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Heftkopf für eine Drahtheftmaschine
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Die Erfindung betrifft einen Heftkopf für eine Drahtheftmaschine,
insbesondere zum Heften von Pappeteilen, mit einer pendelnd gelagerten Führung für
einen darin verschieblich geführten, die Klammern in das Heftgut einschlagenden
angetriebenen Klemmentreiber, sowie mit einem mit der Führung gekoppelten und dieser
eine auf die Transportbewegung des zwischen der Führung und einem Widerlager gleichmäßig
durchgeführten Heftgutes abgestimmte Pendelbewegung in bzw.
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gegen die Transportrichtung des Heftgutes erteilenden Antriebsvorrichtung,
wobei die Pendelbewegung der Führung und die Bewegung des Klemmentreibers zwangsläufig
derart voneinander abhängig sind, daß das Einschlagen der Klammern jeweils während
des mit der Bewegung des Heftgutes gleichgerichteten Vorwärtshubes der Führung erfolgt.
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Bei mit geringer Arbeitsgeschwindigkeit betriebenen Drahtheftmaschinen
wird das Heftgut während des Einschlagens der Klammern auf der als Widerlager dienenden
Heftpfanne festgehalten. Dies bedeutet, daß bei Drahtheftmaschinen mit automatischem
Vorschub des Heftgutes das Heftgut entsprechend der Zahl der aufeinanderfolgend
einzuschlagenden Klammern immer wieder beschleunigt und angehalten
werden
muß. Wegen der Massenträgheitskräfte ist eine solche diskontinuierliche Bewegung
des Heftgutes bei schwererem Heftgut, beispielsweise in Gestalt von größeren Kartonagenteilen,
nicht mehr möglich. Der Vorschub des Heftgutes erfolgt deshalb bei diesen Maschinen
kontinuierlich, wobei der Heftkopf selbst pendelnd gelagert und mit einer Antriebsvorrichtung
gekuppelt ist, die ihn während des Vorwärtshubes der Pendelbewegung mit dem Heftgut
mitbewegt, um damit das Einschlagen der jeweiligen Klammer ohne Anhalten des Heftgutes
zu ermöglichen.
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In der Praxis sind mehrere Ausführungsformen solcher sogenannter Pendelheftköpfe
bekannt, deren Antriebsvorrichtung derart ausgebildet ist, daß sie einen Kurbeltrieb
enthält, der mit der Führung für den Klemmentreiber des Heftkopfes gekuppelt ist
und der Führung und dem Klemmentreiber eine hin- und hergehende Pendelbewegung erteilt.
Die von dem Kurbeltrieb erzeugte Bewegung weist aber einen, in Abhängigkeit von
der Zeit,sinusförmigen Geschwindigkeitsverlauf auf, was bedeutet, daß theoretisch
lediglich zu einem Zeitpunkt während des Vorwärtshubes des Pendelkopfes exakt Synchronismus
zwischen der Transportbewegung des Heftgutes und der gleichgerichteten Vorwärtsbewegung
der Führung und des Klemmentreibers besteht. Da das Einschlagen der Klammern während
eines Zeitraumes im Scheitelbereich der den Geschwindigkeitsverlauf darstellenden
Sinuswelle erfolgt, kann der verhältnismäßig kleine
Geschwindigkeitsunterschied
zwischen dem Heftgut und dem sich vorbewegenden Pendelkopf in der Regel so lange
in Kauf genommen werden, als verhältnismäßig dünnes elastisches Heftgut etwa in
Gestalt nicht zu dicker Well- oder Vollpappe verarbeitet wird. Dabei ist es zulässig,
daß die beim Aufsetzen einer Klammer kurzzeitig auf das Heftgut aufgesetzte Führung
von dem Heftgut bereits um einige Millimeter wieder abgehoben ist, bis der Klemmentreiber
die Klammer ganz in das Heftgut eingeschlagen hat.
