DE10011006A1 - Vorrichtung zum Schneiden von Papierbahnen - Google Patents
Vorrichtung zum Schneiden von PapierbahnenInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung zum Schneiden von Papierbahnen umfaßt eine Papierführungseinrichtung, eine Schneideeinrichtung, eine Papierverzögerungseinrichtung, eine Puffereinrichtung und eine Steuereinrichtung. Die Papierverzögerungseinrichtung ist zwischen der Papierzuführungseinrichtung und der Schneideeinrichtung angeordnet und verzögert die zugeführte Papierbahn derart, daß auf der Papierbahn eine Position festgelegt ist, an der die Schneideeinrichtung die Papierbahn schneidet. Die Puffereinrichtung ist zwischen der Papierzuführungseinrichtung und der Papierverzögerungseinrichtung angeordnet, um während der Verzögerung der Papierbahn eine auflaufende Länge der Papierbahn in der Form einer Schlaufe aufzunehmen. Die Steuerungseinrichtung bewirkt eine Ansteuerung der Papierzuführungseinrichtung und der Papierverzögerungseinrichtung derart, daß die in der Puffereinrichtung aufgenommene Schlaufe eine minimale Höhe nicht unterschreitet.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Schneiden von Papierbahnen gemäß dem Oberbegriff des Pa
tentanspruchs 1. Insbesondere bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf eine Vorrichtung zum Schneiden von Papierbah
nen, die einen Teil eines komplexen Papierhandhabungssystems
bildet.
Papierhandhabungssysteme werden hauptsächlich von großen Un
ternehmen, Banken, Versicherungsgesellschaften, Dienstlei
stungsunternehmen, etc. angewendet. Bei diesen Unternehmen
dienen die Papierhandhabungssysteme zur Verarbeitung von
großen Mengen Papier, wie zum Beispiel Rechnungen, Mah
nungen, Kontoauszügen, Versicherungspolicen oder Schecks.
Die durch ein solches Papierhandhabungssystem handzuhabenden
Einzelpapiere werden in vielen Fällen durch Hochgeschwindig
keitsdrucker erzeugt, die Briefe, Formulare etc. auf eine
Papierbahn aufdrucken. Diese Papierbahn wird typischerweise
von einer großen Vorratsrolle dem Drucker zugeführt werden
und wird nach dem Bedrucken dem Papierhandhabungssystem zu
geführt. Bevor das Papierhandhabungssystem jedoch die ent
sprechenden Operationen zum Zusammenstellen einzelner Pa
piere etc. durchführen kann, ist es erforderlich, daß die
durch den Hochgeschwindigkeitsdrucker bedruckte Papierbahn
geschnitten wird, so daß dem Papierhandhabungssystem ein
zelne Blätter zugeführt werden. Zu diesem Zweck werden
Schneidemaschinen verwendet, die ein Messer oder eine anders
geartete Schneidevorrichtung aufweisen, wobei die zu schnei
dende Papierbahn mittels einer Papierzuführungseinrichtung
dem Messer zugeführt wird. Diese Papierhandhabungssysteme
sind häufig derart ausgelegt, daß die Handhabung unterschiedlicher
Papiere mit unterschiedlichen Formaten ermög
licht wird. Diese Flexibilität bezüglich der verwendeten
Formate durch das Papierhandhabungssystem erfordert, daß Pa
pierbahnen in unterschiedlichen Formaten geschnitten werden
können.
Ein weiterer wichtiger Punkt bei Papierhandhabungssystemen
besteht darin, daß abhängig von einer Ansteuerung dieser
Handhabungssysteme unterschiedliche Anzahlen von Papieren
für jeweilige Prozesse benötigt werden, das heißt, daß einem
bestimmten Brief beispielsweise fünf weitere Seiten beige
fügt werden, wohingegen einem anderen Brief lediglich eine
Seite zusätzlich hinzugefügt werden muß. Um die Zuführung
mit einer unterschiedlichen Rate sicherzustellen, ist es er
forderlich, daß auch die Schneidemaschine in der Lage ist,
nicht nur unterschiedliche Formate zu schneiden, sondern
diese auch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten dem Pa
pierhandhabungssystem zuzuführen.
Die oben angeführten Schneidesysteme, die einen Teil eines
komplexen Papierhandhabungssystems darstellen, erfüllen also
grundsätzlich andere Anforderungen als sogenannte Rotations
schneidemaschinen, wie sie beispielsweise in Druckereien bei
der Herstellung von Tageszeitungen Verwendung finden. Solche
Rotationsschneidemaschinen dienen lediglich dazu, Papier
bahnen in einem vorbestimmten Format zu schneiden. Durch die
Vorgabe lediglich eines Formats ist es bei diesen Maschinen
möglich, die Papierbahn dem Rotationsmesser mit konstanter
Geschwindigkeit anzutreiben, wobei die Antriebsgeschwindig
keit abhängig von dem fest eingestellten Format und der Ro
tationsgeschwindigkeit des Rotationsmessers festgelegt ist.
Die Umstellung auf ein anderes Format ist bei solchen Rota
tionsschneidemaschinen mit einem erheblichen Aufwand verbun
den, da die Antriebsgeschwindigkeit des Rotationsmessers und
die Zuführungsgeschwindigkeit der Papierbahn abhängig von
dem neuen Format eingestellt werden müssen. Eine automa
tische Einstellung der jeweiligen Parameter auf ein neues
Format erfordert bei derartigen Rotationsschneidemaschinen
einen erheblichen regelungstechnischen Aufwand.
Neben den oben beschriebenen Systemen sind im Stand der
Technik auch Schneidemaschinen bekannt, bei denen die Pa
pierbahn um eine erwünschte Schnittlänge 1 mittels eines An
triebs über die Schnittkante einer Querschneideeinrichtung,
welche durch einen Hub- oder Rotationsmesser gebildet sein
kann, vorgeschoben und in der Schnittposition gehalten wird.
Während das Papier nun in der Schnittposition steht, schnei
det die Querschneidevorrichtung das über die Schnittkante
vorgeschobene Papier ab. Um einen hohen Durchsatz (Schnitte
pro Stunde) zu erhalten, muß die Papierbahn in möglichst
kurzer Zeit um die Schnittlänge vorgeschoben werden, so daß
die Papierbahn in der erwünschten Schnittposition wieder
steht. Um dies zu erreichen, muß die Papierbahn in möglichst
kurzer Zeit auf eine maximale Geschwindigkeit Vmax beschleu
nigt und wieder so abgebremst werden, daß bei Stillstand der
Papierbahn genau die Schnittlänge 1 vorgeschoben wurde.
Der Nachteil dieser Vorgehensweise besteht darin, daß die
sehr hohe Beschleunigung und die sehr hohe maximale Ge
schwindigkeit eine sehr unruhige Bewegung der Papierbahn bei
der Zuführung in die Maschine bewirkt. Dies führt ferner da
zu, daß bei der Papierzuführung Fehler aufgrund einer Knit
terbildung auftreten, oder sogar ein Riß der Papierbahn auf
tritt. Hierdurch ist die maximal mögliche Beschleunigung und
die mögliche Maximalgeschwindigkeit begrenzt. In Fig. 5 ist
eine solche Schneidemaschine näher beschrieben.
Die Schneidemaschine 500 umfaßt eine Papierzuführungsein
richtung 502, die mittels eines Motors 502a angetrieben ist.
Wie es in Fig. 5A zu erkennen ist, umfaßt die Papierzufüh
rungseinrichtung 502 eine erste Antriebsrolle 504, die durch
den Motor 502a mit einer Geschwindigkeit V1 angetrieben ist.
Durch die Antriebsrolle 504 und eine Führungsrolle 506 ist
ein Zuführungselement, vorzugsweise in Form eines Zufüh
rungsriemen 508 oder einer Zuführungskette geführt. Von
einem Vorratsbereich 510 erstreckt sich eine Papierbahn 512
über eine Umleit- und Führungseinrichtung 514 zu der Zufüh
rungseinrichtung 502.
