DE3919682A1 - Vorrichtung zum fraesen der blattkanten eines eingespannten blattstapels - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Fräsen der Blattkanten eines eingespannten Blattstapels, insbesondere eines zur Klebebindung vorgesehenen Papier-Blattstapels, bei der ein motorisch angetriebener Fräskopf quer zur Führung einer hin- und herbeweglich angetriebenen Spannstation für den Blattstapel angeordnet und eine Abstützung des über die Spannbacken der Spannstation vorstehenden Blattstapelrandes in der tangentialen Wirkungslinie der umlaufenden Fräswerkzeuge vorgesehen ist.

Fräseinrichtungen dieser Art sind durch offenkundige Vorbenutzung (Horizon BQ-220) bekannt geworden. Der mit seinem abzufräsenden Rücken nach unten eingespannte Blattstapel wird über eine Fräse geführt, die unterhalb der Bewegungsebene des Blattstapelrückens um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist. Die gegen den Blattstapelrücken vorstehenden Fräszähne drücken während des Fräsvorganges die Blattstapelkanten gegen eine ortsfeste Anschlagsleiste, die sich in Bewegungsrichtung des Blattstapels dicht über der Frässcheibe erstreckt. Die Schnittkraft der Fräswerkzeuge wirkt als Anlagekraft des Blattstapels an der ortsfesten Abstützschiene, woraus sich unter Berücksichtigung des Reibwertes zwischen Stahl und Papier von ca. 0,36 ein erheblicher Kraftbedarf für den Vorschub zur Überwindung der Reibung ergibt.

Bei einer in der Praxis erprobten Fräsvorrichtung nach dem Stand der Technik ergibt sich unter Berücksichtigung der Motorleistung von 1,1 kW eines maximalen Momentes 9,9 Nm und eines Fräsdurchmessers von 0,078 eine Schnittkraft bei voller Ausnutzung der Motorleistung von 254 N. Unter Berücksichtigung des Reibwertes von 0,36 ergibt sich somit ein Kraftbedarf für den Vorschub zur Überwindung der Reibung von 254 N×0,36=91 N. Bei Wälzlagerung der Spannstation und bei voller Fräsleistung wird eine zusätzliche Vorschubkraft von 50 N benötigt. Die minimale Vorschubkraft ist demnach 141 N.

Eine solche Anordnung entspricht nicht mehr den heutigen sicherheitstechnischen Vorschriften, bei denen verlangt wird, daß der Vorschub für die Spannstation sich selbst ausschalten muß, wenn die zu überwindende Vorschubkraft einen gewissen Betrag, meistens in der Größenordnung von 80 N überschreitet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung zum Fräsen von Blattkanten eines eingespannten Blattstapels dahingehend weiterzuentwickeln, daß die gesetzlich gegebenen Grenzwerte für die Ausschaltung des Vorschubs der Spannvorrichtung möglichst deutlich unterschritten werden.

Dies gelingt im Sinne der Erfindung dadurch, daß die Abstützung des über die Spannbacken der Spannstation vorstehenden Blattstapelrandes als drehbar gelagerte Scheibe ausgebildet ist und der Vorschubantrieb der Spannstation mit einer Sicherheits-Rutschkupplung ausgerüstet ist, deren Schlupfmoment kleiner als ein Reibwiderstand ist, der bei Bewegung des Blattstapels längs einer ortsfesten Abstützung entstehen würde.

Bei einer nach der Erfindung konzipierten Fräsvorrichtung, bei der die gleichen Daten für Motor, Fräse und Bindegut entsprechend den oben angegebenen Werten verwendet werden, beträgt die Reibungszahl nur noch 0,002, weil die drehbar gelagerte Abstützscheibe nach der Erfindung nur eine rollende Reibung erzeugt. Der Vorschub-Kraftbedarf zur Überwindung der Reibung beträgt somit 0,002×254 N=0,5 N. Die Einsparung an Vorschubkraft gegenüber dem oben angegebenen Fall nach dem Stand der Technik beträgt somit 90,5 N. Beim Gegenstand der Erfindung ist somit ein Vorschub-Kraftbedarf von 50 N erforderlich, der eindeutig unterhalb von den Werten (80 N) liegt, die von den Sicherheitsprüfstellen gefordert werden.

