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Die
Erfindung betrifft einen Sammelhefter mit wenigstens zwei Arbeitswellen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik:
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Sammelhefter
sind im Allgemeinen papierverarbeitende Maschinen, mit denen ein
Produkt, beispielsweise eine Broschüre, aus mehreren Falzbogen
zusammengestellt und geheftet wird. Auf Falzbogenanlegern liegend
oder auf dem Rücken
stehend werden bedruckte Falzbogen aus Stapeln vereinzelt zugeführt, geöffnet und
auf eine Sammelkette aufgelegt. Die zu heftende Anzahl von Falzbogen wird
auf der Sammelkette durch Mitnehmer gesammelt und ausgerichtet.
Die" Sammelkette
transportiert die gesammelten Falzbogen zu einer Hefteinrichtung,
wo diese durch Heftköpfe
mit Drahtklammern geheftet werden. Um den Rand der gehefteten Produkte
zu beschneiden, ist üblicherweise
nach dem Auswurf ein sogenannter Trimmer (3-Schneider) vorgesehen,
von welchem die Endprodukte zu einer Auslage weitertransportiert
werden. Gegebenenfalls kann eine Lochung der Produkte vorgesehen
werden.
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Bei
Sammelheftern können
in sinnvoller Weise zwei Heftprinzipien eingesetzt werden: Heften
im Stillstand oder Heften am bewegten Produkt. Um eine Heftung am
bewegten Produkt vorzunehmen, muss die Hefteinrichtung, bestehend
aus Heftschlitten und Umbiegeeinrichtung bzw. Heftstation, mit dem
zu heftenden Produkt mitbewegt und zumindest zeitweise auf dessen
Bewegung abgestimmt werden.
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Der
Antrieb des Sammelhefters erfolgt häufig durch einen zentralen
Elektromotor. Dabei werden die verschiedenen Baugruppen, wie die
Heftvorrichtung, die Sammelkette, der Falzbogenanleger, der Auswerfer,
der Trimmer und eventuell weitere Komponenten über verschiedene Getriebe und
eine gemeinsame Welle, eine sogenannte Königswelle, angetrieben.
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Die
jeweilige Baugruppe umfasst zur Erfüllung ihrer Funktion zumindest
eine von der gemeinsamen Welle angetriebene Arbeitswelle, zum Teil sind
auch mehrere Arbeitswellen pro Baugruppe vorhanden. Zum Beispiel
weist ein Falzbogenanleger drei entsprechende Wellen auf, um den
Bogen abzuziehen und zu öffnen,
um ihn auf die Sammelkette zu legen.
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Häufig sollen
Sammelhefter unterschiedlichste Bogen verarbeiten können. Beispielsweise sollen
unterschiedlich große
und oder unterschiedlich feste Papiere verarbeitet werden. Hierfür ist es zum
Teil notwendig, die Phasenlage zwischen den Arbeitswellen unterschiedlicher
Baugruppen und/oder zwischen den Arbeitswellen einer Baugruppe zu
verstellen. Dies wird bislang von Hand durchgeführt, was sehr zeitaufwendig
und zum Teil relativ ungenau ist.
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Aufgabe und Vorteile der
Erfindung:
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Sammelhefter mit einer gemeinsamen wenigstens
zwei Arbeitswellen antreibenden Antriebseinheit, wobei wenigstens
eine und/oder zwei unterschiedliche Arbeitseinheiten die Arbeitswellen
umfassen, vorzuschlagen, der eine automatisierte Änderung
der Phasenlage zwischen zwei Wellen ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird, ausgehend von einem Sammelhefter der einleitend genannten
Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch
die in den Unteransprüchen
genannten Maßnahmen
sind vorteilhafte Ausführungen
und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
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Dementsprechend
zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Sammelhefter
dadurch aus, dass eine Verstellvorrichtung mit wenigstens einem
kontrollierbaren Verstellantrieb zum Einstellen einer Phasenlage
mindestens zwischen den beiden Wellen vorgesehen ist. Im Sinn der
Erfindung werden als Arbeitswellen sowohl Wellen verstanden, die
eine Arbeitsfunktion, als auch andere Wellen antreibende Wellen,
d.h. eine Antriebsfunktion bzw. die Arbeitsfunktion ist der Antrieb
anderer Wellen erfüllen,
wie die sogenannte Königswelle
verstanden.
