DE19523812A1 - Verfahren zum Fadensiegeln von Heftgut sowie Vorrichtung für die Durchführung eines solchen Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fadensiegeln von Heftgut aus Papier, Karton oder dergleichen, bei dem in das zwangsläufig linear bewegte Heftgut Fadenklammern mittels mindestens eines auf einer Kreisbahn bewegten Nadelpaares eingebracht werden, das eine solche Drehgeschwindigkeit auf­ weist, daß die Geschwindigkeit des Nadelpaares in einer zur Bewegungsrichtung des Heftgutes parallelen Richtung im Be­ reich des Zusammenwirkens von Nadelpaar und Heftgut mit der Geschwindigkeit des Heftgutes übereinstimmt. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung für die Durchführung eines solchen Verfahrens, mit einem Hauptantrieb, einer Vorschub­ einrichtung für Heftgut, wenigstens einem Nadelpaar, das auf einer Kreisbahn bewegbar ist und auf dem Heftgut angeordnete Fadenklammern in das Heftgut einbringt, und einem Antrieb für das Nadelpaar.

Ein solches Verfahren ist in der Technik bekannt. Ferner sind Vorrichtungen zur Durchführung eines solchen Verfahrens bekannt. Ein Beispiel einer solchen Fadensiegel-Vorrichtung kann der DE-AS 22 10 873 entnommen werden.

Bei einem solchen Verfahren werden Fadenklammern mittels paarweise angeordneter Heftnadeln in das Heftgut einge­ bracht. Da das Heftgut geradlinig durch die Fadensiegel- Vorrichtung bewegt wird, während die Heftnadeln auf einer Kreisbahn bewegt werden, muß die Bewegung der Heftnadeln so mit der Bewegung des Heftgutes synchronisiert werden, daß bei in das Heftgut eingestochenen Heftnadeln jedes Nadelpaar sich mit derselben Geschwindigkeit und in derselben Richtung bewegt wie das Heftgut, damit die Einstichstellen der Heft­ nadeln in dem Heftgut nicht ausreißen.

Bei den bekannten Fadensiegel-Vorrichtungen und -Verfahren wird dieses Problem dadurch gelöst, daß für die Synchroni­ sierung der Nadelpaare mit dem Heftgut ein mechanisches Aus­ gleichsgetriebe verwendet wird, welches ein Nadelgetriebe antreibt, das die Nadelpaare auf ihrer Kreisbahn bewegt. Dieses mechanische Ausgleichsgetriebe ist ein sehr kompli­ ziertes Umlaufrädergetriebe, in welchem mittels einer Dop­ pelkurve über zwei Rollenhebel einer gleichförmigen Drehbe­ wegung eine Beschleunigung bzw. Verzögerung überlagert wird. Für jedes Nadelpaar des Nadelgetriebes weist die Doppelkurve ein Segment zur Beschleunigung und Verzögerung auf. Trotz dieses komplizierten Umlaufrädergetriebes treten Geschwin­ digkeitsunterschiede zwischen den Nadelpaaren und dem Heft­ gut auf, welche sich insbesondere bei dünnem Heftgut als Qualitätsminderung in Form von eingerissenen Einstichen be­ merkbar machen. Diese Geschwindigkeitsunterschiede liegen zum einen an dem Zahnspiel der Zahnräder des Umlaufräderge­ triebes, welches sich besonders beim Anfahren und Abbremsen der Fadensiegel-Vorrichtung negativ bemerkbar macht, und zum anderen an dem Restspiel zwischen der Doppelkurve und den Rollenhebeln, das sich bei normalem Verschleiß der Vor­ richtung vergrößert. Ferner begrenzt das mechanische Um­ laufrädergetriebe die maximal mögliche Verarbeitungsge­ schwindigkeit der Fadensiegel-Vorrichtung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Bewegung der Nadelpaare in einfacher und zuverlässiger Weise exakt mit der Bewegung des Heftgutes synchronisiert wird. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, eine Vorrichtung für die Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen.

Gemäß der Erfindung besteht eine erste Lösung dieser Aufgabe in einem Verfahren der eingangs genannten Art, welches da­ durch gekennzeichnet ist, daß die Drehgeschwindigkeit und die Synchronisierung von Nadelpaar und Fadenklammer elektro­ nisch geregelt werden. Durch eine solche elektronische Rege­ lung kann die Bewegung jedes Nadelpaares in einfacher und zuverlässiger Weise exakt mit der Bewegung des Heftgutes synchronisiert werden. Gemäß der Erfindung ist eine Vorrich­ tung für die Durchführung eines solchen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb einen Antriebsmotor sowie eine elektronische Steuervorrichtung für die Regelung des Antriebsmotors umfaßt. Dies ermöglicht eine sehr exakte Syn­ chronisierung der Bewegung jedes Nadelpaares mit der Bewe­ gung des Heftgutes, da ein solcher Antrieb ohne mechanisches Spiel ausgeführt werden kann.