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Bei der Verarbeitung von sehr starkem Heftgut, beispielsweise in Form
von Vollpappe mit einer Stärke von 10 bis 20 mm und mehr, hat sich aber gezeigt,
daß ein sicheres Einschlagen der Klammern nur dann gewährleistet ist, wenn jede
Klammer bis zum Ende des Einschlagvorganges exakt in der Führung geführt ist und
dabei gleichzeitig das Heftgut an der Stelle der einzuschlagenden Klammern zusammengepreßt
ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Heftkopf für eine mit
kontinuierlichem Transport des Heftgutes arbeitende Drahtheftmaschine zu schaffen,
der es gestattet, bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit auch sehr dickes, widerstandsfähiges
Heftgut zu heften.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs genannte Heftkopf erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß die Führung durch ihre Antriebsvorrichtung zumindest
während des während des Einschlagens
einer Klammer ablaufenden Teiles
ihres Vorwärtshubes mit der gleichen Geschwindigkeit wie des Heftgut angetrieben
ist und daß die Führung während dieses Teiles des Vorwärtshubes'unter Anpressung
des Heftgutes an das Widerlager, wenigstens während des Einschlagens einer Klammer
auf das Heftgut aufgepreßt gehalten ist.
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Dadurch, daß die Führung und damit der Klemmentreiber während des
Einschlagens einer Klammer mit exakt der gleichen Geschwindigkeit wie das Heftgut
bewegt werden und-dabei gleichzeitig durch die Führung das Heftgut im Zusammenwirken
mit dem Widerlager zusammengepreßt ist, ist eine exakte Führung der einzuschlagenden
Klammer während des ganzen Einschlagvorganges gewährleistet.
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Auf diese Weise ist es möglich, auch sehr schwer zu heftendes, sehr
dickes Material einwandfrei zu heften, was für die automatische Herstellung von
Kartonagen und anderen Verpackungen von großer Bedeutung ist. Der neue Heftkopf
gestattet es, eine Arbeitsgeschwindigkeit von bis zu 1000 Heftungen pro Minute zu
erzielen.
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Die Antriebsvorrichtung der Führung weist in einer bevorzugten Ausführungsform
einen Kurbeltrieb und ein mit diesem gekoppeltes formschlüssiges Kurvengetriebe
auf, wobei eine die Führung antreibende Kurbelstange des Kurbeltriebes mit einer
von dem Kurbeltrieb und dem Kurvengetriebe gemeinsam
erzeugten überlagerten
Bewegung angetrieben ist, die zumindest während des für das Einschlagen einer Klammer
ausreichenden Teiles des Vorwärtshubes eine konstante Geschwindigkeit aufweist.
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Der von dem Kurbeltrieb mit sinusförmiger Geschwindigkeitsverteilung
erzeugten Bewegung der Kurbelstange wird durch das Kurvengetriebe eine zweite Bewegungskomponente
überlagert, derart, daß die beiden Bewegungen während des Vorwärtshubes der Führung
voneinander abgezogen und während des Rückwärtshubes zueinander addiert werden.
Damit wird einerseits eine konstante Geschwindigkeit der Vorwärtshubbewegung während
des Einschlagens einer Klammer erzielt, während andererseits der Heftkopf nach Beendigung
seines Vorwärtshubes mit erhöhter Geschwindigkeit wieder in seine Ausgangsstellung
zurückbewegt wird, was einen wesentlichen Vorteil darstellt.
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Das Kurvengetriebe kann zwei miteinander in Eingriff stehende Ellipsenzahnräder
aufweisen, von denen eines von einer Antriebsquelle aus mit konstanter Drehzahl
angetrieben ist.
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Der Antrieb der Führung kann mit Vorteil derart ausgebildet sein,
daß diese durch ein Kurvenscheibengetriebe angetrieben ist, dessen Kurvenscheibe
einen die Führung über einen vorbestimmten Drehwinkelbereich der Kurvenscheibe lagefest
haltenden Bereich aufweist. Während der Zeitspannne, während der die Führung durch
die Kurvenscheibe lagefest
gehalten ist, erfolgt das Einschlagen
der Klammer, womit sichergestellt ist, daß das Heftgut während des Heftvorganges
ordnungsgemäß zusammengepreßt ist.
