DE10309953A1

DE10309953A1 - Werkzeugwalze zur Erzeugung von unterschiedlichen Lochbildern in blattförmigen Bedruckstoffen

Info

Publication number: DE10309953A1
Application number: DE2003109953
Authority: DE
Inventors: Kurt Blank; Eugen Falch; Rolf Munz; Jürgen Ries
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-09-16
Also published as: EP1603716A1; WO2004078432A1; EP1603716B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugwalze (41) mit einer Anzahl N Stempel (42, 43), die um eine erste Achse (A1) rotierbar gelagert ist, wobei wenigstens ein Stempel (42) mit einem Stempelträger (44) verbunden ist, wobei der wenigstens eine Stempelträger (44) beweglich zwischen einem ersten Anschlag (51) und einem zweiten Anschlag (412) im Inneren der Werkzeugwalze (41) gelagert ist, wobei der erste Anschlag (51) eine aktive Endposition des Stempels (42) definiert und der zweite Anschlag (412) eine passive Endposition des Stempels (42) definiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugwalze zur Erzeugung von unterschiedlichen Lochbildern in blattförmigen Bedruckstoffen, gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
In der Druckindustrie besteht der Bedarf zum Stanzen von Bedruckstoffen insbesondere zur Vorbereitung für einen Bindevorgang, mittels dessen einzeln bedruckte Blätter zu einer Broschüre oder einem ringgebundenen Buch mittels Drahtkamm- oder Kunststoffbindung zusammengefügt werden, oder alternativ zur Ablage der blattförmigen Bedruckstoffe z.B. in Ordnern oder Schnellheftern.
Aus den zahlreichen aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren zum Stanzen von Löchern in blattförmige Bedruckstoffe bilden eine Gruppe jene Vorrichtungen und Verfahren, die eine fliegende Bearbeitung von blattförmigen Bedruckstoffen durchführen. Dabei versteht man unter fliegender Bearbeitung, dass die blattförmigen Bedruckstoffe im bewegten Zustand bearbeitet werden, im Gegensatz zu Systemen, bei denen mehrere blattförmige Bedruckstoffe im ruhenden Zustand z.B. gelocht oder beschnitten werden. Typischerweise werden beim fliegenden Bearbeiten die blattförmigen Bedruckstoffe einzeln bearbeitet und im Anschluss gesammelt, wogegen bei anderen Verfahren die blattförmigen Bedruckstoffe zunächst gesammelt und im Anschluss bearbeitet werden. Das fliegende Bearbeiten von blattförmigen Bedruckstoffen hat demgegenüber den Vorteil, dass diese Bearbeitung besser dem Arbeitsablauf einer Druckmaschine für blattförmige Bedruckstoffe entspricht, die typischerweise die blattförmigen Bedruckstoffe sequentiell bedruckt. Daher bietet sich das fliegende Bearbeiten für die Druckweiterverarbeitung besonders für sogenannte Inline-Geräte an, die direkt an eine solche Druckmaschine, z.B. einen digitalen Drucker oder Kopierer angeschlossen sind. Die fliegende Bearbeitung ist dabei aber nicht an Inline-Geräte gebunden, sondern kann ebenfalls in sogenannten Offline-Geräten, die nicht in direktem Kontakt mit einer Druckmaschine stehen, vorteilhaft eingesetzt werden. Eine derartige Vorrichtung ist zum Beispiel aus der deutschen Patentanmeldung 101 37 165 bekannt.
Die Lochbilder, die in blattförmige Bedruckstoffe eingebracht werden, unterscheiden sich im Wesentlichen in der Position und der Anzahl der Löcher, die gestanzt werden. So unterscheidet man beispielsweise das europäische 2 oder 4-Loch Lochbild oder das US 2, 3, 4, 5 oder 7- Loch Lochbild. Zudem erfordern unterschiedliche Ringbindungen, etwa Drahtkammbindungen oder Plastikkammbindungen, unterschiedliche Lochmuster, die sich im Abstand der Löcher und deren Größe und Form unterscheiden, bei denen die Löcher z.B. rechteckig oder rund sind.
Es ist von Vorteil, eine Stanvorrichtung möglichst flexibel zu gestalten, da die Anforderungen z.B. an die Position der Löcher oder deren Anzahl von einem Druck- und/oder Weiterverarbeitungsauftrag zum nächsten wechseln können. In der US Patentschrift US 2,116,391 wird eine Vorrichtung zur flexiblen Einstellung von Stanzumustern bei einer Stanvorrichtung offenbart. Hier werden einzelne Stempel auf axial verschiebbaren Zahnkränzen fixiert. Durch die Zahnkräne, die zusätzlich mit einem Maßstab ausgestattet sind, wird eine winkelgenaue Positionierung der Stempel auf dem Umfang der Zahnkräne erreicht, gleiches gilt für die Positionierung der dazugehörigen Matrizen. In der oben genannten Schrift vorgeschlagenen Lösung werden die Stempel dabei einzeln in ihrer vorgesehenen Position verschraubt. Dadurch ist eine flexible Änderung zwar möglich, aber mit erheblichem Zeitaufwand verbunden.