Bei der in Fig. 5A dargestellten Schneidemaschine ist die
Papierbahn 512 mit einem perforierten Rand versehen, in dem
gleichmäßig beabstandete Löcher zur Führung und zum Antrieb
der Papierbahn vorgesehen sind. Um den Antrieb und die Füh
rung der Papierbahn 512 sicherzustellen, weist der Führungs
riemen 508 der Zuführungseinrichtung 502 eine Mehrzahl von
Zähnen 508a auf, die mit den Löchern in dem perforierten
Rand der Papierbahn 512 Eingriff nehmen. Mittels der Zufüh
rungseinrichtung 502 wird die Papierbahn 512 einer Schneide
einrichtung 516 zugeführt. Die Schneideeinrichtung 516 um
faßt ein sogenanntes Fallmesser 518, das im wesentlichen die
Form einer Guillotine aufweist. Dieses Fallmesser ist zwi
schen zwei Führungen 520, 522 beweglich geführt. Die Schnei
deeinrichtung umfaßt ferner eine Gegenschneide 524, an der
sich das Fallmesser 518 während seiner Schneidebewegung in
Richtung senkrecht zu der Papierbahn 512 vorbeibewegt. Die
Betätigung des Fallmessers 518 erfolgt mittels eines Motors
526, der beispielsweise einen Riemenantrieb bestehend aus
einer Antriebsrolle 528a, einer Führungsrolle 528b und einem
Riemen 530 mit einer Geschwindigkeit V2 antreibt. An einer
exzentrischen Position der Führungsrolle 528b ist ein Ende
eines Pleuels 532 befestigt, dessen gegenüberliegendes Ende
mit dem Fallmesser 518 verbunden ist. Im Zusammenspiel des
Antriebs 526, des Pleuels 532 und der Führungen 520, 522
führt das Fallmesser bei Antrieb des Motors 526 eine konti
nuierliche Auf- und Ab-Bewegung durch. In Papierlaufrichtung
nach der Schneideeinrichtung 516 ist eine Papierabführein
richtung 534 vorgesehen, die dazu dient, die geschnittenen
Papierstücke weiter zu bewegen. Diese Papierabführeinrich
tung umfaßt eine durch einen Motor 536 betätigte Antriebs
rolle 538. Der Motor 536 treibt die Antriebsrolle 538 mit
einer konstanten Geschwindigkeit V3 an. Im allgemeinen ist
die Geschwindigkeit V3 der Antriebsrolle 538 höher als die
Zuführungsgeschwindigkeit der Papierbahn 512, so daß ein
sicherer Abtransport der geschnittenen Papiere sichergestellt
ist. Die Papierabführeinrichtung 534 umfaßt neben der
Antriebsrolle 538 eine Führungsrolle 540, wobei sich die ge
schnittenen Papiere zwischen der Antriebsrolle 538 und der
Führungsrolle 540 bewegen. Die Führungsrolle 540 ist durch
eine Feder 542 derart vorgespannt, daß sie auf das Papier
und gegen die Antriebsrolle 538 drückt.
Nachfolgend wird anhand der in Fig. 5B und 5C darge
stellten Diagramme der grundsätzliche Betrieb der in Fig. 5A
beschriebenen Schneidemaschine näher erläutert.
Zu einem Zeitpunkt t = 0 wird der Motor 502a angetrieben, um
die Zuführungseinrichtung 502 anzutreiben, so daß das Papier
auf eine Geschwindigkeit V1 beschleunigt wird. Zum Zeitpunkt
t1 ist die vorbestimmte Geschwindigkeit V1 erreicht und wird
bis zum Zeitpunkt t2 beibehalten. Bei Erreichen des Zeit
punkts t2 befindet sich eine Position der Papierbahn 512, in
der geschnitten werden soll, bereits in der Nähe der Schnei
deeinrichtung 516. Der Antrieb der Zuführungseinrichtung ist
derart gesteuert, daß ab dem Zeitpunkt t2 eine Abbremsung
der Papierbahn 512 erfolgt, so daß diese beim Zeitpunkt t3
angehalten ist. Sobald der Zeitpunkt t3 erreicht ist, wird
der Motor 526 angetrieben und auf die Geschwindigkeit V2 be
schleunigt, die zum Zeitpunkt t4 erreicht ist. Diese Ge
schwindigkeit wird bis zum Zeitpunkt t5 beibehalten und die
Geschwindigkeit wird bis zum Zeitpunkt t6 auf Null abge
senkt. Während des Zeitverlaufs von t3 bis t6 erfolgt durch
die Auf- und Ab-Bewegung des Pleuels 532 die Schneidebewe
gung des Fallmessers 518 und die Papierbahn wird an der er
wünschten Position geschnitten. Die Papierabführeinrichtung
534, die durch den Motor 538 fortwährend mit der Geschwin
digkeit V3 angetrieben ist, sorgt dafür, daß das geschnit
tene Papier weitertransportiert wird. Sobald der Zeitpunkt
t6 erreicht ist, beginnt die anhand der Fig. 5B und 5C
beschriebene Steuerung der Geschwindigkeiten erneut und die
Papierbahn 512 wird weiter in Richtung der Schneidevorrich
tung 516 zugeführt, bis die entsprechende Schneideposition
auf der Papierbahn 512 erreicht ist.
Mit den anhand der Fig. 5A beschriebenen Schneidemaschinen
sind Schnittleistungen von bis 19.000 Standardvordrucken pro
Stunde bzw. Schnitten pro Stunde bei Abmessungen des sich
ergebenden Formats von 304,8 (12 Zoll) × 210 mm erreichbar.
Ein Nachteil der anhand der Fig. 5A beschriebenen Schneide
maschine besteht darin, daß deren Betrieb es erfordert,
ständig eine große Masse, nämlich die Papierbahn, zu be
schleunigen. Dieses ständige Beschleunigen und Abbremsen der
Papierbahn ermöglicht keinen kontinuierlicher Betrieb. Diese
ständigen Beschleunigungen und Abbremsungen führen dazu, daß
die Lebensdauer der verwendeten Bauteile, insbesondere der
verwendeten Motoren 502a, 526, erheblich abnimmt. Die er
reichbaren Beschleunigungen bzw. Verzögerungen und damit die
erreichbaren Schnittleistungen sind außerdem dadurch be
grenzt, daß es bei zu hohen Beschleunigungen zum Ausreißen
der Führungslochränder bzw. zum Abreißen der Papierbahn bei
querperforiertem Material kommt. Desweiteren führt das ruck
artige Beschleunigen der zugeführten Papiermasse zu einer
hohen Geräuschemission.
Ein weiteres Problem, das diese bekannten Schneidemaschinen
aufweisen, besteht darin, daß aufgrund der geringen Papier
laufgeschwindigkeit, die durch das ständige Beschleunigen
und Abbremsen beschränkt ist, die Tauglichkeit für einen so
genannten On-Line-Betrieb nicht gegeben ist. Die Bezeichnung
On-Line-Betrieb bezieht sich hierbei auf eine Betriebsart,
bei der einem Hochgeschwindigkeitsdrucker eine Papierbahn
zugeführt wird, diese bedruckt wird und direkt mit der Ge
schwindigkeit des Druckers der Schneidemaschine zugeführt
wird.
Bei den bekannten Schneidemaschinen aus dem Stand der Tech
nik ist daher ein Vorratsstapel 510 vorgesehen, in den fer
tig bedruckte Papierbahnen von einem entfernt angeordneten
Drucker eingebracht werden und von dort aus der Schneidema
schine zugeführt werden. Die geringe Papierlaufgeschwindigkeit
hat ferner eine Obergrenze der Leistungsfähigkeit sol
cher bekannten Schneidemaschinen zur Folge, die bei derzei
tig bekannten Maschinen bei den erwähnten etwa 19.000 Stan
dardvordrucken pro Stunde bzw. Schnitten pro Stunde bei Ab
messungen des sich ergebenden Formats von 304,8 (12 Zoll) ×
210 mm liegt.
Ein weiterer Grund für die oben angeführte Begrenzung der
Leistungsfähigkeit dieser bekannten Maschinen besteht darin,
daß es bei Leistungen von oberhalb 19.000 Schnitten pro
Stunde zu chaotischen Erscheinungen der Papierbahn kommt,
die durch das ständige Beschleunigen und Abbremsen hervor
gerufen werden und technologisch nicht zu unterdrücken oder
zu steuern sind.
Im Stand der Technik sind bereits Papierhandhabungssysteme
bekannt, die eine zu schneidende Papierbahn kontinuierlich
zu einem Messer zuführen, ohne die Papierbahn beim Schneiden
derselben anzuhalten.