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Mit
Hilfe einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung
mit Verstellantrieb wird unter Beibehaltung der starren, mechanischen
Kopplung zwischen den Arbeitswellen bzw. zwischen den Arbeitseinheiten
in besonders eleganter Weise eine Phasenlagenänderung realisierbar, die automatisiert
ist und vorzugsweise mit einer zum Teil bereits vorhandenen Steuer-/Kontrolleinheit
kontrolliert bzw. gesteuert wird. Das bedeutet, dass durch die mechanische, starre
Kopplung der Wellen beispielsweise die Synchronisation der Arbeitswellen
sicher gewährleistet wird
und gleichzeitig eine flexible Anpassung an unterschiedlichste Anforderungen
bzw. Bogen automatisiert erfolgen kann.
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Vorteilhafterweise
ist der Verstellantrieb als Elektromotor, insbesondere mit einer
Positioniersteuerung/-regelung ausgebildet. Hiermit wird gewährleistet,
dass z.B. handelsübliche
Antriebe verwendbar sind. Die Positioniersteuerung/-regelung des Elektromotors
gewährleistet
eine besonders genaue Einstellbarkeit der Phasenlage zwischen den
Arbeitswellen. Bei dieser ist besonders von Vorteil, dass sie ein
Verdrehen aufgrund äußerer Einflüsse wahrnimmt
und gegebenenfalls korrigiert.
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In
einer besonderen Weiterbildung der Erfindung umfasst der Verstellantrieb
ein Spindel- oder Schneckengetriebe. Mit Hilfe des Spindel-/Schneckengetriebes
kann eine selbsthemmende Verstellung bei hoher Kraftübersetzung
erreicht werden. Darüber
hinaus kann bei vorteilhafter Ausgestaltung des Spindel-/Schneckengetriebes
eine besonders hohe Genauigkeit der Steuerung/Regelung erreicht werden.
Beispielsweise können
vergleichsweise viele Inkremente des Motors bzw. eines Drehgebers
pro Grad-Phasenverstellung vorgesehen werden. Bei einer vorteilhaft
kleinen Auflösung
der Verstellung ist eine äußerst exakte
Einstellung der Phasenlage zwischen den Wellen realisierbar.
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In
einer vorteilhaften Variante der Erfindung weist der Verstellantrieb
ein Planetengetriebe auf. Hiermit kann eine besonders kompakte Bauweise realisiert
werden. Darüber
hinaus können
handelsübliche
Komponenten kostengünstig
eingesetzt werden. Mit einem Planetengetriebe ist eine unbegrenzte
Phasenlagenveränderung
realisierbar, d.h. von 0–360° und ein
Vielfaches einer ganzen Umdrehung.
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Vorzugsweise
steht ein mit einer Innenverzahnung versehenes Hohlrad des Planetengetriebes in
einer ersten Betriebsphase und bewegt sich mit Hilfe des Verstellantriebes
in einer zweiten Betriebsphase zur Verstellung der Phasenlage. In
der ersten Betriebsphase wird eine starre mechanische Kopplung und
eine Synchronisation der Arbeitswellen sicher gewährleistet,
ohne dass im Allgemeinen weitere Maßnahmen wie separate, elektronische
Ansteuerungen notwendig sind. Hierdurch wird die Störanfälligkeit
des Sammelhefters im Vergleich zu elektronischen Systemen deutlich
erhöht.
In vorteilhafter Weise wird in der zweiten Betriebsphase die Phasenlage zwischen
den Arbeitswellen verändert.
Dies kann z.B. in einer Ruhephase der Arbeitseinheit bzw. des Sammelhefters
und/oder während
einer Arbeitsphase der Arbeitswellen erfolgen.
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Das
Verstellen der Phasenlage zwischen den beiden Wellen während deren
Arbeitsphase führt in
eleganter Weise zu einer ataktischen Betriebsweise der Wellen, was
weitere Anwendungsmöglichkeiten
eröffnet.
Darüber
hinaus ist die Einstellung der exakten Phasenlage bei laufenden
Wellen beispielsweise in einem Probebetrieb oder dergleichen möglich.
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Vorzugsweise
ist das Spindel-/Schneckengetriebe zur Verstellung des Hohlrades
ausgebildet. Beispielsweise weist das Hohlrad neben der Innenverzahnung,
auch eine Außenverzahnung
auf, die mit dem Spindel-/Schneckengetriebe in Wirkverbindung steht.
