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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Falzmaschine zum Falzen eines
Bahnmaterials entlang von Querfalzlinien. Spezieller bezieht sich
die Erfindung auf eine Falzmaschine eines Typs, der ein Paar gegenläufig drehende
Falzwalzen umfasst, die nebeneinander angeordnet sind, mit parallelen
Achsen, wovon jede zumindest ein Greiferelement aufweist, um das
Bahnmaterial entlang von Querlinien zu ergreifen und längs dieser
Linien Falze herzustellen.
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Die
Erfindung bezieht sich außerdem
auf ein Mittel zum Falzen eines durchgängigen Bahnmaterials gemäß quer verlaufenden
Linien im Zickzack.
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Stand der Technik
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Bei
vielen Falzmaschinen, die auf dem Gebiet der Papierverarbeitung
genutzt werden, um beispielsweise zusammengefaltete Papierservietten herzustellen,
wird ein durchgängiges
Bahnmaterial – das
zuvor entlang einer Längslinie
gefaltet worden sein kann – einem
Paar gegenläufig
drehender Walzen zugeführt,
die mit parallelen Achsen nebeneinander derart angeordnet sind,
dass ein Spalt definiert ist, durch welchen das Bahnmaterial eingeführt wird. An
jeder Walze sind Elemente angeordnet, die den Falz in dem Bahnmaterial
herstellen. Die erwähnten Elemente
sind derart angeordnet und werden derart gesteuert, dass das Bahnmaterial
im Zickzack gefalzt wird, indem es abwechselnd zunächst an
einer und danach an der anderen der beiden gegenläufig drehenden
Falzwalzen haftet. Das aus dem im Zickzack gefalteten Bahnmaterial
gebildete Paket wird danach mit einer Klinge geschnitten und in
zwei Reihen aus Papierservietten oder ähnlichen gefalteten Erzeugnissen
getrennt.
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Eine
Maschine dieser Art ist beispielsweise in der WO-A-9728076 und in
der WO-A-0162651 beschrieben. Andere Beispiele für Falzmaschinen sind in US-Patent
3,195,882, in US-Patent 3,229,974, in US-Patent 3,820,774, in US-Patent
3,689,061, in dem deutschen Patent 446.753 und in dem deutschen
Patent 429.288 beschrieben.
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Die
Falzelemente dieser Falzmaschinen umfassen auf jeder Falzwalze ein
Greiferelement, durch welches das Bahnmaterial bei jeder Umdrehung
der Walze entlang einer Falzlinie gegriffen wird. Um das Bahnmaterial
in das Greiferelement einzuführen, sind
jeweilige Falzmesser oder -keile an den beiden Falzwalzen angeordnet,
und zwar an Positionen, die winkelmäßig in Bezug auf die Greiferelemente
versetzt sind. Um einen Falz herzustellen, befinden sich ein Falzmesser
einer der beiden Falzwalzen und ein Greiferelement der anderen Falzwalze
in solchen Winkelstellungen, dass sie in dem Spalt, der zwischen
den beiden Falzwalzen definiert ist, in Übereinstimmung zueinander kommen
und das Bahnmaterial durch das Falzmesser in das Greiferelement
hinein geschoben wird.
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Typischerweise
weist jede der beiden Falzwalzen zumindest ein Falzmesser und ein
Greiferelement auf, sodass für
jede vollständige
Umdrehung der zwei Falzwalzen zumindest zwei Falze an dem Bahnmaterial
erzeugt werden.
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Durch
das Vorhandensein der Falzmesser und Greiferelemente auf den gegenläufig drehenden Falzwalzen
werden diese Maschinen aus mechanischer Sicht besonders komplex.
Zudem besteht tendenziell die Möglichkeit
einer Beschädigung
des Bahnmaterials durch die mechanische Wirkung des Falzmessers
oder -keils auf dieses. Die Falzmesser unterliegen einem schnellen
Verschleiß mit
daraus folgenden Instandhaltungskosten.
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Aufgaben und Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Falzmaschine
der vorstehenden Art zu erzeugen, die einfacher, aber gleichzeitig
effizient und zuverlässig
ist.
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Diese
und weitere Aufgaben und Vorteile, die für Fachleute auf dem Gebiet
durch Lesen des nachstehenden Textes offensichtlich werden sollten,
werden grundsätzlich
mit einer Falzmaschine gelöst
bzw. erzielt, die in Kombination umfasst: zumindest eine Falzwalze
mit wenigstens einem mechanischen Greiferelement, um das Bahnmaterial
zu ergreifen, zugeordnet diesem zumindest einem Greiferelement ein Bauteil
mit gasförmiger
Strömung,
beispielsweise ein Bauteil mit Luftströmung, zum Einführen des
Bahnmaterials zu dem Greiferelement hin.
