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Die
Erfindung betrifft eine Falztaschenvorrichtung für eine Falzmaschine nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine
solche Falztaschenvorrichtung ist beispielweise aus der
DE 24 27 850 A1 bekannt.
Bei dieser Falztaschenvorrichtung wird ein Papierbogen durch ein
Einlaufwalzenpaar in die Falztasche hinein gefördert. In der Falztasche wird
der Bogen bis zu einem lageverstellbaren mechanischen Anschlag gefördert, auf
den er mit seiner Bogenvorderkante auftrifft, wodurch er gestoppt
wird, während
das Bogenende durch die Einlaufwalzen weiter in das Falzwerk hinein
gefördert
wird. Hierdurch bildet sich im Falzraum eine Schlaufe. Wenn diese
Schlaufe genügend
groß ist,
wird sie von einem Folgewalzenpaar erfasst und in eine nächste Falztasche
weiter gefördert
oder über
Bogenleitelemente aus dem Falzwerk hinaus befördert. Diese Lösung ist
die derzeit vorherrschende Lösung,
die weltweit in Falzmaschinen realisiert ist, die ausschließlich oder
anteilig nach dem Taschenprinzip falzen.
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Aufgrund
der immer größer werdenden
Bogenformate und durch den Übergang
zu automatisierten Maschinen mit z. B. motorischer Bogenanschlagverstellung
werden die Falztaschen sehr groß und
schwer. Da sie bei Auftragwechsel oft ganz oder teilweise aus der
Maschine genommen werden müssen,
sind sie daher sehr unhandlich. Außerdem bewirken die immer höher werdenden
Bogentransportgeschwindigkeiten beim Auftreffen der Bogenvorderkante
auf einen Anschlag zunehmend Verletzungen oder Markierungen der
Bogenvorderkante. Um diese zu vermeiden, müssen empfindliche Papiere langsamer
verarbeitet werden. Bisher meist geteilte Anschlagleisten werden
zunehmend durch kostenintensiv herzustellende durchgehende Anschlagleisten
ersetzt. Je höher
die Bogentransportgeschwindigkeit ist, desto stärker sind die Geräuschimpulse,
die beim Auftreffen der Bogenvorderkante auf einen Anschlag erzeugt
werden. Um den Lärmvorschriften
zu genügen,
sind daher zunehmend aufwändige
Lärmschutzverkleidungen
erforderlich.
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Durch
den mechanischen Anschlag werden die Bogen bisher immer im Bezug
auf die Bogenkante und nicht im Bezug auf das Druckbild gefalzt. Schwankungen
in den Bogenabmes sungen führen damit
unweigerlich zu Schwankungen der Lage des Druckbilds auf den gefalzten
Seiten.
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Um
ein Auftreffen eines Bogens mit hoher Geschwindigkeit auf den Bogenanschlag
zu verhindern, ist es beispielsweise aus der
EP 0 844 205 A1 bekannt,
die Umfangsgeschwindigkeit der Einlaufwalzen vor dem Auftreffen
der vorderen Bogenkante auf den Bogenanschlag zu verzögern. Der
hierfür
erforderliche Steuerungs- und Einstellbedarf ist jedoch hoch. Auch
mit dieser Technik müssen
für große Bogenformate
große
und unhandliche Falztaschen verwendet werden.
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Aus
der
DE 201 03 900
U1 ist eine Falztaschenvorrichtung bekannt, die zur Befeuchtung
extrem trockener Papierbogen vor dem Falztascheneinlauf eine Papierbenetzungseinrichtung
aufweist, die über
den Bogen bewegt wird. Um bei der abwärts gerichteten Arbeitsbewegung
der Papierbenetzungseinrichtung eine ausreichende Benetzung des
Papierbogens gewährleisten
zu können,
wird auf den Endabschnitt des Papierbogens ein Anpressdruck dadurch
erzeugt, dass das in die Falztasche eingelaufene Ende des Papierbogens
nach dem Auftreffen auf den Bogenanschlag mittels einer Bremseinrichtung
beim Herauslaufen aus der Falztasche leicht abgebremst wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Falztaschenvorrichtung
mit wenig Platzbedarf zu schaffen, die es ermöglicht, mit vergleichsweise geringer
Geräuschentwicklung
Bogen ohne mechanischen Anschlag bogenkantengesteuert oder druckbildgesteuert
mit hoher Bogentransportgeschwindigkeit zu falzen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Falztaschenvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Falztaschenvorrichtung sind
Gegenstand der Patentansprüche
2 bis 8.
