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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kernrohr für eine Bahnrolle mit einen hohlen
Kernrohr, das eine vorbestimmte Länge zum darauf Aufwickeln einer Bahn hat, und Magnete,
vorgesehen nahe eines Endes des hohlen Kernrohres in Umfangsabständen, derart
bestimmt, dass der Betrag und der Durchmesser der darauf aufgewickelten Bahnrolle
durch einen Winkelsensor berechnet werden kann.
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Ein Beispiel für solch ein Kernrohr für eine Bahnrolle ist in der Europäischen
Patentanmeldung EP 0 401 036 gezeigt, die ein Kernrohr (Spule) mit einer Kernwelle und ein
Paar von einstückig mit der Kernwelle aus einem synthetischen Kunstharzmaterial
gebildete Flansche zeigt. Magnetabschnitte, angeordnet an der äußeren Oberfläche eines
dieser Flansche, werden verwendet, so dass der verbleibende Betrag des Thermo-
Rollenpapieres über Spulen, die die Aufgabe eines Winkelsensors wahrnehmen, erfasst
wird.
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Das Kernrohr (Spule) ist durch ein Paar von zylindrischen Einsetzvorsprüngen, die von
einem Paar von Lagerteilen vorspringen, und die in die gegenüberliegenden Enden einer
Einsetzbohrung der Spule eingesetzt sind, gelagert.
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Da der Abstand zwischen diesen zwei zylindrischen Einsetzvorsprüngen kleiner als die
äußere Länge des Kernrohres selbst ist, muß eine ziemlich komplexe Vorrichtung für die
erforderliche Gleitbewegung von zumindest einem Lagerteil vorgesehen werden.
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Überdies erfordert das Auswechseln des Kernrohres selbst eine ziemlich komplexe
Bewegung, da das Kernrohr erfordert geneigt zu werden und zusätzlich muß gleichzeitig
die Einsetzbohrung mit den zwei Lagerteilen ausgerichtet werden, um ein neues
Kernrohr einzusetzen.
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Noch wichtiger ist, da das in der EP 0 401 036 A1 gezeigte Kernrohr nur durch die
Einsetzvorsprünge an seinen äußeren Enden gelagert ist, muß es das gesamte Gewicht der
Bahnrolle, die um das Kernrohr aufgewickelt ist, tragen. Dies trifft besonders zu, wenn
die Bahnrolle neu und von einer großen Abmessung ist.
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Demzufolge muß das Kernrohr eine äußerst stabile Mittelwelle aufweisen, so dass sie
während der Drehung nicht durchgebogen werden kann, wenn das Kernrohr bestimmt ist
für Papierrollen mit großem Durchmesser verwendet zu werden, wie sie z. B. in der
Papierindustrie üblich sind. Dies führt jedoch zu einem erhöhten Gewicht des Kernrohres,
was wiederum die die Reibung an den Lagern erhöht und das Auswechseln und den
Transport der Kernrohre außerhalb der Maschine verkompliziert.
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Demzufolge ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Kernrohr für eine Bahnrolle,
wie vorerwähnt, dadurch zu verbessern, dass das Kernrohr der Bahn gestattet auf der
Bahnrolle platziert zu werden, wobei die Bahnen weder ungleich gedehnt, noch verzerrt
werden, so dass eine gleichmäßige Qualität der Bahnen angeboten werden kann,
während gleichzeitig das Auswechseln des hohlen Kernrohres, um darauf eine Bahn
aufzuwickeln, vereinfacht werden kann.
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Diese Aufgabe wird für ein Kernrohr für eine Bahnrolle in einer erfinderischen Weise
dadurch gelöst, dass das hohle Kernrohr, zusammen mit einer hohlen Welle, die rund um
eine feststehende Welle drehbar montiert ist, drehbar ist, weil der Winkelsensor auf der
feststehenden Welle vorgesehen ist und dadurch, dass die Magnete an dem
Innenumfang des hohlen Kernrohres vorgesehen sind.
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Da das hohle Kernrohr (P) zusammen mit einer hohlen Welle (1c) drehbar ist, die selbst
um eine feststehende Welle (1b) drehbar montiert ist, wird das hohle Kernrohr (p) nicht
länger von dem gesamten Biegemoment betroffen, das durch das Gewicht der Bahnrolle
(R) während des Drehens verursacht wird. Demzufolge kann das hohle Kernrohr aus
einem leichteren Material hergestellt werden, das das Auswechseln und den Transport
des hohlen Kernrohres und der drauf aufgewickelten Bahnrolle leichter macht.
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Überdies ist es außerdem möglich, da die Magnete (24) in dem Innenumfang des hohlen
Kernrohres vorgesehen sind, das andere Ende des hohlen Kernrohres (P) zu
verwenden, wo die Magnete (24), die mit den Winkelsensoren (25) zusammenarbeiten, nicht
platziert sind, um das hohle Kernrohr (P) an der drehbaren hohlen Welle (1c) zu
befestigen, um so zu garantieren, dass die Bahnrollen weder ungleich gedehnt, noch durch
einen zufälligen Schlupf des hohlen Kernrohres im Verhältnis zu der drehbaren hohlen
Welle verzerrt werden.
