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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden und Falten von Bogen mit
- - einer Zuführanordnung für eine kontinuierlich mit einer Bahngeschwindigkeit zulaufende Bahn,
- - einer in einer Taktfrequenz die Bahn quertrennende Schneideinrichtung zur Erzeugung der Bogen
- - einer Falzeinrichtung mit wenigstens einer Falzleiste zum Falzen der Bogen und
- - einer Greifereinrichtung für die Übernahme eines gefalteten Bogens, wobei zumindest ein Schneidelement der Schneideinrichtung und die wenigstens eine Falzleiste an einem, durch eine Antriebsanordnung rotierend antreibbaren Zylinder derart angebracht sind, dass sie um eine Rotationsache des Zylinders drehbar und zueinander verstellbar sind.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Schneiden und Falten von Bogen mit den folgenden Schritten:
- - Einstellen des gewünschten Abstandes eines Schneidelementes einer Schneideinrichtung zu einer Falzleiste, wobei beide an einem Zylinder verstellbar zueinander angebracht sind,
- - Drehen des Zylinders mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit,
- - kontinuierliches Zuführen einer Bahn mit konstanter Bahngeschwindigkeit,
- - Schneiden der Bahn auf der Zylinderoberfläche zu Bogen,
- - Falzen des Bogens mit der Falzleiste,
- - Abnahme des gefalteten Bogens mit einer Greifereinrichtung.
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Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus der
EP 1 845 048 B1 bekannt.
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Unter dem Begriff „Bogen“ sind im Rahmen der Erfindung unterschiedliche Einzellagen verschiedener Materialen zu verstehen, die auch bereits gefaltet sein können. Auch die kontinuierlich zugeführte Bahn kann bereits gefaltet sein. Die Erfindung wird im Folgenden anhand des Beispiels im Rahmen einer Serviettenproduktionsmaschine beschrieben, soll aber nicht auf eine solche Anlage beschränkt sein. Vielmehr wäre die Erfindung auch auf andere kontinuierlich zugeführte und schließlich übereinander angeordnete Einzellagen von geschnittenen Bogen, so zum Beispiel Einzellagen von Hygienetüchern, Taschentüchern, Platzdecken oder Wischtüchern, insbesondere aus Papier, Zellulose, textilen Materialien oder Vlies, die wahlweise geprägt oder ungeprägt und/oder wahlweise bedruckt oder unbedruckt sein können, anwendbar.
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Als „Zuführanordnung“ werden alle möglichen Transportelemente bezeichnet, die zum Aufführen einer kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit laufenden Bahn auf die Umfangsfläche des Zylinders notwendig sind. Der Zylinder ist in bekannter Weise beispielsweise mit einer Saugeinrichtung ausgestattet, um die zugeführte Bahn bzw. die geschnittenen Bogen auf der Oberfläche des Zylinders zu halten.
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Als „Greifereinrichtung“ wird in der Regel eine Vorrichtung verwendet, die klammerähnliche Greifer aufweist, die zur Aufnahme eines mittels der Falzleiste angefalteten Bogens dient. Die Greifer können beispielsweise auch auf einem rotierenden Greiferzylinder angebracht sein. Die Erfindung soll aber nicht auf eine solche Ausführungsform beschränkt sein.
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Der Zylinder, auf dem die Falzleiste und das Schneidelement angeordnet sind, wird bislang über einen Motor angetrieben, der über Getriebe auch die Schneideinrichtung und die Greifereinrichtung schlupffrei synchron antreibt. Das Schneidelement am Zylinder ist häufig eine Schneidkante, während die Schneideinrichtung durch ein getaktetes, gegebenenfalls auch auf einem Schneidzylinder umlaufendes Messer bestimmt ist.
