DE2521530B2

DE2521530B2 - Vorrichtung zum Schneiden von Briefumschlagzuschnitten

Info

Publication number: DE2521530B2
Application number: DE2521530A
Authority: DE
Inventors: Guenter 5450 Neuwied Ehlscheid; Peter Dr.-Ing. 7771 Frickingen Langenbeck; Kurt 5450 Neuwied Stemmler
Original assignee: Winkler and Duennebier Maschinefabrik und Eisengiesserei GmbH
Current assignee: Winkler and Duennebier Maschinefabrik und Eisengiesserei GmbH
Priority date: 1975-05-14
Filing date: 1975-05-14
Publication date: 1980-11-13
Also published as: FR2310846B1; FR2310846A1; DE2521530A1; GB1543216A; DE2521530C3; ES447877A1; IT1059220B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schneiden von Briefumschlagzuschnitten aus einer bewegten Papierbahn nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 23 50 933 bekannt.

Briefumschlagherstellmaschinen weisen verschiedene Positionen auf, in denen das von einer Rolle abgezogene Material gegebenenfalls bedruckt, mit Fensteröffnungen versehen, geschnitten, mit Leimaufträgen versehen, gefaltet und verklebt wird. Dabei versucht man, soviele Arbeitsvorgänge wie möglich an der noch ungeteilten Materialbahn zu vollziehen, beispielsweise das Bedrukken. Die Arbeitsgeschwindigkeiten sind beachtlich. Der Ausstoß beträgt bei typischen Maschinen ca. 10 Umschläge/Sekunde. Das Zuschneiden erfolgt in der Praxis bis heute ausschließlich mit rotierenden Messerwalzen. Der Druckmesser dieser Walzen und die Kontur der Schnittlinien, die der kontinuierlichen Bewegung der Materialbahn Rechnung tragen muß, hängen von dem jeweils herzustellenden Format ab. Es muß daher in der Praxis eine große Anzahl entsprechend unterschiedlicher Messerwalzen bereitgehalten werden, und zwar jeweils im Vielfach, da die Standzeit einer einzelnen Messerwalze nicht besonders hoch ist

Es ist daher schon vorgeschlagen worden, die Messerwalzen durch Laserstrahlen zu ersetzen, was in der eingangs genannten DE-OS 23 50 933 offenbart ist Man hat dabei feststellen müssen, daß es bei den beschriebenen Arbeitsgeschwindigkeiten schwierig ist die auftretenden bzw. erforderlichen Beschleunigungsund Abbremskräfte an den bewegten Spiegeln zu beherrschen, was Grund ist daß sich diese Technologie

ίο bislang auf dem hier angesprochenen Gebiet nicht durchgesetzt hat

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß zur Lenkung des Laserstrahls auf der Papierbahn zur Herstellung von Zuschnitten zur Erzeugung von Briefumschlägen keine großen Beschleunigungs- und Bremskräfte aufzubringen sind.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung macht von Merkmalen Gebrauch, die an sich bereits aus der DE-OS 19 00 335 bekannt sind. Dort ist eine Schneideinrichtung beschrieben, die sich eines Laserstrahles bedient der durch ein Objektiv auf das zu zerschneidende Werkstück fokussiert wird, wobei das Objektiv an einem kreisförmigen Objektivträger befestigt ist, der um seinen Mittelpunkt drehbar ist, so daß sich kreisförmige Schnittlinien erzeugen

so lassen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß allein schon durch die Rotation des Objektivträgers in Verbindung mit der Bewegung der Materialbahn auf dieser eine Schnittlinie erzeugbar ist, deren Verlauf der gewünschten Schnittkontur im Randbereich der Bahn schon sehr weitgehend entspricht wobei besondere Aufmerksamkeit den Spitzen am Kurvenverlauf geschenkt werden muß. Es wird hier ein die Bewegungsrichtung beim Schneiden umkehrender Schnitt erzeugt, ohne daß dazu die Bewegungsrichtung des Objektivs geändert werden muß. Hierin liegt der entscheidende Vorteil der Erfindung.

Zur Erläuterung ist hinzuzufügen, daß zur Herstellung des Schnittes am anderen Rand der Bahn selbstverständlich eine zweite Schneidstrahleinrichtung benötigt wird. Der Quertrennschnitt, der ja geradlinig ist, kann mit üblichen Messerwalzen erzeugt werden, die, da die Klingen geradlinig sind, einfach herstellbar und nachschleifbar sind und deren Durchmesser vom Briefumschlagformat unabhängig ist.

Ist durch die erste Rotationsbewegung schon eine weitgehende Annäherung an die gewünschte Schneidkontur erreicht, braucht jetzt nur noch eine Feinkorrektur vorgenommen zu werden. Wie später noch erläutert

wird, kann durch Überlagerung einer zweiten Drehbewegung eine günstige Verformung der mit der ersten Drehbewegung erzeugten Schneidkontur hervorgerufen werden. Auch hierzu sind zunächst überhaupt keine Beschleunigungskräfte aufzubringen. Was an durchzuführenden Korrekturen noch übrigbleibt, ist gering und leicht durch lineare Stellbewegungen oder durch Eingriff in den Drehbewegungsablauf zu erreichen. Die zu beherrschenden Beschleunigungskräfte sind nun aber auf ein Minimum herabgesetzt, da es sich tatsächlich nur noch um Feinkorrekturen handelt. Zur näheren Erläuterung sei zunächst auf die F i g. 1 a bis 2 verwiesen.