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Entsprechend
einer ersten Ausführungsform umfasst
das Bauteil mit Luftströmung
ein Unterdruckbauteil, um das Bahnmaterial zu dem Greiferelement hin
oder in dieses hinein zu ziehen.
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Entsprechend
einer anderen Ausführungsform
umfasst das Bauteil mit Gas- oder Luftströmung ein Luftdüsenteil,
um eine Druckluftströmung
zu erzeugen, um das Bahnmaterial zu dem Greiferelement hin oder
in dieses zu drücken.
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In
der Praxis können
zwei gegenläufig
drehende Falzwalzen nebeneinander angeordnet sein, wovon jede mit
einem oder mehreren Greiferelementen ausgerüstet ist.
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Bei
einer Anordnung dieser Art wird das Bahnmaterial durch die Wirkung
des Unterdrucks in das Greiferelement eingeführt, ohne dass es erforderlich
ist, ein Falzmesser an der gegenüberliegenden
Falzwalze bereitzustellen. Dadurch vereinfacht sich der Aufbau der
Maschine beträchtlich,
da an jeder Falzwalze nur Greiferelemente mit dem jeweiligen Unterdrucksystem
vorhanden sind und es nicht mehr notwendig ist, die Falzmesser bereitzustellen. Darüber hinaus
ist es weniger wahrscheinlich, dass das Bahnmaterial durch die Ansaugwirkung
beschädigt
wird, im Vergleich zu der mechanischen Wirkung üblicher Falzmesser, insbesondere
wenn außergewöhnlich weiche
oder geprägte
Produkte verarbeitet werden, an denen sich durch die Wirkung mechanischer
Bauteile leicht Abdrücke
bilden.
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Außerdem wird
der Vorteil einer größeren Betriebstoleranz
erzielt, im Vergleich zu einer vollständig mechanischen Falzmaschine,
bei der eine sehr viel höhere
Präzision
erforderlich ist, um die Bewegungen der Falzmesser in Bezug auf
die Greiferelemente zu synchronisieren. Bei Verwendung eines Unterdrucks,
um zu bewirken, dass das Bahnmaterial in das Greiferelement eindringt,
sind sogar nennenswerte Näherungen
bei der Synchronisierung der Bewegungen akzeptabel.
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In
der Praxis wird, um eine korrekte und zuverlässige Funktionsweise zu erreichen
und den Verbrauch zu reduzieren, jedes der Unterdruckbauteile mit
einer Einrichtung zum Aktivieren und Deaktivieren des Sogs in Funktion
der Winkelstellung der jeweiligen Falzwalze verknüpft sein,
wobei das Unterdruckbauteil jeder Falzwalze für einen Bruchteil einer vollständigen Umdrehung
der jeweiligen Falzwalze aktiv ist.
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Jedes
der Greiferelemente kann ein bewegliches Element umfassen, das mit
einem ersten Stop oder Anschlag zusammenwirkt, wobei das Unterdruckbauteil
einen Sog nutzt, um das Bahnmaterial zwischen dem beweglichen Bauteil
und dem Anschlag zu positionieren. Zu diesem Zweck können geeignete
Einrichtungen vorgesehen sein, um die Wirkung des Sogs auf die gewünschte Zone
zu begrenzen. In der Praxis kann in jeder der Falzwalzen zumindest
eine Kavität
im Wesentlichen parallel zu deren Rotationsachse vorgesehen sein,
die sich zu der Zylinderoberfläche
der Falzwalze hin öffnet,
wobei im Inneren der Kavität
ein jeweiliges Greiferelement aufgenommen ist, wobei ein Unterdruckkanal, der
Bestandteil des jeweiligen Unterdruckbauteils ist, in der Kavität endet.
In diesem Fall ist vorteilhafterweise jede der Kavitäten mit Mitteln
versehen, um die Wirkung des Unterdrucks auf eine Seite des beweglichen
Elements zwischen diesem und dem ersten Anschlag zu begrenzen. Zu
diesem Zweck kann beispielsweise in jeder Kavität ein erster Block, der den ersten
Anschlag definiert, mit welchem das jeweilige bewegliche Element
zusammenwirkt, fixiert sein. Dieser erste Block begrenzt ein mit
dem Unterdruckkanal in Verbindung stehendes Unterdruckkompartiment
und ist mit einer Mehrzahl von Sauglöchern versehen, die entlang
der Längserstreckung
des ersten Blocks verteilt sind und auf einer Oberfläche des Blocks
enden, die in Bezug auf das Unterdruckkompartiment auf der entgegengesetzten
Seite angeordnet ist und dem beweglichen Element zugewandt ist. Diese
Oberfläche
kann derart gestaltet sein, dass sie eine dichtende Oberfläche bildet,
die mit einer oszillierenden Welle zusammenwirkt, die einen Bestandteil
des beweglichen Elements bildet. Die Löcher sind in diesem Fall zwischen
dem durch den Block definierten ersten Anschlag und der dichtenden
Fläche angeordnet.