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Die Bogen bei Serviettenmaschinen können unterschiedliche Maße aufweisen. Zweifach gefaltete Bogen haben auseinandergefaltet häufig die Abmessung 25 cm x 25 cm, 33 cm x 33 cm oder 40 cm x 40 cm. Werden sie beispielsweise zweifach gefaltet, haben sie eine Kantenlänge von 12,5 cm, 16,5 cm oder 20 cm. Der Unterschied bewirkt, dass eine kleine Serviette ein unterschiedliches (Umfangs-)Abstandsmaß von Schneidelement bis zu der Falzleiste benötigt, als beispielsweise eine größere Serviette. Außerdem gibt es Serviettenprodukte, bei denen nicht mittig sondern asymmetrisch gefaltet wird, was ebenfalls ein anderes Abstandsmaß erfordert.
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Der Betreiber von derartigen Anlagen geht derzeit bei einem Formatwechsel der Bogen daher hin und justiert den Abstand Falzleiste und Schneidelement in der Maschine durch Versetzen eines der beiden. Dazu muss die Anlage, die üblicherweise 24 Stunden rund um die Uhr läuft, angehalten werden, um beispielsweise die Falzleiste in die richtige Position zu bringen. Dadurch entsteht eine ungewünscht lange Stillstandszeit für die Anlage.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schneiden und Falten von Bogen zu schaffen, die eine schnellere Formatumstellung erlauben.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass das zumindest eine Schneidelement mit einem ersten, um die Rotationsachse drehbaren Zylinderteil verbunden ist, der von einem ersten Motor über einen ersten Antriebsstrang antreibbar ist und dass die wenigstens eine Falzleiste mit einem zweiten um die Rotationsachse drehbaren Zylinderteil verbunden ist, der von einem zweiten Motor über einen zweiten Antriebsstrang antreibbar ist.
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Die Erfindung macht sich die Teilung des Zylinders auf dem zumindest ein Schneidelement der Schneideinrichtung und die wenigstens eine Falzleiste verstellbar zueinander angebracht sind, in der Weise zunutze, dass der erste Zylinderteil die Falzleiste trägt und dass der zweite Zylinderteil das Schneidelement trägt. Damit wird die Möglichkeit geschaffen, über unterschiedliche Antriebe die Einstellung des Umfangsabstandes sehr schnell vornehmen zu können. Damit kann dann sowohl Einfluss auf die Formatgröße wie auch auf die Positionen der Falzungen genommen werden, ohne die Vorrichtung mechanisch umbauen zu müssen.
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Es ist vorteilhaft, wenn der Antriebsstrang des ersten Zylinderteils mit dem Antrieb der Greifereinrichtung gekoppelt ist.
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Das vereinfacht die Koordination zwischen der Falzleiste auf dem ersten Zylinderteil und der Greifereinrichtung, die einen gefalzten Bogen von der Zylinderoberfläche abnimmt.
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Mit Vorteil ist dafür gesorgt, dass der Antriebsstrang des zweiten Zylinderteils mit dem Antrieb der Schneideinrichtung gekoppelt ist.
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So wird die Passgenauigkeit von einem taktenden Messer der Schneideinrichtung und einem Schneidelement, beispielsweise einer als Gegenmesser fungierenden Schneidleiste, die zusammen mit dem Messer die Scherwirkung zur Teilung der Bahn erzeugt, wesentlich verbessert.
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Bevorzugt ist eine Steuerung vorgesehen, mittels der im Betrieb der Vorrichtung der erste Zylinderteil und der zweite Zylinderteil mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit und bei einer Formatwechseleinstellung kurzzeitig mit unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeit antreibbar sind.
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Die Steuerung erlaubt das unabhängig voneinander vorgesehene Antreiben der beiden Zylinderteile. Dies geschieht in der Regel in einem begrenzten Rahmen. Während der Serviettenproduktion bleiben die Winkelgeschwindigkeiten des ersten und des zweiten Zylinderteils gleich. Will man beispielsweise eine Formateinstellung vornehmen, bei der der Abstand zwischen Falzleiste und Schneidelement verändert werden mmuss, so kann das erste Zylinderteil gegenüber dem zweiten Zylinderteil verdreht werden und der Winkel bezogen auf die Rotationsachse verändert werden.