Fig. la zeigt auf einer mit der Geschwindigkeit v_p

bewegten Papierbahn einen Kreis. Läuft auf diesem

Kreis die Schnittstelle mit konstanter Geschwindigkeit am, so beschreibt diese auf der bewegten Materialbahn eine als Zykloide bekannte Kurve. Hierbei kann die eine Hälfte des Kreises als die in die Materialbahn hineinführende, die andere Hälfte als die aus der Materialbahn herausführende Bahn der Schnittstelle betrachtet werden. Es ist bemerkenswert, daß keine oszillierenden oder schwenkenden Bewegungen zur Hervorrufung dieser Zykloidenbahn erforderlich sind und daß der Träger für das den Laserstrahl fokussierende Objektiv gleichsinnig rotiert Sind zur Erzielung einer gewünschten Schnittform Abweichungen von der reinen Zyklide wie in f i g. 1 a dargestellt, erforderlich, wie es z. B. der gestrichelte Verlauf in F i g. 2 zeigt, so können diese dadurch erzielt werden, daß die Geschwindigkeit des Schnittpunktes auf der Kreisbahn, d.h. die Drehgeschwindigkeit des Objektivträgers, verringert oder vergrößert wird. Will man z. B. den Randverlauf eines Briefumschlages schneiden, wie er in Fig. Ib dargestellt ist, so kommt dem beabsichtigten Schnittvorgang entgegen, daß die Form der Zykloide sehr weitgehend bereits mit der beabsichtigten Schnittform übereinstimmt

Da in manchen Fällen eine Kreisbahn zur Erzielung des gewünschten Schnittmusters nicht ausreicht, ist vorgesehen, daß der Kreisbahnbewegung weitere Bewegungskomponenten überlagert werden, daij ζ. Β. die Schnittstelle radial in bezug auf den Kreismittelpunkt bewegt wird. Auch können die weiteren Bewegungskomponenten Kreisbewegungen derart sei;;, daß um einen gedachten Punkt auf dem Kreisbogen nach F i g. la herum eine Kreisbewegung ausführbar ist. Auch kann vorgesehen werden, daß das Zentrum der Kreisbahn nach Fig. la linear oder auf einem Kreisbogen verschoben wird.

Bei allem ist es nicht notwendig, daß der Laserstrahl senkrecht auf dip Materialbahn trifft, er kann auch schräg auf die Materialbahn fokussiert sein. Gegebenenfalls kann der Laserstrahl zusätzlich in seinem Auftreffwinkel verändert werden. Es stehen im Rahmen des vorliegenden Erfindungskonzepts demnach eine Fülle von variablen Größen zur Verfügung, um beliebige Schnittmuster zu erzeugen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sei nachfolgend unter Bezugnahme auf die F i g. 3 und 4, in denen Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt

F i g. 3 eine erste Ausführungsform der Erfindung;

Fig.4 einen Ausschnitt aus einer zweiten Ausführungsform, bei der die optische Achse des Objektivs geneigt ist und relativ zum Objektivträger gedreht werden kann.

Gemäß Fig.3 ist ein Objektiv vorgesehen, das an einem Objektivträger 4 befestigt ist. Der Objektivträger 4 ist an einem Lagerelement 5 drehbar gelagert, das seinerseits an einem Lagerelement-Träger 13 drehbar gelagert ist. Die Drehachsen verlaufen zueinander parallel und senkrecht zur Ebene, die die Werkstoffbahn P beschreibt.

In der Drehachse A des Lagerelements 5 ist dieses und der Lagerelementträger hohl. In der Drehachse A trägt das Lagerelement 5 einen Umlenkspiegel 15, der einen in der Drehachse A einfallenden Strahl rechtwinklig auf einen weiteren, vom Lagerelement 5 getragenen Spiegel 16 ablenkt, der sich in der Drehachse D befindet, um welche sich der Objektivträger 3 am Lagerelement 5 dreht. Der Spiegel 16 lenkt din einfallenden Strahl in die weiterer Spiegel 10 angeordnet, der den Strahi etwa rechtwinklig in Richtung auf einen vierten Spiegel 11 ablenkt, der sich in der Achse des Objektivs 3 befindet und d^n Strahl in die optische Achse des Objektivs 3 lenkt

Das Lagerelement 5 und der Lagerelementträger 13 tragen die zusammenwirkenden Wicklungen eines Linearmotors M1, mit dessen Hilfe eine Drehbewegung des Lagerelements 5 gegenüber dem Lagerelementträger 13 hervorrufbar ist

