DE4203988A1 - Verfahren und vorrichtung zum binden von papierlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Binden von aus Bogen­ packs bestehenden Papierlagen, deren Bogen durch Nähen mitein­ ander verbunden werden.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Binden von aus Bogenpacks bestehenden Papierlagen unter Einsatz einer mit wenigstens einer Nähmaschine ausgestatteten Nähstation zum Nähen der Bogen der Papierlagen.

Bei Vorrichtungen der eingangs bezeichneten Art, mit deren Hilfe Papierlagen bzw. deren Bogen zwecks Herstellung von Büchern, Broschüren, Heften oder dergleichen durch Nähen ver­ bunden werden, ergeben sich in Abhängigkeit von einer zunehmen­ den Lagendicke der Papierlagen sowie von der geforderten Maschinenleistung bzw. dem Papierlagendurchsatz an der Nähma­ schine Probleme hinsichtlich der Wärmeentwicklung und daraus resultierenden Fadenrissen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an einer Vorrichtung der genannten Art leistungssteigernde Maßnahmen zu treffen, die einen einwandfreien Nähvorgang gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Papierlagen vor dem Nähen entlang einer Nahtlinie und im Ab­ stand der Nähstiche mit einer Vorlochung versehen werden.

Grundsätzlich sind verschiedene Techniken zum Erzeugen einer Lochreihe denkbar. Eine besonders vorteilhafte, mit mechani­ schen Mitteln arbeitende Weiterbildung besteht hingegen darin, daß die Vorlochung durch Stanzen bzw. durch Durchstechen der Papierlagen erfolgt. Aus diesem mechanischen Durchstich läßt sich relativ einfach eine zusätzliche Bewegung, beispielsweise ein mechanischer Vorschub, ableiten.

Um einen derartigen Vorschub optimal auf die taktweise erfol­ genden Stanz- und Nähbewegungen abzustimmen, ist es zweckmäßig, wenn jede Papierlage in wenigstens zwei Arbeitsgängen vorge­ locht wird.

Im Sinne einer Leistungssteigerung und besseren Kraftverteilung bei der Umsetzung in eine Vorschubbewegung wird weiterhin vor­ geschlagen, daß mit jedem Arbeitsgang eine Vielzahl von Vor­ stichen ausgeführt wird.

Bei der Ausführung eines Stanzvorganges und einer Vorschubbewe­ gung muß sichergestellt sein, daß die gelochten Papierlagen ihre Form weitgehend einhalten. Andererseits sollte der Vor­ schub der Papierlagen zur Nähstation nicht unnötig verzögert werden. Diesem Ziel dient ein weiterer Vorschlag damit, daß jeder Arbeitsgang einen Förderschritt bzw. Vorschub der Papier­ lage zu einer Nähstation umfaßt, wobei die im wesentlichen quer zueinander verlaufenden Durchstech- und Vorschubbewegungen sich wenigstens teilweise überlagern.

Zweckmäßigerweise wird die Durchstechbewegung durch eine im wesentlichen vertikale Hubbewegung und die Vorschubbewegung durch eine im wesentlichen horizontale Schlittenbewegung aus­ geführt.

Der Übergang von den vergleichsweise in wenigen Schritten seitens des Stanzvorganges erfolgenden Vorschubbewegungen der Papierlagen in die durch den Stichtakt der Nähstation vorge­ gebenen Vorschubbewegungen wird nach einem weiteren Vorschlag dadurch ermöglicht, daß die Papierlage durch den jeweils letzten Förderschritt während der Vorlochung in den Erfassungs­ bereich eines intermittierend im Stichtakt der Nähstation an­ getriebenen Transportmittels vorgeschoben wird.

Dies geschieht nach einer weiteren vorteilhaften Maßnahme dadurch, daß jeder Vorschub der Papierlage im Stichtakt der Nähstation unter Eingriff in die Vorlochung der Papierlage ein­ geleitet und ausgeführt wird.