Die DE-OS 21 65 194 betrifft ein Verfahren und eine Vorrich
tung zum Zuführen von Material an Bogenbe- und Bogen-verar
beitende Maschinen. Mittels einer Zugpartie wird eine Mate
rialbahn von einer Materialrolle einem Messerzylinder zuge
führt. Das Schneiden der Materialbahn erfolgt derart, daß
die Materialbahn beim Erreichen des Messerzylinders mittels
Saugern an dem Messerzylinder festgehalten wird und zunächst
ein sogenannter Makulaturstreifen abgeschnitten wird und die
so erzeugte Vorderkante der Materialbahn, die weiterhin
durch die Sauger gehalten ist, wird durch Drehung des Mes
serzylinders an einen Führungszylinder weitergegeben. Die
Vorderkante der Materialbahn wird bei einer weiteren Drehung
des Zylinders am Führungszylinder festgehalten und mit der
Bahngeschwindigkeit gefördert, bis die Materialbahn einen
Schneidebereich erreicht, in dem durch das Messer ein Bogen
abgeschnitten wird. Zwischen der Materialrolle und dem Mes
ser entsteht während des Betriebs eine Schlaufe, die sich
während des Schneidevorgangs aufbaut und nach dem Schneiden
wieder abgebaut wird.
Die DE-PS-72 38 78 betrifft eine Fördereinrichtung für Bahnen,
insbesondere Papierbahnen, an Querschneider und Faltma
schinen. Eine Papierbahn wird über Rollen gleichmäßig einem
Messer zugeführt, wobei zwischen dem Messer und den Rollen
ein Saugstempel angeordnet ist, der die Papierbahn festhält,
so daß keine Weiterbeförderung von Papier in Richtung des
Messers erfolgt. Durch diese Haltewirkung bildet sich eine
Schleife aufgrund des stetig zugeführten Papiers.
Die oben beschriebenen Papierhandhabungssysteme, die eine zu
schneidende Papierbahn während des Schneidevorgangs kontinu
ierlich zuführen weisen jedoch ein erhebliches Problem hin
sichtlich der Schnittgenauigkeit auf, sobald die Geschwin
digkeit der Papierzuführung einen bestimmten Wert über
steigt. Es wurde festgestellt, daß die Schnittgenauigkeit,
deren Toleranzen im Zehntel-Millimeter-Bereich liegen, von
der Ausbildung der Papierschlaufe abhängen. Die Schlaufe
zeigt ab einer Papierzuführungsgeschwindigkeit, die größer
als 0,8 m/s ist, ein nicht mehr reproduzierbares Verhalten.
Dieses nicht mehr reproduzierbare Verhalten der Schlaufe
führt zu nicht annehmbaren Schwankungen der Schnittgenauig
keit.
Andere im Stand der Technik bekannte Schneidemaschinen, die
z. B. in der DE 196 24 277 beschrieben sind, umfassen eine
zwischen einer Papierzuführungseinrichtung und einer Schnei
deeinrichtung angeordnete Puffereinrichtung, die die während
der Verzögerung der Papierbahn aufgelaufene Länge der Pa
pierbahn aufnimmt und gleichzeitig die Bildung einer Schlau
fe der aufgelaufenen Papierbahn steuert und die Schwingungen
der Schlaufe dämpft, und zu einem reproduzierbaren Schlau
fenverhalten führt.
Der Nachteil dieser gerade beschriebenen Vorrichtung besteht
darin, daß die Schlaufe während der Vorschubphase mit hoher
Geschwindigkeit gestreckt wird, so daß sich trotz der Dämpfung
die Knallgeräusche nicht vermeiden lassen. Ferner
stellt jede dieser Streckungen eine erhebliche mechanische
Belastung der Papierbahn dar, die dahingehend nachteilhaft
ist, daß diese die Gefahr des Reißens der Papierbahn in sich
birgt, oder zu einer Knitterbildung führt, was zu Problemen
bei der Zuführung der Papierbahn führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
verbesserte Vorrichtung zum Schneiden von Papierbahnen zu
schaffen, die eine hohe Leistungsfähigkeit aufweist, auf
einfache und kostengünstige Art und Weise zu realisieren
ist, bei hohen Papierzuführungs-Geschwindigkeiten eine hohe
Schnittgenauigkeit aufweist und die mechanische Belastung
der Papierbahn reduziert.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1
gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum
Schneiden von Papierbahnen mit einer Papierzuführungsein
richtung, einer Schneideeinrichtung, einer Papierverzöge
rungseinrichtung, einer Puffereinrichtung und einer Steue
reinrichtung. Die Papierverzögerungseinrichtung ist zwischen
der Papierzuführungseinrichtung und der Schneideeinrichtung
angeordnet und verzögert die zugeführte Papierbahn derart,
daß auf der Papierbahn eine Position festgelegt ist, an der
die Schneideeinrichtung die Papierbahn schneidet. Die Puf
fereinrichtung ist zwischen der Papierzuführungseinrichtung
und der Papierverzögerungseinrichtung angeordnet, um während
der Verzögerung der Papierbahn eine auflaufende Länge der
Papierbahn in der Form einer Schlaufe aufzunehmen. Die
Steuerungseinrichtung bewirkt eine Ansteuerung der Papierzu
führungseinrichtung und der Papierverzögerungseinrichtung
derart, daß die in der Puffereinrichtung aufgenommene
Schlaufe eine minimale Höhe nicht unterschreitet.
Allgemein gesprochen betrifft die vorliegende Erfindung eine
Maschine zum Schneiden einer endlosen Papierbahn mit und
ohne Transportlochrändern, bei der die Papierbahn um eine
Schnittlänge 1 über die Schnittkante einer Querschneideein
richtung vorgeschoben und während der Dauer des Schnitts in
dieser Position gehalten wird. Die zu verarbeitenden Papier
bahnen liegen entweder vorgefalzt als Stapel vor, werden von
einer Rolle abgewickelt oder werden von einem Drucker online
zugeführt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung entkoppelt die hohe Dynamik
des Papiervorschubs zum Schneiden von der Papierzuführung in
die Maschine und erlaubt damit eine höhere Beschleunigung
und Maximalgeschwindkeit beim Vorschub der Papierbahn in die
Schnittposition innerhalb der Maschine bei einer wesentlich
geringeren Beschleunigung und Maximalgeschwindigkeit bei der
Zuführung der Papierbahn in die Maschine. Wird die Vorrich
tung im Dauerbetrieb betrieben, welche durch eine kontinu
ierliche Folge von Vorschieben und Schneiden gekennzeichnet
ist, kann ein nahezu kontinuierlicher Papiereinlauf erreicht
werden. Ferner wird dadurch, daß die Schlaufe niemals voll
ständig abgebaut wird, also eine Streckung des Papiers ver
mieden wird, sichergestellt, daß keine unnötigen mecha
nischen Belastungen während der Vorschubphase durch die
Streckung auf das Papier ausgeübt werden, so daß die Gefahr
von Fehlern aufgrund eines Reißens oder Knitterns der Pa
pierbahn reduziert werden.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß
die gerade beschriebenen Fehler, wie z. B. die Knitterbildung
oder das Reißen der Papierbahn, weiter dadurch reduziert
werden, daß die Dynamik der Bewegung der Papierbahn bei der
Papierzuführung in die Maschine reduziert wird. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß aufgrund der Vermeidung einer
vollständigen Streckung der Papierbahn in der Vorschubphase
die Geräuschentwicklung durch die zugeführte Papierbahn re
duziert wird.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht da
rin, daß eine Zuführung der Papierbahn mit im wesentlichen
konstanter Geschwindigkeit möglich ist, wenn die Papierbahn
zur Festlegung der Position, an der das Schneiden erfolgen
soll, kurzfristig verzögert wird.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß
durch die gleichmäßige Zuführungsgeschwindigkeit der Papier
bahn kein ständiges Beschleunigen und Abbremsen der Papier
bahn mehr notwendig ist, so daß auf ein ständiges Ein/Aus-
Schalten der Motoren verzichtet werden kann, was zu einer
deutlichen Erhöhung der Lebensdauer dieser Motoren und der
anderen Komponenten führt.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht dar
in, daß die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ge
genüber der Papierlaufgeschwindigkeit bei Maschinen aus dem
Stand der Technik mit einer doppelten Papierlaufgeschwindig
keit gefahren werden kann. Dies führt zu einer Verdoppelung
der Leistungsfähigkeit, die bei Vorrichtungen gemäß der vor
liegenden Erfindung bei 24.000 Schnitten pro Stunde liegt.
