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Die
Erfindung betrifft einen Heftapparat gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
EP 15 88 813 A1 ist
ein Heftapparat mit einem mit Heftdraht beschickbaren Heftkopf,
der durch einen Motor zu einer periodischen Bewegung antreibbar
ist, in deren Verlauf er zum Heften von Produkten mit einer Heftplatte
zusammentrifft, bekannt.
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Um
ein Reißen von zu heftenden Produkten während
des Heftvorganges zu vermeiden, muss die Bahngeschwindigkeit des
Heftkopfes und der Heftplatte exakt an die des zu heftenden Produktes
angepasst sein, und auch die Rate, mit der geheftet werden kann,
muss mit der Förderrate der Produkte übereinstimmen.
Dies führt dazu, dass wenn der herkömmliche Heftapparat
am Ausgang einer Druckmaschine in Kombination mit einem Falzapparat
eingesetzt wird, die Länge des von dem Heftkopf zwischen zwei
Heftvorgängen zurückgelegten Weges gleich dem
Abstand, mit dem aufeinanderfolgende Produkte von der Druckmaschine
ausgegeben und vom Falzapparat aufgenommen werden bzw. gleich der Länge
der Felder am Umfang eines Falzmesserzylinders des Falzapparates
sein muss. Dies bedeutet, dass wenn der Heftkopf beispielsweise
auf einem rotierenden Heftzylinder montiert ist, der Bahndurchmesser
des Heftkopfes exakt an den Durchmesser des Falzmesserzylinders
bzw. eines Plattenzylinders der Druckmaschine angepasst sein muss.
Um die Produkte von Druckmaschinen mit unterschiedlichen Plattenlängen
zu verarbeiten, sind daher jeweils spezifisch dimensionierte Heftapparate
erforderlich. Dies macht die Serien, in denen die Heftapparate gefertigt werden
können, klein und ihre Fertigungskosten dementsprechend
hoch.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heftapparat zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass der Heftapparat mit einem mit Heftdraht beschickbaren Heftkopf,
der durch einen Motor zu einer periodischen Bewegung antreibbar
ist, in deren Verlauf er zum Heften von Produkten mit einer Schließplatte
zusammentrifft, und der eine Steuereinrichtung zum Modulieren des Bahngeschwindigkeitsbetrages
des Heftkopfes mit einer Modulationsfrequenz aufweist, die eine
Harmonische der Frequenz der periodischen Bewegung ist. Eine solche
Steuereinrichtung ermöglicht es, bei gleichbleibender Geschwindigkeit
des Heftkopfes und der Schließplatte während des
Heftens den Zeitabstand zwischen zwei Heftvorgängen (oder
bei gleichbleibendem Zeitabschnitt die Geschwindigkeit von Heftkopf
und Schließplatte während des Heftens) zu variieren,
so dass eine Anpassung der Geschwindigkeit von Heftkopf und Schließplatte
an die der zu heftenden Produkte bei unterschiedlichen Produktlängen
möglich ist. Dies erlaubt die Verwendung des Heftapparates
in Verbindung mit Druckmaschinen bzw. Heftapparaten mit unterschiedlichen
Platten- bzw. Felderlängen.
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Der
Heftkopf ist vorzugsweise von einem durch den Motor drehangetriebenen
Heftzylinder getragen.
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Wenn
auf einem solchen Heftzylinder n Heftköpfe über
den Zylinderumfang gleichmäßig verteilt sind,
ist die Modulationsfrequenz die n-te Harmonische der Drehfrequenz.
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Die
Schließplatte kann an einem zweiten drehbaren Zylinder
montiert sein. Wenn der Bahndurchmesser der Schließplatte
an dem zweiten Zylinder vom Bahndurchmesser des Heftkopfes verschieden
ist, moduliert vorzugsweise die Steuereinrichtung den Bahngeschwindigkeitsbetrag
des Heftkopfes derart, dass während des Heftens Bahngeschwindigkeiten
des Heftkopfes und der Schließplatte übereinstimmen
und außerhalb des Heftens wenigstens zeitweilig nicht übereinstimmen.