Zum Abschluß der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird darüber hinaus vorgeschlagen, daß nach einem abgeschlossenen Nähvorgang einer Papierlage unterseitige und oberseitige Fadenenden abge­ trennt werden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des eingangs bezeichneten Ver­ fahrens ist derart ausgebildet, daß bezogen auf die Förderrich­ tung der Papierlagen stromauf der Nähstation ein ein dem Stich­ muster der Nähmaschine entsprechendes Lochbild erzeugendes Durchdringungsmittel vorgesehen ist.

Einem derartigen Durchdringungsmittel könnten grundsätzlich unterschiedliche technische Prinzipien zugrundeliegen, so zum Beispiel eine Durchlochung mittels Laserstrahl. Eine sichere und mit relativ einfachen Mitteln zu erstellende Weiterbildung besteht hingegen darin, daß das Durchdringungsmittel als Durch­ stichmittel ausgebildet ist, welches entlang einer Nahtlinie mit im Abstand der Nahtstiche der Nähmaschine aneinadergereihten Stanzwerkzeugen besetzt ist.

Eine sowohl der Stanzleistung als auch der Förderleistung opti­ mal gerecht werdende Weiterbildung besteht darin, daß das Durchstichmittel mit einer einem Teil, jedoch höchstens der Hälfte der Nahtstiche der Nahtlinie einer Papierlage entspre­ chenden Anzahl von Stanzwerkzeugen versehen ist.

Zur Erzielung einer optimalen Zusammenwirkung von Stanz- und Förderschritten ist außerdem vorgesehen, daß das Durchstich­ mittel einen in einer vertikalen Ebene wirkenden Stanzantrieb und einen in einer horizontalen Ebene wirkenden Vorschubantrieb aufweist, deren Bewegungsabfolgen sich teilweise überlagern.

Um einen phasengerechten Vorschub zur Nähstation sicherzustel­ len, bei dem auch die Stichweite konstantgehalten wird, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung zwischen dem Durchstichmittel und der Nähstation ein in die vorgestanzten Nahtstiche eingrei­ fendes, auf den intermittierenden Stichtakt der Nähstation abgestimmtes Transportmittel angeordnet.

Die Zuverlässigkeit dieser Anordnung wird nach einer Weiter­ bildung dadurch erhöht, daß das Transportmittel zwei wechsel­ weise, phasenverschoben arbeitende Transportstößel aufweist, die jeweils mit sich in ihrer Rast- und Arbeitsphase ablösenden Hub- und Vorschubantrieben versehen sind.

Schließlich sind zur Komplettierung der erfindungsgemäßen Anordnung der Nähstation stromab ober- und unterseitig der Förderebene der Papierlagen Trennmittel zugeordnet.

Die sich durch die erfindungsgemäße Vorlochung ergebenden Vor­ teile liegen in der durch eine geringere Wärmeentwicklung reduzierten Nadel- und Fadenbelastung, wodurch Nadelbruch und Fadenriß verhindert werden. Darüber hinaus wird die Belastung der Maschine selbst trotz höherer Leistung entscheidend redu­ ziert, wobei ein phasengerechter Vorschub der Papierlagen zu jedem Zeitpunkt gewährleistet bleibt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Hierbei zeigen:

Fig. 1a bis 1d unterschiedliche Arbeitsstellungen der erfindungs­ gemäßen Vorrichtungselemente während eines Arbeits­ zyklus,

Fig. 2a bis 2d unterschiedliche Arbeitsstellungen eines erfin­ dungsgemäßen Transportelementes und

Fig. 3a bis 3c Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise einer Vorrichtung zum Vorlochen bzw. zum Nähen der Papierlagen bzw. einer Antriebsvorrichtung.

Als zentrales Aggregat der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Binden von aus Bogenpacks bestehenden ein- oder mehrnutzigen Papierlagen 1 ist gemäß Fig. 1 eine an sich bekannte Näh­ station 2 vorgesehen, welche zum Einnähen von Fäden in der Mitte der Papierlagen mit einer an sich bekannten Nähmaschine 3 ausgestattet ist. Geeignete Maschinen zum Einbringen solcher Nähte sind zum Beispiel Inline-Doppel-Kettenstichmaschinen aus der Baureihe 477 der Firma Dürkopp & Adler, Bielefeld, DE.