Gemäß der Erfindung besteht eine zweite Lösung dieser Aufga­ be in einem Verfahren der eingangs genannten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Drehgeschwindigkeit er­ zeugt wird durch eine mechanisch abgeleitete Grundgeschwin­ digkeit, der eine elektronisch geregelte Zusatzgeschwindig­ keit überlagert wird. Durch dieses Verfahren wird mittels der elektronisch geregelten Zusatzgeschwindigkeit die Bewe­ gung jedes Nadelpaares in einfacher und zuverlässiger Weise exakt mit der Bewegung des Heftgutes synchronisiert. Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung für die Durchführung ei­ nes solchen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß der An­ trieb ein Getriebe umfaßt, von dem ein erster Eingang an den Hauptantrieb und ein zweiter Eingang an einen Zusatzmotor angeschlossen ist, sowie eine Steuervorrichtung für die Re­ gelung des Zusatzmotors. Ein solches Getriebe ermöglicht in einfacher und zuverlässiger Weise, die Bewegung jedes Nadel­ paares exakt mit der Bewegung des Heftgutes zu synchronisie­ ren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäßen Verfahren zum Fadensiegeln sowie die erfindungsgemäßen Vorrichtungen für die Durchführung dieser Verfahren werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeich­ nung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Fadensiegel-Vorrichtung;

Fig. 2 schematisch die Fadensiegel-Vorrichtung von Fig. 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 schematisch ein Blockschaltbild der Fadensiegel- Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform; und

Fig. 4 schematisch die Fadensiegel-Vorrichtung von Fig. 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Fadensiegel-Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Diese umfaßt eine (nicht dargestellte) Vorschubeinrichtung für Heftgut 5, Nadelpaare 10 aus Heftnadeln 12 zum Einbringen von heißsie­ gelbaren Fadenklammern 18 in das Heftgut sowie eine Heißsie­ geleinrichtung 20 zum Versiegeln von in das Heftgut einge­ brachten Fadenklammern 18.

Das Heftgut 5, das beispielsweise aus miteinander zu verbin­ denden Bogen aus Papier, Karton oder dergleichen besteht, wird von der Vorschubeinrichtung mit einer geeigneten Vor­ schubgeschwindigkeit in der Vorschubrichtung F mit der Ge­ schwindigkeit v₁ durch die Fadensiegel-Vorrichtung bewegt. Bei der Bewegung durch die Fadensiegel-Vorrichtung läuft das Heftgut durch eine Station mit Nadelpaaren 10. Die Nadelpaare 10 bringen die aus einem heißsiegelbaren Material bestehenden Fadenklammern 18 in das Heftgut 5 ein. Nach dem Einbringen der Fadenklammern 18 durchläuft das Heftgut eine Heißsiegelvorrichtung 20, in der die nach dem Einbringen in das Heftgut auf dessen Rückseite hervorstehenden Fadenstücke umgelegt und versiegelt oder verleimt werden.

Die Nadelpaare 10 sind an einem schematisch angedeuteten Nadelgetriebe 30 angebracht, welches die Heftnadeln 12 auf einer Kreisbahn mit der Geschwindigkeit v₂ bewegt, wobei die Heftnadeln wenigstens in dem dem Heftgut zugewandten Ab­ schnitt ihrer Bewegung senkrecht zur Ebene des Heftguts 5 bleiben (siehe Fig. 1). Um die Fadenklammern 18 in das Heftgut 5 einzubringen, werden zuerst Fadenstücke 18a auf dem Heftgut 5 ausgelegt. Dann werden Halteelemente 14 und Gegenhalteelemente 16 an das Heftgut heranbewegt, so daß sich das Heftgut 5 mit den auf ihm angeordneten Fadenstücken 18a zwischen den Halteelementen 14 und den Gegenhalteelemen­ ten 16 befindet, wodurch die Fadenstücke 18a auf dem Heftgut 5 fixiert sind. Dann werden die Heftnadeln mit einer zur Ebene des Heftguts im wesentlichen senkrechten Bewegung durch das Heftgut hindurchgestochen, wobei das Gegenhalte­ element 16 das Heftgut stützt. Bei dem Vorgang des Durchste­ chens der Fadenklammern greifen die beiden Heftnadeln 12 jedes Nadelpaares 10 beiderseits der Mitte eines Fadenstücks 18a an und drücken dessen freie Enden unter Bildung einer Fadenklammer 18 durch das Heftgut hindurch, wobei der Mit­ telsteg der Fadenklammern 18 auf der Oberseite des Heftguts verbleibt. Nach dem Durchstechen weisen die Fadenklammern eine im wesentlichen U-förmige Gestalt mit einem auf dem Heftgut angeordneten Mittelteil und zwei durch das Heftgut hindurchgesteckten Fadenstücken auf, die später von der Heißsiegelvorrichtung 20 versiegelt werden.