Wiederum ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung be
steht darin, daß durch die Zuführung der Papierbahn mit kon
stanter Geschwindigkeit die Vorrichtung gemäß der vorliegen
den Erfindung in einem kontinuierlichen Betrieb gefahren
werden kann, was bedeutet, daß diese sich direkt an den Aus
gang eines Hochgeschwindigkeitsdruckers anschließen kann, so
daß die Umlagerung und Zwischenspeicherung der Papierbahn
entfällt.
Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind
in den Unteransprüchen definiert.
Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeichnungen be
vorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nä
her erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungs
gemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Pufferein
richtung für das in Fig. 1 dargestellte Aus
führungsbeispiel;
Fig. 3 ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Pufferein
richtung für das in Fig. 3 dargestellte Aus
führungsbeispiel; und
Fig. 5A-5C eine Darstellung einer Schneidemaschine nach
dem Stand der Technik.
Anhand der Fig. 1 wird nachfolgend ein erstes bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher be
schrieben.
Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung einer Schnei
demaschine 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Die Schneidemaschine 100 umfaßt eine
Zuführungseinrichtung 102, eine Puffereinrichtung 104, eine
Fördereinrichtung 106 sowie eine Schneideeinrichtung 108,
die in einer Förderrichtung, die durch die Pfeile 110 ange
zeigt ist, der Papierbahn 112 nacheinander angeordnet sind.
Die Zuführungseinrichtung 102 umfaßt ein Antriebsrollenpaar
114a, 114b. Die Antriebsrolle 114a wird durch einen Motor
116 angetrieben, wie dies schematisch durch die Verbindung
116a dargestellt ist. Die Antriebsrolle 114b ist an einem
"L"-förmigen Trägerelement 118 angeordnet, das über eine
Lager 120 drehbar gelagert ist. Über eine Feder 122 ist das
Trägerelement 118 und damit die Antriebsrolle 114b über das
Lager 120 gegen die Antriebsrolle 114a vorgespannt und
drückt gegen dieselbe.
Zwischen den Antriebsrollen 114a und 114b wird die Papierbahn
112 hindurchgeführt, welche durch die beiden Rollen
114a, 114b angetrieben wird. Die Papierbahn 112 wird von
einem - nicht dargestellten - Papiervorrat, beispielsweise
in der Form eines vorgefalzten Stapels oder einer Rolle in
Richtung der Zuführungseinrichtung 102 zugeführt, wobei die
se zusätzlich ein Umlenk- und Führungsblech 124 zum ord
nungsgemäßen Zuführen der Papierbahn 112 zu der Zuführungs
einrichtung 102 aufweist.
Die Puffereinrichtung 104 umfaßt ein Bodenblech 130, das
sich im wesentlichen von der Zuführungseinrichtung 102 zu
der Fördereinrichtung 106 erstreckt. In dem Bereich, in dem
die Papierbahn in der Puffereinrichtung aufzunehmen ist,
weist das Bodenblech eine Mehrzahl von Öffnungen 132 auf,
die den Durchtritt von Luft ermöglichen. Bei dem in Fig. 1
dargestellten Ausführungsbeispiel ruht die Papierbahn zumin
dest in den Bereichen benachbart zu der Zuführungseinrich
tung 102 und der Fördereinrichtung 106 auf dem Bodenblech
130, und durch die Öffnungen 132 tritt Luft hindurch, die
durch ein Gebläse 134 erzeugt wird, das unterhalb des Boden
blechs 130 im Bereich der Puffereinrichtung 104 angeordnet
ist. Das Bodenblech 130 bildet eine untere Führungseinrich
tung der Puffereinrichtung.
Neben dem Bodenblech 130 umfaßt die Puffereinrichtung 104
eine erste obere Führungseinrichtung 136 und eine zweite
obere Führungseinrichtung 138, die jeweils als Führungsble
che ausgebildet sein können. Das erste Führungsblech 136 er
streckt sich von der Puffereinrichtung 104 zu der Zufüh
rungsrichtung 102 und ist derart gebogen, daß das Führungs
blech 136 im Bereich der Puffereinrichtung 104 im wesent
lichen senkrecht zur Förderrichtung 110 der Papierbahn 112
angeordnet ist und im Bereich der Zuführungseinrichtung 102
im wesentlichen parallel zu der Zuführungseinrichtung 110
angeordnet ist. Auf ähnliche Weise erstreckt sich das Füh
rungsblech 138 von der Puffereinrichtung 104 zu der Förder
einrichtung 106, wobei das Führungsblech 138 derart gebogen
ist, daß es im Bereich der Puffereinrichtung 104 im wesentlichen
senkrecht zu der Papierförderrichtung 110 angeordnet
ist, und im Bereich der Fördereinrichtung 106 im wesent
lichen parallel zu der Fördereinrichtung 110 der Papierbahn
112 angeordnet ist.
Die Puffereinrichtung 104 umfaßt ferner eine Sensoreinrich
tung 140, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
durch eine lichtemittierende Diode oder eine Laserdiode 140a
gebildet ist, die benachbart zu dem Führungsblech 138, an
geordnet ist. Die Diode 140a strahlt Licht in Richtung des
ersten Führungsblechs 136 und auf ein auf diesem angeord
netes reflektierendes Element 140b, welches den Lichtstrahl
zurück zu einem Detektor 140c reflektiert, der wiederum be
nachbart zu dem Führungsblech 138 angeordnet ist. Die Sen
soreinrichtung 140 dient dazu, eine Höhe der sich in der
Puffereinrichtung 104 bildenden Schlaufe zu bestimmen, wobei
in Fig. 1 beispielhaft eine minimale und eine maximale
Schlaufenhöhe der sich aufbauenden Papierbahn dargestellt
ist. Die Sensoreinrichtung 140 erfaßt eine Höhe h der Pa
pierschlaufe 195 in der Puffereinrichtung 104 und gibt ein
entsprechendes Erfassungssignal an die Steuerung 190 aus.
Die "Höhe" der Schlaufe ist die Entfernung, um die sich die
selbe in eine Richtung erstreckt, die senkrecht zu einer
Ebene, in der die Papierbahn 112 zugeführt und geschnitten
wird, ist.
In Fig. 1 ist ferner eine zweite Sensoreinrichtung 150 ge
zeigt, die zwischen der Puffereinrichtung 104 und der För
dereinrichtung 106 angeordnet ist, die ein lichtemittieren
des Element 150a, wie z. B. eine Laserdiode oder eine licht
emittierende Diode, und ein Detektorelement 150b umfaßt.
Mittels dieser Sensoreinrichtung kann das Vorhandensein
einer Papierbahn und/oder darauf angeordnete Formaterken
nungsmerkmale erfaßt werden, die zur Ansteuerung der Schnei
deeinrichtung dienen.
Die Fördereinrichtung 106 ist durch ein Antriebsrollenpaar
160a, 160b gebildet, das vom Aufbau her ähnlich dem Antriebsrollenpaar
114a, 114b ist. Ein Motor 162 treibt die
Rolle 160a an, wie dies durch die Verbindung 162a schema
tisch gezeigt ist. Die Antriebsrolle 160b ist an einem "L"-
förmigen Trägerelement 164 angeordnet, welches bei 166 dreh
bar gelagert ist. Über eine Feder 168 ist das Trägerelement
164 und damit die Antriebsrolle 160b gegen die Antriebsrolle
160a vorgespannt. Zwischen den Antriebsrollen 160a und 160b
bewegt sich die Papierbahn 112 hindurch. Die Papierbahn wird
durch die Fördereinrichtung 106 in Richtung der Schneidema
schine 108 bewegt, und dient gleichzeitig dazu, die Papier
bahn 112 bei Erreichen einer Schneideposition anzuzeigen.
Die Schneideeinrichtung 108, die nur schematisch gezeigt
ist, umfaßt ein Hubmesser 170, das durch zwei Führungsein
richtungen 172, 174 geführt ist. Zwischen dem Messer 170 und
einer Gegenschneide 176 wird die Papierbahn 112 durchge
führt. Über eine Wirkverbindung 178 ist das Messer 170 mit
einer Betätigungseinrichtung 180 verbunden, die ihrerseits
über einen Motor 182 antreibbar ist, wie dies durch die Ver
bindung 182a dargestellt ist.