Hierdurch wird die Teileanzahl des Verstellantriebs vorteilhaft
reduziert, so dass sich der konstruktive als auch der finanzielle
Aufwand verringert.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist der Verstellantrieb zwischen einem Antrieb der
Sammelkette und der Heftstation und/oder des Heftschlittens angeordnet.
Hierdurch wird eine vorteilhafte Anpassung der beiden Arbeitseinheiten bzw.
deren Phasenlage zueinander realisiert.
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Alternativ
zum Planetengetriebe oder in Kombination zu diesem stehen wenigstens
die Arbeitswellen über
ein zugübertragendes
Transmissionselement in Wirkverbindung. Beispielsweise wird als
Transmissionselement ein Riemen, insbesondere Zahnriemen, Keilriemen,
etc., und/oder eine Kette, Band und/oder ein Seil verwendet. Entsprechend
flexible, endlos ausgebildete Transmissionselemente sind in unterschiedlichsten
Varianten und Größen bereits
im Handel erhältlich,
so dass auch hier auf kostengünstige
Komponenten zurückgegriffen
werden kann.
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Vorteilhafterweise
ist eine Länge
des Transmissionselementes zwischen den Arbeitswellen veränderbar.
Das heißt
z.B., dass sich die Trumlänge des
Transmissionselementes verändert,
insbesondere verkürzt.
Beispielsweise ruht eine Arbeitswelle und die andere, zweite Arbeitswelle
bewegt bzw. dreht sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verstellantriebs,
wobei sich die Länge
des Transmissionselementes zwischen den beiden Wellen verändert. Dies setzt
die erfindungsgemäße, automatisierte
Phasenverstellung vorteilhaft um.
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In
einer besonderen Weiterbildung der Erfindung sind wenigstens eine
Arbeitswelle und/oder ein Umlenkelement an mindestens einem schwenkbaren Hebelarm
angeordnet. Mit Hilfe des schwenkbaren Hebelarms gemäß der Erfindung
kann die vorteilhafte Längenverstellung
des Transmissionselementes zwischen den Arbeitswellen vorteilhaft
umgesetzt werden.
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Die
Längenverstellung
des Transmissionselementes zwischen den Wellen kann beispielsweise mittels
eines Hubzylinders, Hebel- und/oder
Kurbelmechanismuses, einer Schienenanordnung oder dergleichen erreicht
werden. Vorzugsweise ist das Spindel- oder Schneckengetriebe zum Verschwenken
des Hebelarms ausgebildet. Hierdurch wird ein besonders konstruktiv
vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
der Erfindung bei hoher Kraftübersetzung
und präziser
Kontrolle der Phasenverstellung erreichbar.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist der Verstellantrieb zwischen einem Antrieb der
Sammelkette und/oder einem Antrieb des Anlegers zum Anlegen von
Bogen an die Sammelkette und/oder einer oder zwei Bogenöffnerwellen des Anlegers
angeordnet. Diese Maßnahme
ermöglicht insbesondere
eine Anpassung des Sammelhefters an unterschiedlichste Bogen bzw.
Papiere. Dies erweitert die Flexibilität des Sammelhefters gemäß der Erfindung.
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Ausführungsbeispiel:
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der
Figuren nachfolgend näher
erläutert.
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Im
Einzelnen zeigt:
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1 eine
schematische, perspektivische Darstellung einer ersten, erfindungsgemäßen Phasenverstellvorrichtung
mit Planetengetriebe und
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2 eine
schematische, perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen, zweiten
Phasenverstellvorrichtung.
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In 1 ist
schematisch eine Verstellvorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Planetengetriebe 1 dargestellt.
Am Hohlrad 2 des Planetengetriebes 1 greift eine
Schnecke 3 an, die von einem Elektromotor 4 angetrieben
wird. Beim Motor 4 kann es sich beispielsweise um einen
Schrittmotor oder Elektromotor mit Positioniersteuerung oder -regelung,
insbesondere Gleichstrommotor, handeln.
