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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dreiseitigen Beschnitt der Kanten eines Druckprodukts mit einem durch einen Takt betreibbaren Schneidapparat, gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 14.
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Demnach befasst sich die Erfindung gewichtig mit dem Ausrichten von gehefteten oder nicht gehefteten Druckprodukten innerhalb eines Schneidapparats. Die Druckprodukte werden typischerweise in zwei Schnittoperationen, nämlich Frontschnitt und Kopf/Fuss-Schnitt, zugeschnitten. Vor dem ersten Schnitt (Frontschnitt) werden die Druckprodukte durch mechanische Anschläge ausgerichtet, durch welchen der Schnitt parallel zum Rücken des Druckprodukts erfolgt und die Produktbreite der Massvorgabe entspricht. Die automatisierte Ausrichtungseinheit positioniert die Druckprodukte so, dass die entsprechenden Kanten der Druckprodukte danach ausgerichtet werden können, bevor diese geklemmt und zum zweiten Schnitt (Kopf/Fuss) transportiert werden.
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Unter Druckprodukt, auch Produkt oder Druckerzeugnis genannt, werden vorliegend Bögen, Signaturen, insbesondere Broschüren, aber auch Buchblocks verstanden (siehe die Definitionen unter „Glossar“). Schnittfähige flächige Körper fallen ebenfalls unter den Begriff «Druckprodukt».
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Glossar der wichtigsten Begriffe
Bögen | Beidseitig bedrucktes Papier. |
Signaturen | Gefalzte Bögen |
Bogenteile | Mehrere Bogen (meist unterschiedlich bedruckt). |
Broschüre | Druckerzeugnis (Druckprodukt) bestehend aus mindestens einem oder mehreren Bogenteilen (Zeitung, Heft, Magazin, Katalog). |
Heftklammer | Besteht aus einem Heftdraht und hat eine Form von einem eckigen U. |
Heftkopf | Schneidet und positioniert den Heftdraht und formt den Heftdraht zu einer Heftklammer. |
Heftvorgang | Vorgang bei dem mindestens eine Heftklammer durch die Broschüre gestossen und am anderen Ende geschlossen wird. |
Heftschlitten | Teil der Heftstation, auf welchem die Heftköpfe montiert sind |
Heftstation | Heftet ein Produkt mittels einer Heftklammer, während der Heftschlitten sich im Gleichlauf mit der Sammelkette befindet. |
Produkt | Besteht aus mindestens einer Broschüre. |
Dickenvariabel | Aufnahme von Produkten mit unterschiedlichen Dicken. |
Schneidapparat | Schneidsystem, welches über ein Vordermesser und zwei Seitenmesser verfügt und den Schnittprozess bestehend aus Frontschnitt und Kopf-Fussschnitt als Folgeschnitt ausführt. |
Produktzuführung | Mechanische Einrichtung zum Transportieren eines Produktes, von der Auslage der Heftstation bis zum Schneideapparat. |
Sammelhefter | In einem Sammelhefter werden, meist mehrere Bogen auf einer Transportkette gesammelt, in der Heftstation geheftet und im Schneidapparat auf drei Seiten geschnitten. |
Kopf | Obere Kante des gehefteten oder ungehefteten Produkts, wenn der Falz auf der linken Seite liegt. |
Fuss | Untere Kante des gehefteten oder ungehefteten Produkts, wenn der Falz auf der linken Seite liegt. |
Front | Rechte Kante des gehefteten oder ungehefteten Produkts, wenn der Falz auf der linken Seite liegt. Dies ist die offene |
| Seite, welche auf der gegenüberliegenden Seite des Falzes liegt. |
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Stand der Technik
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Die Zentrierung der Produkte am Kopf und am Fuss erfolgt typischerweise mit Stossleisten, welche parallel zu den Messern für den Schnitt der Kopf- und Fusskante des Druckprodukts positioniert sind. Die Stossleisten sind dabei entweder auf einem Hebel oder auf dem Schlitten einer Linearführung befestigt. Die Breite des Abschnitts an Kopf und Fuss wird eingestellt, indem die Stossleiste manuell in unterschiedlichen Positionen auf dem Hebel oder auf dem Schlitten der Linearführung festgeklemmt wird.
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Vor dem Schneidvorgang des Frontschnitts werden die Stossleisten in Richtung der Broschüre (Druckprodukt) geschoben bzw. geschwenkt, wodurch die Broschüre für den Zuschnitt am Kopf und Fuss ausgerichtet wird.
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Die Bewegung der Stossleisten wird typischerweise durch mechanische Kurven definiert, welche an den Takt des Schneidvorgangs gekoppelt sind. Pro Schneidvorgang werden die Stossleisten einmal zur Schneidposition und wieder zurück zur Ausgangsposition bewegt. Diese Lösung hat den Nachteil, dass die Bewegung der Stossleisten fest an den Takt des Schneidvorgangs gekoppelt ist und nicht verändert werden kann, wie dies aus der Druckschrift
EP1837135 B1 hervorgeht.
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Die folgenden Ausführungsvarianten, bei welchen die Bewegung der Stossleisten nicht an den Takt des Schneidvorgangs gekoppelt ist, sind in der Druckschrift
EP1745895 B1 beschrieben.