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Die
Konstruktion der erfindungsgemäßen Falztaschenvorrichtung
ermöglicht
es, Falztaschen erheblich einfacher und kürzer zu bauen, weil im Gegensatz
zum Stand der Technik der mechanische Anschlag wegfällt und
die Klemmeinrichtung im unteren Taschenbereich positioniert werden
kann. Hierdurch ist es möglich,
leichtere und handlichere Falztaschen mit relativ wenig Materialaufwand
herzustellen, wodurch auch der Kostenaufwand reduziert wird. Die beim
Stand der Technik mit steigender Maschinengeschwindigkeit in ihrer
Intensität
zunehmenden Geräuschimpulse
des Bogenanschlages an einer festen Anschlagleiste entfallen. Sie
werden ersetzt durch leisere und zudem mit der Maschinengeschwindigkeit
nicht anstei gende Geräuschimpulse
der Klemmeinrichtung mit Klemmelementen, die quer zur Bogentransportrichtung
wirken. Daher können
platz-, material- und kostenaufwändige
Schallschutzhauben, wie sie beim Stand der Technik erforderlich sind,
vereinfacht werden.
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Dadurch,
dass die Bogen nicht mit ihrer Vorderkante auf einen Anschlag auftreffen,
findet keine Verletzung oder Markierung der Bogenvorderkante statt.
Es ist deshalb auch möglich,
empfindliche Papiere schneller zu verarbeiten. Ebenso entfallen
damit die falzqualitätsnachteilige
Wellenbildung im Bogen und die Notwendigkeit geringer Taschenweite
im Taschenbereich nach der Klemmeinrichtung zur Verhinderung bzw.
Minimierung dieser Wellenbildung sowie damit wiederum die Begrenzung
der Verarbeitungsgeschwindigkeit insbesondere bei nichtsteifen Bogen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Falztaschenvorrichtung
weist die Klemmeinrichtung beidseitig der Bogenebene eines einlaufenden
Bogens gegenüberliegend
angeordnete, erste und zweite Klemmelemente auf. Die ersten Klemmelemente
sind vorzugsweise in Richtung der zugeordneten zweiten Klemmelemente
für ein
Einklemmen eines einlaufenden Bogens durch einen Antrieb aus einer
Ausgangsposition in eine Klemmposition bewegbar. Paare von ersten
und zweiten Klemmelementen sind bevorzugt quer zur Einlaufrichtung
im Abstand angeordnet, wobei es zweckmäßig ist, die ersten Klemmelemente
und die zweiten Klemmelemente jeweils durch eine Leiste kammartig
zu verbinden und nur die ersten Klemmelemente gemeinsam durch einen
Antrieb anzutreiben. In diesem Fall ist nur ein einziger Antrieb
für die Klemmeinrichtung
erforderlich.
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Für die zeitliche
Steuerung der Klemmeinrichtung ist in oder vor der Falztasche wenigstens
ein Sensor angeordnet, der bei Erfassung einer Kante oder einer
ausgewählten
Stelle z. B. des Druckbildes eines einlaufenden Bogens ein Signal
zur Auslösung des
Antriebs wenigstens der ersten Klemmelemente in die Klemmposition
abgibt. Hierdurch wird es ermöglicht,
den Falzvorgang elektronisch entweder bogenkantengesteuert oder
im Bezug auf das Druckbild des Bogens oder im Bezug auf zusätzlich auf
den Bogen aufgebrachte Markierungen gesteuert auszulösen. Da
es zwischen Sensorsignal und Bogenstopp immer eine feste Zeitdifferenz
von einigen Millisekunden gibt, die unabhängig von der Bogentransportgeschwindigkeit
konstant ist, verschiebt sich die Bogeneinlauflänge von Sensorsignal bis Bogenstopp
mit zunehmender Geschwindigkeit. Dies kann durch eine wählbare Vorhaltezeit
des Sensorsignals ausgeglichen werden. Unterschiedliche Falzlängen sind vorzugsweise
entweder durch unterschiedliche Sensorpositionen und keine oder
gleiche Signalverzöge rungen
oder durch feste Sensorpositionen und unterschiedliche Signalverzögerungen
realisierbar.