In der US Patentschrift US 5,669,277 wird eine rotative Lochervorrichtung vorgeschlagen, bei der in einer ersten Welle Halterungen für Stempel für eine Vielzahl unterschiedlicher Lochkombinationen vorgesehen sind. Der Wechsel zwischen unterschiedlichen Lochmustern geschieht durch das Einsetzen bzw. Herausnehmen der betreffenden Stempel aus den entsprechenden Halterungen. Dadurch wird eine hohe Präzision der Stempelpositionen erreicht. Nachteilig ist dagegen, dass die Stempel manuell für jeden Wechsel des Stanzmusters ausgewechselt und gelagert werden müssen.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 34 27 686 A1 wird eine Vorrichtung offenbart, bei der auf einem Stanzring einer Lochervorrichtung eine Anzahl von radial, in bestimmten Abständen zueinander ausgerichteten Stanzstempeln angebracht sind, die mittels innenliegender Nockenringe zwischen einer ersten äußeren Stanzstellung und einer rückgezogenen passiven Stellung radial verschiebbar sind. Zusätzlich lassen sich die Stanzringe auf der Welle entlang der Achse verschieben, so dass eine große Anzahl unterschiedlicher Stanzmuster erzeugt werden kann.
Beim Einbringen von Lochungsreihen längs einer Seite eines blattförmigen Bedruckstoffs für eine Ringbindung, z.B. Drahtkamm- oder Kunststoffbindung ist es vorteilhaft, wenn die Löcher derart in den blattförmigen Bedruckstoff eingebracht werden, so dass die senkrecht dazu verlaufenden Kanten des blattförmigen Bedruckstoffs nicht verletzt werden. Es ist daher wünschenswert, eine Stanzvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels der dies möglich ist und mit der außerdem eine möglichst große verfügbare Anzahl von unterschiedlichen Lochbildern in blattförmige Bedruckstoffe eingestanzt werden kann und ein Wechsel zwischen den unterschiedlichen Lochbildern schnell durchführbar ist. Dafür ist eine geeignete Werkzeugwalze erforderlich.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine geeignete Werkzeugwalze zur Erzeugung von unterschiedlichen Lochbildern in blattförmigen Bedruckstoffen zu schaffen, mit der eine Erzeugung einer Mehrzahl von Lochbildern möglich ist und ein Wechsel zwischen den Lochbildern schnell, einfach und kostengünstig durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Werkzeugwalze mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Demgemäss ist wenigstens ein Stempel mit einem Stempelträger lösbar verbunden wobei der wenigstens eine Stempelträger beweglich zwischen einem ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag im Inneren der Werkzeugwalze gelagert ist, wobei der erste Anschlag eine aktive Endposition des Stempels definiert und der zweite Anschlag eine passive Endposition des Stempels definiert. Vorteilhafterweise ist eine Mehrzahl von Stempeln der Werkzeugwalze mit entsprechen Stempelträgern verbundenen, so dass eine Mehrzahl unterschiedlicher Lochbilder realisiert werden kann. In besonderen Anwendungen können auch alle Stempel der Werkzeugwalze mit jeweils mit einem entsprechenden Stempelträger ausgerüstet sein, dies ist, wie weiter unten erläutert, aber nicht unbedingt erforderlich. In einer Abwandlung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch zwei oder mehr Stempel einem gemeinsamen Stempelträger zugeordnet sein, so dass diese zwei oder mehr Stempel lediglich gemeinsam in eine aktive oder passive Endposition gebracht werden können.
Der Stempel kann dadurch immer mit der Werkzeugwalze verbunden bleiben und muss nicht außerhalb der Werkzeugwalze aufbewahrt werden. Durch das Vorsehen der Anschläge kann gewährleistet werden, dass sich die Stempel positionsgenau und reproduzierbar in der vorgesehenen aktiven und passiven Endposition befinden und dass während des Betriebes der Werkzeugwalze auch diese Endpositionen nicht verlassen werden. Für den Bediener ist es daher schnell, einfach und mit großer Präzision möglich, die Stempel von einer passiven Endposition, in der sie nicht zur Erzeugung eines Loches eines Lochbildes beitragen, in eine aktive Position zu bringen, in die jeweiligen Stempel zur Erzeugung eines Loches eines Lochbildes beitragen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Werkzeugwalze steht der wenigstens eine Stempelträger an einem Ende in Kontakt mit einem Stellelement, vermittels dem der Stempelträger in die aktive Endpositionen bewegt werden kann. Bei dem Stellelement handelt es sich insbesondere um eine Stellschraube, die in einem Gewinde, das sich in der Werkzeugwalze befindet, oder in einer Platte, die an der Werkzeugwalze befestigt ist, geführt wird. Die Stellschraube weist an der Kontaktstelle mit dem Stempelträger vorteilhafterweise ein ballige Oberfläche auf. Dadurch werden Abnutzungen des Stempelträgers oder der Schraube reduziert. Vorteilhafterweise sind Stempelträger und Stellelement zumindest an ihrer Kontaktstelle gehärtet. Der Stempelträger wird nur im Bereich der Stempel geführt, da er ja mit diesem verbunden ist. Die Führung der Stempel ist aber nicht notwendigerweise fluchtend mit der Führung des Stellelements. Andere, dem Fachmann bekannte Stellelemente können an Stelle einer Stellschraube ebenfalls verwendet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Werkzeugwalze wird der wenigstens eine Stempelträger mit einer Rückstellfeder beaufschlagt. Die Rückstellfeder dient dabei dazu, den Kontakt zwischen Stempelträger und Stellelement jederzeit sicher zu stellen. Die Rückstellfeder spannt den Stempelträger in Richtung seiner passiven Endposition vor. Das Stellelement schiebt bei Betätigung den Stempelträger entgegen der Federkraft der Rückstellfeder zur aktiven Endposition des Stempelträgers, wird das Stellelement zurückgenommen, folgt der Stempelträger aufgrund der Federspannung und bleibt in Kontakt mit dem Stellelement, bis zur passiven Endposition.