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Eine Möglichkeit besteht darin, dass der Hub des Schlittens auf der Linearführung mit einem Pneumatik-Zylinder ausgeführt wird. Diese Lösung bietet den Vorteil, dass die Bewegung des Schlittens unabhängig vom Takt des Schneidvorgangs erfolgt. Die Pneumatik-Zylinder haben jedoch den Nachteil, dass die Bewegung der Stossleiste beim Stoppen an der Schneidposition und der Ausgangsposition nur bedingt über die Endlagendämpfung des Pneumatik-Zylinders eingestellt werden kann. Die Belastung für diesen ist bei einer angestrebten Geschwindigkeit von 14'000 Takten und mehr pro Stunde sehr hoch, wodurch die Lebensdauer eines solchen Pneumatik-Zylinders stark abnimmt. Zudem, die Genauigkeit und Dynamik eines pneumatischen Antriebs allgemein genügen den anwendungsgemässen Anforderungen nicht.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass der Hub des Schlittens auf der Linearführung mit einem Zahnriemenantrieb ausgeführt wird. Der Schlitten ist dabei typischerweise mit einer Klemmplatte am Zahnriemen festverankert, wie dies bei Linearachsen mit Zahnriemen der Fall ist. Der Zahnriemen wird typischerweise mit einem Servomotor angetrieben. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass der Platzbedarf für den mechanischen Aufbau vergleichsweise gross ist. Siehe hierzu auch 1 der vorliegenden Anmeldung.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass der Hub des Schlittens auf der Linearführung mit einer Gewindespindel ausgeführt wird. Diese Lösung bietet den Vorteil, dass eine sehr hohe Dynamik und Genauigkeit erreicht wird, wobei die Gewindespindel typischerweise mit einem Servomotor angetrieben wird. Der Nachteil dieser Lösung liegt darin, dass eine grosse Reibung innerhalb der Gewindespindel entsteht, welche dazu führt, dass Spindel und Mutter einer starken Erwärmung unterworfen sind, wodurch die Lebensdauer der Komponenten abnimmt. Die Anforderungen für den Betrieb bei den angestrebten 14'000 Takten und mehr pro Stunde können sodann nicht erfüllt werden. Eine ausreichende Lebensdauer wird nur bei einem deutlich kleineren Hub oder bei einer deutlich kleineren Geschwindigkeit erreicht. Diese Lösung geht aus 2 der vorliegenden Anmeldung hervor.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass der Hub des Schlittens auf der Linearführung mit einem Kugelgewindetrieb ausgeführt wird. Diese Lösung bietet den Vorteil, dass damit eine sehr hohe Dynamik und Genauigkeit erreicht werden kann. Der Kugelgewindetrieb wird typischerweise mit einem Servomotor angetrieben. Der Nachteil dieser Lösung liegt darin, dass die Beschleunigungen bei der angestrebten Geschwindigkeit von 14'000 Takten und mehr pro Stunde dazu führen, dass die Kugeln im Gewindetrieb rutschen anstatt abzurollen. Dies führt zu einem hohen Verschleiss, wodurch die Lebensdauer des Kugelgewindetriebs abnimmt. Siehe hierzu auch 3 der vorliegenden Anmeldung.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass der Hub der Stossleisten mit einem Linearmotor ausgeführt wird. Die Stossleisten können dabei direkt auf dem Schlitten des Linearmotors befestigt werden. Alternativ können die Stossleisten auf dem Schlitten einer externen Linearführung montiert sein und der Linearmotor wird nur für den Antrieb des Schlittens verwendet. Diese Lösung bietet den Vorteil, dass eine sehr hohe Dynamik erreicht werden kann. Zudem ist der mechanische Aufbau sehr einfach zu bewerkstelligen. Der Nachteil dieser Lösung liegt darin, dass die Kosten für einen Linearmotor im Vergleich zu anderen Antriebssystemen erheblich höher sind. Siehe hierzu auch 4 der vorliegenden Anmeldung.
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Darstellung der Erfindung
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Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, die Implementierung eines Auftragserfassungssystems vorzusehen, welches die verlangten gesteuerten Positionen der jeweils im Einsatz stehenden Stossleisten bei jedem Auftragswechsel einstellt, und welches die Druckprodukte bei hohen Taktzahlen ausgerichtet werden.
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Zu diesem Zweck wird eine mit einer Stossleiste ausgestattete Ausrichtungseinheit eingesetzt, bei welcher die entsprechende Stossleiste auf einem Schlitten befestigt ist. Die Bewegung der Stossleiste wird durch eine strenge Linearführung des Schlittens definiert. Diese Linearführung wird vorzugsweise von dem Schlitten selbst und von den Führungsstangen vorgegeben, welche seinerseits in dem Schlitten gelagert sind. Der Schlitten ist auf einem Gestell montiert und verläuft parallel zur Bewegungsrichtung der Stossleiste. Diese Bewegungsrichtung verläuft zudem rechtwinklig zu den Schneiden der Messer, welche die Schnittoperation an der Kopf- und Fusskante ausführen, dergestalt, dass die zu beschneidenden Produkte durch die Stossleiste für den Beschnitt der Kopf- und Fusskante entsprechend ausgerichtet werden. Der Antrieb für die Ausrichteinheit erfolgt über einen mit einem Getriebe ausgestatteten Servomotor.