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Es
ist vorteilhaft, die Klemmelemente um eine parallel zur Bogenebene
und senkrecht zur Einlaufrichtung verlaufende Schwenkachse so schwenkbar
zu lagern, dass sie aus ihrer Klemmposition in eine Freigabeposition
gegen die Kraft einer Vorspanneinrichtung in Auslaufrichtung des
Bogens verschwenkbar sind. Dies ist zweckmäßig, da dadurch das Lösen der
Klemmung nicht zeitgesteuert, sondern ebenso wie der Bogenstop bogenbewegungsgesteuert
erfolgt. Der von den Folgewalzen erfasste Bogen muss mit Einsetzen
der Zugkräfte
der Folgewalzen sofort aus der Klemmung gelöst werden, um nicht zu zerreißen. Erst
dann bewegt der Antrieb die ersten Klemmelemente zurück in ihre
Ausgangsposition, da er das Signal für die Rückbewegung erst erhält, wenn
der Bogen weggezogen wird.
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Um
ein ungehindertes Ein- und Durchlaufen eines Bogens zu ermöglichen,
sind die ersten und zweiten Klemmelemente zur Bildung eines Einlauftrichters
an ihrem der Einlauföffnung
zugewandten Rand jeweils mit einer Fase versehen.
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Die
Breite der Klemmeinrichtung beträgt
vorzugsweise mehr als 60% der Breite des maximalen Papierformats,
das in der entsprechenden Falztaschenvorrichtung verarbeitet werden
kann. Der Antrieb kann an einer Seite der Klemmeinrichtung oder in
einem zwischenliegenden Bereich der Klemmeinrichtung angeordnet
werden. Die Klemmeinrichtung kann in mehrere Abschnitte aufgeteilt
sein, die die maximale Formatbreite abdecken. Ein Falzwerk besitzt
in der Regel vier bis sechs Falztaschen, wobei in 90% der Einsatzfälle nur
die erste und zweite Falztasche tatsächlich als Tasche genutzt wird.
Die weiteren Taschen werden mit Bogenweichen verschlossen, die den
Bogen weiterleiten. Die erfindungsgemäße Falztaschenvorrichtung kann
daher zumeist in der ersten und zweiten Falztasche vorteilhaft genutzt werden.
Sie kann aber auch an jeder Falztasche angebaut werden. Eine Taschenfalzmaschine
besteht in der Regel aus ein bis vier Falzwerken, wobei vom ersten
bis zum vierten Falzwerk die Größe und das Gewicht
der Falztaschen, die Bogengeschwindigkeit, die Intensität der Falzimpulse
und die Größe erforderlicher
Schallschutzhauben abnehmen. Es ist aus diesem Grund zweckmäßig, wenigstens
das erste Falzwerk aber auch das zweite Falzwerk mit der erfindungsgemäßen Falztaschenvorrichtung
auszustatten.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigt
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1 einen
schematischen Querschnitt einer Falztaschenvorrichtung mit einer
Klemmeinrichtung mit Klemmelementen in Ausgangsposition zum Zeitpunkt
des Einlaufens eines Bogens,
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2 die
Falztaschenvorrichtung von 1, wobei
sich die Klemmelemente der Klemmeinrichtung in einer Klemmposition
befinden,
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3 die
Falztaschenvorrichtung von 1 kurz nach
Beginn des Auslaufens eines Bogens,
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4 die
Falztaschenvorrichtung von 1, wobei
sich die Klemmelemente der Klemmeinrichtung zurück in ihre Ausgangsposition
bewegen,
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5 die
Falztaschenvorrichtung von 1, wobei
sich die Klemmelemente der Klemmeinrichtung in ihrer Ausgangsposition
zum Zeitpunkt des Auslaufens eines Bogens befinden,
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6 eine
gleiche Ansicht wie 5, wobei zusätzlich ein Schrittmotorantrieb
gezeigt ist.
