DE3936186C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vorbereitenden Bearbeiten der Schmalseite eines zu einem Buch zu binden­ den Blattstapels aus Papier beliebigen Materials mittels bekannter Aufrauh-, Kerb-, Schneid-, oder Bürstwerkzeuge, jedoch mit gleichzeitiger Kompensation der auf den Blatt­ stapel bei der Bearbeitung üblicherweise einwirkenden Querkraftkomponenten zur Vermeidung von relativen Ver­ schiebungen der Blätter im Blattstapel und der für die Bindung hinderlichen Verschmierung der aufgerauhten Blattkanten bei glatten Strichen und die gleichzeitige abschnittsweise Kompression bzw. Auffächerung der Einzel­ blätter an den Schmalseiten der Blattstapel in einem Ar­ beitsgang.

Die Anforderungen an die Haltbarkeit von Bindegut nehmen zu. Zunehmend finden auch besonders schwer zu verkleben­ de Papiersorten wie beschichtete Hochglanzpapiere oder Papiere besonders hoher Glätte Verbreitung. Sie erschwe­ ren besonders die Adsorption der Klebstoffteilchen an den Schnittkanten.

Zur Verbesserung der Klebebindungen werden die zu binden­ den Blattstapel deshalb mit ihrer Schmalseite vor der Be­ leimstation über vorbereitende Bearbeitungsstationen wie Aufrauh-, Kerb- oder ähnliche Stationen geführt, wo sie z. B. mit Hilfe spezieller Vorrichtungen mechanisch aufge­ rauht oder eingekerbt werden. Dadurch wird im Bereich der Schnittfläche an den Blattkanten die Oberflächenstruktur geöffnet, so daß der Kleber in die Papierstruktur eindrin­ gen und eine dauerhafte Klebeverbindung herstellen kann.

Auf dem Markt und aus der Literatur sind Verfahren und Vorrichtungen zur Aufrauhung oder ähnlichen vorbereiten­ den Arbeiten von Bindegut in den unterschiedlichsten Ver­ sionen bekannt (z. B. DE 32 34 934, DE 27 18 296, DE 27 19 402, DE 22 23 674, DE 29 15 658 A1.

Allen bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist gemein­ sam, daß beim Eingriff der Bearbeitungswerkzeuge, z. B. der Schneiden zum Aufrauhen der Kanten, die quer zum Blattstapel gerichteten Kraftkomponenten in einem Zeit­ punkt immer einseitig zur zu bearbeitenden Blattkante verlaufen.

Dem entscheidenden Aspekt der gleichzeitigen Bearbeitung des Blattstapels mit mehreren sich überlappenden, neben­ einanderliegenden Werkzeugen mit gegengerichteten Kraft­ einwirkungen, wie sie Kernpunkt des angemeldeten Verfah­ rens sind, kommt das in DE-OS 24 16 461 offenbarte Verfahren einer Präzisionsbuchschneidmaschine am nächsten (Stand der Technik). Dieses Verfahren dient zwar nur zum Schneiden der Blattstapel, es ist jedoch da­ durch gekennzeichnet, daß axial zur Längsrichtung eines Buchblattstapels an den gegenüberliegenden Seiten, ebenso wie im beschriebenen Verfahren, entgegengesetzt rotieren­ de Werkzeuge (dort Schneidräder) angeordnet sind.