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Die Drehbewegung des Servomotors wird über das vorgeschaltete Getriebe auf einen Hebel übertragen, welcher über eine Koppelstange mechanisch mit dem Schlitten verbunden ist. Durch die Koppelstange wird die Drehbewegung des Servomotors sodann in eine lineare Bewegung der Stossleiste übertragen, analog dem Prinzip des Kurbeltriebs eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge.
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Im Gegensatz zu einem solchen Kurbeltrieb führt der Hebel in unserem Fall innerhalb der Ausrichteinheit keine vollständige Umdrehung aus, sondern dieser bewegt sich lediglich in einem Bereich von unterhalb 180°, vorzugsweise zwischen 90° bis 120°, insbesondere zwischen 100° bis 110°, hin und her im Sinne einer Pendelbewegung, welche in Korrelation zum Hub der Stossleiste steht.
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Die gewünschte Breite des Beschnitts an der Kopf- und Fusskante des Druckprodukts wird durch die Maschinensteuerung automatisch ermittelt. Die notwendigen Inputs hierzu sind Auftragsdaten, welche durch den Bediener eingegeben werden oder aus übergeordneten Systemen wie Connex von MM oder MIS (ERP-Systeme) von anderen Anbietern stammen können, wo unter anderem die Formate der einzelnen Bogen, oder das Format des geschnittenen Druckprodukts (Broschüre) vorhanden sind, wie auch die Produktionsart, ob das Druckprodukt vor dem Dreischneider (Schneidapparat) um 180° gewendet werden soll, wenn es darum geht, die Adressierung solcher Druckprodukte vorzusehen. Weiter ist denkbar, dass Sensoren die Lage der Kanten des Druckprodukts erfassen und so die operative Bewegung der Stossleisten auf ein Minimum reduzieren können.
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Diese so berechneten Ausgangspositionen für die Stossleisten liegen vorzugsweise in einem Abstand von ≤ 5 mm ausserhalb des Rands des Druckprodukts im nicht geschnittenen Zustand. Diese Ausgangsposition garantiert zudem eine maximale Abweichung der Lage des Druckprodukts bei dessen Transport zum Schneidapparat.
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Diese Positionierung wird hauptsächlich durch die Breite des Einlaufs indiziert, und soll so konzipiert sein, dass zwischen Druckprodukt und Stossleiste zu keiner Kollision kommt. Daraus berechnet die Maschinensteuerung die Sollpositionen für die genannten Aggregate, welche durch einen Servomotor ungesetzt werden.
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Kurz bevor die mit dem Produkt beladenen Transportbänder an der Schneidposition anhalten, führt die Stossleiste eine Hubbewegung zum Produkt hin aus, welche von den vorzugsweise zugrunde gelegten ≤ 5 mm ausgeht. Dadurch wird das Produkt durch die seitliche Wirkung der Stossleiste in die Schneidposition geschoben. Sofern sich das Produkt bereits exakt an der Schneidposition befindet, findet keine Verschiebung des Produkts statt und die Stossleiste touchiert das Produkt nur ganz leicht, lediglich im Sinne einer Kontrollberührung. Diese Abläufe gelten auch für die andere spielbildlich operierende Stossleiste, wie dies aus den 9 und 10 dieser Beschreibung hervorgeht.
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Eine hinterlegte Rampe für die Bewegung im Servomotor stellt sicher, dass das Produkt möglichst sanft an die Schneidposition verschoben wird. Sobald das Produkt geklemmt ist, führen die Stossleisten je eine Hubbewegung vom Produkt weg aus, damit dieses dann für den Weitertransport freigegeben werden kann.
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Erfindungsgemäss erlaubt eine Ausrichteinheit, welche aus einem Servomotor besteht, der seinerseits in Wirkverbindung mit einem Kurbeltrieb steht, einerseits das Ausrichten der Produkte für die nachfolgende Schnittoperation, und andererseits eine vollautomatische Einstellung der jeweiligen Beschnittsbreiten an den Kopf- und Fusskanten.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch den Einsatz des genannten Kurbeltriebs mit Koppelstange jene Hubbewegung in Bezug auf die vorzugsweise zugrunde gelegten Beabstandung von ≤ 5 mm bei einer maximalen Geschwindigkeit von ≥ 14'000 Takten pro Stunde und bei einer hohen Lebensdauer der Komponenten überhaupt möglich ist.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass mit dem Vorhandensein eines Auftrags-Erfassungssystems die Positionen der Stossleisten automatisch ermittelt werden können, und dies bei jedem Auftragswechsel, was zu einer beträchtlichen Reduktion der sonst bis anhin anfallenden Einrichtungszeiten führt.
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Erfindungsgemäss lässt sich der Erfindungsgenstand durch den Einsatz von Sensoren zur Messung der Kante des Druckprodukts erweitern. Vorteile solcher Sensoren sind darin zu sehen, dass
- a) die Bewegung der Stossleisten auf ein Minimum reduziert werden kann, was höhere Produktionsgeschwindigkeiten erlaubt;
- b) die reduzierte Bewegung die Ausrichtungseinheit schont und deren Lebensdauer erhöht;
- c) die Bewegung der Stossleiste unabhängig vom Takt des Schneidvorgangs ausgeführt werden kann;
- d) die Einstellung der Abschnittbreite wie auch die Hubbewegung für die Ausrichtung mit dem Antrieb vollständig automatisiert werden kann.