Die einzelnen Antriebselemente 116, 162 und 182 der Schnei
devorrichtung 100 werden durch eine Steuerungseinrichtung
190 angesteuert, wobei diese Steuerungseinrichtung zum einen
sicherstellt, daß in der Vorschubphase die Papierbahn um die
Länge l, welche die erwünschte Schnittlänge darstellt, vor
geschoben wird, und dann das Schneiden der Papierbahn be
tätigt wird. Zum anderen stellt die Steuerungseinrichtung
190 sicher, daß die in der Puffereinrichtung aufgelaufene
Papierschlaufe die minimale Höhe nicht unterschreitet durch
eine geeignete Ansteuerung der entsprechenden Antriebsele
mente.
Ferner ist eine - in Fig. 1 nicht gezeigte - Papierabführ
einrichtung vorgesehen, die in Papierlaufrichtung nach der
Schneidevorrichtung angeordnet ist. Die Papierabführeinrich
tung umfaßt z. B. ein Antriebsrollenpaar zwischen denen das
geschnittene Papier geführt ist.
Während des Betriebs erfolgt eine Zuführung der Papierbahn
112 in die Maschine 100 und der Vorschub der Papierbahn 112
in der Maschine mit Stopp zum Schneiden durch die zwei ge
trennten Antriebseinheiten 102, 106, also den Antrieb "Ein
lauf" mit Motor und den Antrieb "Vorschub" mit Motor.
Der Antrieb "Einlauf" 102 zieht die Papierbahn 112 in die
Maschine 100 ein und fördert die Papierbahn 112 in eine
Schlaufe 195 in der Puffereinrichtung 104. Die Schlaufe
bildet sich zwischen den Schlaufenleitblechen 136, 138 und
bei Erreichen einer maximalen Höhe der Schlaufe bewirkt die
Steuerungseinrichtung 190, daß der Antrieb "Einlauf" 102
angehalten wird.
Während der Antrieb "Vorschub" 106 die Papierbahn 112 unter
die Querschneideeinrichtung 108 mit hoher Beschleunigung und
Geschwindigkeit um die Schnittlänge 1 vorfördert, bewirkt
der Antrieb "Einlauf" 102 gleichzeitig die Nachförderung der
Papierbahn in die Schlaufe 195 der Puffereinrichtung 104.
Vorzugsweise läuft der Antrieb "Vorschub" 106 mit einer hö
heren Maximalgeschwindigkeit als der Antrieb "Einlauf" 102,
so daß sich die Schlaufe 195 zwischen den Leitblechen 136,
138 zunächst abbaut. Während der Zeit, während der der An
trieb "Vorschub" 106 die Papierbahn verzögert, um ein Ab
schneiden der vorgeschobenen Bahn 112 zu bewirken, baut sich
die Schlaufe in der Puffereinrichtung 104 wieder auf.
Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß sich die
hohe Dynamik des Papiervorschubs zum Schneiden im wesent
lichen auf die in der Schlaufe gespeicherte Papierbahn be
schränkt. Der Lüfter 134 unterstützt von unten her eine
gleichmäßige und beruhigte Schlaufenbildung und dämpft
gleichzeitig die Bewegung des Papiers in der Schlaufe.
Die Antriebsregelung oder Antriebssteuerung 190 bewirkt, daß
während die Papierbahn 112 vom Antrieb "Vorschub" 106 um
eine Schnittlänge 1 vorgeschoben wird, die Schlaufenhöhe ein
Minimum nicht unterschreitet. Hierdurch wird ein unerwün
schtes Strecken und damit unerwünschte Knallgeräusche und
eine noch unerwünschtere mechanische Belastung der Papier
bahn sicher vermieden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung ist die Steuerungseinrichtung 190 ferner ausge
legt, um bei Erreichen einer maximalen Schlaufenhöhe, wenn
der Antrieb "Vorschub" 106 steht, also beim Schneiden oder
wenn die Schneideeinrichtung 108 angehalten wird, eine
maximale Höhe nicht überschreitet.
Im Dauerbetrieb der Vorrichtung 100, d. h. beim zyklischen
Vorschub und Schneiden, stellt die Antriebsregelung 190 die
Einzugsgeschwindigkeit so ein, daß sich eine nahezu kon
stante Geschwindigkeit der einlaufenden Papierbahn 112 ein
stellt.
Der Vorteil der in Fig. 1 beschriebenen Ausgestaltung be
steht darin, daß diese, anders als die aus dem Stand der
Technik bekannten Vorrichtungen, eine vollständige Streckung
der Papierbahn während der Vorschubphase der Papierbahn 112
vermeidet, und so die damit verbundenen Nachteile. Ein wei
terer Vorteil besteht darin, daß, wie zu ersehen ist, kein
zusätzliches Stempelelement oder sonstiges Stopp-Element
vorgesehen ist, sondern die erforderliche Papierverzögerung
durch die Fördereinrichtung 106 erfolgt, mittels der das Pa
pier während des Schneidevorgangs verzögert oder angehalten
wird.
In Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung der Pufferein
richtung gezeigt. Ferner sind die unmittelbar vor und nach
der Puffereinrichtung angeordneten Fördereinrichtungen 102
und 106 dargestellt. In Fig. 2 sind die anhand der Fig. 1
bereits beschriebenen Elemente mit den gleichen Bezugszei
chen versehen, und eine erneute Beschreibung derselben er
folgt nicht. Wie zu erkennen ist, ist die Antriebsrolle 114a
der Zuführungseinrichtung 102 auf einer Welle 200 gelagert,
auf der ein Riemenrad 202 angeordnet ist. Über einen Riemen
116a ist das Rad 202 mit dem Motor 116 (in Fig. 2 nicht ge
zeigt) verbunden.
Auf ähnliche Weise ist die Antriebsrolle 160a der Förderein
richtung 106 auf einer Welle 204 angeordnet, die ein Riemen
rad 206 aufweist, das über einen Riemen 162a mit dem nicht
dargestellten Motor 162 verbunden ist.
Anhand der Fig. 3 wird nachfolgend ein weiteres bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schneidemaschine
dargestellt, welches dem aus der Fig. 1 gleicht. Anstelle
der Doppelwirkung der Antriebseinrichtung 106 zum Fördern
und Verzögern der Papierbahn realisiert dieses Ausführungs
beispiel diese Funktionalität in zwei getrennten Einrich
tungen. Ferner umfaßt die Puffereinrichtung 104 zusätzlich
eine Haube, um die Dämpfung von Schwingungen noch weiter zu
unterstützen. Die Funktionalität der Puffereinrichtung und
die Ansteuerung der einzelnen Motoren ist ähnlich wie bei
dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, so daß sicher
gestellt ist, daß die Papierschlaufe in dem Puffer 104 eine
minimalen Höhe nicht unterschreitet.
Die Schneidemaschine 300 umfaßt eine Zuführungseinrichtung
302, eine Schneideeinrichtung 304 sowie eine zwischen der
Zuführungseinrichtung 302 und der Schneideeinrichtung 304
angeordnete Papierverzögerungseinrichtung 306. Die Papier
zuführungseinrichtung 302 führt eine Papierbahn 308 mit im
wesentlichen konstanter Geschwindigkeit zu. Die Papierver
zögerungseinrichtung 306 verzögert die Zuführung der Papier
bahn 308 zu der Schneideeinrichtung 304 derart, daß auf der
Papierbahn 308 eine Position festgelegt ist, an der die
Schneideeinrichtung 304 das Schneiden der Papierbahn durch
führt. Die Papierlaufrichtung ist durch den Pfeil 310 ver
deutlicht.
Die Zuführung der Papierbahn 308 kann beispielsweise von
einem Hochgeschwindigkeitsdrucker (nicht dargestellt) erfol
gen. Die Zuführung erfolgt über eine Umlenk- und Führungs
einrichtung 312. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel ist die Papierbahn 308 mit einem perforierten
Rand versehen, in dem gleichmäßig beabstandete Löcher ange
ordnet sind, mittels derer die Papierbahn angetrieben und
geführt wird. Die Zuführungseinrichtung 302 umfaßt eine An
triebsrolle 314, eine Führungsrolle 316 sowie ein durch die
Antriebsrolle 314 und die Führungsrolle 316 geführtes Zufüh
rungselement 318. Das Element 318 ist mit einer Mehrzahl von
Zähnen 318a versehen, die mit den im perforierten Rand der
Papierbahn 308 angeordneten Löchern Eingriff nehmen und die
Papierbahn 308 auf diese Art führen und antreiben.
