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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anreiben einer Buchdecke an den beleimten Außenflächen eines Buchblocks nach den Merkmalen des Oberbegriffs aus Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs aus Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens.
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Für das Fügen von Buchblocks mit Buchdecken in industriellem Maßstab sind sog. Einhängemaschinen bzw. Buchstraßen bekannt. Diese weisen eine in einer vertikalen Ebene orientierte Fördereinrichtung nach Art eines kontinuierlich umlaufenden Paternosters mit Sattelplatten als Transportelemente auf. Jeweils ein Buchblock wird mittig geöffnet mit dem Rücken nach oben weisend rittlings auf eine dieser Sattelplatten aufgeschoben und von dieser in einem ersten Förderabschnitt transportiert. Während dieses ersten Förderabschnittes wird der Buchblock an einem Leimwerk mit beiderseits des Transportpfades angeordneten Auftragswalzen entlang geführt, wobei die Auftragswalzen den Klebstoff auf die Außenflächen des Buchblocks auftragen, welche meist von sog. Vorsätzen gebildet sind.
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Oberhalb dieses Leimwerkes befindet sich eine aus Balken gebildete Auflageebene, auf welcher jeweils eine Buchdecke mit der Außenseite nach oben weisend und mit ihrem Rückenbereich zu dem Buchblockrücken ausgerichtet bereitgestellt wird. In seiner Aufwärtsbewegung taucht der an den Seitenflächen beleimte Buchblock mit seinem Rücken in den Rückenbereich der Buchdecke ein und hebt diese aus ihrer Bereitstellungslage an, wobei die Deckel der Buchdecke an dem Rückenbereich beginnend an die Seitenflächen des Buchblocks anklappen.
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Über der Bereitstellungsposition der Buchdecke befindet sich eine Anreibeeinrichtung mit einem Paar Anreibewalzen. Wie die Auftragswalzen sind auch die Anreibewalzen beiderseits des Transportpfades angeordnet, so dass jeweils eine Anreibewalze mit einer der beiden Deckel der Buchdecke in Wirkkontakt treten kann. Die Anreibeeinrichtung ist vertikal bewegbar und umfasst einen derartigen Antrieb, dass sie in einer unteren Ausganglage beginnend sich vertikal nach oben bewegt und dabei in einem Abschnitt mit den Sattelplatten des Umlaufförderers synchronisierter Bewegung den Rückenbereich der Buchdecke stützt, bevor sie in einer oberen Endlage ihre Bewegungsrichtung umkehrt. Bei der anschließenden Abwärtsbewegung wälzen die Anreibewalzen an den Außenflächen der Buchdecke ab, reiben dabei diese an den Buchblock an und erreichen schließlich ihre untere Ausgangslage.
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Um die Herstellung von Büchern unterschiedlicher Dicke zu ermöglichen, sind die Anreibewalzen in der Anreibeeinrichtung horizontal positionierbar gelagert. Die Verstellung erfolgt dabei über Spindeln symmetrisch zu der von den Sattelplatten des Umlaufförderers aufgespannten Ebene. Ein steuerbarer Antrieb dieser Dickenverstellung erlaubt ein automatisiertes Rüsten. Ohne Eingreifen des Bedienpersonals wird die gewählte Dickeneinstellung während der gesamten Produktion beibehalten. Da die Buchdicke sowohl von Buch zu Buch als auch innerhalb eines Buches geringfügig variieren kann, sind die Anreibewalzen angefedert, wodurch auch Beschädigungen der Anreibeeinrichtung bei Fehleinstellung vermieden werden.
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Um auch bei geringfügigen Dickenabweichungen immer ein sicheres Anreiben zu gewährleisten, ist es notwendig, die Anreibewalzen enger einzustellen, als es der Nennwert der Buchdicke vorgibt, so dass die Anreibewalzen beim Produktdurchlauf immer etwas einfedern. Damit wird die Anreibekraft durch die Federrate und das Maß des Einfederns bestimmt. Da die beim Anreiben tatsächlich auftretenden Dickenschwankungen nicht exakt vorherbestimmbar sind, ist auch die wirkende Anreibekraft nur im Mittel exakt bekannt.