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Erfindungsgemäss lässt sich zusammenfassend feststellen, dass die wesentliche Stossrichtung des Erfindungsgenstands darin zu sehen ist, dass die Umsetzung der Bewegung des Servomotors mit dem genannten Kurbeltrieb erfolgt, dessen Kraftübertragung über einen Hebel auf eine Koppelstange übertragen wird, deren Bewegung dann von der Stossleiste umgesetzt wird. Dies ermöglicht hohe Beschleunigungen und Geschwindigkeiten der Anlage bei einer deutlich höheren Lebensdauer, als dies bei den bekannten gewürdigten Lösungen bis anhin der Fall war.
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Die Erfindung ist darüber hinaus wie folgt charakterisiert:
- Zunächst geht es um eine Vorrichtung zum dreiseitigen Beschnitt der Kanten eines Druckprodukts mit einem durch einen Takt betreibbaren Schneidapparat. Dabei weist die Vorrichtung mindestens einen Anschlag für die Ausrichtung des Beschnitts der Frontkante und mindestens eine bewegbare Stossleiste für die Ausrichtung der Kopf- und Fusskante auf, wobei die Stossleiste mindestens eine auf Stoss gerichtete Bewegung gegen das Druckprodukt ausführt. Durch diese Stossbewegung wird das Druckprodukt in eine Schneidposition für den Beschnitt überführt. Die geometrische Ausrichtung der Kopf- und Fusskante des Druckprodukts sowie deren Massbildung für den Beschnitt kommt so zustande, indem ein- oder beidseitig des Druckprodukts eine Stossleiste wirkt, welche durch einen Kurbeltrieb in die Arbeitsposition verschoben wird.
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Demnach, die für den Beschnitt massgebende Ausrichtung des zu beschneidenden Druckprodukts lässt sich auch durch eine einzige Stossleiste erzielen, indem die eine Kante völlig frei von festen oder bewegbaren Anschlägen gehalten wird, weshalb sie folgerichtig auch nicht zwingend mit einem Kurbeltrieb versehen werden soll, wobei das Druckprodukt infolgedessen nur noch durch die von einer Seite her wirkende Stossleiste in die integrale Schnittposition geschoben wird.
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Das heisst, dass die Ausrichtung des Druckprodukts einerseits bewusst durch einen einzigen Kurbeltrieb mit zugehöriger Stossleiste betrieben wird, andererseits, dass es auch möglich ist, von den allenfalls beiderseits des Druckprodukts angeordneten Stossleisten die eine gezielt zu neutralisieren, indem sie positionsmässig nicht in den Betrieb eingreifen kann.
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Demnach, die durch einen örtlich angeordneten Antrieb injizierte Drehbewegung wird auf den Kurbeltrieb übertragen, der aus einem angeschlossenen Hebel, einer von dem Hebel weitgehend in einer Ebene bewegbaren Koppelstange einer Koppelstange, welche in Wirkverbindung mit einem Schlitten steht, welche stirnseitig eine Stossleiste trägt, wobei auch möglich ist, dass die Koppelstange stirnseitig direkt die Stossleiste trägt.
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Die Bewegungsebene der Koppelstange ist von einer linearen oder quasi linearen Translation geprägt, wobei die über einen Schlitten geführte Koppelstange dafür sorgt, dass die dann auf die Stossleiste übertragene Bewegung eine gleichförmige horizontale Translation ausführt. Vorzugsweise wirkt der angeschlossene Hebel aussenseitig des Kurbeltriebs, wobei auch andere Übertragungen der Rotation des Antriebs auf den Kurbeltrieb möglich sind, und wobei die gleichförmige horizontale Translation der Stossleiste unverändert beibehalten werden muss.
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Sonach, jede Stossleiste nimmt an einem Schneidort eine jeweils ermittelte Stand-by-Position ein, welche bei Beginn der Stossbewegung einen minimierten Abstand zu der zu beschneidenden Kante des Druckprodukts einnimmt.
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Vorzugsweise weist die Stossleiste vor Beginn ihrer Bewegung eine Stand-by-Position auf, welche bei Beginn der Stossbewegung einen Abstand von ≤ 5 mm zu der entsprechenden Kante des zu beschneidenden Druckprodukts aufweist.
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Sowohl das Einnehmen der Stand-by Position als auch die Überbrückung des Abstands zum Druckprodukt erfolgt durch denselben Antrieb; dies gilt auch für die umgekehrte Bewegung in die Stand-by Position zurück und darüber hinaus auch dann, wenn der allgemein zugrunde gelegte Abstand verändert werden sollte.