Zwischen der Zuführungseinrichtung 302 und der Papierverzö
gerungseinrichtung 306 ist eine Puffereinrichtung 320 vorge
sehen, die dazu dient, die Länge der Papierbahn aufzunehmen,
die während der Verzögerung der Papierbahn durch die Verzö
gerungseinrichtung aufläuft. Ein Beispiel der Puffereinrich
tung wird nachfolgend detaillierter anhand der Fig. 4 be
schrieben.
Die Puffereinrichtung umfaßt eine untere Führungseinrichtung
322, die als Bodenblech bezeichnet wird, und eine obere Füh
rungseinrichtung, die aus zwei Führungsblechen 324a und 324b
besteht. Zwischen der unteren und der oberen Führungsein
richtung bewegt sich die zu schneidende Papierbahn 308. Fer
ner umfaßt die Puffereinrichtung 320 eine Abdeckhaube 324c.
An der unteren Führungseinrichtung 322 sind zwei Düsen 326a,
326b angeordnet, durch die vorzugsweise Luft austritt. Die
Düsen sind vorgesehen, um Luft zwischen die Papierbahn 308
und die untere Führungseinrichtung 322 einzublasen, während
die Papierverzögerungseinrichtung 306 den Lauf der Papier
bahn 308 verzögert, so daß sich die Papierbahn 308 gleich
mäßig anhebt, ohne daß es zu unerwünschten Verwerfungen oder
Knicken der Papierbahn 308 kommt. Die Düsen 326a, 326b kön
nen derart angesteuert sein, daß diese nur während der Akti
vierung der Verzögerungseinrichtung wirksam sind und während
der Bewegung der Papierbahn 308 durch die Verzögerungsein
richtung 306 nicht aktiviert sind.
Die Funktion des unteren und oberen Führungseinrichtung und
der Haube wird nachfolgend anhand der Fig. 4 beschrieben, in
der gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen
sind. Auf die Darstellung der Düsen wurde in Fig. 4 verzich
tet, um die Übersichtlichkeit der Darstellung zu wahren.
Die untere Führungseinrichtung 322 ist durch ein Bodenblech
gebildet, das gegenüber der Ebene der Papierzuführung ge
winkelt ausgebildet ist, um die in die Puffereinrichtung 320
eintretende Papierbahn 308 aus der Ebene der Papierzuführung
abzulenken, wodurch die Ausbildung einer Schlaufe bewirkt
wird. Das Bodenblech 322 ist mit einer Mehrzahl von Ausneh
mungen 372 versehen, durch die Luft, die von den Düsen (Fig.
3, 326a und 326b) abgegeben wird, in den Bereich zwischen
dem Bodenblech 322 und der Papierbahn 308 eingebracht wird.
Dies unterstützt die Ausbildung der Schlaufe 370 zusätzlich
zu der Wirkung des gewinkelten Bodenblechs 322.
Die obere Führungseinrichtung 324 dient dazu, sicherzustel
len, daß in dem Fall, in dem sich die Papierbahn 308 auf
grund der eingeblasenen Luft an die obere Führungseinrich
tung 324 anlegt, die Papierbahn 308 durch die obere Füh
rungseinrichtung 324 sicher zu der Papierverzögerungsein
richtung geführt werden kann. Die obere Führungseinrichtung
umfaßt ein erstes Führungsblech 324a und ein zweites Füh
rungsblech 324b. Die Führungsbleche 324a, 324b umfassen je
weils einen ersten Abschnitt 374a, 374b, die unter einem
Winkel bezüglich der Papierzuführungsrichtung (Pfeil 376)
angeordnet sind. Wie es durch die Pfeile 378 angedeutet ist,
ist der Winkel, unter dem die ersten Abschnitte 374a, 374b
angeordnet sind, verstellbar. Ferner umfassen die Führungs
bleche 324a, 324b jeweils zweite Abschnitte 380a, 380b, die
sich im wesentlichen parallel zu der Papierzuführungsrich
tung 376 erstrecken und mit den ersten Abschnitten 374a,
374b verbunden sind. Die Führungsbleche 324a, 324b sind an
den zweiten Abschnitten 380a, 380b an Befestigungseinrich
tungen 382a, 382b befestigt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel
sind die Befestigungseinrichtungen 382a, 382b als feststell
bare Lager ausgebildet, um die Winkeleinstellung der ersten
Abschnitte 374a, 374b zu bewirken. Wie es in Fig. 4 zu sehen
ist, sind die zweiten Abschnitte 380a, 380b der Führungs
bleche 324a, 324b angeordnet, um zusammen mit dem Bodenblech
322 einen Eingangsabschnitt 384 und eines Ausgangsabschnitt
386 der Puffereinrichtung 320 zu bilden.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, kann gemäß einem anderen Aus
führungsbeispiel das zweite Führungsblech 324b der Puffer
einrichtung 320 an der einen Führungseinrichtung 336a der
Papierverzögerungseinrichtung befestigt sein.
Die Abdeckhaube 324c ist bei dem in Fig. 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel an den zweiten Abschnitten 380a, 380b
der Führungsbleche 324a, 324b befestigt. Hierdurch wird eine
Luftkammer 388 gebildet, in der die bei hohen Papierzufüh
rungsgeschwindigkeiten bei der Schlaufenbildung auftretenden
Schwingungen gedämpft werden. Ferner dient die Haube 324c
der Schalldämpfung.
Die Puffereinrichtung 320 umfaßt - wie im ersten Ausfüh
rungsbeispiel - eine Sensoreinrichtung, durch ein licht
emittierendes Element 323a und eine lichtempfangendes Ele
ment 323b gebildet ist. Das Element 323a ist benachbart zu
dem Führungsblech 324a angeordnet und strahlt Licht in Rich
tung des Führungsblechs 324b und auf das auf diesem angeord
nete Element 323b. Die Sensoreinrichtung 140 bestimmt die
Höhe der sich in der Puffereinrichtung 320 bildenden Schlau
fe 370.
Durch die oben beschriebenen Ausgestaltung der Pufferein
richtung 320 wird das Verhalten der Schlaufe 370 bei hohen
Papierzuführungsgeschwindigkeiten, beispielsweise oberhalb
von 0,8 m/s, wieder reproduzierbar, so daß keine negative
Beeinflussung der Schnittgenauigkeit auftritt. Die Toleranzen
der Schnittgenauigkeit können dadurch eingehalten werden
und es treten keine fehlerhaft geschnittenen Papierbögen
auf.
Nachfolgend wird wieder auf die Fig. 3 Bezug genommen. Die
Papierverzögerungseinrichtung 306 umfaßt ein Stempelbauglied
328, das in einer Stempelbaugliedaufnahmeeinrichtung 330 ge
halten ist. Die Papierverzögerungseinrichtung 306 umfaßt
ferner einen Gegenstempel 332, wobei die Papierbahn 308 zwi
schen dem Stempel 328 und dem Gegenstempel 332 hindurchge
führt ist. Der Stempel 328 ist über die Stempelbaugliedauf
nahmeeinrichtung 330 mit einem Kolben 334 verbunden. Der
Kolben 334 ist in einer Führungseinrichtung 336a, 336b ge
führt. Der Kolben 334 ist durch eine Feder 338 derart vorge
spannt, daß die Federkraft wirksam ist, um den Stempel 328
von dem Gegenstempel 332 zu trennen. Der Kolben ist an einem
dem Stempel abgewandten Ende mit einer Rolle 340 verbunden.
Die Betätigung des Stempels, d. h. dessen Bewegung gegen den
Gegenstempel 330 erfolgt mittels einer Kurvenscheibe bzw.
Nockenwelle 342, die mit der Rolle 340 in Verbindung steht.
Die Nockenwelle 342 umfaßt einen ersten Teil 342a, der be
wirkt, daß der Stempel 328 gegen den Gegenstempel 332 ge
drückt ist, wenn die Rolle 340 mit diesem Bereich 342a in
Verbindung ist. Befindet sich die Rolle 340 in einem zweiten
Bereich 342b der Kurvenscheibe 342, so wird durch die durch
die Feder 338 ausgeübte Federkraft der Stempel 330 von dem
Gegenstempel 332 getrennt.