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Das oben beschriebene Einhängeprinzip hat sich für einen Großteil der einzuhängenden Bücher und insbesondere für hohe Leistungen bewährt. Es eignet sich jedoch nicht für Bücher mit geradem Rücken und Bücher mit seitlich gegenüber dem Rückenbereich des Buchblocks überstehendem Schrenz der Buchdecke. Letzteres ist insbesondere bei der Herstellung sog. Fotobücher von Bedeutung, um bei unterschiedlichen Blockdicken den Aufwand für die Herstellung der Buchdecken niedrig zu halten. In beiden Fällen neigt der Rückenbereich der Buchdecke aufgrund der enger stehenden Anreibewalzen zu Verformungen bzw. bei vorhandenem stabilem Schrenz zu irreversiblem Ausweichen was zu minderwertiger Qualität am fertigen Buch führt. Die Federkraft kann nicht reduziert werden, ohne damit auch die Anreibekraft entsprechend herabzusetzen, welche nicht zu gering gewählt werden kann, um eine gute Produktqualität zu erzielen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Anreiben einer Buchdecke an den beleimten Außenflächen eines Buchblocks zur Verfügung zu stellen, die von den genannten Nachteilen befreit sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren gemäß der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 vor. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Die bekannte Zustellbewegung der Anreibewalzen bzgl. der Buchdicke erfolgt geregelt, wobei in unterschiedlichen Abschnitten der vertikalen Bewegung der Anreibeeinrichtung unterschiedliche Regelgrößen genutzt werden. Während eines ersten, in der unteren Ausgangslage der vertikalen Bewegung beginnenden Abschnittes erfolgt die Zustellbewegung der Anreibewalzen positionsgeregelt, damit ist die horizontale Position der Anreibewalzen, d. h. die Position bzgl. der Buchdicke Regelgröße. So lassen sich die Anreibewalzen derart genau positionieren, dass der Rückenbereich der Buchdecke, so lange er sich zwischen ihnen befindet, in seitlicher Richtung exakt zu dem Buchblockrücken positioniert und während der zu der Bewegung der Sattelplatten synchronisierten Aufwärtsbewegung der Anreibeeinrichtung geführt wird. Ein Ausbrechen des durch einen Schrenz verstärkten Rückenbereichs der Buchdecke aus dieser geführten Position kann so verhindert werden.
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Um diese Positionsregelung zu ermöglichen, umfasst die Zustelleinrichtung der Anreibewalzen als Rückführung ein Sensorsystem zur Bestimmung der momentanen horizontalen Position der Anreibewalzen, welches über eine entsprechende Datenleitung mit derselben Steuerung der Vorrichtung verbunden ist, welche auch den Verstellantrieb der Zustelleinrichtung ansteuert. Der dafür erforderliche Geber kann in dem Verstellantrieb selbst integriert sein.
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Während eines weitern Abschnittes, in welchem sich die Anreibeeinrichtung entgegen der Transportrichtung der Sattelplatten bewegt, so dass die Anreibewalzen an den Außenflächen der Buchdeckel abwälzen, erfolgt die Zustellbewegung der Anreibewalzen kraftgeregelt, indem als Regelgröße die von den Anreibewalzen auf das Buch ausgeübte Kraft genutzt wird. Auf diese Weise kann die beim Anreiben ausgeübte Kraft vorbestimmt und präzise eingehalten werden.
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Für diese Kraftregelung umfasst die Zustelleinrichtung als Rückführung ein Sensorsystem zur Bestimmung der momentan auf die Anreibewalzen wirkende Reaktionskraft, welches über eine entsprechende Datenleitung mit der erwähnten Steuerung der Vorrichtung verbunden ist. Als Sensorsystem kann auch der Verstellantrieb selbst genutzt werden, so dass kein zusätzlicher Geber erforderlich ist.