Wesentlich für die bekannte Schneidmaschine ist, daß die Schneidräder in axialer Richtung nacheinander angeordnet sind, so daß die Angriffspunkte der Schneiden zueinander in Längsrichtung der Blattstapel versetzt sind. In dem Verfahren, das der Schneidmaschine zugrundeliegt, erfol­ gen also die Teilschnitte - bezogen auf die Stapellänge zeitlich versetzt nacheinander. Außerdem greifen die Schneiden nicht über die gesamte Buchrückenbreite ein, sondern jeweils nur zur Hälfte. Durch dieses Verfahren wird in der 1. Stapelhälfte das Papier durch den ersten Schneidkranz in die eine Richtung und anschließend auf der 2. Hälfte in die andere Richtung gedrückt, so daß quer zur Längsrichtung des Blattstapels ein Drehmoment entsteht. Die Kräfte an den Eingriffspunkten der Schnei­ den heben sich nicht auf, sondern verstärken sich noch, so daß es die typischen Überlappungsverschiebungen an den Blattschnittkanten gibt. Da jeder der beiden Messerköpfe nur einen Teil des Blattstapels bearbeiten kann, ist eine Querkraftkompensation beider Werkzeuge bezogen auf den gesamten Blattstapel damit ausgeschlossen, was durch das vorliegend angemeldete Verfahren erreicht werden soll.

Der entscheidende Unterschied und die erfinderische Fort­ entwicklung des vorliegenden Verfahrens zu dem offenbar­ ten Verfahren besteht darin, daß bei der Präzisions­ schneidmaschine die gegenüberliegenden Schneidmesser je­ weils nur einen Teil des Blattstapels zeitlich nacheinan­ der erfassen, während durch die Anordnung und Ausbildung der Bearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Anmeldung eine Bearbeitung der gesamten Buchblockbreite durch jedes einzelne Werkzeug erreicht wird und immer mindestens zwei unmittelbar nebeneinander positionierte Werkzeuge mit ge­ gengerichteten Kräften gleichzeitig im Eingriff stehen. Dies geschieht durch in entgegengesetzter Drehrichtung rotierende Werkzeugköpfe mit sternförmig angeordneten Tragarmen für die Aufnahme der Werkzeuge, die zeitlich überlappend über die gesamte Buchblockbreite und mit ent­ gegengesetzter Kraftrichtung im Eingriff stehen.

Im Unterschied zu DE-OS 24 16 461 können bei der vorliegen­ den Realisierung die Werkzeugträger nicht nur auf unter­ schiedlichen Seiten der Blattstapel in Längsrichtung ver­ schoben angeordnet werden, sondern genau diametral gegen­ über. Dies war bei den bisherigen Verfahren und Vorrich­ tungen nie der Fall. Eine Überlappung der Werkzeugträger und damit der Werkzeugeingriffe wäre auch bei der Präzi­ sionsschneidmaschine technisch ausgeschlossen.

Auch alle anderen bekannten und zitierten Veröffentli­ chungen beinhalten kein Verfahren, bei dem in einem ein­ zigen Arbeitsschritt eine kraftkompensierende Wirkung er­ reicht wird.

Die Folge ist, daß bei allen bekannten Verfahren und kon­ kreten Realisierungen einseitige Druck-Kräfte entstehen und insbesondere bei stumpfer werdenden Schneiden noch zunehmen.

Als Resultat davon verschieben sich die einzelnen Blätter in einem Blattstapel gegeneinander in eine bestimmte Vor­ zugsrichtung. Damit legen sich die Kantenbereiche der Einzelblätter nicht nur zunehmend quer, sondern schieben sich zum Teil über die nebenliegenden Blattkanten. Da­ durch wird verhindert, daß die Werkzeugschneiden alle Kanten erreichen und alle Kantenstrukturen öffnen. Als Folge davon kann auch der Leim später wegen der Schrägla­ ge einerseits und den teilüberlappenden Kanten anderer­ seits nicht oder nicht gleichmäßig eindringen. Fehlerhaf­ te zumindest nicht ausreichend haltbare Bindungen sind häufig die Folge. Bei schwer zu bearbeitenden Papiersor­ ten (Kunststoffbeschichtungen, hohe Glätte, etc.) scheidet die Möglichkeit der einfachen Klebebindung oft aus, wo­ durch der Preis für Bücher steigt.