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Eine
Getriebewelle 5 stellt die Welle eines nicht näher dargestellten
Sonnenrades des Planetengetriebes 1 dar. Der Antrieb der
Welle 5 erfolgt über
einen nicht näher
dargestellten Antrieb des Sammelhefters gemäß der Erfindung und wird von diesem über Riemen 6 sowie
einer Übersetzung 7 zur
Welle 5 geleitet.
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Das
Planetengetriebe 1 weist beispielsweise eine Übersetzung
von 3 : 1 zum Abtrieb 8 auf. Die Übersetzung 7 ist in
vorteilhafter Weise 1 : 3, so dass die gesamte Einheit in der Summe
eine Übersetzung von
1 : 1 aufweist. Das heißt,
der nicht näher
dargestellte Antrieb läuft
mit dem Abtrieb 8 synchron bzw. phasengleich.
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Zur
Verstellung einer Phasenlage zwischen dem Antrieb 5 und
dem Abtrieb 8 des Planetengetriebes bzw. entsprechend nicht
näher dargestellter
Arbeitswellen, die durch die Riemen 6 sowie 9 angetrieben
werden, wird in einer besonderen Betriebsphase des Planetengetriebes 1 der
Motor 4 bzw. die Schnecke 3 betrieben bzw. in
Drehung versetzt. Hierdurch dreht sich das Hohlrad 2, das
sowohl eine Innenverzahnung für
die Planetenräder
als auch eine Außenverzahnung
für die
Schnecke 3 umfasst (ohne nähere Darstellung), wodurch
eine Relativbewegung zwischen Antriebswelle 5 und den nicht
näher dargestellten
Planetenrädern
des Planetengetriebes erreicht wird, so dass sich der Abtrieb 8 relativ
zur Welle 5 verdreht. Diese Verdrehung bewirkt einen Phasenversatz
zwischen dem Antriebsmotor und dem Abtrieb 8. Das bedeutet,
dass ein direkter Zusammenhang zwischen der Verdrehung der Schnecke 3 und
dem Phasenversatz zwischen dem Antriebsmotor und dem Abtrieb 8 besteht,
so dass durch eine vorteilhafte Ansteuerung des Motors 4 eine
exakte Einstellung des entsprechenden Phasenversatzes erreicht wird.
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Zum
Beispiel wird der Phasenversatz verändert, während die Welle 5 stillsteht
und sich der Abtrieb 8 aufgrund der Einwirkung durch den
Motor 4 dreht bzw. verstellt. Das Übersetzungsverhältnis hierbei
kann z.B. 3 : 2 sein.
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Gegebenenfalls
kann der Phasenversatz auch während
einer Drehphase der Welle 5 erfolgen, wobei die Winkelgeschwindigkeit
der Abtriebswelle 8 im Vergleich zur Welle 5 unterschiedlich
ist. Der Phasenversatz hängt
lediglich von der Dauer der Drehung bzw. der Anzahl der Umdrehungen
der Schnecke 3 ab.
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Die
Verstellvorrichtung mit dem Planetengetriebe 1 gemäß 1 kann
vorzugsweise zur Verstellung des Phasenversatzes zwischen der Sammelkette
und dem Heftschlitten und/oder zwischen Sammelkette und Anleger
oder sonstigen Komponenten des Sammelhefters vorgesehen werden.
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In 2 ist
eine weitere Ausführungsform der
Erfindung zur Erzeugung eines Phasenversatzes von Bogenöffnertrommeln
eines Anlegers 10 des Sammelhefters dargestellt. Ein Falzbogenanleger 10 weist
drei Wellen 11, 12, 13 auf, die sogenannte Trommeln.
Die Welle 11 dient dem Abziehen eines Bogens und die Wellen 12 und 13 dem Öffnen des Bogens.
Anschließend
wird der Bogen mit den nach unten weisenden und geöffneten
Seiten auf eine nicht näher
dargestellte Auflage für
den Weitertransport abgelegt. Die Wellen 12 und 13 liegen
auf einer Höhe
zueinander und rotieren gegeneinander.
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Beispielsweise
wird der Falzbogen nach dem Abziehen durch die Welle 11 mit
Hilfe von nicht näher
dargestellten Saugern und/oder Greifzangen mit dem Rücken gegen
einen Anschlag gezogen und bleibt mit den zu den Wellen 12 und 13 zeigenden
offenen Seiten liegen. Welle 12 greift sich beispielsweise
den Bogen an den offenen Seiten mit seinen Zangen und führt diesen
zwischen die gegenrotierende Welle 13. Zu einem vorgegebenen
Zeitpunkt öffnet die
Welle 13 mit Hilfe von Greifern und/oder Saugern den Bogen.
