in der Symmetrieebene gegenüber der ersten Umlenkwalze 81 und der Spannungsmesswalze 84 (d.h. in der Darstellung der Figur 1 nach oben bzw. unten) bei im wesentlichen gleichbleibendem Umschlingungswinkel der Papierbahn um den Variator 82 geändert werden. Die Andruckwalze 83 bildet mit dem Variator 82 ein Walzenpaar; sie ist mit Druckschluss auf den Variator 82 angeordnet. Die Papierbahn ist um die Spannungsmesswalze 84 geschlungen, so dass die Bahnspannung aufgrund der Kraftwirkung der gespannten Papierbahn auf die Spannungsmesswalze 84 (in der Figur 1 eine die Spannungsmesswalze 84 nach oben ziehende Kraft) gemessen werden kann. Zweckmässigerweise sind die Lager (nicht gezeigt) der Achse der Spannungsmesswalze 84 in einem Kraftaufnehmer (nicht gezeigt) gelagert. Die zweite Umlenkwalze 85 lenkt die Papierbahn am Ausgang der Spannungsstelleinrichtung 19d in eine gewünschte Auslaufrichtung um. Diese Funktion der zweiten Umlenkwalze 85 ist nicht wesentlich für das Funktionieren der gezeigten Anordnung als Spannungsstelleinheit.
Wie in den Figuren 1 (bzw. 3) gezeigt, laufen alle 4 (bzw. 6) Papierbahnen nach dem Durchlaufen der Wendekreuze 59a bis 59d (bzw. 59f) bereits räumlich gesehen über- bzw. untereinander. Sie sind dabei jedoch noch nicht zusammengeführt, sondern durchlaufen erst noch unabhängig voneinander bahnspezifische Verarbeitungsstrecken 10a bis 10d.
Zu den bahnspezifische Verarbeitungsstrecken 10a bis 10d gehören zunächst die oben bereits beschriebenen im wesentlichen baugleichen, ersten Spannungsstelleinheiten 19a bis 19d. Dann folgen unterschiedliche bahnspezifische Veredelungsstrecken 13a bis 13d, eine zweite Spannungsstelleinheite 20a bis 20d und Mittel zur kongruenten Regelung der Längsregister 14a bis 14d. Anschliessend werden die Papierbahnen 1 bis 4 in der Zusamenführungseinheit 21 zusammengeführt und einer gemeinsamen Bearbeitungstrecke 22 zugeführt.
In dem in Figur 1 gezeigten Beispiel durchläuft die Papierbahn 1 keinen bahnspezifischen Veredelungsprozess mehr. Die Papierbahn 2 wird in einem Falzpflug 77 entlang ihrer Längsrichtung gefaltet. Die Papierbahn 3 durchläuft ein Leimwerk 72. Papierbahn 4 durchläuft zunächst eine Stanzeinrichtung 73 mit einen Stanzabfallbeseitiger 74, an dem ein Auffangbehälter für Stanzabfall 75 befestigt ist, und anschliessend ein Spendeaggregat 76 zum Aufbringen von Objekten, wie beispielsweise Antwortkartenn, Probepäckchen oder dergleichen, die mittels der Leimdüse 78 angebracht werden.
Die gemeinsame Bearbeitungsstrecke 22 besteht in Figur 1 aus einem Falzpflug 79, der die vier zusammengeführten Papierbahnen gemeinsam in Längsrichtung faltet, dem Bahntaster 24 und der Zugeinheit 25, die als Paar von zwei gleichen, aufeinandergedrückten und gegeneinender drehend angetriebenen Zugwalzen ausgebildet ist.
Der gemeinsamen Bearbeitungsstrecke 22 schliest sich noch eine Auffangrichtung 26 für die veredelten und zusammengeführten Papierbahnen an. Als erstes Element der Auffangeinrichtung 26 wird in der Figur 1 noch ein Formatschneider 27 gezeigt. In der Draufsicht von Figur 4 erkennt man in einer beispielsweisen Ausführungsform mögliche weitere nachfolgende Elemente einer Auffangeinrichtung 26, insbesondere einen ersten Rotationsformatschneider 28, eine 90° Umlenkstation 29, einen zweiten Rotationsformatschneider 30 und eine kompensierende Stapeleinrichtung 31 für die auf Format zugeschnittenen Fertigprodukte.