Ferner muß beim Binden das Eindringen des Klebers zwi­ schen die Blätter des Blattstapels verhindert werden. Da­ zu müssen die Einzelblätter des Blattstapels zusammenge­ preßt werden. Zuvor jedoch sollte der Blattstapel insbe­ sondere bei spanabhebender Bearbeitung wie Kerbung, Auf­ rauhung, etc. leicht aufgefächert werden, weil dann die Rückstände leicht ausfallen bzw. ausgeblasen werden kön­ nen. Dies ist bei den bekannten Verfahren jedoch auch nicht realisierbar, weil alle Bearbeitungswerkzeuge nur in eine Drehrichtung weisen und damit den Stapel weder von innen nach außen gleichzeitig auffächern oder von beiden Seiten nach innen zusammenpressen.

Ziel der Erfindung ist deshalb ein Bearbeitungsverfahren zur vorbereitenden Bearbeitung der Schmalseite eines zu einem Buch zu bindenden Blattstapels aus Papier beliebi­ gen Materials, insbesondere zur Vorbereitung der Klebe­ bindung, und dessen Realisierung durch eine Vorrichtung, mit deren Hilfe weitestgehend unabhängig von der Papier­ sorte die mit den bekannten Verfahren und Vorrichtungen verbundenen Nachteile vermieden werden und gleichzeitig neben der Bearbeitung des Blattstapels mit Bearbeitungs­ werkzeugen insbesondere zur Oberflächenstrukturöffnung an den Blattkanten eine bedarfsgerechte Kompression bzw. Auffächerung der Einzelblätter für die nachfolgende Rei­ nigung und Verleimung des Blattstapels in einem einzigen Arbeitsschritt erreicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Blattstapel-Bearbei­ tungsvorrichtung aus mindestens zwei, in entgegengesetz­ ter Richtung rotierenden Werkzeugköpfen (I und II) mit sternförmig angeordneten Tragarmen für die Aufnahme von Bearbeitungswerkzeugen (vorzugsweise Schneidelemente oder Bürsteinsätze) (9) besteht und die entgegengerichtet dre­ henden Werkzeuge zu jedem Zeitpunkt überlappend derart am Blattstapel (10) über die gesamte Breite im Eingriff ste­ hen, daß sich die daraus resultierenden quer zum Blatt­ stapel gerichteten Kraftkomponenten Q_R1 bis Q_R3 und Q_L1 bis Q_L3 gegenseitig kompensieren, also keine oder höch­ stens eine sehr kleine resultierende Querkraft bilden.

Abb. 1 und 2 verdeutlichen, daß durch den kreisförmigen Bearbeitungsschnitt an der Schmalseite eines Blattstapels (in Abb. 1 dargestellt an einer einzelnen Blattkante, in Abb. 2 beispielhaft an den Anfangsangriffspunkten zweier Werkzeugarme) bei der eingezeichneten Vorschubrichtung des Stapels (10) und bei ortsunveränderlich montierter Bearbeitungsvorrichtung der Blattstapel beim Durchlauf eines gegengerichteten Werkzeugpaares (z. B. Schneidkeil­ paar) am Beginn des Schnittes zusammengepreßt und am Ende des Schnittes aufgefächert wird. Durch die Auffächerung kann leicht der Schnittabfall abgesaugt werden. Durch den Vorschub des Papierstapels gelangt jedoch am Ende nur mehr der Anfang der Kreisbogenbearbeitung zum Einsatz, so daß gewährleistet ist, daß am Ende des Stapeldurchlau­ fes die Kompression wieder besteht und kein Kleber zwi­ schen die Blätter eindringen kann.