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Des Weiteren weist die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum dreiseitigen Beschnitt der Kanten eines Druckprodukts mit einem durch Takt betriebenen Schneidapparat auf, wobei die Vorrichtung mindestens einen Anschlag für die Ausrichtung des Beschnitts der Frontkante und mindestens eine bewegbare Stossleiste für die Ausrichtung des Beschnitts der Kopf- und Fusskante aufweist, wobei die Stossleiste mindestens eine Stossbewegung gegen das Druckprodukt ausführt, durch welche das Druckprodukt in eine Schneidposition für den Beschnitt überführt wird, wobei die geometrische Ausrichtung der Kopf- und Fusskante des Druckprodukts sowie deren Massbildung für den Beschnitt zu Stande kommt, indem ein- oder beidseitig des Druckprodukts eine Stossleiste wirkt, welche durch einen Kurbeltrieb positioniert wird, wobei das Verfahren folgende Prozessschritte aufweist:
- a) Die Stossleiste nimmt zu Betriebsbeginn eine Ausgangsposition ein, welche einen minimalen Abstand gegenüber der zu beschneidenden Kante des Druckprodukts aufweist; b) Das Druckprodukt wird in einem ersten Schritt zur Schneidposition für den Zuschnitt der Frontkante transportiert, welche durch einen festen oder beweglichen Anschlag vorgegeben wird; c) Der Druck der oberen Transportbänder auf das Druckprodukt wird daraufhin reduziert, damit dessen Bewegung in Wirkverbindung mit den Transportbändern ungehemmt stattfinden kann; d) Bevor der Transport des Druckprodukts anhält, führen die Stossleisten individuell eine Hubbewegung zur Ausrichtung des Druckprodukts für den Beschnitt der Kopf- und Fusskante aus, wobei diese Hubbewegung jenen minimal zugrunde gelegten Abstand gegenüber dem Druckprodukt überbrückt; e) Intermediär erreicht das Druckprodukt den Anschlag, bei welchem dieses für den Zuschnitt an der Frontkante ausgerichtet wird; f) Der Transport des Druckprodukts hält bei dieser Lage vollständig an; g) Die Pressung setzt auf dem Produkt auf und presst dieses zusammen. h) Darauf wird der Druck der oberen Transportbänder auf das Druckprodukt erhöht, bis jene Kompaktheit des Druckprodukts erreicht ist, welche für den Schnittvorgang unabdingbar ist; i) Das Druckprodukt wird daraufhin durch das Ober- und Untermesser an der Frontkante zugeschnitten; j) Die Stossleisten führen individuell jene Hubbewegungen vom Produkt weg aus, welche den zugrunde gelegten Abstand gegenüber dem Druckprodukt überbrücken; k) Der Druck zur Beistellung der Pressung für den Schnittvorgang wird aufgehoben, so dass das Druckprodukt nun für den Weitertransport freigegeben wird; I) Die Transportbänder fahren an und transportieren das Druckprodukt an die Schneidposition für den Zuschnitt an Kopf- und Fusskante; gleichzeitig wird das nächste Druckprodukt an die Schneidposition für den Zuschnitt an der Frontkante transportiert.
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Der Kurbeltrieb wird von einem örtlich angeordneten Antrieb angetrieben. Die sektorielle Bewegung des Hebels wird mit Hilfe einer Koppelstange in eine lineargeführte Bewegung des Schlittens übergeführt.
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Des Weiteren, der Kurbeltrieb führt über mindestens einen Sektor der Umdrehung eine Pendelbewegung aus, durch welche über das Verbindungselement eine auf die mit der Koppelstange verbundene Stossleiste eine Hin/Her-Bewegung umgesetzt wird, wobei sich die Pendelbewegung des Hebels lediglich in einem Bereich von unterhalb 180°, vorzugsweise zwischen 90° bis 120°, insbesondere zwischen 100° bis 110°, beschränkt, dies im Einklang mit der sektoriellen Drehbewegung des Hebels.
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Die Bewegungsdynamik der Stossleisten und des Schneidvorgangs laufen unabhängig voneinander ab.