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Das die Führung antreibende Kurvenscheibengetriebe ist zweckmäßigerweise
formschlüssig mit dem Kurbeltrieb der der Führung die pendelnde Bewegung erteilenden
Antriebsvorrichtung gekuppelt, so daß eine einwandfreie Synchronisation der Auf-
und Abbewegung der Führung mit deren Pendelbewegung gewährleistet ist.
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Die Hublänge der Pendelbewegung der Führung kann kontinuierlich verstellbar
sein, um damit den Abstand,in dem die Klammern in das kontinuierlich durchbewegte
Heftgut eingeschlagen werden, verändern zu können, ohne daß dazu Eingriffe in die
die Pendelbewegung erzeugende Antriebsvorrichtung der Führung erforderlich wären.
Einfache konstruktive Verhältnisse ergeben sich insoweit, wenn die Kurbel stange
mit der Führung über ein Hebelgetriebe gekuppelt ist, das einen um eine Schwenkachse
schwenkbaren, beidenends angelenkten zweiarmigen Schwinghebel enthält, wobei die
Lage der Schwenkachse bezüglich der beiden Anlenkstellen des Schwinghebels,unter
Veränderung der Hublänge der Pendelbewegung der Führung,verstellbar ist. Die Lage
der Schwenkachse und damit die Hublänge der Pendelbewegung der Führung können kontinuierlich
verstellt werden, so daß sich eine sehr feinfühlige, genaue Einstellung des Abstandes
aufeinanderfolgender Heftstellen erzielen läßt.
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Der durch Lagerteile geführte Schwinghebel kann mit Vorteil in einer
die Schwenkachse enthaltenden Gabel sitzen, die in einer quer zu der Schwenkachse
verstellbaren Lagerung gelagert ist, wobei dann die Lagerung eine die Gabel aufnehmende
Kulissenführung aufweist, deren Kulissenstein durch eine Stellschraube verstellbar
ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung einen Heftkopf
gemäß der Erfindung.
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Der in der Zeichnung dargestellte Heftkopf ist ohne das zugeordnete
Gehäuse mit den entsprechenden Lagerstellen und dergleichen veranschaulicht. Er
weist einen Klemmentreiber 1 auf, welcher in einer im Querschnitt etwa U-förmigen
Führung 2 in Richtung eines Pfeiles 3 auf- und abverschieblich gelagert ist und
über einen endseitig bei 4 angelenkten Ubersetzungshebel 5 angetrieben ist.
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Der übersetzungshebel 5 ist auf einer gehäusefesten Drehachse 6 anderenends
schwenkbar gelagert. Er ist in dem Bereich zwischen der Schwenkachse 6 und der Anlenkstelle
4 über eine Pleuelstange 7 mit einem einen nicht weiter dargestellten Kurbelzapfen
aufweisenden Kurbeltrieb 8 gekoppelt, der über eine Welle 9 und einen Zahnriemen
10 von einem ebenfalls nicht dargestellten, mit konstanter Drehzahl laufenden Elektromotor
angetrieben ist.
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Die den Klemmentreiber 1 aufnehmende Führung 2 ist an einer Schwinge
11 in Richtung eines
Pfeiles 12 längsverschieblich gelagert. Die
Schwinge 11 ist ihrerseits über einen Schwenkzapfen 12 an einer ortsfesten Lagerstelle
13 um eine horizontale Schwenkachse 14 schwenkbar aufgehängt. Sie kann um die Schwenkachse
14 eine hin- und hergehende Pendelbewegung ausführen, wie dies durch einen Pfeil
15 angedeutet ist.
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An ihrem unteren Ende trägt die Führung 2 ein Obermesser 16, welches
mit einem ortsfesten Untermesser in dem Sinne zusammenwirkt, daß von dem in Richtung
eines Pfeiles 18 von einer Drahtrolle aus zugeführten Draht 19 jeweils der Länge
einer Klammer entsprechende Stücke abgeschnitten werden.