Außerdem kann die Drehrichtung der Bearbeitungsvorrich­ tung umgedreht werden, so daß - bezogen auf den kreisför­ migen Bearbeitungsschnitt - zuerst die auffächernde und anschließend die komprimierende Bearbeitung erfolgt. Durch die Antriebsumschaltung wird also das umgekehrte Ergebnis erreicht. Je nach Vorschubgeschwindigkeit des Blattstapels, dem Abstand seiner Klammerung von der Auf­ rauhebene und der Geschwindigkeit und Drehrichtung der Bearbeitungsvorrichtung kann die Stärke der Auffächerung beliebig eingestellt werden. Durch diese Komponente des Verfahrens kann der Tatsache entsprochen werden, daß be­ stimmte Papiersorten auch eine geringe Auffächerung für eine stabile Haltbarkeit der Klebebindung benötigen, wäh­ rend dies bei anderem Papier nicht gilt, weil dieses Pa­ pier den Kleber auch bei kleiner Oberflächenstruktur leicht und intensiv aufnimmt.

Zur Realisierung des Verfahrens und zur Lösung der kon­ kreten Aufgabe ist nachfolgend ein Ausführungsbeispiel mit schneidenden Werkzeugen zum Aufrauhen der Blattkanten beschrieben und in Abb. 3 und 4 dargestellt.

In einem Gehäuse (1) wird durch einen in seiner Drehrich­ tung umschaltbaren und zweckmäßigerweise in seiner Dreh­ zahl regelbaren Motor (2) eine Welle (3) angetrieben, auf der ein Zahnrad (4) sitzt, das über ein zweites Zahnrad (5) die Welle (6) in entgegengesetzter Richtung antreibt.

An den Stirnenden der Wellen (3) und (6) ist jeweils ein Werkzeugkopf (7) mit vorzugsweise 2 oder mehr sternförmig angeordneten (im Ausführungsbeispiel 4) Armen (8) befe­ stigt, die sich in entgegengesetzter Richtung drehen. Auf ihnen sind von innen nach außen Schneidelemente (9) angeordnet, vorzugsweise ausgebildet als auswechselbare Schneidkeile (Detaillabb. A in Abb. 4), wobei auch andere Schneidelemente oder z. B. die Beschichtung der Arme mit Schleifmitteln oder Bürstvorrichtungen denkbar wären. Die in der Zeichnung beschriebenen Schneidkeile können je nach Drehrichtung auf der - in Draufsicht auf den Werk­ zeugkopf gesehenen - linken oder rechten Seite der Arme montiert werden, so daß die Schneiden auch bei Drehrich­ tungsumkehr immer in Bewegungsrichtung der Werkzeugarme weisen.