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Es ist von Vorteil, wenn der erste und/oder zweite Motor mit Absolutwertgebern ausgerüstet ist.
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Von den Absolutwertgebern ist die augenblickliche Drehstellung der Motorachse übermittelbar. Sind beide Motoren mit Absolutwertgebern ausgerüstet ist auch die Winkelposition beider Motoren zueinander immer gewährleistet und bekannt. Bevorzugt kommen frequenzgesteuerte Servomotoren mit Rückführung, speziell mit Multiturn-Absolutwertgebern zum Einsatz, bei denen auch nach einem Abschalten der Motoren die Winkelposition der Motorwelle bekannt bleibt.
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Bevorzugt ist in der Steuerung ein Speicher vorhanden, in der Mess- und/oder Einstellwerte der Absolutwertgeber zu bestimmten Formatangaben hinterlegt sind.
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Durch die hinterlegten Messwerte der Winkelstellungen zu bestimmten Formaten sind die gespeicherten Einstellungen sehr rasch reproduzierbar.
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Vorzugsweise ist eine schaltbare Kupplung vorhanden, mit der der Antriebsstrang des ersten Zylinderteils und der Antriebsstrang des zweiten Zylinderteils koppelbar sind.
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Eine solche schaltbare Kupplung kann wirkungsvoll eingesetzt werden, wenn die Vorrichtung gewartet werden muss oder wenn der Notfall eintritt, dass einer der beiden Motoren ausfällt.
Im Wartungsfall, nach dem Ausbau eines Zylinderteils beispielsweise, muss ein neuer Referenzpunkt für beide Motoren gefunden werden. In diesem Fall kann die ganze Vorrichtung von Hand eingestellt werden, bis die Greifervorrichtung präzise einen Bogen von einer Falzleiste aufnimmt.
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Bei dem Ausfall eines Motors kann die Kupplung automatisch zugeschaltet werden, was der Vorrichtung erlaubt, die Zylinderteile synchronisiert weiterlaufen zu lassen.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Zylinderoberfläche größer als die Bahngeschwindigkeit einstellbar ist.
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Mit dieser Einstellbarkeit ist die Bandbreite der Formatverstellungen noch einmal vergrößerbar. Dabei wird die Bahn beispielsweise durch Saugkästen auf der Oberfläche des Zylinders gehalten, während der Zylinder mit höherer Umfangsgeschwindigkeit gegenüber der Bahngeschwindigkeit unter der Bahn wegdreht. Damit wird aber auch die Taktfrequenz der Schneideinrichtung erhöht, so dass man kleinere Bogenformate erzeugt als es bei beispielsweise gleicher Bahn- und Zylinderoberflächenumfangsgeschwindigkeit der Fall wäre.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch gelöst,
dass ein erster, um die Rotationsachse drehbarer Zylinderteil, der mit zumindest eine Falzleiste verbunden ist, von einem ersten Motor über einen ersten Antriebsstrang angetrieben wird und
dass ein zweiter um die Rotationsachse drehbarer Zylinderteil, der mit der wenigstens einem Schneidelement verbunden ist, von einem zweiten Motor über einen zweiten Antriebsstrang angetrieben wird.
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Wie bereits bei den bevorzugten Vorrichtungsausführungen genannt, kann so die Schneideinrichtung unabhängig von der Falzeinrichtung in der Winkelstellung verändert werden. Dabei sind keine komplizierten Umbaumaßnahmen mehr notwendig.
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Vorzugsweise steuert eine Steuerung die Motoren derart an, dass im Betrieb der Vorrichtung der erste Zylinderteil und der zweite Zylinderteil mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit und bei einer Formatwechseleinstellung kurzzeitig mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen.