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Die hin- und hergehende Pendelbewegung wird der Führung 2 von einer
Antriebsvorrichtung erteilt, die einen Kurbeltrieb 20 aufweist, welcher über einen
nicht dargestellten Kurbelzapfen mit einer Kurbelstange 21 gekoppelt ist, die ihrerseits
über ein Hebelgetriebe bei 22 an die Führung 2 in der Nähe deren unterer Stirnfläche
angekoppelt ist. Das Hebelgetriebe weist einen endseitig bei 23 und 24 an die Kurbelstange
21 bzw. eine bei 22 mit der Führung 2 gelenkig verbundene Koppelstange 25 angelenkten
Schwinghebel 26 auf, der in einem Gabelstück 27 sitzt, in dem er verschieblich geführt
ist. An den Anlenkstellen 23,24 sind auf die jeweiligen Gelenkachsen einenends Kugellager
aufgesetzt, von denen eines bei 28 angedeutet ist und die
mit gehäusefesten
Lagerstücken 29,30 in dem Sinne zusammenwirken, daß das aus den Teilen 21,26,25
bestehende Hebelgetriebe einwandfrei gelagert ist.
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Die Gabel 27 sitzt in einem Kulissenstein 32, der mittels einer Stellschraube
330 in einer nicht weiter dargestellten Kulisse - bezogen auf die Zeichnung - nach
oben oder unten verstellt werden kann.
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Auf diese Weise ist es möglich, die Schwenkachse 33 des Schwinghebels
26 bezüglich der Anlenkstellen 23,24 zu verstellen und damit die Hublänge der Koppelstange
25 und der Führung 2 zu verändern.
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Der Antrieb des Kurbeltriebes 20 erfolgt über ein formschlüssiges
Kurvengetriebe, das zwei miteinander in Eingriff stehende Ellipsenzahnräder 34,35
aufweist, von denen das Ellipsenzahnrad 34 gemeinsam mit dem Kurbeltrieb 20 jeweils
drehfest auf einer Welle 36 sitzt, während das Ellipsenzahnrad 35 auf eine zweite
Welle 37 aufgekeilt ist, die über ein Zahnradpaar 38,39 mit der Welle 9 und damit
der Antriebsquelle formschlüssig gekuppelt ist.
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Auf die Welle 37 ist endseitig eine Kurvenscheibe 40 drehfest aufgesetzt,
die über zwei an einem Antriebshebel 41 angeordnete, ihre Kurvenbahn abtastende
Rollen 42,43 eine auf-und abgehende Bewegung des Antriebshebels 41
erzeugt,
der seinerseits über einen Kupplungshebel 44 mit einem auf der Schwenkachse 6 endseitig
schwenkbar gelagerten Ubersetzungshebel 45 gekoppelt ist, welcher einenends bei
46 an die Führung 2 angelenkt ist.
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Der insoweit beschriebene Heftkopf arbeitet wie folgt: Der Heftvorgang
erfolgt kontinuierlich; d.h.
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während des mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in Richtung eines Pfeiles
47 erfolgenden Transportes des bei 48 angedeuteten Heftgutes führt der Heftkopf
den mit der Transportbewegung gleichgerichteten Vorwärtshub seiner Pendelbewegung
(in Richtung des Pfeiles 47) aus, wobei der Klemmentreiber 1 eine Klammer 49 in
das Heftgut 48 einschlägt, worauf die Führung 2 wieder in ihre Ausgangsstellung
zurückschwingt.
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Das Heftgut 48 wird über ein mit dem Heftkopf mitschwingendes Widerlager
in Gestalt einer Heftpfanne 50 kontinuierlich vorgeschoben. Zu Beginn des Vorwärtshubes
des Heftkopfes geht die Führung 2, angetrieben von der Kurvenscheibe 40, nach unten,
wobei das Obermesser 16 in Zusammenwirken mit dem ebenfalls schwingend aufgehängten
Untermesser 17 eine für eine Klammer bestimmte Drahtlänge abschneidet und zwischen
den beiden Schenkeln 51 der Führung 2 eine U-förmige Klammer, wie bei 49 gestrichelt
veranschaulicht, gebogen wird.