Erfindungsgemäß ist die Abstützscheibe auf einem Kugellager gelagert, womit die Abstützreibung auf ein Minimum reduziert werden kann. Durch die DE-OS 36 01 187 sind rotierende Kreismesser zum Beschneiden der längs ortsfester Führungen bewegten Blöcke bekannt, die auf Kugellagern gelagert sind. Bei dieser bekannten Anordnung wird jedoch nicht das der Erfindung zugrundeliegende Problem angesprochen.

Die Erfindung schlägt außerdem vor, daß zwei zur Förderrichtung des Blattstapels parallel gelagerte Abstützscheiben für die Abstützung des Blattstapels vorgesehen sein können. Diese Maßnahme hat den Sinn, daß der Blattstapelrücken in den Bereichen, die beim Vorschub bereits gefräst sind, an der zweiten Abstützscheibe nach wie vor zur Anlage kommen, womit die Blattkanten in ihre ursprüngliche Stapelform zurückgedrückt werden. Die Schnittkraft der Fräswerkzeuge führt bekanntlich dazu, die Blattkanten in Umlaufrichtung auf Fräswerkzeuge wegzudrücken.

Im Rahmen eines Ausführungsbeispieles der Erfindung ist vorgesehen, daß als Sicherheits-Rutschkupplung ein auf einer Antriebswelle drehbar gelagertes Antriebsrad, z.B. Kettenrad eines Kettenantriebes für die Spannstation vorgesehen ist, die in Führungselementen gelagert das Bindegut über die Fräse führt. Hierzu empfiehlt es sich, auf der Antriebswelle eine Nabe drehschlüssig anzuordnen, auf der das Antriebsrad drehbar gelagert und eine in axialer Richtung mit verstellbarem Federdruck auf das Antriebsrad wirkende Spannvorrichtung vorgesehen ist.

Gegenstand der Erfindung sind außerdem die Maßnahmen nach den Unteransprüchen 6 und 7. Die vertikale Anordnung der Fräswerkzeugwelle empfiehlt sich dann, wenn für einen einwandfreien Abtransport der abgefrästen Teile gesorgt wird, beispielsweise durch eine geeignete Absaugeinrichtung.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. In ihr ist die Erfindung schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1. einen Vertikalschnitt durch eine Spannstation mit eingespanntem Blattstapel,

Fig. 2. eine Draufsicht auf eine Fräseinrichtung für die Blattstapelkanten,

Fig. 3. einen Vertikalschnitt nach der Linie III-III durch die Fräseinrichtung gemäß Fig. 2,

Fig. 4. einen Vertikalschnitt nach der Linie IV-IV durch eine Abstützscheibe gemäß Fig. 2,

Fig. 5. eine schematische Seitenansicht auf den Vorschubantrieb für die nur symbolisch angedeutete Spannvorrichtung der Spannstation und

Fig. 6. einen Längsschnitt nach der Linie VI-VI durch eine Rutschkupplung gemäß Fig. 5.

Im Beispiel der Fig. 1 ist ein Blattstapel 1 mit den abzufräsenden Blattkanten (2) zwischen den Spannbacken (7, 8) einer Spannstation (3) eingespannt. In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, daß der Blattstapel (1) in vertikaler Lage eingespannt ist, so daß die abzufräsenden Blattkanten nach unten über die Spannbacken (7, 8) um einen gewissen Betrag vorstehen. Die Spannstation (3) wird mit Hilfe geeigneter Gestelle längs einer ortsfesten Führungsstange (4) und einer ortsfesten Führungsschiene (5) geführt. Mit (6) ist ein Zapfen dargestellt, der zum Anschluß einer in Fig. 5 schematisch gezeigten Antriebsvorrichtung zur Hin- und Herbewegung der Spannstation (3) längs der Führungen (4, 5) bestimmt ist.

Die Erfindung schließt das Einspannen des Blattstapels in horizontaler Richtung nicht aus, sondern umfaßt auch diese Variante.

In den Fig. 2 und 3 ist die erfindungsgemäß ausgebildete Fräseinrichtung in Draufsicht und Vertikalschnitt dargestellt.