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Die Antriebe werden im Betreib während der Produktion, also wenn Drehzahl, Winkelstellung der Schneideinrichtung(en) und Winkelstellung der Falzleiste(n) über die Motoren justiert wurde, so betrieben, dass die Zylinderteile die gleiche Winkelgeschwindigkeit haben.
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Mit Vorteil werden in der Steuerung in einem Speicher Messwerte von Absolutwertgebern an den Motoren zu bestimmten Formatangaben hinterlegt.
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Ebenso vorteilhaft ist es, wenn von der Steuerung Einstellwerte von Absolutwertgebern aus einem Speicher für eine bestimmte Formateinstellung abgerufen werden und die Drehzahl von dem ersten und/oder zweiten Motor angepasst wird.
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Wenn mit Hilfe von Absolutwertgebern die Parameter hinsichtlich Drehzahl und Winkelstellung bei bestimmten Formaten in der Steuerung abgespeichert werden, so kann die Einstellung rasch reproduziert werden, wenn das gleiche Format erneut hergestellt werden soll. Die Steuerung übernimmt dadurch sogar die Aufgabe einer Regeleinrichtung.
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Bevorzugt koppelt eine schaltbare Kupplung den Antriebsstrang des ersten Zylinderteils und den Antriebsstrang des zweiten Zylinderteils miteinander.
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Das ist wie bereits erwähnt, insbesondere im Wartungsfall oder bei Ausfall eines Motors wirkungsvoll.
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Bevorzugt wird bei bestimmten Formaten die Umfangsgeschwindigkeit der Zylinderoberfläche zur Erzeugung der kleineren Formate größer als die Bahngeschwindigkeit eingestellt.
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Diese Möglichkeit erlaubt, auch kleine Formate zu produzieren, weil der Schneidtakt dadurch erhöht wird.
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Vorzugsweise wird die Vorrichtung im Herstellprozess gefalteter Servietten genutzt.
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Durch die Vielfalt und Unabhängigkeit der Format- und Falzeinstellungen ist das Verfahren besonders effektiv bei der Serviettenherstellung
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigt
- 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 2a einen zweiten Zylinderteil,
- 2b einen ersten Zylinderteil,
- 2c einen aus dem ersten und dem zweiten Zylinderteil zusammengesetzten Zylinder,
- 3 eine schematische Ansicht der Antriebsanordnungen und
- 4 eine schematische Ansicht einer Kupplung.
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1 zeigt die Vorrichtung 1 zum Schneiden und Falten von Bogen 2. Als Bogen werden im Zusammenhang mit der Erfindung einzelne Lagen verschiedener Materialen verstanden, die auch bereits gefaltet sein können. Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Vorrichtung für die Produktion von Servietten.
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In einem Gestell 26 sind sowohl der Zylinder 6 als auch eine Greifereinrichtung 5 in Form eines Greiferzylinders und eine Schneideinrichtung 8 in Form eines Schneidzylinders drehbar gelagert.
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Der Zylinder 6 setzt sich zusammen aus einem ersten Zylinderteil 14 und einem zweiten Zylinderteil 15. Beide rotieren in der Zeichnung im Uhrzeigersinn um die Rotationsachse 7.
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An dem Zylinderteil
15 ist die Zylinderoberfäche
24 mit Aussparungen versehen, in denen jeweils wenigstens ein Schneidelement
12 in Form einer Messerleiste angeordnet ist. Diese bildet die Gegenklinge zu den auf der Schneideinrichtung
8 angeordneten Messern
11. Die Messer
11 (in diesem Ausführungsbeispiel zwei, es können aber auch mehr sein) rotieren mit dem Schneidzylinder und kämmen bei jeder Drehung und bei jedem Kontakt mit dem Zylinder mit den Schneidelementen
12. Dadurch wird die mit gleichbleibender Bahngeschwindigkeit
10 zugeführte Bahn
3 in einzelne Bogen
2 geschnitten. Der Bogen, der nach dem Schnitt nicht mehr unter Zugspannung steht, wird über wenigstens einen Saugkasten
25 und nicht dargestellte Bohrungen in der Zylinderoberfläche
24 am Zylinder festgehalten. Diese sind beispielsweise aus der
EP1845048B1 bekannt.