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Während des Schnittes erzeugt die Kurvenscheibe 40 eine hohe Geschwindigkeit
der Führung 2; diese fährt mit ihrer Stirnfläche auf das Heftgut 48 auf, so daß
dieses mit entsprechender Kraft gegen das Widerlager 50 angepreßt wird. Die Kurvenscheibe
40 weist einen Bereich 52 mit konstantem Radius auf, so daß über einen bestimmten
Drehwinkelbereich der Welle 37 und damit des Ellipsenzahnrades 35 hinweg die Führung
2 eine Ruhephase hat, in der sie das Heftgut 48 zusammenpreßt, bis der Klemmentreiber
1 nach unten fährt und die Klammer 49 einschlägt.
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Die Bewegung des Klemmentreibers 1 ist dabei über die Zahnräder 38,39
und den Kurbeltrieb 8 mit der Bewegung der Führung 2 zwangsläufig synchronisiert.
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Ebenfalls zwangsläufig synchronisiert mit diesen Bewegungen ist die
Vorwärtshubbewegung der Führung 2, weil der Kurbe-ltrieb 20 über die Ellipsenzahnräder
34,35 und die Zahnräder 38, 39 formschlüssig mit der Antriebswelle 9 gekuppelt ist.
Dabei erzeugen das von den Ellipsenzahnrädern 34,35 gebildete Kurvengetriebe und
der Kurbeltrieb 20 eine zusammengesetzte Bewegung der Kurbel stange 21, indem das
Kurvengetriebe 34,35 der an sich eine sinusförmige Geschwindigkeitsverteilung aufweisenden,
von dem Kurbeltrieb 20 erzeugten Ausgangs-bewegung eine solche Bewegungskomponente
hinzu addiert, daß über einen bestimmten Winkelwert (von ca. 1200)
der
Drehbewegung der Welle 36 die Kurbel stange 21 eine konstante Geschwindigkeit erhält.
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Die Anordnung ist derart getroffen, daß auf diese Weise die Führung
2 während der mit der Transportrichtung 47 gleichgerichteten Vorwärtshubbewegung
über den dem erwähnten-Drehwinkelbereich der Welle 36 entsprechenden Teil ihres
Vorwärtshubes mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben ist, während bei der Rückbewegung
der Führung 2,nach Abschluß des Einschlagvorganges einer Klammer, sich die von dem
Kurvengetriebe 34,35 und dem Kurbeltrieb 20 erzeugten Bewegungskomponenten addieren,
mit dem Ergebnis, daß die Rückbewegung mit wesentlich höherer Geschwindigkeit erfolgt.
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Während des mit konstanter Geschwindigkeit erfolgenden Teiles des
Vorwärtshubes wird die Führung 2 von dem Kurvenscheibenteil 52 in bereits erwähnter
Weise auf das Heftgut 48 aufgepreßt gehalten; der Klemmentreiber 1 geht nach unten
und schlägt die Klammer 49 ein. Nach dem Einschlagen der Klammer 49 gehen der Klemmentreiber
1 und die Führung 2 wieder nach oben, während die Führung 2 nach Abschluß ihres
Vorwärtshubes den Rückwärtshue beginnt, um wieder in die Ausgangsstellung zurückzukommen,
in der von neuem eine Klammer gebogen und sodann in bereits beschriebener Weise
eingeschlagen wird.
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Der Abstand der aufeinanderfolgend eingeschlagenen Klammern 49 kann
durch entsprechende Betätigung der Stellschraube 300verändert werden, weil dadurch
- wie ebenfalls bereits erläutert -die Hublänge der Koppelstange 25 durch Veränderung
der Lage der Schwenkachse 33 beeinflußt wird.