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Vorzugsweise kann solch ein Kernrohr in Verbindung mit einer herkömmliche
Medikamenten- Verpackungsvorrichtung verwendet werden, die eine Bahnzuführeinheit enthält,
die drehbar eine aufgerolltes Bahn eines wärme- schmelzbaren Verpackungspapiers
lagert und eine Versiegelungsvorrichtung, vorgesehen in einem Zuführpfad, durch den
die Verpackungsbahn abgerollt und zugeführt wird. Stromauf in der
Versiegelungsvorrichtung wird das Blatt halb gefaltet, Medikamente werden zugeführt, und das Blatt wird
in der Breitenrichtung und entlang der Kanten durch die Siegeleinrichtung heißgesiegelt,
um die Medikamente zu versiegeln.
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Ein Thermodrucker ist üblicherweise stromauf der Position vorgesehen, an der das Blatt
zur Hälfte gefaltet wird, um das Verpackungsblatt zu bedrucken.
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Weiter bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
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Weitere Merkmale und Ziele der vorliegenden Erfindung werden aus der
folgenden, in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommenen Beschreibung deutlich,
in denen:
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Fig. 1 eine schematische Teilansicht einer Papierzuführungseinheit und einer
Verpackungseinheit einer Verpackungsvorrichtung ist;
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Fig. 2 eine vertikale Schnittdarstellung der Papierzuführungseinheit mit einer
darauf montierten Papierrolle ist;
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Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm eines Steuerschaltkreises einer
Spannungseinstellvorrichtung für eine Verpackungsfolie ist;
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Fig. 4 ein Flußdiagramm ist, das den Betrieb einer Spannungseinstellvorrichtung
eines ersten Ausführungsbeispieles veranschaulicht;
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Fig. 5 eine Seitenansicht einer Papierzuführungseinheit eines zweiten
Ausführungsbeispieles ist, wenn gesehen in die Richtung von Pfeil V-V von Fig. 2,
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Fig. 6 eine Seitenansicht der Papierzuführungseinheit des zweiten
Ausführungsbeispieles ist, wenn in die Richtung des Pfeiles VI-VI von Fig. 2 geschaut wird;
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Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Winkelsensors einer Spannungs-
Einstellvorrichtung eines zweiten Ausführungsbeispieles ist;
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die Fig. 8A-8D schematische Ansichten von unterschiedlichen
Winkelsensor- Typen sind;
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die Fig. 9A, 9B Ansichten sind, die eine Grundfunktion der Spannungs-
Einstellvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispieles zeigen;
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Fig. 10 ein Flußdiagramm ist, das einen speziellen Betriebsmodus der
Spannungs- Einstellvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispieles zeigt;
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Fig. 11 ein Flußdiagramm ist, das einen normalen Betriebsmodus derselben zeigt;
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Fig. 12 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der angelegten
Gleichspannung und der Wickellänge während des speziellen Modus zeigt; und
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Fig. 13 veranschaulicht, wie ein Schlupferfassungssensor Schlupf erfasst.
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Das erste hierin beschriebene Ausführungsbeispiel bildet keinen Teil der vorliegenden
Erfindung.
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Ausführungsbeispiele dieser Erfindung sind in Bezug zu den Zeichnungen
beschrieben. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Medikamenten-
Verpackungsmaschine, die hauptsächlich eine Papierzuführungseinheit und eine Verpackungseinheit
zeigt. Die Papierzuführungseinheit hat eine Tragwelle 1, auf der drehbar ein Kernrohr P
montiert ist, auf das eine Rolle R einer Medikamenten- Verpackungs- Papierbahn S
gewickelt ist. Das Blatt S ist von der Rolle R abgewickelt und wird durch die Zuführwalzen
2, 3 zu der Verpackungseinheit zugeführt.
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In der Verpackungseinheit wird das Blatt durch eine dreieckige Platte 4 längs halb
gefaltet. Medikamente werden in den Raum, der in dem gefalteten Blatt gebildet ist,
hinein abgelegt. Das Blatt wird dann über die Breite und entlang der beiden Seitenkanten in
vorbestimmten Intervallen durch Heizwalzen 6 mit Perforatoren heißgesiegelt. Während
die Verpackungseinheit zahlreiche andere Teile enthält, sind nur wesentliche Teile zur
Vereinfachung gezeigt.
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Fig. 2 ist ein vertikaler Teilschnitt der Papierzuführungseinheit, in der die
Papierrolle R und das Kernrohr P festgelegt sind. Wie gezeigt, weist die Tragwelle 1 eine
Mittelwelle 1a auf, deren eines Ende durch eine Mutter an einer Tragplatte 11 befestigt ist,
eine äußere Welle 1b, die einstückig um die Mittelwelle 1a montiert ist und eine
Hohlwelle 1c, die ist drehbar auf der äußeren Welle 1b durch Lager 12, vorgesehen nahe der
beiden Enden der äußeren Welle 1b, gelagert ist.
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Die Mittelwelle 1a hat einen Wellenkopf 13 an einem Ende. Die äußere Welle 1b
hat einen Flansch 14 an demselben Ende. Die Hohlwelle 1c hat einen Flansch 15 an
dem anderen Ende. Das Kernrohr P und die Papierrolle R, montiert auf der Hohlwelle 1c,
sind relativ zur Tragwelle 1 drehbar. Eine Mehrzahl von Magneten 16 ist auf der inneren
Umfangsoberfläche des Flansches 15 in geeigneten Abständen vorgesehen. Ferromagnetische
(Eisen-) Teile 17 sind entlang des Umfangs einer Endfläche des Kernrohres P
vorgesehen. Die Magnete 16 ziehen das ferromagnetische Teil 17 an, um das Kernrohr
P und die Papierrolle R auf der Hohlwelle 1c lösbar zu montieren.