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Hinter jedem Schneidelement 12 folgt auf der Zylinderoberfläche 24 eine Falzleiste 13, die etwas über die Zylinderoberfläche übersteht und die noch unter Spannung stehende Bahn 3 mit einer Falz versieht. Geht man in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von dem Fall aus, dass die Bahngeschwindigkeit 10 identisch ist mit der Umfangsgeschwindigkeit des Zylinders 6, so umschlingt jeder geschnittene Bogen 2 etwa den halben Umfang des Zylinders 6. Die Falzleiste 13 ist in der Zeichnung genau in der Mitte dieses Umfangsabschnitts, so dass der Bogen einen mittigen Falz erfährt. Greifer 27, die auf dem Greiferzylinder 5 rotieren erfassen den Bogen an der Falzleiste 13, wenn diese dem Greiferzylinder am nächsten kommt, und nehmen ihn auf der Umfangsfläche des Greiferzylinders 5 mit. Greiferzylinder 5 und die Falzleiste sind Bestandteile der Falzeinrichtung 9.
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Es ist aber auch der Fall einstellbar, bei dem die Bahngeschwindigkeit 10 geringer als die Umfangsgeschwindigkeit des Zylinders 6 ist. Die Relativgeschwindigkeit bewirkt, dass noch kleinere Bogenformate geschnitten werden, denn die Schneideinrichtung 8 kommt nach kürzerer Zeitdauer wieder zum Einsatz. Auch in diesem Fall kann es notwendig sein, dass die Falzleiste 13 eine andere Position zum Schneidelement 12 einnehmen muss, um die gewünschte Faltung an der Serviette zu erzeugen.
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Anhand von Langlöchern 29 und Anschlägen 30 erkennt man am Zylinder 6 den möglichen Drehwinkelversatz 28 zwischen dem ersten Zylinderteil 14 und dem zweiten Zylinderteil 15, was dem Drehwinkelversatz zwischen Falzleiste 13 und Schneidelement 12 entspricht.
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1 zeigt ferner zwei Motoren 16, 17. Ein erster Motor 16 ist über einen ersten Antriebsstrang 18, der mit 3 näher erläutert wird, mit der Greifereinrichtung 5 und dem ersten Zylinderteil 14 gekoppelt, welches auch die Falzleiste trägt. Ein zweiter Motor 17 ist über einen zweiten Antriebsstrang 19 mit dem Schneidzylinder 8 und dem zweiten Zylinderteil 15 gekoppelt, der das Schneidelement 12 trägt.
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Ferner ist in 1 eine Kupplung 20 angedeutet, auf die in der Beschreibung zu 4 näher eingegangen wird.
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Die 2a, 2b und 2c erklären den Aufbau des Zylinders 6. Dabei zeigen 2a den zweiten Zylinderteil 15, 2b den ersten Zylinderteil 14 und 2c die Zusammenschau.
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Der zweite Zylinderteil 15 nimmt in der exemplarischen Ausführung einen großen Teil des äußeren Bereichs des Zylinders 6 ein. Er trägt auf dem Umfang um 180° versetzt zwei Schneidelemente 12, die mit den Messern 11 des Schneidzylinders 8 kämmen.