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Die
Falztaschenvorrichtung umfasst wie z. B. die aus der
DE 24 27 850 A1 bekannte
Falztaschenvorrichtung eine Falztasche
10, die mehrere
obere, parallel im Abstand zueinander angeordnete Taschenstäbe
12 und
mehrere untere Taschenstäbe
14 aufweist,
die unter jeweiligen Taschenstäben
12 parallel
im Abstand angeordnet sind, wobei in den Figuren aufgrund der Querschnittsdarstellung
jeweils nur ein Taschenstab
12,
14 zu erkennen
ist. Die oberen Taschenstäbe
12 sind
im Abstand zu den unteren Taschenstäben
14 angeordnet,
wodurch ein Taschenraum
16 gebildet wird. Am einlaufseitigen
Ende der Taschenstäbe
12,
14 ist
eine Einlaufeinrichtung
18 vorgesehen, die ein oberes Leitblech
22 und
ein unteres Leitblech
20 aufweist, die zur Bildung einer
mit dem Taschenraum
16 fluchtenden Einlauföffnung im Abstand
zueinander angeordnet sind. Durch die Einlaufeinrichtung
18 wird
ein von Einlaufwalzen (nicht gezeigt) geförderter Bogen
24 in
einer Bogenebene BE in den Taschenraum
16 befördert.
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Außerdem ist
an der Falztasche 10 eine Klemmeinrichtung 26 vorgesehen,
die mehrere obere, jeweils zwischen zwei benachbarte obere Taschenstäbe 12 eingreifende
Klemmelemente 28 und mehrere untere jeweils zwischen benachbarte
untere Taschenstäbe 14 eingreifende
untere Klemmelemente 30 aufweist, von denen aufgrund der
Querschnittsdarstellung ebenfalls jeweils nur ein Klemmelement 28 bzw. 30 gezeigt
ist. Die oberen Klemmelemente 28 sowie die unteren Klemmelemente 30 sind
jeweils kammartig durch eine Leiste (nicht gezeigt) verbunden, die
außerhalb
der Taschenstäbe 12 bzw. 14 verläuft.
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Die
Klemmelemente 30 sind um eine außerhalb der Taschenstäbe 14 liegende
gestellfeste Schwenkachse 50 verschwenkbar und erstrecken sich
mit ihrem freien Ende in den Taschenraum 16. Die Klemmelemente 28 sind
um eine außerhalb
der Taschenstäbe 12 liegende
Schwenkachse 34 verschwenkbar gelagert, wobei die Schwenkachse 34 in einer
Führung 32 etwa
senkrecht zur Bogenebene BE verschiebbar geführt ist. Auch die Klemmelemente 28 erstrecken
sich mit ihrem freien Ende in den Taschenraum 16, wobei
sich die freien Enden der Klemmelemente 28 und 30 im
Abstand zueinander befinden, wenn sich das Klemm element 28 in
seiner in 1 gezeigten Ausgangsposition
befindet. Die Klemmelemente 28, 30 sind im Wesentlichen
quaderförmig
ausgebildet und liegen in ihrer in 1 gezeigten
Ausgangsposition mit ihrer der Einlaufseite der Falztasche 10 abgewandten
Seite jeweils an einem Anschlag 44, 46 so an,
dass sie im Wesentlichen senkrecht zur Bogenebene BE angeordnet sind.
Die Klemmelemente 28, 30 werden durch Druckfedern 40 bzw. 42 gegen
die Anschläge 44, 46 vorgespannt.
Um den Einlauf eines Bogens 24 durch den Spalt zwischen
den Klemmelementen 28, 30 zu vereinfachen, sind
die Klemmelemente 28, 30 an ihrem freien Ende
einlaufseitig mit Fasen 36 bzw. 38 versehen, wodurch
ein Einlauftrichter gebildet wird. Schließlich ist in Bogeneinlaufrichtung
gesehen nach der Klemmeinrichtung 26 ein Sensor 48 angeordnet, der
die Vorderkante des Bogens 24 oder ein vorher bestimmtes
Druckbild auf dem Bogen 24 erfasst und ein entsprechendes
Signal an einen Schrittmotor 54 (6) abgibt,
durch den die Klemmelemente 28 in Richtung der Klemmelemente 30 oder
von diesen weg bewegt werden.
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Wie
in 6 zu erkennen ist, weist der Schrittmotor 54 eine
Antriebswelle 56 auf, an der ein Ende eines Arms 52 befestigt
ist, an dessen anderem Ende die Schwenkachse 34 drehbar
gelagert ist.