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Die Verpackungsbahn S. abgewickelt von der Papierrolle R, wird durch eine
Motorbremse 20, die im Eingriff mit der Hohlwelle 1c ist, geeignet vorgespannt. Die
Motorbremse 20, montiert auf der Tragplatte 11, ist mit einer Getriebeeinheit 21 durch einen
Transmissionsriemen, nicht gezeigt, verbunden. Die Getriebeeinheit 21 hat eine
Abgangswelle, auf der ein Ritzel 22 in Kämmeingriff ist mit einem großen Zahnrad 23,
vorgesehen auf der äußeren Umfangsoberfläche des Flansches 15. Somit wird, durch
Aktivierung der Motorbremse 20, eine Bremskraft auf die Hohlwelle 1c angewandt.
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Die Motorbremse 20 ist ein kleiner Wechselstrommotor, angetrieben durch eine
Gleichspannung. Wie nachstehend beschrieben wird, ist die Bremskraft einstellbar in vier
Stufen entsprechend der Spannung in der Verpackungsfolie S. die abgewickelt wird,
durch Verändern der angelegten Gleichspannung vier Stufen.
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Magnete 24, Hallelement- Sensoren 25, ein Näherungsschalter 26 und
Vorsprünge 27 sind in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Fig. 3 zeigt schematisch eine Bremsschaltung zur Steuerung verschiedener Teile
der Vorrichtung zum Zuführen des Verpackungsblattes von der Papierzuführungseinheit
und zum Verpacken der Medikamente. Ihre Steuereinheit 30 empfängt Signale von
einem Endsensor 31, jener von einem Drehcodierer 32, vorgesehen nahe der
Zuführwalzen 3, und jener von einem Drehzahlzähler 33, montiert auf der Ausgangswelle eines
Motors 6a, gekuppelt mit der Welle einer der Heizwalzen 6, und erzeugt auf der
Grundlage eines der vorgenannten Signale, Ausgangssignale zur Betätigung der Motorbremse
20 oder des Motors 6a. Bezugszeichen 34 bezeichnet eine Eingabeeinheit zum
Eingeben externer Daten.
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Die Medikamente werden während des Einstellens der Spannung in dem
Verpackungsblatt mit der Bahnspannungs- Einstellvorrichtung des ersten
Ausführungsbeispieles verpackt.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel sind der maximale Durchmesser dmax und der
minimale Durchmesser dmin der Papierrolle R, um in die Papierzuführungseinheit
festgelegt zu werden, vorher bekannt. Eine Bremskraft, erzeugt durch die Motorbremse 20,
wird in vier Stufen entsprechend des Signales von dem Drehcodierer 32 verändert, um
eine geeignete Spannung auf die Bahn, durch Einstellen der Bremskraft nach dem sich
verändernden Durchmesser der Papierrolle R anzulegen.
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Die gezeigte Papierrolle R hat einen maximalen Durchmesser dmax = 160 mm,
einen minimalen Durchmesser d&sub0; 64 mm, und eine Blattdicke γ = 30 um. In diesem Fall
wird die durch die Motorbremse erzeugte Bremskraft jedesmal verändert, wenn der
Durchmesser der Papierrolle R abnimmt (160 - 64)/4 = 24 mm.
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Die Länge der Bahn, die eine Rolle R eines gegebenen Durchmessers bildet, wird
durch die folgenden Formeln gegeben:
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L = [(d&sub0; +2 · γ) +(d&sub0; + 2 · 2γ) + ... +(d&sub0; + 2 · (n - 1)γ
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+ (d&sub0; + 2 · nγ)]π
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= [(nd&sub0; +2(1 + 2 + ... + n - 1 + n)γ]π
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= [d&sub0; + (n + 1)γ]nπ ...(1)
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(wobei n die Anzahl der Umdrehungen ist)
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Der Durchmesser der Rolle R ist wie folgt gegeben:
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dmax = d&sub0; + 2 · nγ ... (2)
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Aus Formel (1) ist die Länge L max der Bahn, das die Rolle R bildet, wenn der
Rollendurchmesser maximal ist:
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Lmax = [64 · n +n(n + 1) · 30n · 10&supmin;³]π
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Aus Formel (2), ist dmax = 64 + 2 · 30n · 10&supmin;³ = 160 (mm)
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Somit ist n = 96/6 · 10&supmin;² = 1600
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Daher ist Lmax = (64 + 1601 · 30 · 10&supmin;³) · 1600π
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= 562,688 (m)
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Nun wird der Durchmesserbereich der Papierrolle, in vier Stufen geteilt, N = 1
(größter), 2 (zweitgrößter), 3 (drittgrößter) und 4 (kleinster), gelassen. Die maximale
Bahnlänge der Rolle in jeder Stufe ist durch die folgenden Formeln gegeben:
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WO N = 1, Lmax = 562,688 (m), (n = 1600, dmax = 160),
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WO N = 2, Lmax = 376,800 (m), (n = 1200, dmax = 136),
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WO N = 3, Lmax = 221,056 (m), (n = 800, dmax = 112),
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WO N = 4, Lmax = 95,456 (m), (n = 400, dmax = 88),
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Die Steuereinheit 30 empfängt das Signal von dem Drehcodierer 32, um die
Länge der Verpackungsfolie S zu den Zuführwalzen 3 zu messen und bestimmt, in welcher
der Stufen 1-4 der Durchmesser der Rolle R liegt. Dann bestimmt die Steuereinheit die
Gleichspannung, die auf die Motorbremse 20 angewandt werden soll, so daß eine
gleiche Spannung auf die Bahn für alle Stufen 1-4 angewandt wird. Z. B. wird die
Gleichspannung wie folgt bestimmt:
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wo N = 1, V = 25 V
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wo N = 2, V = 16 V
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wo N = 3, V = 12 V
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wo N = 4, V = 8 V
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Nun bezugnehmend auf das Flußdiagramm von Fig. 4, wird dieses Verfahren
genauer beschrieben.