Mit (17) ist die Vorschubrichtung der Spannstation (3) gemäß Fig. 1 gezeigt. Folglich ist das Fräswerkzeug (10, 11, 12) um eine vertikale Fräserwelle (13) rotierbar angeordnet, die mit ihrem Fräsermotor (18) an einem Gestell (9) angeordnet ist. Der Fräskopf (10) weist abwechselnd angeordnete Fräswerkzeuge (11) und Schleifwerkzeuge (12) oder dgl. auf, wobei anstelle der Schleifwerkzeuge (12) auch bürstenartige Elemente vorgesehen sein können, um den durch das Fräsen entstehenden Staub von den Blattkanten (2) zu entfernen.

Mit (16) ist die Drehrichtung des Fräswerkzeuges (10, 11, 12) angedeutet, die im Zusammenhang mit der Vorschubrichtung (17) und der Spannstation (3) steht. In tangentialer Wirkungsrichtung der Fräswerkzeuge (11, 12) befindet sich am Gestell (9) eine Abstützscheibe (14), die um die Drehachse (15) drehbar im Gestell (9) gelagert ist. Gegen diese Abstützscheibe (14) wird der Blattstapelrücken (1, 2) unter der Wirkung der Schnittkraft der Fräswerkzeuge (11, 12) angedrückt, während der Blattstapel (1) in Vorschubrichtung (17) voranbewegt wird. Die Reibung des Blattstapelrückens an der Abstützscheibe (14) ist minimal, so daß nur eine geringe Motorleistung erforderlich ist, um den Blattstapel (1) mit der Spannstation (3) entlang der Fräseinrichtung voranzubewegen.

Die Fig. 2 zeigt außerdem noch beispielsweise eine zweite Abstützscheibe (14), die, bezogen auf die Vorschubrichtung (17), parallel zur erstgenannten Abstützscheibe (14) liegt. An dieser zweiten Abstützscheibe (14) wird der Blattstapel entlanggeführt, der bereits gefräst ist. Durch das Fräsen wird auf die Blattkanten (2) eine zu deren Abbiegen tendierende Schnittkraft zur Einwirkung gebracht, wobei die zweite Abstützscheibe (14) die Wirkung hat, diese Abbiegung der Blattkanten (2) wieder rückgängig zu machen, so daß die Blattkanten (2) in der ursprünglich eingespannten Lage die Fräseinrichtung verlassen.

Eine solche Anordnung ist aber auch dafür geeignet, ein und dieselbe Fräseinrichtung für den Fall einzusetzen, daß der Fräskopf (10) in seiner Drehrichtung (16) umgekehrt wird, wobei auch die Vorschubrichtung (17) entgegengesetzt verlaufen würde.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 zeigt, daß die Abstützscheibe (14) in einem Kugellager (19) gelagert ist, das auf einfache Weise um eine als Bolzen wirkende Drehachse (15), der mit dem Gestell (9) fest verbunden ist, rotiert.

In den Fig. 5 und 6 ist eine Antriebseinrichtung für die Spannstation (3) gemäß Fig. 1 dargestellt, die in der Lage ist, den Vorschub des eingespannten Blattstapels (1) zu unterbrechen, sobald eine von den Sicherheitsprüfstellen festgelegte Vorschubkraft (bzw. Widerstand) überschritten wird, die gegenwärtig im Beispiel bei ungefähr 80 N liegt.

Als Antrieb für die Spannstation (3) wird ein Kettentrieb (23) gemäß Fig. 5 vorgesehen, der von einem Antriebsmotor (21) (Fig. 6) über das Antriebsrad (22) angetrieben und über das Umlenkrad (24) und das Spannrad (25) zurückgeführt wird. Mit der Kette dieses Kettentriebes (23) ist eine Zug­ und Drucklasche (26) über das Gelenk (27) verbunden. Diese Lasche (26) greift an den in Fig. 1 dargestellten Zapfen (6) der Spannstation (3) an. In Fig. 5 sind die Spannstation (3) und die Führungsschiene (5) nur symbolisch dargestellt. Der Vorschub der Spannstation (3) erfolgt entsprechend dem Pfeil (17).