Bezogen auf die Förderrichtung (Pfeil 4) der Papierlagen 1 ist der Nähstation stromab ein Fadentrennmittel in Form ober- und unterseitig der Förderebene rotierend angeordneter Trenn­ scheiben 6, 7 zugeordnet.

Stromauf der Nähstation 2 ist ein Durchdringungsmittel in Form eines Durchstichmittels 8 vorgesehen, das entlang der zu nähen­ den Nahtlinie und im Abstand der Nähstiche mit zahlreichen nadelartigen Stanzwerkzeugen 9 zum Vorlochen der Papierlagen 1 besetzt ist, im vorliegenden Fall zum Erzeugen eines einreihi­ gen Lochbildes entsprechend dem Stichmuster der Nähmaschine 3.

Das Durchstichmittel 8 ist oberseitig der Förderebene mit einem vertikalen Stanzantrieb in Form eines Membranzylinders 11 zum Auf- und Abbewegen eines die Stanzwerkzeuge tragenden Stempels 12 sowie unterseitig der Förderebene mit einem Vorschubantrieb in Form eines Kurbeltriebes 13 zum horizontalen Hin- und Rückhub des Durchstichmittels 8 versehen.

Im Ausführungsbeispiel ist das Durchstichmittel 8 mit einer Nadelreihe versehen, die lediglich einen Bruchteil der Naht­ länge bzw. der Papierlagenlänge abdeckt, so daß zahlreiche Stanztakte sowie Vorschubtakte erforderlich sind, um eine Nahtlänge vorzulochen.

Sofern die Vorlochung beispielsweise in nur zwei Takten erfolgen soll, würde das Durchstichmittel 8 mit einer Anzahl Stanzwerkzeugen 9 entsprechend der Hälfte der Nadelstiche der Nahtlinie besetzt sein.

Um formatvariabel zu sein, wäre es auch denkbar, einzelne Nadeln oder Nadelgruppen des Durchstichmittels 8 mit separaten bzw. separat ansteuerbaren Stanzantrieben auszustatten. Zwischen dem Durchstichmittel 8 und der Nähstation 2 befindet sich ein Transportmittel 14, das in seinem Arbeitstakt auf den intermittierenden Stichtakt der Nähstation abgestimmt ist und zu diesem Zweck gemäß Fig. 2 zwei wechselweise, phasenverscho­ ben arbeitende Transportstößel 16, 17 aufweist, die jeweils mit einem als Exzenter oder Kurbel ausgebildeten Hubantrieb 18 sowie Vorschubantrieb 19 versehen sind. Kopfseitig sind die Transportstößel 16, 17 jeweils im Abstand der doppelten Stich­ weite der Nähmaschine 3 mit Transportnadeln 21 besetzt. Strom­ auf des Durchstichmittels 8 ist ein in horizontaler Ebene mit Hilfe eines Kurbeltriebes 22 hin- und herfahrbares Vorschub­ mittel 23 installiert.

Zum Antrieb des Vorschubmittels 23, des Durchstichmittels 8, des Transportmittels 14 und der Nähmaschine 3 dienen ein mit 24 bezeichneter Hauptantriebsstrang und über ein zwischengeschal­ tetes Überlagerungsgetriebe 26 mit Überlagerungsmotor 27 davon abgeleitete Schrittgetriebe 28; 29, 31 für das Durchstichmittel 8 bzw. das Transportmittel 14 und die Nähmaschine 3. Die Antriebskopplung überfolgt über Riementriebe 32, 33, 34, 36, 37.

In Fig. 1a ist mit 38 ein dem Durchstichmittel 8 zugeordnetes Klemmittel und mit 39 ein dem Transportmittel zugeordnetes Andrückmittel bezeichnet.