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Figurenliste
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Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, auf die hinsichtlich aller erfindungswesentlichen und in der Beschreibung nicht näher herausgestellten Einzelheiten ausdrücklich Bezug genommen wird, erläutert. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht wesentlichen Elemente sind weggelassen worden. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In der Zeichnung zeigt:
- 1 ein zum Stand der Technik gehörendes Prinzip eines Linearantriebs mit einem Zahnriemen;
- 2 ein zum Stand der Technik gehörendes Prinzip eines Linearantriebs mit einer Gewindespindel;
- 3 ein zum Stand der Technik gehörendes Prinzip eines Linearantriebs mit einem Kugelgewindetrieb;
- 4 einen zum Stand der Technik gehörender Antrieb in Form eines Linearmotors;
- 5 eine Ausrichteinheit, welche ein aus einem Einlauf zugeführtes Druckprodukt in die Schneidposition für den Beschnitt der Kanten am Kopf und Fuss bringt, mit Blick von oben;
- 6 einen Schneidapparat mit einer integrierten Ausrichteinheit als Aggregat zu einer Anlage zur Verarbeitung von Druckprodukten;
- 7 die Darstellung der Ausrichteinheit im Schneidapparat;
- 8 den mechanischen Aufbau der Ausrichteinheit;
- 9 die paarweise in Betrieb stehenden Ausrichteinheiten in der Ausgangsposition mit Blick in Richtung der Produktlaufrichtung;
- 10 die paarweise in Betrieb stehenden Ausrichteinheiten in der Schneidposition mit Blick in Richtung der Produktlaufrichtung;
- 11 die paarweise in Betrieb stehenden Ausrichteinheiten in der Ausgangsposition mit Blick von oben zu der Produktlaufrichtung, und
- 12 die paarweise in Betrieb stehenden Ausrichteinheiten in der Schneidposition mit Blick von oben zu der Produktlaufrichtung;
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Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt eine Ausführungsvariante für die Ausrichtung des Druckprodukts, welches anhand eines Linearantriebs mit Zahnriemen bewerkstelligt wird. Diese Vorrichtung besteht darin, dass der Hub 101 des Schlittens 105 entlang der Achse der Linearführung 110 mit einem Zahnriemenantrieb durchgeführt wird. Der Schlitten 105 ist dabei typischerweise mit einer Klemmplatte 106 am Zahnriemen 104 festgeklemmt, wie dies bei einer Linearführung mit Zahnriemen der Fall ist. Der Zahnriemen wird typischerweise mit einem Servomotor 102 angetrieben, wobei jener, entgegengesetzt zum Servomotor, über eine endseitig angeordnete Riemenscheibe 103 abgewickelt wird. Der Schlitten ist auf der Linearführung gelagert 107a/107b.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsvariante für das Ausrichten eines Druckprodukts, bei welcher der Hub 151 des Schlittens 153 auf der Linearführung 160 mit einer Gewindespindel 152 ausgeführt wird. Durch eine solche Konfiguration wird erreicht, dass eine hohe Dynamik und Genauigkeit erreicht wird. Die Gewindespindel 152 wird typischerweise durch einen Servomotor 155 angetrieben, dessen Motorwelle mit einer Kupplung 156 versehen ist. Auch hier ist eine Lagerung 154a/154b zwischen Linearführung und Schlitten vorgesehen. Die Übertragung der Kräfte zwischen Schlitten und Gewindespindel wird durch ein Kraftübertragungsaggregat 157 bewerkstelligt.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante für das Ausrichten eines Druckprodukts, wobei der Hub des Schlittens 206 auf der Linearführung mit einem Kugelgewindetrieb 203 ausgeführt wird. Diese Lösung ermöglicht eine sehr hohe Dynamik und Genauigkeit. Der Kugelgewindetrieb 203 wird typischerweise mit einem hier nicht näher dargestellten Servomotor angetrieben. Eine solche Lösung führt aber regelmässig dazu, dass bei Beschleunigungen im Betriebssystem mit Geschwindigkeiten von >10'000 Takten pro Stunde die Kugeln im Gewindetrieb rutschen anstatt abzurollen. Dies führt zu einem hohen Verschleiss, wodurch die Lebensdauer eines solchen Kugelgewindetriebs 203 stark abnimmt. Auch muss bedacht werden, dass die Kugelgewindespindel 204 genau fluchtend auf zwei Festlagern 202, 205 abgestützt sein muss. In der Regel weist die Kugelgewindespindel 204 endseitig einen Spindelzapfen 201 auf, der für den Antrieb der Kugelgewindespindel zum Einsatz kommt.
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4 zeigt mithin eine weitere Ausführungsvariante für das Ausrichten eines Druckprodukts, konkret, wie der Betrieb der hier nicht näher dargestellten Stossleisten (siehe 8 bis 10) abgewickelt werden kann. Hierzu wird in dieser 4 auf einen Linearmotor 250 hingewiesen, der den Hub der Stossleisten durchgeführt. Die Stossleisten können dabei direkt auf dem Schlitten 251 des Linearmotors 250 befestigt werden. Alternativ können die Stossleisten auf dem Schlitten einer externen Linearführung montiert sein, und der Linearmotor wird dann nur noch für den Antrieb des Schlittens 251 verwendet. Mit dieser Lösung wird ursächlich die einem solchen Linearmotor innewohnende sehr hohe Dynamik ausgenützt. Zudem ist der mechanische Aufbau an sich verhältnismässig einfach zu bewerkstelligen. Andererseits muss in Betracht gezogen werden, dass die Ausstattung des Systems mit solchen Linearmotoren jeweils eine grosse Investition gegenüber anderen Antriebssystemen benötigt, wobei des Weiteren zu berücksichtigen ist, dass der Einbau solcher Linearmotoren immer mit den vorgegebenen Verhältnissen von Schneidapparat und Ausrichteinheit abgestimmt sein muss, was ein Repowering nachhaltig erschwert.
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5 zeigt die Vorgehensweise, wie die Ausrichteinheit beim zu beschneidenden Druckprodukt A1 betrieben wird. Diese erlaubt dank des Servomotors und des Kurbeltriebs (siehe auch 8 bis 10), dass das Einstellen der Abschnittsbreite (Anfahren zur Ausgangsposition) und das Ausrichten der Produkte (Anfahren zur Schneidposition) voll automatisiert durchgeführt werden können. Es sind Sensoren 301, 302 vorgesehen, welche direkt oder indirekt die Abstandsmessung zu dem zu beschneidenden Druckprodukt detektieren. Die Abstandmessung steht der Hubbewegung 303, 304 der Stossleisten (siehe 8 bis 11) zugrunde, welche im Schnitt einen Abstand von X = max. 5 mm ausserhalb des Rands 305, 306 des Druckprodukts, oder allgemein des Rands des zu beschneidenden Druckprodukts, Stand-by stehen.