Eine solche Fadensiegel-Vorrichtung ist aus dem Stand der Technik bekannt. Für eine qualitativ hochwertige Heftung ist es notwendig, daß die Bewegung der Nadelpaare exakt mit der Bewegung des Heftgutes synchronisiert ist, wenn die Nadel­ paare in das Heftgut eingestochen sind, damit der Einstich nicht einreißt. Für diese Synchronisierung ist gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen, daß das Nadelgetriebe 30 von einem elektrischen Antriebsmotor 32 angetrieben wird, der von einer Steuervorrichtung 34 geregelt wird (siehe Fig. 2). Der Antriebsmotor 32, der bei dieser Ausführungsform ein Servo- oder Stellmotor ist, ist über einen schematisch dar­ gestellten Treibriemen 36 mit dem Nadelgetriebe 30 spielfrei gekoppelt. Die Steuervorrichtung 34 regelt den Antriebsmotor 32 so, daß die Nadelpaare exakt in die Öffnungen der Halte­ elemente 14 und der Gegenhalteelemente 16 hineingeführt und während des Zusammenwirkens mit dem Heftgut exakt mit der­ selben Geschwindigkeit wie diese bewegt werden, so daß es zu keiner Beschädigung des Einstichs kommt. Die notwendigen Informationen über die Geschwindigkeit des Heftgutes und dessen Stellung bezieht die Steuervorrichtung von einer Er­ fassungsvorrichtung 40, die bei diesem Ausführungsbeispiel ein Drehmelder ist, der die Geschwindigkeit und die Stellung der Gegenhalteelemente 16 erfaßt.

In Fig. 3 ist schematisch ein Blockschaltbild dargestellt, welches die Regelung des Antriebsmotors erläutert. Die Steu­ ervorrichtung greift auf eine unter dem Bezugszeichen 42 angedeutete Offset-Funktion zurück, welche die Beschleuni­ gungs- und Verzögerungsfunktionen für jedes Nadelpaar ent­ hält, die notwendig sind, um die Bewegung der Nadelpaare mit der Bewegung des Heftgutes zu synchronisieren. Die Steuer­ vorrichtung empfängt an einem Eingang weiterhin ein von der Erfassungsvorrichtung 40 stammendes Signal, das die Ge­ schwindigkeit und die Stellung der Gegenhalteelemente dar­ stellt und das mit Hilfe der Offset-Funktion in einen Soll- Wert für die Regelung des Antriebsmotors umgewandelt wird. An einem anderen Eingang empfängt die Steuervorrichtung ein Signal von einer weiteren Erfassungsvorrichtung 44, die ebenfalls ein Drehmelder ist, der die Geschwindigkeit und die Stellung des Nadelgetriebes erfaßt. Dieses Signal stellt den Ist-Wert dar. Die Steuervorrichtung regelt über einen Verstärker 38 den Antriebsmotor so, daß der Ist-Wert dem Soll-Wert entspricht. Dies geschieht durch die Überlagerung einer konstanten Grundgeschwindigkeit, die direkt aus der Vorschubgeschwindigkeit v₁ des Heftgutes bestimmt werden kann, und einer ungleichförmigen Zusatzgeschwindigkeit, die über die Offset-Funktion bestimmt werden kann. Durch diese Überlagerung bewegen sich die in das Heftgut eingestochenen Nadelpaare mit exakt derselben Geschwindigkeit wie das Heft­ gut, wodurch ein Einreißen der Einstiche verhindert ist.

Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist vorgese­ hen, daß dem Nadelgetriebe 30 mit dem Ausgang eines Umlauf­ rädergetriebes 52 verbunden ist. Dieses weist zwei Eingänge auf, von denen der (nicht dargestellte) erste mit dem Haupt­ antrieb der Fadensiegel-Vorrichtung und der zweite mit einem Zusatzmotor 50 verbunden ist. Dies ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Durch die Koppelung des ersten Eingangs mit dem Hauptantrieb, der beispielsweise auch die Vorschubvorrich­ tung antreibt, läßt sich die Grundgeschwindigkeit in einfa­ cher Weise direkt mechanisch ableiten. Dieser Grundgeschwin­ digkeit kann mittels des Zusatzmotors 50, der auch bei die­ ser Ausführungsform ein Servo- oder Stellmotor ist, die Zu­ satzgeschwindigkeit überlagert werden, so daß die Bewegung der Nadelpaare exakt mit der Bewegung des Heftgutes synchro­ nisiert ist. Die Regelung des Zusatzmotors entspricht weit­ gehend der Regelung des Antriebsmotors der ersten Ausfüh­ rungsform.

Claims (11)

1. Verfahren zum Fadensiegeln von Heftgut (5) aus Papier, Karton oder dergleichen, bei dem in das zwangsläufig linear bewegte Heftgut Fadenklammern (18) mittels mindestens eines auf einer Kreisbahn bewegten Nadelpaares (10) eingebracht werden, das eine solche Drehgeschwindigkeit aufweist, daß die Geschwindigkeit des Nadelpaares in einer zur Bewegungs­ richtung des Heftgutes parallelen Richtung im Bereich des Zusammenwirkens von Nadelpaar und Heftgut mit der Geschwin­ digkeit des Heftgutes übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit sowie die Synchronisierung von Nadelpaar (10) und Fadenklammer (18) elektronisch geregelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Regelung der Synchronisierung von Nadelpaar (10) und Fadenklammer (18) die Position von Gegenhalteelementen (16) erfaßt und ausgewertet wird, welche beim Einbringen der Fa­ denklammern (18) einen Gegenhalt für das Heftgut (5) bilden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß für die Regelung der Drehgeschwin­ digkeit des Nadelpaares (10) die Ist-Geschwindigkeit der Ge­ genhalteelemente (16) erfaßt und ausgewertet wird.

4. Verfahren zum Fadensiegeln von Heftgut (5) aus Papier, Karton oder dergleichen, bei dem in das zwangsläufig linear bewegte Heftgut Fadenklammern (18) mittels mindestens eines auf einer Kreisbahn bewegten Nadelpaares (10) eingebracht werden, das eine solche Drehgeschwindigkeit aufweist, daß die Geschwindigkeit des Nadelpaares in einer zur Bewegungs­ richtung des Heftgutes parallelen Richtung im Bereich des Zusammenwirkens von Nadelpaar und Heftgut mit der Geschwin­ digkeit des Heftgutes übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit erzeugt wird durch eine mecha­ nisch abgeleitete Grundgeschwindigkeit, der eine elektro­ nisch geregelte Zusatzgeschwindigkeit überlagert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Regelung der Synchronisierung von Nadelpaar (10) und Fadenklammer (18) die Position von Gegenhalteelementen (16) erfaßt und ausgewertet wird, welche beim Einbringen der Fa­ denklammern (18) einen Gegenhalt für das Heftgut (5) bilden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für die Regelung der Drehgeschwindigkeit des Nadelpaares (10) die Ist-Geschwindigkeit der Gegenhalte­ elemente (16) erfaßt und ausgewertet wird.

7. Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Hauptantrieb, einer Vorschubeinrichtung für Heftgut (5), wenigstens einem Nadel­ paar (10), das auf einer Kreisbahn bewegbar ist und auf dem Heftgut angeordnete Fadenklammern (18) in das Heftgut ein­ bringt, und einem Antrieb (30) für das Nadelpaar, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb einen Antriebsmotor (32) sowie eine elektronische Steuervorrichtung (34) für die Re­ gelung des Antriebsmotors umfaßt.

8. Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, mit einem Hauptantrieb, einer Vorschubeinrichtung für Heftgut (5), wenigstens einem Nadel­ paar (10), das auf einer Kreisbahn bewegbar ist und auf dem Heftgut angeordnete Fadenklammern (18) in das Heftgut ein­ bringt, und einem Antrieb (30) für das Nadelpaar, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein Getriebe (52) umfaßt, von dem ein erster Eingang an den Hauptantrieb und ein zwei­ ter Eingang an einen Zusatzmotor (52) angeschlossen ist, sowie eine Steuervorrichtung (34) für die Regelung des Zu­ satzmotors.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (32) ein Servo- oder Stellmotor ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzmotor (52) ein Servo- oder Stellmotor ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehmelder (40) vorgesehen ist, der die Position und die Geschwindigkeit der Gegenhalteelemente (16) erfaßt und diese Daten der Steuervorrichtung (34) zur Auswertung liefert.