In Figur 1 besteht für jede Papierbahn 1 bis 4 die zweite Spannungsstelleinheit 20a bis 20d im wesentlichen aus einem Paar ungleicher, zylindrischer, mit Druckschluss gegeneinander gepresster Walzen, nämlich aus der dickeren, feststehenden zweiten Walze 92 und der dünneren, gegen die feststehende zweite Walze 92 angedrückten Presswalze 93.
Bei festem Druckschluss, d.h. wenn ein Durchgleiten der Papierbahn'durch die aufeinander gepressten Walzen nicht möglich ist, lässt sich über die Umdrehungsgeschwindigkeit der Presswalze 93 die Vorlaufgeschwindigkeit der Papierbahn und damit eine gegenüber der Zugeinheit 25 definierte, vorzugsweise bremsende Wirkung erzielen und somit auf dem dazwischenliegenden Teilstück der Papierbahn, und damit in der gemeinsamen Verbeitungsstrecke 22 eine definierte, für alle Papierbahnen gleiche Bahnspannung einstellen. Entsprechend kann gegenüber der ersten Spannungsstelleinheit 19, insbesondere dem aus der Andruckswalze 83 und dem Variator 82 gebildeten Druckwalzenpaar, eine ziehende Wirkung und damit ebenfalls eine definierte Bahnspannung aufgebaut werden.
Die im Beispiel der Figur 1 gezeigten Mittel zur kongruenten Regelung der Längsregister 14 umfassen die Längsregisterstelleinheit 15, den Längsregistertaster 16 und die (nicht gezeigte) Längsregisterregeleinrichtung. Die Längsregisterstelleinheit 15 ist vorteilhaft zwischen dem Ende der bahnspezifischen Veredelungsstrecke 13 und unmittelbar vor der Zusammenführungseinheit 21 angeordnet und ermöglicht eine direkte Einstellung des Laufweges der Papierbahn auf der bahnspezischen Veredelungsstrecke 13.
Allgemein betrachtet, kann eine direkte Einstellung des Laufweges der Papierbahn beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine Umlenkwalze, die mit ihrer Achse senkrecht zur Laufrichtung der Papierbahn angeordnet ist, im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Papierbahn gegen die Papierbahn gedrückt wird, so dass sich dadurch der Umschlingungswinkel der Papierbahn um die Umlenkwalze ändert. Wird der Umschlingungswinkel grösser, so nimmt auch der Laufweg der Papierbahn zu und ihr Register wird gegenüber dem Register anderer Papierbahnen in Laufrichtung gesehen zurückversetzt.
Zu der in Figur 1 gezeigten Längsregisterstelleinheit 15 gehört die bewegliche erste Walze 91 und die feststehende zweite Walze 92. Durch Lageveränderung der ersten Walze 91 im wesentlichen in azimutaler Richtung um die zweite Walze 92 herum wird der Umschlingungswinkel der Papierbahn auf der zweiten Walze 92 und somit der Laufweg der Papierbahn verändert.
Besonders vorteilhaft lässt sich, wie in Figur 1 gezeigt, eine Länggsregisterstelleinheit mit einer Spannungsstelleinheit zu einer aus nur drei Walzen bestehenden Anordnung kombinieren. Figur 1 zeigt die Kombination der Länggsregisterstelleinheit 15 mit der zweiten Spannungstelleinheit 20 zur einer aus nur drei Walzen, nämlich der beweglichen ersten Walze 91, der feststehenden zweiten Walze 92 und der Presswalze 93, bestehenden Anordnung.