Die Fig. 6 stellt nun einen Vertikalschnitt entsprechend der Linie VI-VI in Fig. 5 dar. Man erkennt, daß auf der Antriebswelle (31) des Antriebsmotors (21) für den Vorschub der Spannstation (3) eine Nabe (32) drehschlüssig befestigt ist, die ihrerseits über Lager (33) das drehbar gelagerte Antriebsrad (22) führt. Die Reibkraft des Antriebsrades (22) an der Lagerung (33) wird durch eine Sicherheits-Rutschkupplung (37) festgelegt, die aus einer Spannmutter (35), einer Andrückscheibe (36) und einer dazwischenbefindlichen Feder (34) besteht. Der Motor (21) ist an einem Gestell (38) angeflanscht.

Die Rutschkupplung (37) ist so eingestellt, daß das Antriebsrad (22) stehen bleibt und die Nabe (32) frei durchdreht, sobald ein bestimmter Widerstand beim Vorschub des Blattstapels (1) längs der Fräseinrichtung erreicht wird. Weil die Abstützung des Blattstapels (1) während des Fräsvorganges durch rollende Reibung erfolgt, kann der durch die Rutschkupplung (37) einstellbare Grenzwert sehr niedrig sein.

In Fig. 5 ist außerdem noch gezeigt, daß die Spannstation (3) bzw. die Lasche (6) mit Schalteinrichtungen zusammenwirken, z. B. Anschlagstange (28) und Schalter (29, 30), welche die Beendigung des Vorschubes der Spannstation (3) automatisch steuern.

Stückliste:

 1 Blattstapel
 2 Blattkanten
 3 Spannstation
 4 Führungsstange
 5 Führungsschiene
 6 Zapfen
 7 Spannbacke
 8 Spannbacke
 9 Gestell
10 Fräskopf
11 Fräswerkzeug
12 Schleifwerkzeug
13 Fräserwelle
14 Abstützscheibe
15 Drehachse
16 Drehrichtung
17 Vorschubrichtung
18 Fräsermotor
19 Kugellager
20 Antriebsblock für Vorschub der Spannstation
21 Antriebsmotor
22 Antriebsrad
23 Kettentrieb
24 Umlenkrad
25 Spannrad
26 Zug- und Drucklasche
27 Gelenk
28 Anschlagstange
29 Schalter
30 Schalter
31 Antriebswelle
32 Nabe
33 Lager
34 Feder
35 Spannmutter
36 Andrückscheibe
37 Sicherheits-Rutschkupplung
38 Gestell

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Fräsen der Blattkanten (2) eines eingespannten Blattstapels (1), insbesondere eines zur Klebebindung vorgesehenen Papier-Blattstapels, bei der ein motorisch angetriebener Fräskopf (10) quer zur Führung (4, 5) einer hin- und herbeweglich angetriebenen Spannstation (3) für den Blattstapel angeordnet und eine Abstützung des über die Spannbacken (7, 8) der Spannstation (3) vorstehenden Blattstapelrandes (2) in der tangentialen Wirkungslinie der umlaufenden Fräswerkzeuge (11, 12) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung als drehbar gelagerte Scheibe (14) ausgebildet ist und der Vorschubantrieb der Spannstation (3) mit einer Sicherheits-Rutschkupplung (37) ausgerüstet ist, deren Schlupfmoment kleiner als ein Reibwiderstand ist, der bei Bewegung des Blattstapels (1) längs einer ortsfesten Abstützung entstehen würde.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützscheibe (14) auf einem Kugellager (19) gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zur Förderrichtung (18) des Blattstapels (1) parallel gelagerte Abstützscheiben (14) für die Abstützung des Blattstapels (1) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sicherheits-Rutschkupplung (37) ein auf einer Antriebswelle (31) drehbar gelagertes Antriebsrad (22), z.B. Kettenrad eines Kettenantriebes (23) für die Spannstation (3), vorgesehen ist, die in Führungselementen (4, 5) gelagert das Bindegut (1) über die Fräse (10,11) führt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle (31) eine Nabe (32) drehschlüssig angeordnet ist, auf der das Antriebsrad (22) drehbar gelagert und eine in axialer Richtung mit verstellbarem Federdruck (34) auf das Antriebsrad (22) wirkende Spannvorrichtung (35, 36) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Blattstapel (1) liegend in der Spannstation (3) eingespannt ist und daß das Fräswerkzeug (10, 11, 12) um eine horizontale Welle (13) rotiert.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Blattstapel (1) hängend in der Spannstation (3) eingespannt ist und daß das Fräswerkzeug (10, 11, 12) um eine vertikale Welle (13) rotiert.