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Zuerst, wie in Fig. 1 gezeigt, wird die Verpackungsbahn S leicht von der
Papierrolle R zumindest bis zu einem Punkt stromab der Heizwalzen 6 abgewickelt und zwischen
die Heizwalzen 6 zwischengelegt, so daß das Blatt durch die Heizwalzen 6
heißversiegelt werden kann.
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In diesem Zustand wird die Steuereinheit gestartet. In Schritt S1 werden die
Daten der Abmessungen der Papierrolle R durch die Eingabeeinheit 34 eingegeben. Solche
Daten, d. h. Daten der vollständig aufgewickelten Papierrolle R, können in der
Speichereinheit 34 vorher gespeichert und zu der Steuereinheit zugeführt werden, wenn ein
Signal über ein Endprodukt eingegeben wird. Andererseits können notwendige Daten,
jedesmal dann, wenn solche Daten gebraucht werden, durch eine Tastatur eingegeben
werden. Das letztere Verfahren ist vorteilhaft, wenn ein halbbenutzte Papierrolle R
zurückgesetzt wird. Wenn diese Daten eingegeben sind, beginnt die Steuereinheit 30 die
Berechnung und Zuführung der Verpackungsfolie S zu steuern. In Schnitt S2 wird eine
maximale Gleichsspannung angewandt, um die Verpackungsbahn S mit ihrer auf einem
Maximum gehaltenen Spannung zuzuführen.
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Im Schritt S3 wird ein Signal über die Blattlängendaten gelesen. In diesem
Ausführungsbeispiel ist dieses Signal das Signal von dem Drehcodierer 32 und wird für
jeden Prozeßzyklus in jedem der unten beschriebenen Schritte eingegeben.
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Im Schritt S4 berechnet die Steuereinheit auf der Grundlage des
Eingangssignales die Anzahl der Umdrehungen, um die sich die Papierrolle von dem maximalen
Durchmesser vermindert hat, bis das obige Signal eingegeben wird, und berechnet auf
der Grundlage dieser Zahl die verbleibende Blattlänge der Papierrolle und ihren
Durchmesser in diesem Moment, wobei die Formeln (1) und (2) verwendet werden. Im Schritt
S5 wird auf der Grundlage der somit berechneten verbleibenden Blattlänge der
Papierrolle das Spannungsniveau bestimmt.
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D. h., im Schritt S5 bestimmt die Steuereinheit 30 auf der Grundlage der
verbleibenden Bahnlänge der Rolle, in welcher Stufe der Stufen 1-4 der Durchmesser der
Papierrolle R ist. Falls der Durchmesser der Rolle in der Stufe N = 1 ist, wird eine
vorbestimmte Gleichspannung zum Spannen des Blattes 5 auf das maximale Niveau auf die
Motorbremse 20 in Schritt S6 angewandt.
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Falls N ≠ 1 ist, bestimmt die Steuereinheit in Schritt S7, ob N = 2 in ist.
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Falls N = 2 wird eine Gleichspannung von 16 V auf die Motorbremse 20 in
Schritt S8 angewandt. Falls N 2, bestimmt in Schritt S9 die Steuereinheit, ob N =
3 ist. Falls es ist, wird eine Gleichspannung 12 V in Schritt S10 angewandt. Falls nicht,
bestimmt in Schritt S11 die Steuereinheit, ob N = 4 ist. Falls es ist, wird eine
Gleichspannung 8 V in Schritt S12 angelegt.
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Der obige Betrieb wird für jeden Zyklus in der Prozeßschleife ausgeführt. Falls N
≠ 4 in Schritt S11 ist, was bedeutet, daß die Verpackungsbahn S vollständig
abgewickelt worden ist, stoppt die Steuereinheit die Zuführung der Walze S nach Bestätigen
des Signales von dem Endsensor 31 in Schritt 13. Dies vervollständigt die gesamte
Steuerung.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird das Signal von dem Drehcodierer 32
verwendet die Blattlänge zu messen und die Motorbremse 20 auf der Grundlage der Blattlänge
zu steuern. Aber stattdessen kann die Blattlänge durch Verwendung eines Signales von
einem Sensor, vorgesehen auf der Tragwelle 1 der Papierzuführungseinheit, zum
Erfassen des Drehwinkels der Papierrolle R, gemessen werden. Dieser Sensor wird in dem
zweiten Ausführungsbeispiel verwendet.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel wird es angenommen, daß die Folie eine
Dicke von 30 um hat. Tatsächlich wird es aber, während die Bahn zugeführt wird, infolge
der auf die Bahn angewandten Spannung gestreckt. Somit ist die Blattdicke während des
Zuführens gewöhnlich kleiner als während eines stationären Zustandes. Somit sollte die
Blattdicke, während die Bahn zugeführt wird, durch Vermindern der Blattdicke in einem
stationären Zustand um einen bestimmten Betrag bestimmt werden, der auf der
Grundlage einer durchschnittlichen Verlängerung des Blattes während des Zuführens
abgeschätzt wird.