Alternativ zu der aus den Walzen 91 und 92 bestehenden, ersten Ausführungsform einer Längsregisterstelleinheit 15 kann das Längsregister beispielsweise auch direkt eingestellt werden, mit einer in Figur 2 gezeigten, aus drei Walzen bestehenden, zweiten Ausführungsform. Eine feststehende Eingangswalze 97 lenkt die Richtung der in die Anordnung einlaufenden Papierbahn 1 in eine bestimmte, mit Stellrichtung 102 bezeichnete, erste Laufrichtung um. Eine in der Stellrichtung 102 verschiebbar angeordnete Umkehrwalze 98 lenkt die Laufrichtung der Papierbahn aus der Stellrichtung 102 in die genau entgegengesetzte Umkehrrichtung 103 um. Schliesslich lenkt die ebenfalls feststehende Ausgangswalze 99 die Papierbahn 1 in einen frei wählbaren, weiten Bereich 101 von Auslaufwinkeln um. Auch der Einlaufwinkel der Papierbahn 1 ist in einem weiten Bereich 100 frei wählbar. Wichtig ist, dass der Umschlingungswinkel der Papierbahn um die Umlenkwalze 98 genau 180° ist. Diese Bedingung ist durch eine geeignete Wahl der relativen Anordnung der Eingangswalze 97 und der Ausgangswalze 99 gegenüber der Umkehrwalze 98 leicht zu erfüllen. Die Position der Umlenkwalze 98 kann entlang der Stellrichtung 102 verschoben werden. Wird die Umlenkwalze 98 um einen bestimmten Abstand Δx auf die Eingangswalze 97 bzw. Ausgangswalze 99 zu (bzw. von ihr weg) verschoben, so verkürzt (verlängert) sich der Laufweg der Papierbahn um genau den doppelten Abstand 2Δx. Damit läst sich die Einstellung des Längsregisters besonders leicht streckengenau kalibrieren.
Die Figur 3 zeigt eine massstabsgetreue, und insbesondere im Bereich der durch Wendekreuze 59a bis 59f realisierten Umlenkeinheiten sowie im Bereich der Zusammenführungseinheit 21 technisch detailliertere Seitenansicht einer kompletten erfindungsgemässen Vorrichtung zur Veredelung und Zusammenführung von sechs Papierbahnen 1 bis 6. Die Papierbahnen werden, wie in Figur 1, in Blickrichtung des Betrachters aus (nicht gezeigten) Zuführeinheiten gespendet, in (nicht gezeigten) Digitaldrucksystemen bedruckt und in die gezeigte Vorrichtung über die Wendekreuze 59a bis 59f nach rechts umgelenkt eingeführt. Nach Durchlaufen der Wendekreuze laufen die Papierbahnen bereits räumlich gesehen über- bzw. untereinander, sind jedoch noch nicht zusammengeführt im Sinne der Erfindung. In der Figur 3 rechts neben jedem der untereinander baugleichen Wendekreuze 59a bis 59f beginnt für jede Papierbahn 1 bis 6 mit den ebenfalls untereinender baugleichen, ersten Spannungsstelleinheiten 19a bis 19f eine bahnspezifische Verarbeitungsstrecke mit den folgenden Veredelungsstationen: Die Papierbahnen 1 und 2 laufen ohne weiteren Veredelungsschritt direkt in die weiter oben anhand der Figur 1 bereits beschriebene Kombination von Längsregisterstelleinheit 15a und 15b und zweiten Spannungsstelleinheit 20a und 20b, bevor sie an den Längsregistertastern 16a und 16b vorbei in die Zusammenführungseinheit 21 gelangen. Die Papierbahn 3 durchläuft zunächst einen Falzpflug 77, die Papierbahn 4 ein Leimwerk 72 und die Papierbahn 5 eine Stanzeinrichtung 73. Die Papierbahn 6 durchläuft ein Spendeaggregat 76, wird anschliessend von der Leimdüse 78 mit Leim beschichtet und mit der Papierbahn 5 zusammengeleimt zur Papierbahn 5'. Dann laufen die Papierbahnen 3, 4 und 5' jeweils noch getrennt in eine Kombination von Längsregisterstelleinheit 15c bis 15e und zweiten Spannungsstelleinheit 20c bis 20e. Die Papierbahnen 3 und 4 laufen dann noch an den Längsregistertastern 16c und 16d vorbei, bevor auch sie, zusammen mit Papierbahn 5, in die Zusammenführungseinheit 21 gelangen und zusammengeführt werden.