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Werkzeugwalze handelt es sich bei der Verbindung zwischen dem wenigstens einen Stempel und dem wenigstens einen Stempelträger um eine lösbare Verbindung, insbesondere um eine Schraubverbindung. Dadurch ist unter anderem ein Werkzeugwechsel, z.B. bei einem beschädigten Stempel oder Wechsel der Stempelgeometrie erleichtert. Anstelle der Schraubverbindung ist auch eine beliebige andere, dem Fachmann bekannte lösbare Verbindung möglich, wie Rasten oder Riegel.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Werkzeugwalze ist an der Stempelwelle wenigstens eine Stempelleiste angebracht, in der wenigstens ein Stempel geführt wird. Vorteilhafterweise handelt es sich um eine Stempelleiste, in der die Mehrzahl oder auch alle Stempel geführt werden. Zum Einen kann eine, von der Werkzeugwelle unabhängige, nachträglich einbaubare Stempelleiste den Zusammenbau der Werkzeugwalze erleichtern. Darüber hinaus kann für die Stempelleiste ein geeignetes Material verwendet werden, das von dem Material der Werkzeugwalze abweicht, z.B.: einen anderen Härtegrad aufweist. Ein weiterer Vorteil einer von der Werkzeugwalze unabhängigen Stempelleiste ist der, dass diese gemeinsam mit der Matrize gefertigt werden kann, gegen die die eingebauten Stempel die blattförmigen Bedruckstoffe stanzen. Auf diese Weise lässt sich große Präzision im Zusammenspiel von Matrize und Stempel erreichen, was für die Erzeugung von qualitativ hochwertigen Lochbildern von großem Vorteil ist.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugwalze definiert die Stempelleiste an ihrer Unterseite den ersten Anschlag. Dabei handelt es sich gerade um die Bereiche der Stempelleiste, die rings um die Führungen der Stempel auf der dem Inneren der Werkzeugwalze zugewandten Seite der Stempelleiste liegen. Darüber hinaus dient die Stempelleiste als Auflagefläche für die Rückstellfeder. Andere Anschläge sind denkbar, allerdings ist die Unterseite der Stempelleiste besonders günstig, da ohnehin vorhanden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Werkzeugwalze weist der wenigstens einen Stempel auf seiner Oberseite eine der folgenden Stempelformen auf: oval, kreisförmig, halbkreisförmig, polygon, rechteckig, quadratisch. Der Wechsel zwischen diesen Stempelformen geschieht vorteilhafterweise durch Lösen der lösbaren Verbindung zwischen Stempel und Stempelträger und Befestigen eines Stempels mit einer anderen Stempelform. Alternativ kann ein solcher Werkzeugwechsel auch den Wechsel einer passenden Stempelleiste erfordern, wenn sich die Geometrie der Stempel zusätzlich zu der Stempelform unterscheidet. Ebenfalls ist der gemeinsame Wechsel von Stempel und Stempelträger möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Werkzeugwalze weist die Stempelwalze innen ein durchgängiges Stempelwalzeninneres auf, wobei das Stempelwalzeninnere wenigstens abschnittsweise als zweiter Anschlag dient. Alternativ dazu kann in diesem Bereich auch eine weitere, mit der Stempelleiste korrespondierende Leiste eingesetzt sein, um als zweiter Anschlag zu dienen. Der zweite Anschlag ist in jedem Fall zumindest so plan, so dass ein exaktes Anschlagen des Stempelträgers an dieser Stelle möglich ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Werkzeugwalze weist die Stempelwelle einen mittleren Bereich auf, in dem die Stempel stets in einer aktiven Position bleiben. Eine derartige Anordnung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es sich bei den einzubringenden Lochbildern um Lochbilder die für eine Draht- oder Plastikkammbindung vorgesehen sind. Diese Lochbilder bestehen aus einer Vielzahl, einen konstanten Abstand zueinander aufweisenden gleichgeformten Löchern. Eine Veränderung eines solchen Lochbildes besteht darin, dass die Anzahl der Löcher an das Format des blattförmigen Bedruckstoffs angepasst wird. Das ist deshalb erforderlich, um zu vermeiden, dass die Position eines Loches mit einer der Außenkanten des blattförmigen Bedruckstoffs zusammenfällt. Ein Loch, das die Außenkanten des blattförmigen Bedruckstoffs verletzt, stellt eine Verschlechterung des Erscheinungsbildes dar und vermindert typischerweise den Wert einer mittels Draht- oder Plastikkammbindung gebundenen Broschüre. Zudem wird die Stabilität der Bindung verringert, wenn zudem auch kein Mindestabstand zu den Außenkanten eingehalten wird. Der Mindestabstand zwischen Loch und Kante des blattförmigen Bedruckstoffs ergibt sich aus Stabilitätsüberlegungen, um ein Ausreißen der Löcher in der gebundenen Broschüre zu vermeiden.