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1 zeigt
den Einlauf eines durch Einlaufwalzen (nicht gezeigt) geförderten
Bogens 24 in die Falztasche 10, wenn sich die
oberen Klemmelemente 28 in ihrer Ausgangsposition im Abstand
zu den Klemmelementen 30 befinden. Der Bogen 24 läuft durch
den Spalt zwischen den Klemmelementen 28, 30 hindurch.
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2 zeigt
den Moment, zu dem die vordere, voreilende Bogenkante durch den
Sensor 48 erfasst wird. Wie es durch den Pfeil angedeutet
ist, wird durch das Signal des Sensors 48 der Schrittmotor 54 in
Gang gesetzt, so dass die oberen Klemmelemente 28 in Richtung
der Klemmelemente 30 in eine Klemmposition bewegt werden,
wodurch der Bogen 24 zwischen den Klemmelementen 28, 30 eingeklemmt
wird und zum Anhalten kommt.
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3 zeigt
die Falztaschenvorrichtung zu dem Zeitpunkt, zu dem der Bogen 24 von
Folgewalzen (nicht gezeigt) erfasst wird, wodurch er aus der Falztasche 10 heraus
befördert
wird. Dadurch und durch die Reibungskraft zwischen dem Bogen 24 und den
Klemmelementen 28, 30 werden die Klemmelemente 28, 30 gegen
die Vorspannkraft der Druckfedern 40, 42 in Auslaufrichtung
verschwenkt und die Klemmung wird automatisch gelöst. Hierdurch
wird verhindert, dass der Bogen 24 aufgrund der Zugkräfte, die
durch die Folgewalzen ausgeübt
werden, dann reißt,
wenn er noch zwischen den Klemmelementen 28, 30 eingeklemmt
ist.
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Wenn
die Vorderkante des Bogens 24 an dem Sensor 48 vorbeiläuft, wird
ein Signal abgegeben, durch das die Rückbewegung des Schrittmotors ausgelöst wird
und die Klemmelemente 28 wieder in ihre Ausgangsposition
bewegt werden.
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4 zeigt
die Situation, in der die oberen Klemmelemente 28 soweit
in Richtung ihrer Ausgangsposition bewegt sind, dass der Bogen 24 zwischen
den Klemmelementen 28, 30 freigegeben ist, so
dass keine Klemmkraft mehr auf den Bogen 24 ausgeübt wird.
Aufgrund der durch die Druckfedern 40, 42 ausgeübten Federkraft
werden die Klemmelemente 28, 30 wieder in Richtung
der Anschläge 44, 46 bewegt.
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5 zeigt
die Situation, in der die Klemmelemente 28, 30 an
den Anschlagelementen 44, 46 anliegen, die Klemmelemente 28 in
ihre Ausgangsposition zurückbewegt
sind und der Bogen aus der Falztasche 10 hinaus befördert wird.
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Die
Erfindung ist nicht als auf die dargestellte Ausführungsform
beschränkt
zu betrachten. Als Antrieb kann ein Schrittmotor mit einseitiger
oder zweiseitiger Achse verwendet werden. Es kann anstatt des in 6 gezeigten
Schrittmotors mit Arm auch ein Liniearmotor vorgesehen werden, der
die Klemmelemente exakt vertikal zur Bogenebene verstellt. Bei der
dargestellten Ausführungsform
sind nur die oberen Klemmelemente 28 in Richtung der unteren Klemmelemente 30 bewegbar.
Es ist genauso denkbar, dass die unteren Klemmelemente 30 in
Richtung der oberen Klemmelemente 28 bewegbar sind oder beide
Klemmelemente 28, 30 zueinander. Der Sensor 48 kann
fest oder verschiebbar angeordnet werden. Unterschiedliche Falzlängen können vorzugsweise
entweder durch unterschiedliche Sensorpositionen und keine oder
gleiche Signalverzögerungen oder
durch feste Sensorpositionen und unterschiedliche Signalverzögerungen
realisiert werden. Die Klemmelemente können auch nicht verschwenkbar angeordnet
werden, auch wenn der steuertechnische Aufwand hierfür erhöht ist,
um sicherzustellen, dass keine Klemmkraft mehr auf den Bogen ausgeübt wird,
wenn Zugkräfte
durch die Folgewalzen auf ihn wirken. Es ist auch möglich, die
Klemmpaare von unterschiedlichen Antrieben anzutreiben und zur Beeinflussung
schräger
Falzungen zu unterschiedlichen Zeiten in Gang zu setzen.