Die Längsregistertaster 16a bis 16d detektieren die auf die jeweils vorbei laufenden Papierbahnen 1 bis 4 in regelmässigen Abständen aufgebrachten Markierungen und geben jeweils ein Signal an die (nicht gezeigte) Steuereinheit der Vorrichtung. Über die zeitliche Reihenfolge des Eintreffens der Signale kontrolliert die Steuereinheit, ob die Längsregister der einzelenen Papierbahnen 1 bis 4 untereinander kongruent in Deckung sind und erkennt für jede Papierbahn 1 bis 4 eine mögliche Abweichung. Wird für eine der Papierbahn 1 bis 4 eine Abweichung festgestellt, so wird für jede mit abweichendem Register laufende Papierbahn über eine zugeordnete Längsregisterregeleinrichtung (nicht gezeigt) ein Steuerungssignal an die entsprechende Längsregisterstelleinheit 15a bis 15d gegeben, um die Abweichung zu korrigieren.
Der unmittelbar vor der Zugeinheit 25 angebrachte Bahntaster 24 detektiert die Markierungen, die auf der im Bereich der Zusammenführungseinheit 21 und der nachfolgenden gemeinsamen Verabeitungsstrecke oben auf den anderen Papierbahnen aufliegenden Papierbahn 5' aufgebracht sind, und gibt entsprechende Signale an die Steuereinheit. Mit Hilfe der vom Bahntaster 24 erzeugten Signale erkennt die Steuereinheit die gemeinsame Laufgeschwindigkeit der zusammengeführten Papierbahn und kann über eine die Zugeinheit ansteuernde Regeleinrichtung die absolute Laufgeschwindigkeit einstellen. Ausserdem kann aus einem Vergleich der zeitlichen Abfolge des Eintreffens der Signale vom Bahntaster 24 mit der Abfolge der von den Längsregistertastern 16a bis 16d erzeugten Signale eine mögliche Abweichung des Längsregisters der Papierbahn 5' von den Längsregistern der Papierbahnen 1 bis 4 festgestellt und durch Ansteuerung des der Papierbahn 5' zugeordneten Längsregisterstelleinheit 15e korrigiert werden.
Die Zusammenführungseinheit 21 weist, wie in Figur 3 gezeigt, vorteilhaft mindestens für jede der einlaufenden Papierbahnen 1 bis 5' eine Umlenkwalze 94a bis 94e und eine Führungswalze 95a bis 95e auf. Die Drehachsen aller Umlenkwalzen 94a bis 94e sind einer Ebene angeordnet, wodurch die Papierbahnen 1 bis 5' nach Umlaufen um die Umlenkwalzen 94a bis 94e aneinander anliegen. Jede der Umlenkwalzen ist mit einem Kraftaufnehmer gelagert, mit dem die Bahnspannung der betreffenden Papierbahn gemessen wird.
In der Figur 3 durchlaufen die zusammengeführten Papierbahnen auf der gemeinsamen Verarbeitungsstrecke einen Endfalzpflug 79, die Zugeinheit 25, einen Formatschneider und weitere (in Figur 3 nicht mehr, jedoch in Figur 4 in Draufsicht gezeigte) Aggregate, insbesondere einen ersten Rotationsschneider 28, eine 90°-Umlenkstation 29 und einen zweiten Formatschneider 30. Die aus der zusammengeführten, endlosen Papierbahn auf Format geschnittenen, einzelnen Fertigprodukte des Veredelungsprozesses werden abschliessend in einer kompensierenden Stapeleinrichtung 31 übereinander gestapelt.