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Dies
ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn der zweite
Zylinder gleichzeitig Falzmesserzylinder eines Falzapparates ist,
da dieser eine im Wesentlichen konstante Drehgeschwindigkeit halten muss.
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Um
die Amplitude der Geschwindigkeitsmodulation zu minimieren, moduliert
die Steuereinrichtung die Drehgeschwindigkeit des Motors vorzugsweise
so, dass während des Heftens die Bahngeschwindigkeiten
des Heftkopfes und der Schließplatte einen Extremwert erreichen.
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Einer
alternativen Ausgestaltung zufolge kann die Steuereinrichtung auch
die Drehgeschwindigkeit des zweiten Zylinders modulieren. Es können dann
beide Zylinder von einem gleichen Motor angetrieben sein. Dies ist
insbesondere dann zweckmäßig, wenn der Heftapparat
einem Falzmesserzylinder eines Falzapparates vorgelagert ist.
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Wenn
der Heftapparat Teil eines Falzapparates ist, ist die Steuereinrichtung
vorzugsweise eingerichtet, die Bahngeschwindigkeit des Heftkopfes während
des Heftens gleich der Fördergeschwindigkeit von in dem
Falzapparat zu falzenden Produkten und außerhalb des Heftens
wenigstens zeitweilig von dieser Fördergeschwindigkeit
verschieden zu machen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
Folgenden näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Heftapparates;
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2 eine
schematische Seitenansicht des Heftapparates in Beziehung zu einem
Falzapparat gemäß einer ersten Ausgestaltung der
Erfindung;
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3 eine
zu 2 analoge Seitenansicht gemäß einer
zweiten Ausgestaltung der Erfindung;
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4 ein
Beispiel für die zeitliche Entwicklung des Umfangsgeschwindigkeitsbetrages
der Heftköpfe des Falzapparates.
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Der
in 1 gezeigte Heftapparat umfasst einen drehbar gelagerten,
von einen lagegeregelten Motor 11, z. B. einem Servomotor 11,
insbesondere lagegeregelten Elektromotor, angetriebenen Zylinder 01,
insbesondere Heftzylinder 01, an dessen Mantelfläche
zwei Paare von Heftköpfen 02; 03 diametral angeordnet
sind. Die Heftköpfe 02; 03 haben jeweils eine
als Schneidklinge ausgebildete seitliche Flanke zum Abscheren eines
Stückes Heftdraht 04, der den Heftköpfen 02 über
einen Führungskanal 06 von einer Vorratsrolle 07 und
den Heftköpfen 03 über einen Führungskanal 08 von
einer Vorratsrolle 09 zugeführt wird.
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Zum
Fördern des Heftdrahtes 04 von den Vorratsrollen 07; 09 zu
den Heftköpfen 02; 03 dient jeweils ein
Elektromotor 15; 20, der ein zwischen den Vorratsrollen 07; 09 und
den Führungskanälen 06; 08 angeordnetes,
den Heftdraht 04 klemmendes Walzenpaar 25 antreibt.
In der Darstellung der 1 ist jeweils ein Elektromotor 15; 20 zum
Antreiben jedes Walzenpaares 25 vorgesehen; da die Zufuhrgeschwindigkeit
des Heftdrahtes 04 an den Heftköpfen 02 und 03 gleich
ist, können auch beide Walzenpaare 25 durch einen
gleichen Motor angetrieben sein.
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Die
durch die Heftköpfe 02; 03 abgeschnittenen
Drahtstücke werden im Laufe der Drehung des Heftzylinders 01 von
den Heftköpfen 02; 03 in an sich bekannter
Weise mitgenommen zu Formwalzen, die im Zusammenwirken mit den Heftköpfen 02; 03 die Drahtstücke
zu Klammern formen, mit denen schließlich (nicht dargestellte)
Produkte geheftet werden, die einen Spalt 14 zwischen dem
Heftzylinder 01 und einem Schließplatten 12 tragenden
Zylinder 13 senkrecht zur Ebene der 1 durchlaufen.