Mit anderen Worten bedeutet dies, daß das Papier verzögert
wird, während sich die Rolle 340 im Bereich 342a der Kurven
scheibe 342 befindet, und daß keine Verzögerung auf das Pa
pier ausgeübt wird, während sich die Rolle 340 im Bereich
342b der Kurvenscheibe 342 befindet.
Zwischen der Papierverzögerungseinrichtung 306 und der
Schneideeinrichtung 304 ist eine Führungseinrichtung 344 an
geordnet, die eine Antriebsrolle 346 und eine Führungsrolle
348 aufweist, zwischen denen die Papierbahn 308 geführt ist.
Die Führungsrolle 348 ist durch eine Feder 350 gegen die An
triebsrolle 346 vorgespannt. Die Transportgeschwindigkeit
der Führungseinrichtung 344 ist um ein mehrfaches höher als
die Transportgeschwindigkeit der Zuführeinrichtung 302. Da
durch wird erreicht, daß die während des Verzögerungsvor
ganges aufgelaufene Schlaufe bis zum nächsten Klemmzyklus
wieder abgebaut ist, wobei die minimale Höhe in der Puffer
einrichtung nicht unterschritten wird.
Die Schneideeinrichtung 304 umfaßt bei dem in Fig. 3 darge
stellten Ausführungsbeispiel ein Fallmesser 352, das zwi
schen zwei Führungseinrichtungen 354, 356 geführt ist. Das
Messer 352 kann in der Form eines Guillotinenmessers ausge
bildet sein und ist im wesentlichen senkrecht zu der Papier
laufrichtung angeordnet. Zwischen dem Messer 352 und einer
Gegenschneide 358 wird die zu schneidende Papierbahn 308 ge
führt. Die Schneidemaschine 300 umfaßt ferner eine Papierab
führeinrichtung 360, die in Papierlaufrichtung nach der
Schneidevorrichtung 304 angeordnet ist. Die Papierabführein
richtung 360 umfaßt eine Antriebsrolle 362 und eine Füh
rungsrolle 364, zwischen denen das geschnittene Papier ge
führt ist. Die Rolle 364 ist mittels einer Feder 366 gegen
die Antriebsrolle vorgespannt. Um eine sichere Führung des
geschnittenen Papiers von der Schneidevorrichtung 304 zu der
Papierabführeinrichtung sicherzustellen, ist eine horizonta
le Führungseinrichtung 368 vorgesehen.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Papierabführungseinrich
tung 360 das Papier mit einer größeren Geschwindigkeit ab
transportiert, als dies mittels der Zuführungseinrichtung
302 zugeführt wird. Die Geschwindigkeit der Papierführungs
einrichtungen 344, 360 sind etwa gleich groß. Dies stellt
sicher, daß die geschnittenen Papiere sicher von der Schnei
demaschine 300 abtransportiert werden.
Die Papierbahn 308 kann beispielsweise auf einer oder auf
beiden Seiten durch eine Druckereinrichtung (nicht darge
stellt) bedruckt sein. Die Druckereinrichtung befindet sich
hierbei bezüglich der Papierlaufrichtung vor der Papierzu
führungseinrichtung 302.
Die einzelnen Antriebselemente der Schneidevorrichtung 300
werden durch eine - in Fig. 3 nicht gezeigte - Steuerungs
einrichtung angesteuert, wobei diese Steuerungseinrichtung
zum einen sicherstellt, daß in der Vorschubphase die Papier
bahn um die erwünschte Schnittlänge vorgeschoben wird, und
dann das Schneiden der Papierbahn betätigt wird. Zum anderen
stellt die Steuerungseinrichtung sicher, daß die in der Puf
fereinrichtung aufgelaufene Papierschlaufe die minimale Höhe
nicht unterschreitet durch eine geeignete Ansteuerung der
entsprechenden Antriebselemente. Die Sensoreinrichtung er
faßt eine Höhe h der Papierschlaufe 370 (Fig. 4) in der Puf
fereinrichtung 320 und gibt ein entsprechendes Erfassungs
signal an die Steuerung aus. Die "Höhe" der Schlaufe ist die
Entfernung, um die sich dieselbe in eine Richtung erstreckt,
die senkrecht zu einer Ebene, in der die Papierbahn zuge
führt und geschnitten wird, ist.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das
in der Schneidevorrichtung 304 angeordnete Messer 352 bei
spielsweise ein Fallmesser. Im Fall der Verwendung eines
Fallmessers ist die Papierverzögerungseinrichtung 306 derart
angesteuert, daß die Papierbahn 308 während des Schneidens
durch die Einwirkung des Stempels 328 auf die Papierbahn 308
vollständig angehalten ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
kann bezüglich der Papierlaufrichtung vor der Papierzufüh
rungseinrichtung eine sog. Formaterkennungseinrichtung ange
ordnet sein, wie sie in Fachkreisen an sich bekannt ist.
Diese Formaterkennungseinrichtung steuert die jeweiligen An
triebe der Papierzuführungseinrichtung, der Papierverzöge
rungseinrichtung und der Papierschneideeinrichtung derart,
daß das Schneiden der Papierbahn gemäß dem vorbestimmten
Format erfolgt.
Wiederum gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann be
nachbart zu der Papierverzögerungseinrichtung eine Erfas
sungseinrichtung angeordnet sein, die vorbestimmte Markie
rungen auf der Papierbahn erfaßt, um abhängig von der Erfas
sung dieser Markierung die Papierverzögerungseinrichtung und
die Schneideeinrichtung derart zu steuern, daß die Papier
bahn gemäß dem vorbestimmten Format geschnitten wird.
Die benachbart zu der Verzögerungseinrichtung angeordnete
Erfassungseinrichtung kann beispielsweise ein optoelektro
nischer Wandler sein, der die entsprechenden Markierungen
auf der Papierbahn erfassen kann.
Die Schneidemaschine kann gemäß einem weiteren Ausführungs
beispiel eine Schneidevorrichtung umfassen, die dort als
Rotationsmesser ausgeführt ist. Das Rotationsmesser umfaßt
eine Walze, an der eine Klinge befestigt ist. In einem Fall
kann die Klinge an einer festen Winkelposition der Walze
angeordnet sein, und gemeinsam mit der Gegenschneide durch
eine entsprechende Formgebung der Klinge und der Gegen
schneide, wie sie in Fachkreisen an sich bekannt ist, eine
Scherenwirkung auf die zu schneidende Papierbahn ausüben.
Hierbei ist es erforderlich, daß die Papierverzögerungsein
richtung die Papierbahn während des Schneidens vollständig
anhält.
Eine weitere Ausgestaltung des Rotationsmessers kann derart
sein, daß die Klinge nicht an einer festen Winkelposition
der Walze befestigt ist, sondern sich von einer ersten
Winkelposition stetig zu einer zweiten Winkelposition er
streckt. Es ist weiter erforderlich, daß die Papierverzöge
rungseinrichtung die Papierbahn lediglich zur Festlegung der
Position, an der der Schnitt durchzuführen ist, anhält, und
anschließend die Weiterbewegung der Papierbahn mit einer
Geschwindigkeit ermöglicht, die an die Umdrehungsgeschwin
digkeit des Rotationsmessers angepaßt ist, so daß sich ein
Schnittkante einstellt, die senkrecht zur Laufrichtung der
Papierbahn verläuft. Der Weitertransport der Papierbahn von
der Papierverzögerungseinrichtung zur Schneideeinrichtung
erfolgt mittels der Führungseinrichtung, die sicherstellt,
daß die oben beschriebene Geschwindigkeit angepaßt ist, um
den geraden Schnitt herbeizuführen. Ein Unterschied gegen
über der Zuführungsgeschwindigkeit der Papierbahn in die
Schneidemaschine wird durch den vorgesehenen Puffer ausge
glichen.
Nachfolgend werden einige Leistungsparameter einer Schneide
maschine, wie sie beispielsweise anhand der Fig. 3 beschrie
ben wurde, angegeben.
Die anhand der Fig. 3 beschriebene Schneidemaschine 300
weist eine Leistungsfähigkeit von 24.000 Schnitten pro Stun
de auf, bei Abmessungen des sich ergebenden Formats von
304,8 × 210 mm. Dies entspricht etwa 7 Schnitten pro
Sekunde. Die konstante Papierzuführungsgeschwindigkeit bei
einer solchen Schneidemaschine beträgt 2,03 m/s.