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Besonders vorteilhaft erfolgt der Wechsel zwischen Positionsregelung der Zustelleinrichtung einerseits und ihrer Kraftregelung andererseits sowie umgekehrt anhand der Relativposition der Anreibewalzen zu der betreffenden Sattelplatte in vertikaler Richtung und/oder deren zeitlichen Änderung. Bei unveränderlicher Beziehung der vertikalen Bewegung der Anreibeeinrichtung zu der Transportbewegung des Umlaufförderers ist dazu die Information des momentanen Maschinendrehwinkels ausreichend. Vorzugsweise ist dazu der Umlaufförderer mit einem Geber, in besonders einfacher Weise einem Drehgeber ausgerüstet, welcher mit der den Verstellantrieb der Zustelleinrichtung ansteuernden Steuerung verbunden ist.
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In vorzugsweiser Ausgestaltung erfolgt die Positionsregelung und/oder die Kraftregelung der Zustellbewegung anhand von Sollwertkurven, so dass ein ungleichförmiger Verlauf der Zustellbewegung ermöglicht wird. Auf diese Weise können Schwingungen in der Zustellbewegung und insbesondere bei seitlich überstehendem Rückenbereich der Buchdecke ein hartes Aufprallen der Anreibewalzen auf die Buchdeckel vermieden werden.
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In besonders einfacher Weise erfolgt der Antrieb der Zustelleinrichtung durch einen Servomotor, welcher sowohl für eine Positionsregelung als auch für eine Kraftregelung geeignet ist, so dass die Aktuatorik nicht in zwei unterschiedlich arbeitende Systeme aufgeteilt zu werden braucht. Darüber hinaus stellen Servomotoren ihren Ansteuergeräten sowohl Daten zur Verfügung, welche als Position interpretiert werden können, als auch solche, welche als Moment oder Kraft interpretiert werden können, so dass auf gesonderte Geber verzichtet werden kann. Auf diese Weise kann der Antrieb der Zustelleinrichtung äußerst kompakt gehalten werden.
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Besonders vorteilhaft, ist die Ausstattung der Anreibeeinrichtung mit einer Zustelleinrichtung mit eigenem Antrieb und eigenem Regelkreis je Anreibewalze. So ermöglicht die Anreibeeinrichtung auch beabsichtigt asymmetrisches Einhängen oder auch einseitiges Anreiben. Es sind Sonderformen von Büchern bekannt, deren Block neben Seiten aus Papier auch Hüllen für digitale Datenträger beinhalten, wodurch der Schwerpunkt des Blocks außerhalb seine Mittenebene liegt und der Block vorteilhaft im Bereich des Schwerpunktes anstatt der geometrischem Mitte von der Sattelplatte getragen wird, um ein seitliches Verrutschen zu vermeiden.
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Eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Einhängen von Büchern;
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2 eine schematische Darstellung der Relativbewegung der Anreibewalzen zum Buch;
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3 eine perspektivische Darstellung einer Anreibeeinrichtung.