Die Anpassung des Lochbildes an das Format des blattförmigen Bedruckstoffs über die Anzahl der Löcher hat allerdings eine praktische untere Grenze, nämlich das kleinste Format, das mit einer Vorrichtung verarbeitet werden soll. Das bedeutet, dass die Löcher, die innerhalb der Außenkanten des kleinsten zu verarbeitenden blattförmigen Bedruckstoffs liegen, bei allen zu verarbeitenden Formaten vorhanden sind. Entsprechend müssen sich die diesen Löchern zugeordneten Stempel stets in einer aktiven Position befinden. Es ist daher nicht erforderlich, die Stempel in diesem inneren Bereich der Werkzeugwalze versenkbar auszuführen. Dies spart deutlich Teilekosten und beschleunigt den Zusammenbau der erfindungsgemäßen Werkzeugwalze. Im übrigen ist es nicht erforderlich, alle Stempel, die seitlich über das Format des betreffenden blattförmigen Bedruckstoffs hinausgehen zu versenken, sondern lediglich die betreffenden Stempel, die sich gerade beidseitig in den Randbereichen befinden, da die weiter außen positionierten Stempel lediglich "Luft ausstanzen".
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Werkzeugwalze stellt die Werkzeugwalze ein Teil einer Vorrichtung zur fliegenden, rotativen Erzeugung von unterschiedlichen Lochbildern mit mindestens einer zusätzlichen Matrizenwalze, die gegenläufig zu der Werkzeugwalze angetrieben ist und die derartig in Bezug zu der Werkzeugwalze angeordnet ist, dass die Stempel der Werkzeugwalze und Matrizen der Matrizenwalze zur Erzeugung der Lochbilder in einem blattförmigen Bedruckstoff zusammenwirken.
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen näher beschrieben. Es zeigen in schematischer Darstellung:
1a, 1b, 1c schematische Ansichten unterschiedlicher Lochbilder in einem blattförmigen Bedruckstoff
2 eine schematische Darstellung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 eine schematische Darstellung eine erfindungsgemäßen Stempelwelle;
4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Lochbildern in blattförmigen Bedruckstoffen.
In 1a , 1b und 1c sind blattförmige Bedruckstoffe 1 mit unterschiedlichen Lochbildern 3, E2, E4, US3, USS, LB1, LB2, LB3, LB4, LB5 schematisch dargestellt. In 1a ist das Lochbild 3 für Ringbindungen mittels Drahtkammbindung (sogenanntes Wire-O) oder für die Bindung mittels Kunststoffelementen entlang einer Seite eines blattförmigen Bedruckstoffes 1 gezeigt. Der blattförmige Bedruckstoff 1 hat eine Länge L und eine Breite B, wobei die Länge L diejenige Richtung des blattförmigen Bedruckstoffs 1 kennzeichnet, die entlang des Transportpfads der blattförmigen Bedruckstoffe durch eine Vorrichtung zur fliegenden Erzeugung von Lochbildern 40 verläuft. Die Breite B kennzeichnet hier die Richtung, die parallel zum Lochbild 3 verläuft. In dieser Richtung weist der blattförmige Bedruckstoff eine zuerst in die Vorrichtung einlaufende Vorderkante K3 und eine gegenüberliegende Hinterkante K4 auf. Die Stanzlöcher 2 weisen zueinander einen festen Abstand BO und zur Hinterkante K4 einen festen Abstand L1 auf. Das der Außenkante K1 nächstgelegene Stanzloch 2 weist einen Abstand B1 auf, das der Außenkante K2 nächstgelegene Stanzloch 2 weist einen Abstand B2 auf. Diese Abstände K1, K2 sind vom Format des blattförmigen Bedruckstoffs 1 abhängig, dürfen aber aus Gründen der Festigkeit gegenüber Ausreißen ein Mindestmaß nicht unterschreiten.
1 b zeigt die Anordnung der Stanzlöcher 2 bei unterschiedlichen Lochbildern E2, E4, US3, USS, wobei hier das europäische 2-Loch Lochbild E2, das europäische 4-Loch Lochbild E4, das amerikanische 3-Loch Lochbild US3 und das amerikanische 5-Loch Lochbild USS unterschieden werden. 1c zeigt weitere, dem Fachmann bekannte Lochkombinationen LB1, LB2, LB3, LB4, LB5. Dabei handelt es sich bei dem Lochbild LB1 um das Lochbild für eine Plastikkammbindung mit rechteckigen Löchern mit den Lochabmessungen 8 × 3,2 mm², bei dem Lochbild LB2 um das Lochbild für eine 2-1 Drahtkammbindung mit runden Löchern mit 6 mm Lochdurchmesser, bei dem Lochbild LB3 um das Lochbild für eine 3-1 Drahtkammbindung mit runden Löchern mit 4 mm Lochdurchmesser, bei dem Lochbild LB4 um das Lochbild für eine Drahtkammbindung mit rechteckigen Löchern mit den Lochabmessungen 6,35 × 5,44 mm² und bei dem Lochbild LB5 um das Lochbild für eine Drahtkammbindung mit quadratischen Löchern mit den Lochabmessungen 4 × 4 mm².
Die exakte Größe der Abstände der Löcher zueinander sind dem Fachmann ebenfalls bekannt, im europäischen Lochbild weisen die Löcher einen Durchmesser von 5 mm auf, im schwedischen Lochbild 5,5 mm und im amerikanischen Lochbild 8 mm. Mit dem Bezugszeichen M ist die Mittellinie der blattförmigen Bedruckstoffe gekennzeichnet.
Die 2 bis 4 zeigen unterschiedliche Ansichten einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 40, 41 und beschränken sich dabei der Klarheit halber auf die Darstellung von erfindungswesentlichen Komponenten. Weitere, allgemein bekannte und zum Betrieb der Vorrichtung erforderliche Antriebs und/oder Führungsmittel und Kurvenscheiben sowie elektrische Schaltkreise sind wenn, dann nur schematisch dargestellt bzw. werden nur in allgemeiner Form beschrieben.