In den Fig. 1a bis 1d ist ein Durchlauf einer Reihe aufein­ anderfolgender, mit A, B, C, D, E bezeichneter Papierlagen 1 durch die zuvor beschriebenen Arbeitsstationen dargestellt.

In Fig. 1a hat das Durchstichmittel 8 gerade im letzten Arbeitstakt die Papierlage C bis zum Ende vorgelocht und dabei um den Weg S bis unter das Andrückmittel 39 vorgeschoben, welches die Papierlage C anschließend auf die Vorschubnadeln 21 des Transportmittels 14 herunterdrückt.

Der Bewegungsablauf beim Durchstichmittel 8 ist im Diagramm gemäß Fig. 3a dargestellt, worin mit R1 die Rastphase bezeich­ net ist, in der die Nadeln 9 eingestochen werden und mit R2 die Rastphase, in der die Nadeln 9 wieder austauchen, wobei sich, wie ersichtlich, jeweils vor dem Ende der Eintauchphase bzw. vor dem Ende der Austauchphase geringfügige Bewegungsüber­ schneidungen mit der Vorschubbewegung S ergeben können. Beim Rückhub des Durchstichmittels 8 bis zur Vollendung der 360°-Drehung des Kurbeltriebs 13 wird das Klemmittel 38 auf die Papierlage C abgesenkt, um sie vor Verrutschen zu sichern. Währenddessen wird die nachfolgende Papierlage D durch die Bewegung des Vorschubmittels 23 aus dessen Totpunkt T1 in den Totpunkt T2 (die schraffierte Darstellung bezeichnet eine Zwischenstellung) nachgeschoben und zunächst an ihrem Anfang vom Durchstichmittel 8 erfaßt. Anstelle dieser nicht darge­ stellten Position ist in Fig. 1b eine Zwischenposition des Durchstichmittels 8 im Bereich der Nahtmitte der Papierlage D gezeigt, und zwar bei vollem Durchstich, d. h. bei abgesenktem Stanzantrieb 11, während der Vorschubbewegung in Pfeilrichtung 4. Fig. 1c zeigt den Stanzantrieb 11 vor dem Absenken auf das Nahtende der Papierlage D und vor Beginn der letzten Vorschub­ bewegung in Pfeilrichtung 4 zum Transportmittel 14. Diese Position hat die Papierlage D in Fig. 1d erreicht, während das Durchstichmittel 8 bereits den Anfang der nächstfolgenden Papierlage E vorgezogen hat.

Die Papierlage D wird durch das Andrückmittel 39 während einer ausreichend bemessenen Nähnadelrast von 180° vor dem Beginn des ersten Nadeleinstichs auf die Nadeln 21 des Transportmittels 14 gedrückt. Dies wird erreicht durch eine aus dem Diagramm gemäß Fig. 3c ersichtliche Drehzahlminderung X des gesamten Antriebsstranges zur Verlängerung der Stich-Rast tRST gemäß Diagramm 3b, worin außerdem mit tST die Zeit pro Stich und mit Vm die mittlere Lagengeschwindigkeit bezeichnet sind. Die Dreh­ zahlminderung wird durch Aktivierung des Überlagerungsgetriebes 26 mittels des Überlagerungsmotors 27 bewirkt.

Die Papierlage D wird auf diese Weise nach Einfädelung in die Nähmaschine 3 intermittierend im Stichtakt der Nähmaschine durch die beiden wechselweise, phasenverschoben in die Vorlo­ chung der Papierlage eingreifenden Transportstößel 16, 17 vorgeschoben.

Ausgehend von einem vollzogenen Vorschub der Papierlage D durch den Transportstößel 17 in Pfeilrichtung 4 gemäß Fig. 2a wird durch Inbetriebnahme des Hubantriebs 18 und Rast des Vorschub­ antriebs 19 der Transportstößel 17 aus der Vorlochung der Papierlage D abwärts herausgezogen und der Transportstößel 16 aufwärts eingestochen. Gemäß Fig. 2c wird anschließend nach Stillsetzung des Hubantriebs 18, d. h. während dessen Rastphase der Vorschubantrieb 19 in Gang gesetzt und die Papierlage D nunmehr durch den Transportstößel 16 vorgeschoben.