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Diese Ausgangsposition garantiert, dass bei einer maximalen Abweichung der Position und der Rückenlänge des Druckprodukts, also vorzugsweise bei einer Broschüre, beim Einlauf 307 in die Ausrichteinheit, welche stromauf des Schneidapparats angeordnet ist, keine Kollision zwischen Druckprodukt und Stossleiste stattfinden kann, selbst wenn die Einbringung des Druckprodukts nicht mittig erfolgen sollte, wie es die Lagen A2 und A3 hindeuten. Aus den von den Sensoren vorgegebenen Informationen berechnet die Maschinensteuerung, welche Lageverschiebung das Druckprodukt erfahren muss, damit dieses dann geometrisch optimal für die nachfolgende Ausrichtung ausgerichtet ist, welche durch mindestens eine seitliche Anpassung die vorbestimmte Schneidposition erstellt wird.
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Sofern sich die Positionierung des Druckprodukts bereits exakt an der Schneidposition befindet, findet keine Verschiebung desselben mehr statt, und die Stossleisten 303, 304 touchieren das Druckprodukt A1 nur ganz leicht. Die hinterlegte Rampe für die Bewegung im Servomotor stellt sicher, dass das Druckprodukt möglichst sanft an die Schneidposition verschoben werden kann. Sobald das Druckprodukt geklemmt ist, führen die Stossleisten eine Hubbewegung X von vorzugsweise nicht über 5 mm vom Druckprodukt weg aus. Damit ist das Druckprodukt dann für den Weitertransport frei. Qualitativ werden in dieser 5 anhand einer letzten Frequenz in Transportrichtung die vorgesehenen Beschnitte B1 und B2 angedeutet.
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Die Ausrichteinheit (siehe 9 bis 11) erlaubt dank des Servomotors und des Kurbeltriebs (siehe insbesondere 9 und 10), dass das Einstellen der Abschnittbreite (Anfahren zur Ausgangsposition) und das Ausrichten der Produkte (Anfahren zur Schneidposition) voll automatisiert erfolgen können.
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6 zeigt die Verdeutlichung der Erfindung im Kontext einer operierenden Anlage, welche aus einem Sammelhefter 400 besteht, welcher mit einem Schneidapparat 500 ergänzt ist, der in Wirkverbindung mit einer Ausrichteinheit 600 steht.
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7 zeigt ein Gesamtbild des Schneidapparats
700, worin die Ausrichteinheit
600 integriert ist. Es ist für die Erfindung wesentlich, dass aus dieser Figur die Produktionslaufrichtung
730, die Lage des Frontschnittbereichs mit Ober- und Untermesser
710, sowie die Lage des Kopf/Fuss-Schnittbereichs mit Ober- und Untermesser
720 aus dem Ganzen hervorgeht. Der Schneidapparat
700 und dessen Betriebsweise zum dreiseitigen Beschnitt von Druckprodukten entsprechen einer der bekannten Ausführungslösungen, beispielsweise wie sie aus
EP1745895 A1 oder
EP2764963 A2 hervorgehen.
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8 zeigt den mechanischen Aufbau der erfindungsgemässen Ausrichteinheit 600. Der Antrieb für die Ausrichteinheit 600 erfolgt über einen Servomotor 601, dem ein Getriebe 602 nachgeschaltet ist.-Die daraus folgende Drehbewegung wird auf einen Hebel 603 übertragen. Die Verankerung dieses Hebels 603 wird durch eine Spannbüchse 604 bewerkstelligt, welche den antriebsseitigen Abschluss bildet. Der Hebel 603 ist über ein als Gelenkkopf 605 ausgebildetes Verbindungselement mit einer Koppelstange 606 verbunden, welche über einen weiteren Gelenkkopf 607 mit einem Schlitten 608 wirkverbunden ist.
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Der Schlitten 608 trägt eine Stossleiste 609, wobei die horizontale Bewegung des Schlittens 608 für die Umsetzung der Bewegung der Koppelstange 606 auf die Stossleiste 609 wird durch parallel angeordnete Führungsstangen 611a, 611b realisiert. Der Schlitten 608 ist mit je einer Kugelbüchse 610 auf den Führungsstangen 611a, 611b gelagert, welche wiederum an beiden Enden je in einem Support 613, 614 verankert sind, wobei diese Supporte auf einem Gestell 612 gelagert sind.
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Durch diese Koppelstange 606 wird die ursächliche Drehbewegung des Servomotors 601 sodann bewegungsrelevant in eine lineare Bewegung der Stossleiste 609 übertragen, analog zum Prinzip des Kurbeltriebs eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge. Im Gegensatz zu einem solchen Kurbeltrieb führt der Hebel 603 in unserem Fall bei dieser Ausrichteinheit 600 keine vollständige Umdrehung aus. Der Hebel bewegt sich lediglich in einem sektoriellen Bereich von unterhalb 180°, vorzugsweise zwischen 90° und 120°, insbesondere zwischen 100° und 110°, hin und her im Sinne einer Pendelbewegung.