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1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Einhängen von Büchern mit einem nach dem Prinzip eines Paternosters arbeitenden Umlaufförderer 23, dessen Sattelplatten 9 durch ein gemeinsames Zugmittel in einer vertikalen Ebene ohne Änderung ihrer räumlichen Orientierung in einer Transportrichtung d kontinuierlich bewegt werden. Der zuvor dem Umlaufförderer 23 zugeführte, im Bereich seines Schwerpunktes geöffnete Buchblock 1 wird rittlings von einer Sattelplatte 9 förderwirksam erfasst. Der in 1 dargestellt Buchblock 1 hat das Leimwerk 24 nahezu vollständig passiert und taucht mit seinem Rücken 2 gerade in den Rückenbereich der auf einer Auflage 22 ausgestreckt und ausgerichtet bereitgestellten Buchdecke 5 ein. Oberhalb dieser Auflage 22 befindet sich ein Paar Anreibewalzen 10 einer Anreibeeinrichtung. Bei dem weiteren Transport des Buchblocks 1 vertikal nach oben wird die Buchdecke 5 durch den Buchblockrücken 2 aus ihrer Bereitstellungsposition auf der Auflage 22 angehoben, so dass die Buchdeckedeckel 6 vollständig an den beleimten Seitenflächen 3 des Buchblocks 1 anliegen. Währenddessen bewegt sich die Anreibevorrichtung synchron mit der Sattelplatte 9, so dass der Rückenbereich der Buchdecke 5 durch die beidseitig positionierten Anreibewalzen ausgerichtet gehalten und geführt wird.
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Liegen die Buchdeckedeckel 6 vollständig an dem Buchblock 1 an und ist die obere Endlage der Anreibeeinrichtung erreicht, kehrt diese ihre Bewegungsrichtung um, so dass die Anreibewalzen 10 in einer der Transportrichtung d entgegengesetzten Anreibewegung b an den Außenseiten der Buchdecke 5 abwälzen und dadurch die Buchdeckel 6 an die Seitenflächen 3 des Buchblocks 1 anreiben.
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Dazu ist die Anreibeeinrichtung, wie in 3 dargestellt in einem Rahmen 11 aufgebaut, der auf einer im nicht dargestellten Maschinengestell gelagerten Führungssäule 12 vertikal bewegbar gelagert und durch an ebenfalls nicht dargestellten Führungsflächen abwälzende Stützrollen 13 gegen Verdrehen um die Führungssäule 12 gesichert ist. Die Bewegung der Anreibeeinrichtung entlang dieser Führungssäule 12 wird durch einen nicht dargestellten Antrieb erzeugt, welcher in einer dem Fachmann geläufigen Art gestaltet ist.
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Beide Anreibewalzen 10 sind durch eine Korrektureinrichtung 20 in ihrer vertikalen Position zu dem Rahmen 11 und auch zueinander einstellbar. So kann auf einfache Weise die Position der Anreibewalzen 10 zu dem Rückenbereich der Buchdecke 5 während des synchronen Bewegungsabschnittes korrigiert werden. Außerdem können so Fertigungstoleranzen der Vorrichtung sowie bei der Herstellung der Buchblöcke 1 und der Buchdecken 5 auftretende systemische Formfehler der Rückenbereiche ausgeglichen werden.
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In diesem Rahmen 11 sind die Anreibewalzen 10 auf Linearführungen 14 in einer horizontalen Ebene im Abstand zueinander bewegbar gelagert, und ihre Zustellbewegung b erfolgt über eine Zustelleinrichtung 21 aus zu den Linearführungen 14 parallel verlaufenden Spindeltrieben 15. Linearführung 14 und Spindeltrieb 15 sind jeweils beidseitig jeder Anreibewalze 10 angeordnet, wobei die derselben Anreibewalze 10 zugeordneten Spindeltriebe 15 über eine Antriebsverbindung 16 synchron betrieben werden. So wird auf einfache Weise ein stabiler Aufbau gewährleistet und ein Verdrehen der Anreibewalzen 10 um eine vertikale Achse ausgeschlossen.
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Angetrieben wird die Zustelleinrichtung 21 von einem Elektromotor 19. Dazu wird ein Servomotor eingesetzt, der mit der Steuerung 26 der Vorrichtung einen Regelkreis bildet, welcher durch Datenleitungen 25 geschlossen ist. Die von dem Motor 19 an die Steuerung 26 übermittelten Daten beinhalten Informationen, welche von der Steuerung 26 als momentane Position der Anreibewalzen 10 bzgl. deren Zustellbewegung b und als von den Anreibewalzen 10 auf die Buchdecke 5 aufgebrachte Anreibekraft interpretiert und so als Istwerte für die Regelung der Zustellbewegung b genutzt werden.