2 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Werkzeugwalze 41 mit drei nebeneinander angeordneten Stempeln 42, die sich zur Verdeutlichung des Funktionsprinzips der Stempelträger in unterschiedlichen Positionen befinden. Die Werkzeugwalze 41 ist rotativ um die Achse A1 drehbar, vergleiche 4. Auf dem Umfang der Werkzeugwalze 41 ist eine Stempelleiste 50 angebracht. Die Stempelleiste 50 wird von nicht gezeigten, dem Fachmann bekannten Befestigungsmitteln, z.B. Schrauben oder Klammern, vorteilhafterweise unter Zuhilfenahme von Zentrierungsmitteln, die eine reproduzierbare, exakte Lage der Stempelleiste 50 auf der Werkzeugwalze 41 gewährleistet, an der Werkzeugwalze 41 befestigt.
Die Stempelleiste 50 weist eine Mehrzahl von Bohrungen 52 auf, die den Stempeln 42 als Führung dienen. Die Bohrungen in der Stempelleiste werden in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemeinsam mit den Bohrungen für Matrizen 42' für eine Matrizenwalze 41' (vergleiche 3) gefertigt, um eine optimale Passung zwischen Stempeln 42 und Matrizen 42' zu erzielen. Die Bezeichnung Bohrung 52 schließt hier auch Löcher ein, die z.B. mittels Draht- oder Senkerodieren oder vergleichbaren, dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden. Im übrigen ist es nicht erforderlich, dass die Bohrungen 52 rund sind. Da die Stempelträger und die Stempel beim Verstellen nicht selbst rotieren, können die Bohrung 52 und die entsprechende Seitenwände des Stempels 42 beliebige Querschnitte aufweisen.
In der Werkzeugwalze 41 sind gegenüber der Stempelleiste 50 Vertiefungen 413 eingebracht, innerhalb deren, im Wesentlichen fluchtend mit den Bohrungen 52 in der Stempelleiste 50 Gewindebohrungen 414 eingebracht sind, die bis in das Werkzeugwalzeninnere 411 reichen. In einer alternativen Ausführungsform der Werkzeugwalze 41 handelt es sich um eine einzelne Vertiefung 413 für alle Gewindebohrungen 414.
Ein Stempelträger 44 besteht im Wesentlichen aus einem Zapfen 47, und einen Ring 46, der um den Zapfen 47 angeordnet ist. Der Zapfen 47 weist auf der ersten Seite einen Aufnahmemechanismus 421 auf, vermittels dessen ein Stempel 42 an dem Stempelträger 44 befestigt wird. In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Aufnahmemechanismus 421 um einen Gewindestift 421, wobei der Stempel 42 ein entsprechendes Innengewinde aufweist. In dem Bereich des Stempelträgers 44, der den Stempel 42 aufweist, ist der Zapfen 47 von dem Gewindestift 421 abgesehen plan und weist einen größeren Durchmesser als die Bohrung 52 auf. Dadurch verbleibt im zusammengesetzten Zustand zwischen dem Stempel 42 und dem Zapfen 47 die erste Anschlagfläche 60.
Sind die Stempelträger 44 in die Werkzeugwalze 41 eingebaut, können die Stempelträger 44 drei unterschiedliche Positionen einnehmen, nämlich eine passive Endposition, eine unbestimmte Mittelposition und eine aktive Endposition. Der in 2 links gezeigte Stempelträger 44 befindet sich in der passiven Endposition, bei dem der Stempel 42 nicht über die Stempelleiste 50 hinausragt und entsprechend nicht zu der Erzeugung eines Loches 2 beitragen kann. Der in 2 in der Mitte gezeigte Stempelträger 44 befindet sich in der unbestimmten Mittelposition, bei dem der Stempelträger 44 an keinem der Anschlagflächen 60, 65 in Kontakt mit den korrespondierenden Anschlägen 51 bzw. 412 steht. Keiner der Stempelträger 44 sollte sich während des Betriebes der Werkzeugwalze 41 in dieser Position befinden, da der Stempelträger 44 in dieser Position nicht gesichert ist und auf Grund der Erschütterungen und Bewegungen bei Betrieb der Werkzeugwalze sich soweit bewegen könnte, dass sich der Stempel 42 über oder unter die Stempelleiste 50 schiebt, und dabei zu einem ungewünschten Loch 2 beiträgt oder entsprechend kein gewünschtes Loch 2 erzeugt. Der in 2 rechts gezeigte Stempelträger 44 befindet sich in der aktiven Endposition, bei dem der Stempel 42 über die Stempelleiste 50 hinausragt und entsprechend zu der Erzeugung eines Loches 2 beiträgt.