Beide Wellen 12, 13 halten diesen so lange, bis
er so weit geöffnet
ist, dass er vorteilhaft, insbesondere auf einer Sammelkette, abgelegt
werden kann.
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Die
Wellen 11, 12 werden im Allgemeinen fest zueinander eingestellt
und halten ihre Stellung zueinander während eines Arbeitstaktes.
Das heißt, die
Wellen 11 und 12 sind zueinander synchronisiert. Die
Welle 13 muss je nach Bogen und Falzbeschaffenheit zur
Welle 12 verstellt werden. Hierfür wird gemäß der Erfindung die Phasenlage
zwischen der Welle 13 und den beiden anderen Wellen 11, 12 verstellt.
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Die
Wellen 11, 12, 13 sind mit Hilfe eines
Riemens 15, insbesondere Zahnriemens 15, miteinander
verbunden. Die Welle 11 wird durch einen nicht näher dargestellten
Motor angetrieben. Die drei Wellen 11, 12, 13 weisen
entsprechende Zahnriemenräder
auf.
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Bei
dieser Variante der Erfindung sind die Umlenkrollen 17 jeweils
mit Hilfe eines Hebels 16 verschwenkbar gelagert, an dessen
Enden eine Stange 14 bzw. Umlenkrolle 17 angeordnet
ist. Auf dem Hebel 16 an Welle 12 sitzt unter
einem vorgegebenen Winkel eine Spindelmutter 18. Diese
wird mit Hilfe eines Motors 20 bzw. einer von diesem angetriebenen
Spindel 19 verstellt bzw. bewegt. Beide Hebel 16 der
Wellen 12, 13 sind über eine Stange 14 miteinander
verbunden.
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Über den
gemeinsamen Zahnriemen 15 und die vorteilhafte Führung des
Zahnriemens 15 über die
Umlenkrollen 17 sind alle Wellen 11, 12, 13 mechanisch
fest miteinander gekoppelt. Die Welle 13 liegt zwischen
den zusätzlichen
Umlenkrollen 17.
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Eine
vorgegebene Grundeinstellung definiert die Phasenlage der Wellen 11, 12, 13 zueinander. Wird über den
Motor 20 die Gewindespindel 19 bzw. Schnecke 19 gedreht,
so bewegt sich die Mutter 18 bzw. der Hebel 16 an
der Welle 12, so dass wiederum über die Stange 14 der
Hebel 16 an der Welle 13 mitbewegt wird. Dies
wird in annähernd
gleichen Winkelgraden realisiert. Eine hierdurch eventuell zusätzlich verursachte
Spannung im Zahnriemen 15 kann durch eine Feder 21 der
Stange 14 aufgefangen werden.
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Das
Verdrehen der Hebel 16 bewirkt weiterhin, dass sich die
zusätzlichen
Rollen 17 gemeinsam heben oder senken und sich der Zahnriemen 15 zwischen
den beiden Wellen 12, 13 bewegt. Dies bedeutet,
dass sich die Länge
des Zahnriemens 15 zwischen den beiden Wellen 12 und 13 verändert, was zu
einer Phasenlagenänderung
zwischen den beiden Wellen 12, 13 gemäß der Erfindung
führt.
Die Bewegung des Zahnriemens 15 führt zwangsweise zu einem Mitdrehen
der Welle 13. Der Riemenbereich zwischen den Wellen 11 und 12 bzw.
den Wellen 11 und 13 wird nicht verstellt, da
sich Welle 11, d.h. der Hauptantrieb des Anlegers 10,
nicht verdreht bzw. fest mit einem Antriebsmotor, insbesondere des Sammelhefters
verbunden ist.
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Hohlrad
- 3
- Schnecke
- 4
- Motor
- 5
- Welle
- 6
- Riemen
- 7
- Übersetzung
- 8
- Abtrieb
- 9
- Riemen
- 10
- Anleger
- 11
- Welle
- 12
- Welle
- 13
- Welle
- 14
- Stange
- 15
- Riemen
- 16
- Hebel
- 17
- Rolle
- 18
- Mutter
- 19
- Spindel
- 20
- Motor
- 21
- Feder