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Fig. 5 und die anschließenden Figuren zeigen das zweite Ausführungsbeispiel,
das grundsätzlich denselben Aufbau wie das erste Ausführungsbeispiel hat, aber
zusätzliche Bauteile enthält, so dass die Bahnspannung mit höherer Genauigkeit gesteuert
werden kann.
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Die Papierzuführungseinheit und die Verpackungseinheit dieses
Ausführungsbeispieles sind jene in den Fig. 1-3 gezeigten. Dieses Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, wie in Fig. 3 gezeigt, daß die
Steuereinheit 30 die Signale von einer Drehwinkel- Sensoranordnung empfängt, die vier
Magnete 24 auf dem Kernrohr P und vier Hallelement- Sensoren 25 aufweist, und einen
Blattverlagerungssensor mit einem Näherungsschalter 26 und Vorsprüngen 27 (siehe die
Fig. 2 und 5).
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Besonders berechnet die Steuereinheit die Länge des von der Papierrolle R auf
der Grundlage des Blattlängen- Sensorsignales des ersten Ausführungsbeispieles und
dem Signal von dem Drehwinkelsensor abgewickelten Blattes S genau, und stellt die
Bremskraft in Übereinstimmung zu der Veränderung im Durchmesser der Rolle R ein,
um die auf das Blatt angewandte Zugkraft einzustellen.
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Wie in Fig. 7 gezeigt, sind die vier Magnete 24 des zweiten
Ausführungsbeispieles auf der inneren Umfangsfläche des Kernrohres P in Winkelabständen von 67,5º rund
um die Achse des Rohres P vorgesehen, während die vier Hallelement- Sensoren 25 an
einem Ende der Tragwelle 1 in gleichen Abständen von 90º rund um die Achse des
Rohres P vorgesehen sind.
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Die Anzahl und Positionen der Magnete 24 und Sensoren 25 sind jedoch nicht auf
jene in der Fig. 7 gezeigten begrenzt. Fig. 8 zeigt einige Variationen ihrer Anzahl und
Anordnungen. Bei jeder Variante erzeugen der Hallelement- Sensor oder Sensoren 25
ein Impulssignal, jedesmal wenn sich das Kernrohr P um 22,5º dreht.
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Wenn es nicht Teil der Erfindung ist, ist s möglich, anstelle der Kombination der
Magneten 24 und der Hallelemente 25 Photosensoren zu verwenden, um die Drehung
des Kernrohres P zu erfassen. Solche Photosensoren weisen lichtemitterende Dioden
und Lichtsammler auf, und sind an einem Ende der Tragwelle 1 (äußere Welle 1b), wie
mit den Hallelementen 25 befestigt.
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Noch genauer, solche Photosensoren sind auf einer Erweiterung oder
Montagesitzen montiert, vorgesehen an dem Flanschende der äußeren Welle 1b, während
Vorsprünge auf dem Kernrohr P in Winkelintervallen von 22,5º vorgesehen sind, um so
zwischen die lichtemitterende Dioden und den Lichtsammlern der Photosensoren
hindurchzugehen. Die Anzahl der Photosensoren und der Vorsprünge ist dieselbe wie die der
Hallelement- Sensoren 25 und der Magnete 24.
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Fig. 6 ist eine Seitendarstellung, gesehen in der Richtung von Pfeif VI-VI von
Fig. 2, und zeigt hauptsächlich die Position des Verlagerungserfassungs- Sensors für
das Verpackungsblatt. In diesem Beispiel ist ein einzelner Näherungsschalter 26 auf der
Tragplatte 11 vorgesehen. Sechszehn Vorsprünge 27 sind auf dem Flansch 15 der
drehbaren hohlen Welle 1c der Tragwelle 1 vorgesehen.
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Falls es einen Unterschied in der Teilung zwischen dem Drehwinkel-
Sensorsignal, erfasst durch die Hallelement- Sensoren 25 und dem Signal, erfasst durch den Verlagerungserfassungs-
Sensor, gibt, bestimmt die Steuereinheit, daß eine Verlagerung
vorliegt.
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Jetzt wird der Betrieb des zweiten Ausführungsbeispieles beschrieben. Wie in den
Fig. 9A, 9B gezeigt, weist dieser Betrieb grundsätzlich das Bestimmen der Länge der
Bahn auf, die die Papierrolle bildet, auf der Grundlage der gesamten Länge L der
abgewickelten Bahn, berechnet von dem Blattlängensignal, erzeugt durch den Drehcodierer
32, und den Winkel θ, berechnet aus dem Impulssignal von den Hallelement- Sensoren
25 als den Winkelsensoren.