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Die gewünschte Breite der Beschnitte, nämlich Frontschnitt, Kopfabschnitt bzw. Fussabschnitt, werden durch den Bediener eingegeben oder durch die Maschinensteuerung automatisch ermittelt. Die nötigen Werte dazu sind Auftragsdaten, welche aus übergeordneten Systemen wie Connex von MM oder MIS (ERP-Systeme) von anderen Anbietern stammen können, wo unter anderem die Formate der einzelnen Bogen, oder das Format des geschnittenen Druckprodukts (Broschüre) vorhanden sind, wie auch die Produktionsart, ob das Druckprodukt vor dem als Dreischneider gebildeten Schneidapparat (siehe 7, Pos. 700) um 180° gewendet wird, was bei der Adressierung des Druckprodukts mit Vorteil angewendet wird. Weiter lässt sich eine Lösung vorsehen, bei welcher Sensoren die Kante des jeweiligen Druckprodukts erfassen und so die Bewegung der Stossleisten bei beiden Ausrichteinheiten (siehe 9 bis 12) auf ein Minimum reduzieren. Diese Vorkehrungen lassen auch bei grösseren Taktzahlen eine schonende Produktion zu.
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9 zeigt die Gesamtausgangslage von vorne betrachtet der beidseitig des Druckprodukts A1 wirkenden Servomotoren 601/602 resp. 621/622 bei einer Stand-by-Positionierung der Stossleisten 609 resp. 629 in der Ausgangsposition. Die Hebel 603 resp. 623 verharren bei dieser Ausgangslage noch in einer extremen Stelle hinsichtlich ihrer Pendelbewegung, und sie weisen gegenüber der Kopf- resp. Fusskante des Druckprodukts einen minimal gehaltenen Abstand auf, vorzugsweise ≤ 5 mm, wie dies in der 9 sinnbildlich dargestellt ist.
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Die übrigen beidseitig des Druckprodukts wirkenden Elemente der Ausrichteinheiten 600 resp. 620, beispielsweise Koppelstangen 606 resp. 626, Schlitten 608 resp. 628, sind spiegelbildlich angeordnet. Somit ist es richtig, von einer Ausrichteinheit zu sprechen, welche sowohl die Kopfkante als auch die Fusskante des Druckprodukts vorzugsweise simultan erfasst. Ferner geht aus dieser 9 hervor, dass der Beschnitt an der Kopfkante B2 üblicherweise kleiner ist als der gegenüberliegende für die Fusskante B1 . Dies ist indessen nur qualitativ zu verstehen, denn die Beschnitte der beiden Kanten können von Fall zu Fall verschiedene Grössen aufweisen.
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Diese so berechneten Ausgangspositionen für die Stossleisten 609 resp. 629 liegen, wie bereits erwähnt, in einem Bereich ≤ 5 mm ausserhalb des Rands des Druckprodukts im ungeschnittenen Zustand. Diese Ausgangsposition gewährleistet, dass bei einer maximalen Abweichung der Position des zu beschneidenden Druckprodukts, welche auf Grund der Ausgangslage des herangeführten Druckprodukts vorliegen kann, keine Kollision zwischen dem Druckprodukt und den Stossleisten 609 resp. 629 stattfinden kann. Die allfällige Ausrichtung des Druckprodukts in Wirkverbindung mit der Lage des Druckprodukts im Einlauf ist wichtig, wenn es darum geht, beim weiteren Transport dieses Druckprodukts in den als Dreischneider ausgebildeten Schneidapparat eine schnittkonforme Positionierung sicher zu stellen, wobei hier die operative Maxime gilt, dass keine Kollision zwischen Druckprodukt und Stossleisten entsteht darf. Um diese Bedingung sicherzustellen, berechnet die Maschinensteuerung die Sollposition für die Stossleisten und bringt diese entsprechend in Position.
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Kurz bevor die Transportbänder des Schneidapparats das Druckprodukt an der Schneidposition für den Frontschnitt anhalten, führen die Stossleisten 609 resp. 629 eine Hubbewegung zur Überbrückung des voraus festgelegten Abstands (siehe Erläuterungen unter 9) zu den Kanten des Druckprodukts aus, wie dies aus 10 hervorgeht. Dadurch wird das Druckprodukt seitlich in die effektive Schneidposition verschoben.
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Auch hier gilt, dass wenn sich das Druckprodukt bereits exakt an der Schneidposition befindet, keine Verschiebung desselben stattfindet und die Stossleisten 609 resp. 629 das Druckprodukt dann nur ganz leicht touchieren. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholung wird hier auf die Ausführungen unter 5 verwiesen.
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11 zeigt die wechselseitig in Betrieb stehenden Ausrichteinheiten 600 resp. 620 in der Ausgangsposition mit Blick von oben zu der Produktlaufrichtung 730, wobei diese Darstellung der Lage und deren Abläufe gemäss 9 entsprechen.
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12 zeigt die wechselseitig in Betrieb stehenden Ausrichteinheiten 600 resp. 620 in der Schneidposition mit Blick von oben zu der Produktlaufrichtung 730, wobei diese Darstellung der Lage und deren Abläufe gemäss 10 entsprechen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1837135 B1 [0006]
- EP 1745895 B1 [0007]
- EP 1745895 A1 [0050]
- EP 2764963 A2 [0050]