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Die
Geschwindigkeit des Servomotors 11 ist durch eine Steuerschaltung 16 anhand
von zwei Eingabegrößen gesteuert. Eine dieser
Eingabegrößen ist die Frequenz f, mit der die
zu heftenden Produkte am Heftapparat eintreffen; sie ist variabel
und wird bereitgestellt von der Steuerung einer die zu heftenden
Produkte liefernden Druckmaschine oder einem die Bewegung der zu
heftenden Produkte erfassenden Sensor, der in der Druckmaschine
oder auch im Heftapparat selbst angebracht sein kann. Die zweite Größe
r, z. B. Verhältnisgröße r bezeichnet
das Verhältnis zwischen der Plattenlänge der Druckmaschine
oder, was in der Regel gleichbedeutend ist, der Länge der
von der Druckmaschine gelieferten Produkte, zum Abstand der Heftköpfe 02; 03 voneinander
entlang der von ihnen bei der Drehung des Heftzylinders 01 beschriebenen
Kreisbahn. Die Verhältnisgröße r ist
bei einem einer Druckmaschine fest zugeordneten Heftapparat in der
Regel konstant und kann fest verdrahtet sein. Im Falle r = 1 hält
die Steuerschaltung 16 die Drehgeschwindigkeit des Motors 11 auf
einem konstanten, der Frequenz f proportionalen Wert; wenn r von
1 abweicht, hält sie die Drehgeschwindigkeit auf diesem
Wert nur während des Durchganges der Heftköpfe 02; 03 durch
den Spalt 14. Befinden sich die Heftköpfe 02; 03 außerhalb
des Spaltes 14, so ist der Betrag der Bahngeschwindigkeit
erhöht, wenn r > 1
ist, und er ist verringert, wenn r < 1 ist.
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2 zeigt
schematisch den Heftzylinder 01 und den Zylinder 13 des
Heftapparates in Verbindung mit einem Falzapparat gemäß einer
ersten Ausgestaltung der Erfindung. Der Falzapparat umfasst in an sich
bekannter Weise eine Querschneideinrichtung mit einem Zylinder 17,
z. B. Messerzylinder 17 und einem Zylinder 18,
z. B. Gegenzylinder 18 zum Zerlegen einer von einer Druckmaschine
(nicht dargestellt) kommenden bedruckten Materialbahn 19 in einzelne
Produkte, die anschließend von Haltemitteln 21,
z. B. Greifern 21 eines Falzmesserzylinders 22 gegriffen
und von Falzmessern 23 an einen Falzklappenzylinder 24 übergeben
werden. Der Heftapparat ist zwischen der Querschneideinrichtung
und dem Falzmesserzylinder 22 am Weg der Produkte angeordnet.
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Der
Falzmesserzylinder 22 hat hier fünf Felder mit
jeweils einem Greifer 21 und einem Falzmesser 23 auf
seinem Umfang. Die Länge der Felder entspricht der Plattenlänge
der Druckmaschine. Der Messerzylinder 17 ist mit zwei diametral
angeordneten Messern 26 versehen. Damit diese sich während des
Schneidens der Materialbahn 19 mit der gleichen Bahngeschwindigkeit
wie diese bewegen können, muss der Durchmesser des Messerzylinders 17 zwei Fünftel
desjenigen des Falzmesserzylinders 22 betragen.
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Der
Durchmesser des Zylinders 13 und der Bahndurchmesser der
Heftköpfe 02; 03 des Heftzylinders 01 ist
kleiner als zwei Fünftel des Durchmessers des Falzmesserzylinders 22.