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In den Fig. 9A, 9B sind zur Bequemlichkeit der Beschreibung der Arbeitsweise
die Anzahl und die Anordnung der Magnete 24 und Hallelement- Sensoren 25 von jenen
der Fig. 7 und 8 unterschiedlich. Ihre grundsätzliche Arbeitsweise ist aber darin
dieselbe, daß ein Impulssignal für jede 22,5º Drehung erzeugt wird.
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Wie in Fig. 9A gezeigt, wenn der Radius der Papierrolle groß ist, erzeugt der
Winkelsensor weniger Impulse, während das Verpackungsblatt um die Länge I abgewickelt
wird. Wenn der Papierrollenradius abnimmt, wie in Fig. 9B gezeigt, nimmt die Anzahl der
Impulse zu. Wenn die Impulsanzahl, wenn der Papierrollenradius auf seinem Maximum
oder Minimum jeweils 3 oder 10 ist, wird der Bereich der Impulsanzahlen von 3-10 in
vier Stufen geteilt, um so Gleichströme anzuwenden, die eine geeignete Spannung in
Übereinstimmung mit den jeweiligen Stufen auf die Motorbremse 20 anlegen können, um
die Bremskraft einzustellen.
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Es gibt die folgende Beziehung zwischen dem obigen Spannungsniveau N = 1-4
und der Impulsanzahl. Vorausgesetzt, daß die maximalen und minimalen Durchmesser
der Papierrolle R jeweils 160 mm und 64 mm sind, ist die Länge des von der Rolle
abgewickelten Blattes, wenn der Rollendurchmesser maximal ist, π · 160 mm betragen. Da
der Winkelsensor 25 ein Impulssignal für jede 22,5º Drehung (16 Impulse für jede volle
Umdrehung) erzeugt, wird das Blatt um π · 160/16 = 314 m/m abgewickelt. Für die
abgewickelte Länge von 3140 m/m wird die Impulsanzahl 10 sein.
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Wenn der Rollendurchmesser minimal ist, gibt es die folgende Beziehung
zwischen der Länge des abgewickelten Blattes und der Impulsanzahl. D. h., da π · 64/16 =
129,5 m/m, für die abgewickelte Länge von 3140 m/m ist, wird die Impulsanzahl 3140/
1295 · 10 = 24,2 sein.
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Die Impulsanzahl und die Gleichspannung für jedes Spannungsniveau N werden
wie folgt bestimmt:
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In der obigen Beschreibung wird das Spannungsniveau N entsprechend der
Impulsanzahl für eine gegebene abgewickelte Länge der Bahn eingestellt. Aber das
Spannungsniveau kann auf der Grundlage der abgewickelten Länge der Bahn bestimmt
werden, wenn eine bestimmte Anzahl von Impulsen erzeugt worden ist. Die genauere
Beschreibung dieses Verfahrens folgt:
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Die Fig. 10 und 11 sind Flußdiagramme, die die Arbeitsweise der
Spannungseinstellvorrichtung zeigen. Besonders Fig. 10 ist ein Flußdiagramm eines Spezialmodus,
der vor einem Normalmodus der Spannungseinstellvorrichtung ausgeführt wird. Fig. 11
ist ein Flußdiagramm des Normalmodus.
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In dem in Fig. 10 gezeigten Spezialmodus überprüft die Steuereinheit
verschiedene Zustände für die normalen Verpackungsbetriebsweisen in der Verpackungseinheit, so
daß der Normalmodus glatt ausgeführt werden kann. Vor dem normalen
Verpackungsbetrieb muß das Verpackungsblatt richtig in die Verpackungseinheit
eingelegt sein. Das Verpackungsblatt wird gewöhnlich manuell durch Tastbetrieb
eingelegt. Der Steuermodus passiert stets diesen Spezialmodus.
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Im Schritt S0 bestimmt die Steuereinheit, ob der gegenwärtige Modus der
Spezialmodus ist Der Spezialmodus startet, falls irgendeine der folgenden Bedingungen erfüllt
ist d. h., die Betätigung des Endsensors oder Verbindungsversiegeln, und die Erfassung
des Tastbetriebes oder Umkehrdrehung des Wickellängensensors. Das
Verbindungsversiegeln wird aktiviert, während eine Papierrolle ausgelaufen ist und eine neue Rolle
gerade eingesetzt ist und mit der vorhergehenden Bahn verbunden wird.
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Der Tastbetrieb startet durch Schalten der Steuereinheit vor dem Start aller
Betriebsvorgänge und die Verpackungsbahn wird manuell in der oben beschriebenen
Weise eingelegt.
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Der Spezialmodus ist notwendig, weil nicht immer eine neue, komplette
Papierrolle eingelegt wird, sondern es gibt die Möglichkeit, daß eine gebrauchte Papierrolle, die z.
B. den halben Durchmesser einer neuen Rolle hat, eingesetzt werden kann. Falls die
eingesetzte Rolle nur den halben Durchmesser einer neuen Papierrolle hat, wird die
Spannung anfänglich auf ein Zwischenniveau eingestellt, kleiner als die Spannung, die
dem Durchmesser einer neuen Rolle entspricht.