Am Lagerelement 5 ist weiterhin ein Elektromotor M 2 befestigt, dessen Welle ein Zahnrad 17 trägt das in einem Zahnkranz 18 kämmt, das an dem Objektivträger 4 ausgebildet ist Mittels dieses Elektromotors Af 2 läßt sich eine Drehbewegung des Objektivträgers 4 gegenüber dem Lagerelement 5 hervorrufen. Fällt in die Drehachse A ein Laserstrahl L, trifft dieser auf den ersten Umlenkspiegel 15, wird von diesem auf den zweiten Umlenkspiegel 16 reflektiert von jenem auf den dritten Umlenkspiegel 10 und fällt schließlich auf den vierten Umlenkspiegel 11, der ihn in die optische Achse des Objektivs 3 lenkt das ihn auf die Materialbahn ^fokussiert

Die Exzentrizität des Objektivs 3 in bezug auf die Drehachse D des Objektivträgers 4 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel genauso groß wie die Exzentrizität der Drehachse D des Objektivträgers 4 in bezug auf die Drehachse A des Lagerelements 5. Aus diesem Grund ist es möglich, daß mit dieser Anordnung der Laserstrahl L in das Zentrum der Drehbewegung des Lagerelements 5 fokussierbar ist, welche Stellung in F i g. 3 dargestellt ist Die Drehbewegung des Lagerelements wird von dem Motor M1 ausgelöst, die Drehbewegung des Objektivträgers 4 um das Lagerelement 5 wird vom Motor M 2bewirkt

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann auch von einer Neigung des fokussierten Laserstrahls gemäß den Ausführungsformen nach den F i g. 4 und 4a Gebrauch gemacht werden, sofern es erforderlich sein sollte.

Dabei ist bei der Ausführungsform nach F i g. 4 das Objektiv 3 in seiner optischen Achse geneigt. Die Neigung des Strahlenganges übernimmt ein Prisma 12 im Strahlengang zwischen dem vierten Umlenkspiegel 11 und dem Objektiv 3. Das Objektiv 3 ist um eine Achse drehbar gelagert, die senkrecht zur Materialbahn P verläuft. Den Drehantrieb dieser Drehbewegung erzeugt ein Motor Λ/3, der am Objektivträger 4 angeflanscht ist. Bei einer vollen Drehbewegung beschreibt der fokussierte Laserstrahl L die Mantelfläehe eines Kegels. Die Drehrichtung dieser Bewegung ist durch den Pfeil Cgekennzeichnet.

Es sei betont, daß das Prisma 12 auch in den Strahlengang zwischen dem Objektiv 3 und der Materialbahn P angeordnet sein kann, daß also das Objektiv 3 nicht gegenüber der Materialbahn P geneigt zu sein braucht. Diese Ausführungsform ist als Einzelheit in F i g. 4a dargestellt.

In F i g. 4 ist die Achse des fokussierten Laserstrahls L mit nur geringer Neigung dargestellt Diese Neigung hängt von den Erfordernissen ab, insbesondere ob das Zentrum der Drehbewegung A erreicht werden soll oder licht. Sie ist insbesondere auch abhängig vom Abstand zwischen dem Objektiv 3 und der Materialbahn P. Zusätzlich zu diesen Maßnahmen kann noch eine radiale Verschiebung des Objektivs in bezug auf die Drehachse des Objektivträgers 4 vorgesehen sein. Aus Übersichtlichkeitsgründen wurde auf eine solche Dar-

Drchachse D. In dieser ist am Objekiivirägci' ein stellung im Rahmen der Fig. 4

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schneiden von Briefumschlagzuschnitten aus einer bewegten Papierbahn mit Hilfe eines von beweglichen Spiegein abgelenkten, auf die Papierbahn fokussierten Laserstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß das Fokussierobjektiv (3) exzentrisch an einem um eine zur Papierbahn (P) senkrechte Achse (D) drehbaren Objektivträger (4) befestigt ist, welcher seinerseits exzentrisch an einem drehbaren Lagerelement (5) befestigt ist, dessen Drehachse ^4,J parallel zur Drehachse (D)des Objektivträgers (4) verläuft, und daß die Ablenkspiegel (15 bzw. 16 und 10 bzw. 11) in den Drehachsen (A bzw. D) bzw. in der optischen Achse des Objektivs (3) angeordnet sind.

2. Vorrichiung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des fokussierten Laserstrahls schräg zur Materialbahn angeordnet und das Objektiv (3) auf dem Objektivträger (4) um eine senkrecht zur Materialbahn (P) verlaufende Achse drehbar gelagert ist

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität des Objektivs (3) in bezug auf die Drehachse (D) des Objektivträgers (4) wenigstens so groß ist wie die Exzentrizität der Objektivträger-Drehachse (D) in bezug auf die Drehachse (A)azs Lagerelements (5).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (3) aus dem Objektivträger (4) oder wenigstens der im Strahlengang letzte Umlenkspiegel (U) kippbar gelagert ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (3) auf dem Objektivträger (4) radial verschiebbar gelagert ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerelementträger (13) an einer unabhängig steuerbaren ■Linearvorschubseinheit (6,7) angebracht ist.