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Der erste Zylinderteil 14, der hauptsächlich den Kern des Zylinders 6 um die Rotationsachse 7 bildet hat entsprechend ebenfalls um 180° versetzt zwei Falzleisten 13 auf den Umfangsabschnitten. In den angrenzenden Bereichen der Falzleisten befinden sich die Saugkästen um einen geschnittenen Bogen 2 der von der Falzleiste 13 gefalzt wird, weiter an der Zylinderoberfläche 24 festzuhalten. Der zweite Zylinderteil 15 kann sich innerhalb des durch das Langloch 29 vorgegebenen Winkel bis zu den Anschlägen 30 gegenüber dem ersten Zylinderteil 14 drehen.
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3 zeigt schematisch die Antriebsanordnung der Vorrichtung. Der erste Motor M1 mit dem Bezugszeichen 16 hat in seinem ersten Antriebsstrang 18 Zahnradkopplungen, die einerseits den Greiferzylinder 5, andererseits den ersten Zylinderteil 14 mit Falzleiste 13 und Saugkasten 25 antreiben. Der zweite Motor M2 mit dem Bezugszeichen 17 hat in seinem zweiten Antriebstrang 19 Zahnradkopplungen, die einerseits den Schneidzylinder 8, andererseits den zweiten Zylinderteil 15 mit dem Schneidelement 12 antreiben.
Der erste Motor 16 und der zweite Motor 17 drehen im Produktionsfall derart synchron, dass der erste Zylinderteil 14 und der zweite Zylinderteil 15 die gleiche Winkelgeschwindigkeit haben.
Die Steuerung 22 der Motoren über Steuerleitungen 33 kann aber auch kurzzeitig die Winkelgeschwindigkeit verändern, so dass sich der erste Zylinderteil 14 und der zweite Zylinderteil 15 gegeneinander verdrehen. Mit der Hilfe von nicht dargestellten Absolutwertgebern an den Motorachsen, die die augenblickliche Winkelstellung der Motorachse ebenfalls über die Steuerleitungen 33 an die Steuerung weitergeben, kann auf einfache Weise eine neue Formateinstellung vorgenommen werden. Die Formateinstellung aber auch reproduzierbar aus im Speicher 23 gespeicherten Werten eingestellt werden.
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In 4 ist eine zusätzliche schaltbare Kupplung 20 dargestellt. Bei Stillstand der Vorrichtung oder bei Ausfall eines Motors 16,17 sorgt eine Feder 31 dafür, dass eine Zahnradpaar 32 die beiden Antriebsstränge 18, 19 verbindet. Sobald das Signal der Motoren 16, 17 kommt können über das Kupplungsschaltelement 21 die beiden Antriebsstränge 18, 19 wieder voneinander getrennt werden und die Steuerung 22 übernimmt wieder die getrennte Ansteuerung von dem ersten Zylinderteil 14 und dem zweiten Zylinderteil 15.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zum Schneiden und Falten von Bogen
- 2
- Bogen
- 3
- Bahn
- 4
- Zuführanordnung
- 5
- Greifereinrichtung, Greiferzylinder
- 6
- Zylinder
- 7
- Rotationsachse
- 8
- Schneideinrichtung, Schneidzylinder
- 9
- Falzeinrichtung
- 10
- Bahngeschwindigkeit
- 11
- Messer
- 12
- Schneidelement, Messerleiste
- 13
- Falzleiste
- 14
- Erster Zylinderteil
- 15
- Zweiter Zylinderteil
- 16
- Erster Motor
- 17
- Zweiter Motor
- 18
- Erster Antriebsstrang
- 19
- Zweiter Antriebsstrang
- 20
- Kupplung
- 21
- Kupplungsschaltelement
- 22
- Steuerung
- 23
- Speicher
- 24
- Zylinderoberfläche
- 25
- Saugkasten
- 26
- Gestell mit Zylinderlagerungen
- 27
- Greifer
- 28
- Drehwinkelversatz zwischen erstem und zweitem Zylinderteil
- 29
- Langloch
- 30
- Anschlag
- 31
- Feder
- 32
- Zahnradpaar
- 33
- Steuerleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1845048 B1 [0003, 0046]