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Wenn der gegenwärtige Modus als ein Spezialmodus in Schritt S0 festgestellt
wird, wird die Spannung auf das maximale Niveau in Schritt SS1 festgelegt und
verschiedene Sensoren (Referenzsensor, Umdrehungsanzahlzähler, Wickellängen- Sensor,
Kernrohrschlupf- Sensor) werden aktiviert (Schritt SS2). In diesem Zustand wird das
Verpackungspapier nach und nach durch manuellen Tastbetrieb und die Signale von
dem Blattlängensensor oder Drehcodierer 32 und den Winkelsensoren oder Hallelement-
Sensoren 25 zugeführt.
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Im Schritt SS5 berechnet die Steuereinheit die Bahnlänge der Papierrolle auf der
Grundlage dieser Signale, unter der Verwendung der oben beschriebenen Formeln, um
zu bestimmen, ob die Rolle den maximalen Durchmesser hat oder nicht, z. B. den
halben Durchmesser. Falls diese Berechnung nicht möglich ist (Nein), wird Schritt SS3
erneut ausgeführt. Falls möglich, bestimmt die Steuereinheit in Schritt SS7, ob die
Bedingungen zum Wiedereintreten des Spezialmodus alle beseitigt sind. Falls sie es sind, wird
die Spannung auf ein geeignetes Niveau in Schritt SS8 eingestellt. Die Schritte SS9 und
SS10 sind Schritte zur Erfassung des Schlupfes des Kernrohres, die später beschrieben
werden.
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Während der Spannungseinstellung in Schritt SS8 wird eine Gleichspannung
entsprechend der maximalen Spannung auf 25 V festgelegt, wenn die Papierrolle einen
maximalen Durchmesser (neu) hat und auf ungefähr 20 V, wenn der
Papierrollendurchmesser ungefähr die Hälfte des maximalen Durchmessers ist, um jede plötzliche
Veränderung in der Spannung zu vermeiden.
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Wenn die Spannung auf ein geeignetes Niveau eingestellt worden ist, geht das
Programm auf Schritt S0 zurück, um zu bestimmen ob oder ob nicht die
Spezialmodusbetriebsweise wieder ausgeführt wird. Diesmal setzt das Programm den Normalmodus
[A] fort.
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In dem in Fig. 11 gezeigten Normalmodus wird ein Tastbetriebmodus- Schalter
manuell umgeschaltet, und dann in Schritt S1 werden die vorher eingegeben Daten
ausgelesen und die verschiedenen Sensoren werden angeschalten (S2) gelassen. Um
diese Zeit hat die Normalbetriebsweise der Verpackungseinheit begonnen. Beim Start
der Normalbetriebsweise wird die Spannung auf den in dem Spezialmodus geeignet
festgelegten Gleichstromwert gesteuert.
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Dann werden in den Schritten S3, S4 und S5 das Blattlängensignal und das
Winkel- Sensorsignal in derselben Weise, wie in dem Spezialmodus, eingegeben, um die
Bahnlänge der Rolle zu berechnen. Diese Berechnung wird im Wesentlichen in der oben
beschriebenen Weise ausgeführt. Falls als ein Ergebnis der Berechnung sich
herausstellt, daß die Rolle R eine unbenutzte Rolle mit vollem Volumen zu sein, wird die
Gleichspannung auf 25 V, 16 V, 12 V oder 8 V in den Schritten S7, S9, S11 oder S13,
entsprechend der Entscheidung in den Schritten S6, S8, S10 und S12 in derselben Weise
wie im ersten Ausführungsbeispiel gesetzt. Fig. 12 zeigt die Beziehung zwischen der
oben beschriebenen Wickellänge und der Gleichspannungssteuerung.
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Nachdem die Spannungssteuerung über irgendeine der vorerwähnten Routen
ausgeführt worden ist, bestimmt die Steuereinheit im Schritt 14, auf der Grundlage des
Signales von dem Näherungsschalter 26, ob das Kernrohr Schlupf hat. Wie in Fig. 6
gezeigt, ist der Schalter 26 den 16 eisenmagnetischen Vorsprüngen gegenüberliegend
vorgesehen und erzeugt jedes mal ein Impulssignal, wenn sich das Kernrohr 22,5º dreht
in genau dergleichen Weise wie die Hallelement- Sensoren 25.
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In den Ausführungsbeispielen sind die Winkelsensoren 25 und 26
unterschiedliche Typen, aber sie können von demselben Typ sein. Das Zeitablaufdiagramm von Fig.
13 zeigt die Beziehung zwischen den durch die Winkelsensoren erzeugten
Impulssignalen und dem Drehwinkel. Wie gezeigt können die Impulssignale durch den
Schlupferfassungs- Sensor synchron mit den Impulssignalen durch den Längenerfassungs- Sensor
erhalten werden, es sei denn der Wickelzustand verändert sich mit der Spannung.
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Aber wenn der durch jede der oben beschriebenen Gleichspannungen erzeugte
Drehwiderstand der Motorbremse 20 unangemessen ist, z. B., wenn die Spannung bei
einem Spannungsniveau N = 2 zu groß ist, wird die Papierrolle sich fest zusammen mit
dem Kernrohr P drehen. Dies kann eine Verschiebung in die Position verursachen, bei
der die eisenmagnetischen Teile 17 von dem Magneten 16 angezogen werden. Falls
dies auftritt, obwohl die Hallelement- Sensoren 25 weiterhin Impulssignale bei
regelmäßigen Winkelabständen von 22,5º erzeugen, kann der Näherungsschalter 26 zwei
Impulssignale gleichzeitig erzeugen und versäumt^, ein Signal zu erzeugen, wenn das
Kernrohr 22,5º weiterrotiert.