In der aktiven Endposition steht der Stempelträger 44 mit einem Stellelement 47' in Verbindung. Bei dem Stellelement 47' handelt es sich in einer Ausführungsform um eine Stellschraube 47'. Die Stellschraube 47' wird in einem Gewinde 414 in der Werkzeugwalze 41 geführt. Alternativ befindet sich das Gewinde 414 in einer nicht gezeigten Platte, die an der Werkzeugwalze 41 befestigt ist. Der Stempelträger 44 wird von der Rückstellfeder 45 in Kontakt mit der Oberfläche 47'' der Stellschraube 47' gehalten. Dabei ist die Oberfläche 47'' der Stellschraube 47' ballig ausgeformt, so dass die Kontaktstelle näherungsweise aus einem Punkt besteht, wodurch Verschleiß von Stempelträger 44 und Stellschraube 47' verringert werden kann. Zudem sind Stempelträger 44 und Stellschraube 47' zumindest in diesem Bereich gehärtet, um den Verschleiß weiter zu reduzieren. Die Stellschraube 47' weist außerdem eine Stufe zwischen einer zylindrischen Mantelfläche und dem Gewinde 414 auf. Wird die Stellschraube 47' herausgedreht, folgt der Stempelträger 44 auf Grund der Federspannung der Rückstellfeder 45 bis zu der passiven Endposition des Stempelträgers, bei der der Ring 46 an dem zweiten Anschlag 412 anliegt. Wird die Stellschraube 47' weiter herausgedreht, so verliert die Stellschraube 47' zunächst den Kontakt mit dem Stempelträger 44 und die vorhin beschriebene Stufe der Stellschraube 47' kommt in Kontakt mit einem Anschlag 415 in der Werkzeugwalze 41 und kann dort arretiert werden. Dadurch wird der Stempelträger 44 mit dem reproduzierbaren Druck der Rückstellfeder 46 an den zweiten Anschlag 412 gepresst.
Am Ende der Stellschraube 47' ist ein Schraubansatz 48 vorgesehen, der einem Bediener erlaubt, die Position des Stellschraube 47' und damit den Stempelträger 44 entlang seiner Achse A3 in der Bewegungsrichtung, die mit dem Pfeil P1 gekennzeichnet ist, zu verändern. Die Achse A3 muss nicht mit der Drehachse der Stellschraube 47' übereinstimmen, in der Praxis wäre dies ohnehin nur mit einem unerwünscht hohen Aufwand zu erreichen, allerdings ist es auch unnötig, da die Drehbewegung der Stellschraube und die vertikale Verschiebung des Stempelträgers nicht untereinander gekoppelt ist. Der Schraubansatz 48 ist dabei entsprechend eines geeigneten Werkzeuges geformt, z.B. einem Drehmomentschlüssel. Der Schraubansatz 48 ist derart abgelängt, so dass er in Kontakt mit dem Anschlag 415 nicht über den Umfang der Werkzeugwalze 41 herausragt, so dass keine Beschädigungen der Stempelträger 44 oder einer gegenüber angeordneten Matrizenwalze 41' entstehen können. Allerdings wäre es auch denkbar, in einer solchen Matrizenwalze 41' geeignete nicht gezeigte Aussparungen vorzusehen, in denen die herausragenden Enden von Stempelträgern durchlaufen würden.
Um den Zapfen 47 ist eine Rückstellfeder 45 angeordnet. Die Rückstellfeder stützt sich einerseits an der Unterseite der Stempelleiste 50 und andererseits an dem Ring 46 des Stempelträgers 44 ab. Auf der anderen Seite des Rings 46 ist die zweite Anschlagfläche 65 vorgesehen, die in der passiven Endposition des Stempelträgers 44 an den Anschlag 412 angepresst wird. Der Anschlag 412 ist in dieser Ausführungsform ein Teil der Oberfläche des Werkzeugwalzeninneren 411, dem Fachmann ist unmittelbar klar, das hierzu auch speziell vorgesehene Anschläge vorgesehen sein können, die nicht Teil der Oberfläche des Werkzeugwalzeninneren 411 sind.
Obwohl der Stempelträger 44 im Vorangegangenen aus verschiedenen Teilen bestehend beschrieben wurde, ist es dem Fachmann klar, dass es sich bei dem Stempelträger 44 typischerweise um ein aus einem Stück gedrehten Bauteil handelt. Tatsächlich ist es aber auch denkbar, den Stempelträger 44 aus den einzelnen Elementen 421, 46, und 47 zusammenzusetzen. Im Übrigen ist es nicht erforderlich, dass der Zapfen 47 oder der Ring 46 einen zylindrischen Querschnitt hat, da der Stempelträger 44 bei der Auf- und Abbewegung selbst nicht gedreht wird.
Der Bediener kann nun unter Zuhilfenahme eines geeigneten Werkzeuges unterschiedliche Lochbilder 3 erzeugen, in dem er die entsprechenden Stempelträger 44 in die entsprechende aktive oder passive Endposition bringt und dort an den Anschlägen fixiert. Wird das dazu verwendete Drehmoment z.B. durch einen Drehmomentschlüssel begrenzt, so lässt sich aus der Passung zwischen den korrespondieren Anschlägen 51, 412 mit den Anschlagflächen 60, 65 des Stempelträgers 44 eine sehr hohe Präzision und Reproduzierbarkeit der Endposition der Stempel 42 erzielen. Das ist besonders für die aktive Endposition wichtig, um eine Beschädigung der Matrizen 42' zu vermeiden und qualitativ hochwertige Löcher 2 zu erzeugen.
In 3 ist eine beispielhafte Werkzeugwalze 41 und dazu passende Matrizenwalze 41' gezeigt, welche um eine Achse A2 drehbar gelagert ist und illustriert den besonderen Fall der Anpassung eines Lochbildes 3 für eine Draht- oder Plastikkammbindung an das Format eines blattförmigen Bedruckstoffs 1. Bei derartigen Lochbildern LB1, LB2, LB3, LB4, LB5 sind die Stempel 42 äquidistant in drei Bereichen 491, 492, 493 angebracht. Im mittleren Bereich 493 sind die Stempel 42 nicht einem Stempelträger 44 zugeordnet, sondern sind direkt mit der Stempelleiste 50 verbunden, nämlich mittels eines Gewindes 431 in die Stempelleiste 50 eingeschraubt. Auch hier sind alternative Befestigungsmittel ausdrücklich realisierbar, auch können in dem mittleren Bereich 493 die Stempel 43 anstelle der Stempelleiste 50 auch direkt mit der Werkzeugwalze 41 verbunden sein.