Durch eine geringe Versetzung der Schneidelemente vom Ro­ tationsmittelpunkt des jeweiligen Werkzeugkopfes aus ge­ sehen längs der gegenläufigen armförmigen Träger (8) wird erreicht, daß sich die gegeneinander gerichteten Kraft­ komponenten Q_R1 bis Q_R3 und Q_L1 bis Q_L3 der Tangential­ kräfte K_R1 bis K_R3 und K_L1 bis K_L3 (Abb. 2) bzw. die Querkraftkomponenten k_Q1 und k′_Q1 und k_Q2 und k′_Q2 der Tangentialkräfte K1 und K1′ sowie K2 und K2′ (Abb. 1) in ihrer verschiebenden Wirkung weitgehend aufheben und die Blattstapelkanten über die gesamte Länge gleichmäßig auf­ gerauht oder eingekerbt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zum vorbereitenden Bearbeiten der Schmal­ seite eines zu bindenden Blattstapels (Buchblock) aus Papier beliebigen Materials mittels bekannter Auf­ rauh-, Kerb-, Schneid-, oder Bürstwerkzeuge, bei dem durch eine besondere Anordnung und Ausbildung der Be­ arbeitungsvorrichtung über die gesamte Buchblockbrei­ te immer mindestens zwei unmittelbar nebeneinander positionierte Werkzeuge mit gegengerichteten Kräften gleichzeitig im Eingriff stehen und damit die auf den Blattstapel bei der Bearbeitung üblicher­ weise einwirkenden Querkraftkomponenten zur Vermei­ dung von relativen Verschiebungen der Blätter im Blattstapel und der für die Bindung hinderlichen Ver­ schmierung der aufgerauhten Blattkanten bei glatten Strichen weitestgehend kompensiert und die Einzel­ blätter an den Schmalseiten des Buchblocks im glei­ chen Arbeitsgang abschnittsweise komprimiert und auf­ gefächert werden, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Blattstapel- Bearbeitungsvorrichtung mit mindestens zwei in entge­ gengesetzter Drehrichtung rotierenden Werkzeugköpfen (I und II) mit Bearbeitungswerkzeugen (9) (vorzugs­ weise Schneidelementen oder Bürsteinsätzen) zur Bear­ beitung der Schmalseiten eines Blattstapels (10) die Werkzeuge (9) des einen Werkzeugkopfes (I) mit den Werkzeugen (9) des entgegengesetzt rotierenden Werk­ zeugkopfes (II) abwechselnd über die gesamte Buch­ blockbreite (10) ineinandergreifend zusammenarbeiten und so im Eingriff stehen, daß die quer zum Blattsta­ pel gerichteten Kraftkomponenten Q_L1 bis Q_L3 des ei­ nen Werkzeugkopfes (I) entgegengesetzt zu den Quer­ komponenten Q_R1 bis Q_R3 der Kräfte des anderen Werk­ zeugkopfes (II) gerichtet sind und sich die Summen dieser Querkräfte beider Werkzeugköpfe I und II weitestgehend oder vollständig kompensieren.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, bei der eine Transportvorrichtung mit bei­ derseitiger Klammerung (z. B. Ketten, Plattenketten- oder Riemenfördervorrichtung) Bindegut (Buchblöcke) (10) von einer Station, z. B. einer Einlegestation, zu einer zweiten Station, z. B. einer Bearbeitungs- oder Abnahmestation, über eine Aufrauhstation befördert, die in ihrer Laufrichtung gegeneinander rotierende, mit Aufrauhschneidevorrichtungen versehene Werkzeuge enthält, dadurch gekennzeichnet, daß quer zur Längs­ richtung des Buchblocks (10) genau gegenüberliegend und in entgegengesetzter Drehrichtung rotierende Werkzeugköpfe (7) mit sternförmig angeordneten Trag­ armen (8) für die Aufnahme von Werkzeugen bekannter Art (9) (z. B. Schneidelemente) angeordnet sind und diese Schneidelemente ihrerseits so angeordnet sind, daß sie in Längsrichtung der Tragarme (8) vom Rotati­ onsmittelpunkt des jeweiligen Werkzeugkopfes aus ge­ sehen zueinander so versetzt sind, daß sie abwech­ selnd über die gesamte Buchblockbreite überlappend ineinandergreifen und derart zusammenarbeiten, daß sich die von ihnen erzeugten und entgegengerichteten Querkraftkomponenten kompensieren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrichtungen der entgegengesetzt rotieren­ den Werkzeugköpfe jeweils in ihre Gegenrichtungen umschaltbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schneidelemente in ihrer Schneid­ richtung auf den Tragarmen um einen bestimmten Win­ kel, vorzugsweise um 180 Grad drehbar, montierbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die entgegengesetzt rotierenden Werk­ zeugköpfe bzw. Tragarme jeweils einzeln angetrieben sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens je zwei gegeneinanderdrehen­ de Werkzeugköpfe bzw. Tragarme über ein Getriebe von nur einem Motor angetrieben werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bearbeitungsvorrichtung und damit die Schnittebene der Schneidelemente zur Einspannebe­ ne des Blattstapels parallel verschiebbar angeordnet und justierbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die rotierenden Werkzeugköpfe bzw. Werkzeugtragarme anstelle mit Schneidvorrichtungen mit anderen Werkzeugen (z. B. Bürsten) zur Bearbeitung von Buchblöcken bestückt sind.