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Fig. 13 zeigt, wie sich Impulssignale verändern, wenn solch eine
Positionsverschiebung auftritt. Wie gezeigt, versäumt der Schlupferfassungs- Sensor Impulssignale
an der Position C und D zu erzeugen, nachdem das Kernrohr eine vollständige
Umdrehung gemacht hat. Anstelle dessen werden Impulssignale zwischen D und A mit einiger
Verschiebung erzeugt.
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In solch einem Fall kann die Steuereinheit feststellen, daß der Schlupferfassungs-
Sensor versäumt hat ein Impulssignal an der Position C zu erzeugen, durch
Bezugnehmen auf das Signal von dem Wickellängenerfassungs- Sensor. Falls z. B. der
Gleichstrom von 16 V bei einem Niveau N = 2 zu hoch ist, so daß die Spannung zu hoch ist,
kann die Spannung auf 14 V vermindert werden, um die Spannung auf ein geeignetes
Niveau einzustellen. Mit dieser Spannungseinstellung kann ein Impulssignal bei jeder
gewünschten Position nach der Position D erzeugt werden.
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Nach dem Einstellen irgendeiner Positionsverschiebung auf dem Kernrohr P
infolge Bahnspannungsveränderung, kontrolliert die Steuereinheit in Schritt S16 auf der
Grundlage des Signals von dem Endsensor 31, ob noch Papier auf das Rohr P gewickelt
ist. Falls der Sensor 31 noch nicht das Anschlussende des Papiers erfasst hat, wird die
Schritt- S3- Betriebsweise ausgeführt, d. h., die Bahnspannung wird entsprechend der
Wickellänge der Papierrolle durch Wiederholen der obigen Berechnungen gesteuert.
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Der Spannungssteuermodus endet, wenn der Endsensor 31 das Anschlussende
des Verpackungsfolie S erfasst. Falls es notwendig oder gewünscht ist, das Verpacken
danach fortzusetzen, geht das Programm zu dem Spezialmodus zurück, um die Rolle R
durch eine neue Rolle zu ersetzen und die Bahnenden zu verbinden.
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Die Schritte SS9 und SS10 sind durch gestrichelte Linien in dem Flußdiagramm
für den Spezialmodus gezeigt, was bedeutet, dass diese Schritte nicht wesentlich sind.
Falls doch vorgesehen, sind ihre Funktionen dieselben, wie die Schritte S14, S15 in dem
Schlupferfassungsbetrieb in dem Normalmodus.
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Die obige Beschreibung ist in der Annahme vorgenommen worden, daß die
Papierrolle R eine Vollvolumen- Rolle ist. Falls eine Rolle mit ungefähr der Hälfte des
maximalen Durchmessers in der Papierzuführungseinheit eingesetzt ist, wird der
Normalmodus gestartet, nachdem die Spannung in dem Spezialmodus auf ein Niveau leicht
größer als die Spannung während des Normalmodus eingestellt worden ist. Es ist somit
möglich, den Normalmodus, ohne die Möglichkeit des plötzlichen Anstiegs in der
Spannung, glatt zu starten.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindungen wird, wie oben beschrieben, der
Papierrollendurchmesser entsprechend mit der gegenwärtigen Wickellänge der Rolle auf
der Grundlage von Daten der Blattzuführlänge, gemessen durch den Einzelblattlängen-
Sensor und Daten der vollständigen Wickellänge der Rolle berechnet, um die
Blattspannung auf ein optimales Niveau einzustellen, durch Steuern der Bremskraft in einer
schrittweisen Art, auf der Grundlage des gemessenen Papierrollendurchmessers. Somit
ist es möglich, die Blattspannung auf ein optimales Niveau durch Auswählen der
Bremskraft in einer schrittweisen Art, entsprechend mit dem Rollendurchmesser, in
Übereinstimmung mit der sich allmählich vermindernden Wickellänge der Rolle, einzustellen, es
sei denn die Wickellänge der Rolle beginnt zuzunehmen. Es ist somit möglich, die
Blattspannung ohne die Möglichkeit der plötzlichen Spannungsschwankungen infolge der
plötzlichen Schwankungen in der Bremskraft glatt einzustellen, wenn sich der
Rollendurchmesser leicht verändert.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die gegenwärtige
Wickellänge der Rolle auf der Grundlage der Veränderung in dem Signal von einem
Blattlängen- Sensor oder einem Winkelsensor im Verhältnis zu dem Signal von dem
anderen Sensor bestimmt, und die Bahnspannung wird durch Auswählen einer Bremskraft
entsprechend des Durchmessers entsprechend der gegenwärtigen Wickellänge
eingestellt. In dieser Anordnung ist es möglich, selbst wenn die Daten der vollständigen
Wickellänge nicht bekannt sind, die Bahnspannung durch Auswählen einer Bremskraft
entsprechend mit dem Rollendurchmesser entsprechend der gegenwärtigen auf der
Grundlage von gemessenen Daten bestimmten Wickellänge einzustellen. Somit ist es möglich,
die Bahnspannung ohne die Möglichkeit der plötzlichen Veränderung in der Spannung in
derselben Weise, wie in der ersten Erfindung, glatt einzustellen.