Ein Gesamtblick auf die Anordnung und Anbringung der funktionellen Elemente der Vorrichtung zeigt einen modularen Aufbau der Vorrichtung. Dadurch ist es mit relativ geringem Aufwand möglich, die Vorrichtung für die gleichzeitige Veredelung weiterer Papierbahnen durch Hinzufügen der entsprechend zusätzlich benötigten Elemente zu erweitern, oder durch Ersetzen einzelner Elemente, insbesondere vonVeredelungsaggregaten, die Vorrichtung für andere Anwendungen anzupassen bzw. umzurüsten.
Die Figur 4 zeigt eine Draufsicht derselben Vorrichtung, die in Figur 3 in Seitenansicht gezeigt ist. Diese Ansicht verdeutlicht nochmals den modularen Aufbau der gesamten Vorrichtung.
Deutlich ist die parallele Anordnung der sechs Zuführeinheiten für die sechs Papierbahnen 1 bis 6 zu erkennen. Im einzelnen umfasst jede der Zuführeinheiten 10a bis 10f eine Abrolleinheit 40a bis 40f, zu denen insbesondere die in Figur 4 bezeichneten Abwickelvorrichtungen 41a bis 41f mit Vorratstrommeln 42a bis 42f, und die Bahnführungsvorrichtung 49a bis 49f gehören. Als ersten Veredlungsschritt durchläuft jede Papierbahn 1 bis 6 ein Digitaldrucksystem 71a bis 71f. Anschliessend durchlaufen die Papierbahnen 1 bis 6 die von oben deutlich erkennbaren Wendekreuze 59a bis 59f, und laufen auf den folgenden Strecken bereits räumlich gesehen über- bzw. untereinander, sodass in dieser Darstellung die in Figur 3 gezeigten Elemente der bahnspezifischen Veredelungsstrecken nicht erkennbar sind. Deutlich sind jedoch von oben wieder die Bearbeitungsaggregate der gemeinsamen Verarbeitungsstrecke zu erkennen. Dazu gehören in der Reihenfolge des Durchlaufs der zusammengeführten Papierbahn im einzelnen: der Endfalzpflug 79, die Zugeinheit 25, der Formatschneider 27, der erste Rotationsschneider 28, die 90°-Umlenkstation 29, der zweite Formatschneider 30 und die die geschnittenen Fertigprodukte übereinander stapelnde, kompensierende Stapeleinrichtung 31.
Die Figur 5 zeigt eine detaillierte Seitenansicht einer einzelnen Zuführeinheit, so wie sie in der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Vorrichtung für jede Papierbahn vorgesehen ist. Insbesondere erkennt man deutlich in der Abrolleinheit 40 die Abwickelvorrichtung 41 mit unter anderem der Vorratstrommel 42 und der Bahnführungsvorrichtung 49, sowie im weiteren Verlauf der Papierbahn das Digitaldrucksystem 71.
Die Darstellung der Anordnung der Elemente der Zuführeinheit dient lediglich zur Vervollständigung der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung. Die Details sind jedoch für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich; darum wird an dieser Stelle auf eine weitere Beschreibung verzichtet.
Üblicherweise liegt ein Vorrat einer zu veredelnden Papierbahn zu einer Rolle aufgerollt vor. Es ist aber auch denkbar, dass in einer anderen, nicht gezeigten Ausführungsform einer Zuführeinheit eine Papierbahn in Längsabschnitte gefaltet vorliegt. In diesem Fall sind die Falze auf der Papierbahn vorteilhaft synchron mit einem möglichen Seitenregister angebracht und so angeordnet, dass sie das Erscheinungsbild der Papierbahn möglichst wenig störend beeinflussen.
Im vorhergehenden wurde die Erfindung beispielhaft anhand von konkreten, bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Verschiedene Änderungen und Modifikationen werden dem Fachmann beim Lesen der Beschreibung offensichtlich. Es ist beabsichtigt, dass alle diese Änderungen und Modifikationen als unter die Erfindung fallend angesehen werden und somit in den Umfang der folgenden Patentsprüche gehören.