Anstelle der oben beschriebenen Messerantriebe kann das Mes
ser der Schneideeinrichtung auch durch einen kontinuierlich
angetriebenen Motor mit nachfolgender schaltbarer 1-Touren-
Kupplung angetrieben werden.
Es ist für Fachleute offensichtlich, daß die vorliegende Er
findung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbei
spiele beschränkt ist. Tatsächlich ist es auch möglich, die
in Fig. 1 gezeigte Anordnung mit der aus Fig. 3 bekannten
Doppelelementlösung hinsichtlich der Verzögerungseinrichtung
der Papierbahn zu realisieren. Ebenso kann bei dem in Fig. 1
ausgeführten Ausführungsbeispiel zusätzlich eine Haube bei
der Puffereinrichtung 104 vorgesehen sein, um die Dämpfung
weiter zu verbessern. Ebenso kann bei dem in Fig. 3 darge
stellten Ausführungsbeispiel anstelle des Stempels eine För
dereinrichtung, wie sie beim Ausführungsbeispiel in Fig. 1
Verwendung findet, eingesetzt werden.
Anstelle der oben beschriebenen Sensoren können auch andere,
Fachleuten geläufige Sensor-Anordnungen zur Erfassung der
Schlaufenhöhe verwendet werden. Ebenso ist es für Fachleute
ersichtlich, daß die in den oben beschriebenen Beispielen
verwendeten Komponenten nach Bedarf ausgetauscht werden
können.
Claims (22)
1. Vorrichtung zum Schneiden von Papierbahnen mit
- - einer Papierzuführungseinrichtung (102; 302);
- - einer Schneideeinrichtung (108; 304);
- - einer Papierverzögerungseinrichtung (106; 306), die zwischen der Papierzuführungseinrichtung (102; 302) und der Schneideeinrichtung (108; 304) angeordnet ist, und die die zugeführte Papierbahn (112; 308) derart verzögert, daß auf der Papierbahn (112; 308) eine Position festgelegt ist, an der die Schneide einrichtung (108; 304) die Papierbahn (112; 308) schneidet;
- - einer Puffereinrichtung (104; 320), die zwischen der Papierzuführungseinrichtung (102; 302) und der Pa pierverzögerungseinrichtung (106; 306) angeordnet ist, um während der Verzögerung der Papierbahn (112; 308) eine auflaufende Länge der Papierbahn (112; 308) in der Form einer Schlaufe aufzunehmen; und
- - einer Steuerungseinrichtung (190),
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Puffereinrichtung (104; 320) einen Sensor (140;
323a, 323b) weist, der die Höhe (h) der Schlaufe (195;
370) in der Puffereinrichtung (104; 320) erfaßt, wobei
die Steuerungseinrichtung (190) die Papierzuführungs
einrichtung (102; 302) und die Papierverzögerungsein
richtung (106; 306) abhängig von einem Erfassungssignal
des Sensors (140; 323a, 323b) steuert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet,
daß die Steuerungseinrichtung (190) die Papierzufüh
rungseinrichtung (102; 302) und die Papierverzögerungs
einrichtung (106; 306) derart steuert, daß die in der
Puffereinrichtung (104; 320) aufgenommene Schlaufe
(195; 370) eine maximale Höhe (h) nicht überschreitet.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Papierverzögerungseinrichtung (106; 306) eine
zwischen der Puffereinrichtung (104; 320) und der
Schneideeinrichtung (108; 304) angeordnete Papierför
dereinrichtung ist, die ansteuerbar ist, um die Papier
bahn (112; 308) anzuhalten oder zu verzögern.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Papierfördereinrichtung durch ein Paar von An
triebsrollen (160a, 160b) gebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn
zeichnet durch
eine Lüftereinrichtung (134; 326a, 326b), die die Pa
pierbahn (112; 308) im Bereich der Puffereinrichtung
(104; 320) mit einem Luftstrom beaufschlagt, um die
Bildung der Schlaufe (195; 370) in der Puffereinrich
tung (104; 320) zu unterstützen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerungseinrichtung (190) die Lüftereinrich
tung (134; 326a, 326b) ansteuert.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Papierverzögerungseinrichtung (306) eine Stem
peleinrichtung aufweist, die auf die Papierbahn (308)
einwirkt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Puffereinrichtung (104; 320) eine Einrichtung
zum Führen (132, 136, 138; 322, 324a, 324b) der aufge
laufenen Papierbahn (112; 308) umfaßt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungseinrichtung eine untere Führungsein
richtung (132; 322) in der Form eines bezüglich der
Papierzuführungsrichtung Bodenblechs aufweist, das eine
Mehrzahl von Ausnehmungen (132; 372) umfaßt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungseinrichtung eine obere Führungseinrich
tung mit einem ersten Führungsblech (136; 124a) und
einem zweiten Führungsblech (138; 124b) umfaßt, die je
weils einen ersten Abschnitt aufweisen, der in einem
Winkel zu der Papierzuführungsrichtung (110; 310) ange
ordnet ist, und jeweils einen zweiten Abschnitt auf
weisen, der im wesentlichen parallel zur Papierzufüh
rungsrichtung (110; 310) angeordnet ist, wobei der Win
kel, unter dem die ersten Abschnitte angeordnet sind,
verstellbar sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Puffereinrichtung (320) eine Einrichtung zum
Dämpfen von Schwingungen der aufgelaufenen Papierbahn
(112; 308) umfaßt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dämpfungseinrichtung durch eine Haube (324c)
gebildet ist, die die Führungseinrichtung (322, 324a,
324b) umschließt und eine Luftkammer bildet.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Schneideeinrichtung (108; 304) ein Fallmesser,
das im wesentlichen senkrecht zu der zu schneidenden
Papierbahn (112; 308) angeordnet ist, oder ein Rota
tionsmesser umfaßt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Papierverzögerungseinrichtung (106; 306) die
Papierbahn (112; 308) vollständig anhält.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Papierbahn (308) mit Führungsperforationen ver sehen ist; und
daß die Papierzuführungseinrichtung (302) eine Traktor einrichtung (318a) zur Führung der Papierbahn (308) um faßt.
daß die Papierbahn (308) mit Führungsperforationen ver sehen ist; und
daß die Papierzuführungseinrichtung (302) eine Traktor einrichtung (318a) zur Führung der Papierbahn (308) um faßt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekenn
zeichnet durch
eine Druckereinrichtung, die bezüglich der Papierlauf
richtung vor der Papierzuführungseinrichtung (102; 302)
angeordnet ist, um die Papierbahn (112; 308) zu be
drucken.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekenn
zeichnet durch
eine Papierabführungseinrichtung (360), die bezüglich
der Papierlaufrichtung hinter der Schneideeinrichtung
(304) angeordnet ist, um die jeweils geschnittenen Ein
zelpapiere weiterzuleiten.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die Papierabführungseinrichtung (360) die geschnit
tenen Einzelpapiere mit einer höheren Geschwindigkeit
abführt als die Geschwindigkeit, mit der die Papierzu
führungseinrichtung (302) die Papierbahn (308) zuführt.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch
gekennzeichnet,
daß bezüglich der Papierlaufrichtung vor der Papierzu
führungseinrichtung (102; 302) eine Formaterkennungs
einrichtung angeordnet ist, die die jeweiligen Antriebe
der Papierzuführungseinrichtung (102; 302), der Papier
verzögerungseinrichtung (106; 306) und der Schneideein
richtung (108; 304) derart steuert, daß das Schneiden
der Papierbahn (112; 308) gemäß einem vorbestimmten
Format erfolgt.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch
gekennzeichnet,
daß benachbart zu der Papierverzögerungseinrichtung
(106; 306) eine Erfassungseinrichtung angeordnet ist,
die vorbestimmte Markierungen auf der Papierbahn (112;
308) erfaßt, um abhängig von der Erfassung dieser Mar
kierungen die Papierverzögerungseinrichtung (106; 306)
und die Schneideeinrichtung (108; 304) derart zu
steuern, daß das Schneiden der Papierbahn (112; 308)
gemäß einem vorbestimmten Format erfolgt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erfassungseinrichtung eine optoelektronische
Einrichtung erfaßt.
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