In Fig. 2d wiederholt sich in umgekehrter Weise durch Inbe­ triebnahme des Hubantriebs 18 die Zurückziehung des Transport­ stößels 16 und der Einstich des Transportstößels 17.

Die Vorlochung der auf diese Weise vorgeschobenen Papierlage wird somit exakt von der Nähnadel getroffen und ohne großen Kraftaufwand und Reibung vernäht.

Claims (16)

1. Verfahren zum Binden von aus Bogenpacks bestehenden Papier­ lagen, deren Bogen durch Nähen miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierlagen vor dem Nähen ent­ lang einer Nahtlinie und im Abstand der Nähstiche mit einer Vorlochung versehen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlochung durch Stanzen bzw. durch Durchstechen der Papierla­ gen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Papierlage in wenigstens zwei Arbeitsgängen vorgelocht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit jedem Arbeitsgang eine Vielzahl von Vor­ stichen ausgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Arbeitsgang einen Förderschritt bzw. Vor­ schub der Papierlage zu einer Nähstation umfaßt, wobei die im wesentlichen quer zueinander verlaufenden Durchstech- und Vor­ schubbewegungen sich wenigstens teilweise überlagern.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Durchstechbewegung durch eine im wesentlichen vertikale Hubbewegung und die Vorschubbewegung durch eine im wesentlichen horizontale Schlittenbewegung ausgeführt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Papierlage durch den jeweils letzten Förder­ schritt während der Vorlochung in den Erfassungsbereich eines intermittierend im Stichtakt der Nähstation angetriebenen Transportmittels vorgeschoben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorschub der Papierlage im Stichtakt der Nähstation unter Eingriff in die Vorlochung der Papierlage eingeleitet und aus­ geführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach einem abgeschlossenen Nähvorgang einer Papierlage unterseitige und oberseitige Fadenenden abgetrennt werden.

10. Vorrichtung zum Binden von aus Bogenpacks bestehenden Papierlagen unter Einsatz einer mit wenigstens einer Näh­ maschine ausgestatteten Nähstation zum Nähen der Bogen der Papierlagen, dadurch gekennzeichnet daß bezogen auf die Förderrichtung (Pfeil 4) der Papierlagen (1) stromauf der Nähstation (2) ein ein dem Stichmuster der Nähmaschine (3) entsprechendes Lochbild erzeugendes Durchdringungsmittel (8) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchdringungsmittel als Durchstichmittel (8) ausgebildet ist, welches entlang einer Nahtlinie mit im Abstand der Näh­ stiche der Nähmaschine (3) aneinandergereihten Stanzwerkzeugen (9) besetzt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß das Durchstichmittel (8) mit einer einem Teil, jedoch höchstens der Hälfte der Nahtstiche der Nahtlinie einer Papier­ lage (1) entsprechenden Anzahl von Stanzwerkzeugen (9) versehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchstichmittel (8) einen in einer vertikalen Ebene wirkenden Stanzantrieb (11) und einen in einer horizontalen Ebene wirkenden Vorschubantrieb (13) aufweist, deren Bewegungsabfolgen sich teilweise überlagern.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Durchstichmittel (8) und der Nähstation (2) ein in die vorgestanzten Nahtstiche eingreifen­ des, auf den intermittierenden Stichtakt der Nähstation abge­ stimmtes Transportmittel (14) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportmittel (14) zwei wechselweise, phasenverschoben arbeitende Transportstößel (16, 17) aufweist, die jeweils mit sich in ihrer Rast- und Arbeitsphase ablösenden Hub- und Vorschubantrieben (18, 19) versehen sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Nähstation (2) stromab ober- und unter­ seitig der Förderebene der Papierlagen (1) Trennmittel (6, 7) zugeordnet sind.