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Um den Motor 19 nicht mit der Anreibebewegung a der Anreibeeinrichtung mitzuführen, ist dieser gestellfest angebracht und über eine Vielkeilwelle 17 mit zugehöriger Muffe 18 oder gleichwirkende Antriebselemente von der Bewegung der Anreibeeinrichtung entkoppelt.
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Vorzugsweise ist wie in 3 dargestellt jeder Anreibewalze 10 eine eigene Zustelleinrichtung 21 mit jeweils eigenem Antrieb und Regelkreis zugeordnet, um auf besonders einfache Weise einen außermittigen Transport durch die Sattelplatten 9 bei asymmetrischen Produkten zu ermöglichen.
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Alternativ zu einem Servomotor kann als Antrieb der Zustelleinrichtung eine Kombination aus einem positionsregelbaren ersten und einem kraftregelbaren zweiten Antrieb eingesetzt werden, wie bspw. ein einfacher elektromotorischer Positionierantrieb überlagert mit einem Pneumatikzylinder. Eine solche Antriebskombination kann ereignisgesteuert aufgebaut werden und erfordert daher eine weniger aufwendige Steuerung 26, als dies der Einsatz der wesentlich variabler einsetzbaren Servomotore 19 verlangt.
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Ein beispielhafter Bewegungsablauf der Anreibewalzen 10 ist in 2 schematisch dargestellt. Die Anreibeeinrichtung befindet sich in zu der Sattelplatte 9 synchroner Aufwärtsbewegung entsprechend der Transportrichtung d. Die Buchdeckel 6 sind bereits vollständig an den Buchblock 1 angeklappt. Der durch den Schrenz 7 stabilisierte Rückenbereich der Buchdecke 5 befindet sich zwischen den Anreibewalzen 10 der Anreibevorrichtung und wird von diesen seitlich zu dem Buchblockrücken 2 ausgerichtet und geführt. Die in der in 2 gezeigten linken Anreibewalze 10 dargestellten Pfeile zeigen die Richtung der Zustellbewegung b der Anreibewalze, welche jeweils horizontal zu der Sattelplatte 9 weisend verläuft, und Anreibebewegung a der Anreibeeinrichtung, welche der Transportbewegung d entgegenlaufend vertikal nach unten gerichtet ist. Durch die rechts in 2 gezeigte Anreibewalze 10 verlaufend ist deren Bewegungsbahn c relativ zu dem Buchblock 1 dargestellt. Diese lässt sich zerlegen in die Anreibebewegung a und die Zustellbewegung b.
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Erfindungsgemäß ist die Bewegungsbahn in Bereiche A, B unterteilt, in denen die Zustellbewegung b der Anreibewalzen 10 abwechselnd positionsgeregelt und kraftgeregelt erfolgt. Abschnitt A kennzeichnet dabei den Bereich mit der Zustellposition als Regelgröße, der sich wiederum unterteilen lässt in Abschnitte mit konstanter Sollwertvorgabe A2, A5 und Übergangsbereiche A1, A3, A4, in denen Änderungen des Sollwertes erfolgen. Abschnitt B zeigt den kraftgeregelten Bereich der Bewegungsbahn c der Anreibewalze 10, in welchem Änderungen der Zustellposition nur bei Änderungen des Querschnittes bzw. der Steifigkeit des Buches auftreten, solange der Sollwert konstant gehalten wird. Wie in 2 erstreckt sich der durch die Kraftregelung der Zustellbewegung b gekennzeichnete Bereich B über den Bereich der Anreibebewegung a, in welchem die Buchdeckel 6 durch den Buchblock 1 gestützt sind, um Beschädigungen deren gegenüber dem Buchblock 1 überstehenden Ränder zu vermeiden.