Werden blattförmige Bedruckstoffe 1 mit der Werkzeugwalze 41 immer so bearbeitet, dass die Mittellinie M des blattförmigen Bedruckstoffs mit der Mitte der Werkzeugwalze zusammenfällt, gibt es einen mittleren Bereich 493, der in etwa den Abmessungen des kleinformatigsten blattförmigen Bedruckstoffs 1 entspricht, in dem also bei der Erzeugung eines Lochbildes LB1, LB2, LB3, LB4, LB5 für Draht- oder Plastikkammbindung für alle Formate ein Loch 2 erzeugt werden muss. Es ist daher überflüssig, in diesem mittleren Bereich 493 die Stempel 43 aus ihrer aktiven Endposition in eine passive Endposition zu bringen. Entsprechend kann zur Kostenreduzierung in dem mittleren Bereich 493 auf die Stempelträger 44 verzichtet werden. Von dem kleinsten Format ausgehend kann eine Veränderung eines solchen Lochbildes LB1, LB2, LB3, LB4, LB5 dadurch erreicht wenden, dass die sich an den mittleren Bereich anschließenden Stempel 42 in dem ersten und zweiten äußeren Bereich 491, 492 von innen nach Außen auch in eine aktive Position gebracht werden. Prinzipiell ist es aber auch ausreichend, lediglich die Stempel 42 in dem ersten und zweiten Bereich 491, 492 in eine passive Endposition zu bringen, die in der Nähe der Außenkanten K1, K2 des blattförmigen Bedruckstoffs 1 liegen. Alle übrigen Stempel 42 können sich stets in einer aktiven Endposition befinden. Dadurch lässt sich die Umrüstzeit verkürzen, da bei einem Formatswechsel nur gerade die in der Nähe der Außenkanten K1, K2 des blattförmigen Bedruckstoffs 1 liegenden Stempel bewegt werden müssen, bzw. jene, die zuvor in der Nähe der Außenkanten K1, K2 des blattförmigen Bedruckstoffs 1 lagen. In dem gezeigten Beispiel ist eine Reihe von 4 Stempeln in einer aktiven Endposition gezeigt, die aller äußersten befinden sich in der passiven Endposition. Es ist aus 1c unmittelbar klar, dass zur Erzeugung eines entsprechenden Lochbildes LB1, LB2, LB3, LB4, LB5 eine erheblich größere Anzahl von Stempeln 42, 43 und Stempelträgern 44 vorzusehen ist und das die Beschränkung auf sechs Stempel 42, 43 auf der Werkzeugwalze 41 lediglich zu Illustrationszwecken gewählt wurde.
Jedem Stempel 42, 43 ist eine korrespondierende Matrize 42' zugeordnet. Das Matrizeninnere 43' stellt einen Durchgang zu dem Matrizenwalzeninneren 411' dar, durch das der Stanzabfall abtransportiert werden kann.
Wie in 4 gezeigt, wird die Matrizenwalze 41' mittels eines Motors 402 über einen Riemenzug 403 angetrieben. Auf der Achse der Matrizenwalze 41' befindet sich ein Zahnrad 404, das mit einem weiteren Zahnrad 405, das auf der Achse der Werkzeugwalze 41 befestigt ist, in Eingriff steht und die Rotation der Matrizenwalze 41' in umgekehrter Rotationsrichtung synchron auf die Werkzeugwalze 41 überträgt. Matrizenwalze 41' und Werkzeugwalze 41 sind in einem Gehäuse 401 angeordnet. Die Werkzeugwalze 41 steht über eine Werkzeugwelle 460 in Verbindung mit dem Motor 402.
Die Funktionsposition der Werkzeugwelle 460 wird durch einen Sensor 480 überwacht und an eine übergeordnete Steuerung 500, die ebenfalls den Antrieb der Vorrichtung über eine Ansteuerung des Motors 402 durchführt, übergeben. Dazu ist auf der Werkzeugwelle 460 eine Markierung 481 vorgesehen, die die Funktionsposition der Werkzeugwelle 460 ermittelbar macht, etwa in Form einer Lochblende 481. In diesem Fall handelt es sich bei dem Sensor 480 um einen optischen Sensor 480. Ebenfalls ist unter anderem auch eine magnetische oder andere Kodierung bzw. ein entsprechender Sensor denkbar, um die Funktionsposition der Werkzeugwalze 41 zu bestimmen.
Die hier beschriebene Vorrichtung für Erzeugung von unterschiedlichen Lochbildern in blattförmigen Bedruckstoffen findet besonderen Einsatz bei der Inline-Weiterverarbeitung von Druckprodukten von Digitaldruckmaschinen. Eine Verwendung in allen Kopierern/ Druckern, bei denen blattförmige Bedruckstoffe nachbearbeitet werden, ist ebenfalls möglich, insbesondere auch eine Verwendung bei der Offline-Weiterverarbeitung. Außerdem ist es denkbar, die Stempelträger auch für ein Standgerät zu verwenden, das in Stapel blattförmiger Bedruckstoffe ein Stanzmuster einbringt und möglichst flexibel sein soll. In einem solchen Gerät wäre allerdings die erforderliche Präzision, die sonst bei rotativ arbeitenden, zweiteiligen (Stempel/Matrize) Werkzeugen eingehalten werden muss, und die man mit der erfindungsgemäßen Werkzeugwalze erzielen kann, geringer.