Um sicherzustellen, dass einerseits die Produkte beim Durchlaufen des
Spaltes 14 des Heftapparates ohne zu Reißen geheftet
werden und andererseits die Heftköpfe 02; 03 und
Schließplatten 12 im Spalt 14 jeweils
mit einer zu heftenden Mittellinie der Produkte zusammentreffen,
moduliert die Steuerschaltung 16 die Drehgeschwindigkeit
des Servomotors 11 derart, dass die Heftköpfe 02; 03 und
Schließplatten 12 den Spalt 14 jeweils
mit derselben Bahngeschwindigkeit wie die Produkte passieren, sich
außerhalb des Spaltes 14 jedoch auf wenigstens
einem Teil ihres Weges schneller bewegen. 4 zeigt
exemplarisch den Verlauf der Winkelgeschwindigkeit ω des
Servomotors 11 als Funktion des Drehwinkels ϕ des
Motors 11. Winkelintervalle, in denen ein Heftvorgang stattfindet,
sind in der 4 durch Schraffur hervorgehoben;
in diesen Winkelintervallen ist die Winkelgeschwindigkeit ω niedrig,
außerhalb dieser Intervalle ist sie wenigstens zeitweilig
erhöht, wobei das Ausmaß der Erhöhung
und/oder die Ausdehnung des Winkelintervalls, in dem die Winkelgeschwindigkeit ω erhöht
ist, abhängig vom Verhältnis r ist. Da auf dem Umfang
des Heftzylinders zwei Heftköpfe 02; 03 verteilt
sind, ist die Frequenz der Geschwindigkeitsmodulation das Zweifache
der Drehfrequenz bzw. der Frequenz, mit der die Produkte den Heftapparat
passieren.
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Wie
man aus 2 leicht erkennt, ist ein Vorteil
der Variabilität der Winkelgeschwindigkeit ω, dass
sie es erlaubt, den Heftapparat kompakter zu bauen: Die Zylinder 01; 13 sind
zwar zweifeldrig, wie auch die Zylinder 17; 18 der
Querschneideinrichtung, sie sind jedoch schlanker als letztere.
Ein weiterer wichtiger Vorteil ist, dass, da kein festes Verhältnis zwischen
den Durchmessern der Zylinder 01; 12 und denen
des Falzapparates eingehalten werden muss, ein gleiches Modell von
Heftapparat in Falzapparaten einsetzbar ist, die für unterschiedliche
Produktlängen ausgelegt sind. Aufgrund dieser allgemeinen
Verwendbarkeit ist es möglich, den Heftapparat in relativ großen
Stückzahlen kosteneffizient zu fertigen.
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Einer
in 3 gezeigten zweiten Ausgestaltung der Erfindung
zufolge dient ein Falzmesserzylinder eines Falzapparates gleichzeitig
als Zylinder 13 des Heftapparates. Im Gegensatz zur Ausgestaltung der 2 muss
in der Ausgestaltung der 3 die Drehgeschwindigkeit des
Zylinders 13 an die Geschwindigkeit der vorgelagerten Druckmaschine
gekoppelt und im Wesentlichen konstant sein. Hier ist es lediglich
die Winkelgeschwindigkeit ω des – genau wie mit
Bezug auf 1 beschrieben aufgebauten – Heftzylinders 01,
die mit Hilfe des von der Steuerschaltung 16 gesteuerten
Motors 11 wie in 4 gezeigt
variiert wird. Die erzielbaren Vorteile sind dieselben wie bei der
Ausgestaltung der 2.
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- 01
- Zylinder,
Heftzylinder
- 02
- Heftkopf
- 03
- Heftkopf
- 04
- Heftdraht
- 05
-
- 06
- Führungskanal
- 07
- Vorratsrolle
- 08
- Führungskanal
- 09
- Vorratsrolle
- 10
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- 11
- Motor,
Servomotor
- 12
- Schließplatte
- 13
- Zylinder
- 14
- Spalt
- 15
- Elektromotor
- 16
- Steuerschaltung
- 17
- Zylinder,
Messerzylinder
- 18
- Zylinder,
Gegenzylinder
- 19
- Materialbahn
- 20
- Elektromotor
- 21
- Haltemittel,
Greifer
- 22
- Falzmesserzylinder
- 23
- Falzmesser
- 24
- Falzklappenzylinder
- 25
- Walzenpaar
- 26
- Messer
- f
- Frequenz
- r
- Größe,
Verhältnisgröße
- ϕ
- Drehwinkel
- ω
- Winkelgeschwindigkeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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