1: blattförmiger Bedruckstoff
2: Stanzloch
3: Lochbild
40: Vorrichtung zur fliegenden Erzeugung von Lochbildern
41: Werkzeugwalze
41': Matrizenwalze
42: Stempel
42': Matrize
43: unbeweglicher Stempel
43': Matrizeninneres
44: Stempelträger
45: Rückstellfeder
46: Ring
47: Zapfen
47': Stellelement
47'': ballige Oberfläche des Stellelements
48: Schraubansatz
49: Gewinde
50: Stempelleiste
51: Stempelleistenanschlag
52: Bohrung
60: Erste Anschlagfläche
65: Zweite Anschlagfläche
401: Gehäuse
402: Motor
403: Riemenzug
404, 405: Zahnrad
406: Leitblech
411: Stempelwalzeninneres
411': Matrizenwalzeninneres
412: Anschlag
413: Vertiefung
414: Gewindebohrung
415: Anschlag
421: Gewindestift
431: Gewinde
460: Welle
480: Sensor
481: Markierung
491: erster äußerer Bereich der Werkzeugwalze
492: zweiter äußerer Bereich der Werkzeugwalze
493: mittlerer Bereich der Werkzeugwalze
500: Steuerung
A1: Werkzeugwellenachse
A2: Matrizenwellenachse
A3: Stempelträgerachse
B: Breite eines blattförmigen Bedruckstoffs quer zur Durchlaufsrichtung
B0: Abstand zwischen zwei Stanzlöchern
B1: Abstand zwischen erster Kante und Stanzloch
B2: Abstand zwischen zweiter Kante und Stanzloch
E2: europäisches 2-Loch Lochbild
E4: europäisches 4-Loch Lochbild
K1: erste Kante des blattförmigen Bedruckstoffs
K2: zweite Kante des blattförmigen Bedruckstoffs
K3: Vorderkante des blattförmigen Bedruckstoffs
K4: Hinterkante des blattförmigen Bedruckstoffs
L: Länge eines blattförmigen Bedruckstoffs entlang der Durchlaufsrichtung
L1: Abstand zwischen Hinterkante und Stanzloch
LB1–LB5: Lochbild für Ringbindungen
P1: Bewegungsrichtung Stempelträger
US3: amerikanisches 3-Loch Lochbild
US5: amerikanisches 5-Loch Lochbild

Claims

Werkzeugwalze (41) mit einer Anzahl N Stempel (42, 43), die um eine erste Achse (A1) rotierbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstes ein Stempel (42) mit einem Stempelträger (44) verbunden ist, wobei der wenigstens eine Stempelträger (44) beweglich zwischen einem ersten Anschlag (51) und einem zweiten Anschlag (412) im inneren der Werkzeugwalze (41) gelagert ist, wobei der erste Anschlag (51) eine aktive Endposition des Stempels (42) definiert und der zweite Anschlag (412) eine passive Endposition des Stempels (42) definiert.
Werkzeugwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Stempelträger (44) an einem Ende in Kontakt mit einem Stellelement steht, vermittels dem der Stempelträger (44) in die aktive Endpositionen bewegt werden kann.
Werkzeugwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Stempelträger (44) mit einer Rückstellfeder (45) beaufschlagt wird, vermittels der der Stempelträger (44) in Richtung der passiven Endposition vorgespannt ist.
Werkzeugwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verbindung zwischen dem wenigstens einen Stempel (42) und dem wenigstens einen Stempelträger (44) um eine lösbare Verbindung, insbesondere um eine Schraubverbindung handelt.
Werkzeugwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stempelwelle (41) wenigstens eine Stempelleiste (50) angebracht ist, in der wenigstens ein Stempel (42) geführt wird.
Werkzeugwalze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelleiste (50) an ihrer Unterseite den ersten Anschlag (51) definiert.
Werkzeugwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Stempel (42) auf seiner Oberseite eine der folgenden Stempelformen aufweist: oval, kreisförmig, halbkreisförmig, polygon, rechteckig, quadratisch.
Werkzeugwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelwalze (41) innen einen durchgängiges Stempelwalzeninneres (411) aufweist, wobei das Stempelwalzeninnere (411) wenigstens abschnittsweise als zweiter Anschlag (412) dient.
Werkzeugwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelwalze (41) einen mittleren Bereich (493) aufweist, in dem die Stempel (43) stets in einer aktiven Position bleiben.
Vorrichtung (40) zum Erzeugen eines Lochbildes in blattförmigen Bedruckstoffen, mit einer Anzahl N Stempel (42, 43), die um eine erste Achse (A1) einer Werkzeugwalze (41) rotierbar gelagert sind, sowie einer Anzahl N Matrizen (42'), die um eine zweite Achse (A2) einer Matrizenwalze (41') rotierbar gelagert sind, wobei erste und zweite Achse (A1, A2) parallel zueinander derart beabstandet sind, dass Matrizen (42') und Stempel (42, 43) zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Werkzeugwalze (41) um eine Werkzeugwalze (41) gemäß eines der Ansprüche 1 bis 9 handelt.