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Um
jede rotierende Falzwalze mit einer festen Saugleitung zu verbinden,
kann jede der Falzwalzen vorteilhafterweise mit einem Gleitblock
verknüpft sein,
wobei sich zwischen der Saugleitung und einem Unterdruckkanal in
der jeweiligen Falzwalze ein Verbindungskanal befindet. Dieser Gleitblock
liegt auf einer Gleitfläche
auf, die an der Falzwalze vorgesehen ist, typischerweise und in
vorteilhafter Weise auf einer der beiden Stirnflächen der Walze und insbesondere
vorzugsweise der oberen Oberfläche.
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Der
Gleitblock kann in vorteilhafter Weise elastisch gegen die Gleitfläche gedrückt werden,
die an der jeweiligen Walze ausgebildet ist. Er kann einen verlängerten
Ausschnitt aufweisen, der mit der jeweiligen Falzwalze in Verbindung
steht.
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Die
Vorrichtungen zum Aktivieren und Deaktivieren des Unterdrucks können einstellbar
sein, um die Öffnungs-
und Schließstellung
für den
Unterdruck in Funktion der Winkel position der jeweiligen Falzwalze
einzustellen. Zu diesem Zweck kann, wenn ein Gleitblock derart vorgesehen
ist, dass er pneumatisch die Falzwalze mit einer Unterdruckleitung
verbindet, dieser Gleitblock derart gestaltet sein, dass er in einer
speziellen Winkelposition angeordnet ist, die bezüglich der
jeweiligen Falzwalze einstellbar ist, sodass sich die Positionen
einstellen lassen, an welchen der Unterdruck beginnt und aufhört. Wenn ein
Luftdüsenteil
genutzt wird, um das Bahnmaterial zu dem Greiferelement hin zu drücken, kann
das Luftdüsenteil
auf der Oberfläche
einer Falzwalze oder einer parallel und angrenzend an eine Falzwalze
vorgesehenen Walze angeordnet sein, und zwar an einer Position,
die mit der Position des Greiferelements auf der gegenüberliegenden
Falzwalze phasenmäßig derart
abgestimmt ist, dass das Luftdüsenteil
in Übereinstimmung
mit dem zwischen den Falzwalzen gebildeten Spalt vor dem Greiferelement durchläuft, wenn
die Walzen rotieren. Wenn die Maschine zwei parallele und benachbarte
Falzwalzen umfasst, können
auf jeder Falzwalze ein Greiferelement und ein Luftdüsenelement
vorgesehen sein, die an diametral gegenüberliegenden Positionen angeordnet
sind.
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Weitere
vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Maschine
sind in den anhängenden
abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Entsprechend
einem anderen Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren
zum Falzen eines Bahnmaterials entsprechend quer verlaufenden Falzlinien,
welches die folgenden Schritte umfasst:
- – Bereitstellen
zumindest einer Falzwalze, an welcher zumindest ein mechanisches
Greiferelement vorgesehen ist;
- – Drehen
der Falzwalzen, wobei das Bahnmaterial in diese eingeführt wird;
- – Ineingriffnehmen
des Bahnmaterials mit dem zumindest einen Greiferelement.
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Charakteristischerweise
wird entsprechend der Erfindung das Bahnmaterial in die jeweiligen Greiferelemente
durch eine Luftströmung,
beispielsweise durch Sog, eingeführt.
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In
der Praxis können
zwei Falzwalzen vorgesehen werden, die nebeneinander angeordnet
werden und mit Greiferelementen ausgerüstet sind, welche das Bahnmaterial
abwechselnd ergreifen, um dieses im Zickzack zu falzen.
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Weitere
vorteilhafte Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den
anhängenden Ansprüchen ausgeführt und
sollen mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung sollte nun besser verständlich werden durch Verfolgen
der Beschreibung und der beigefügten
Zeichnungen, in welchen nicht-einschränkende Ausführungsformen der Erfindung
gezeigt sind. Insbesondere zeigt in den Zeichnungen:
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1 eine
Vorderansicht der Maschine mit dem jeweiligen Paar Falzwalzen;
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2 eine
Draufsicht entsprechend der Linie II-II aus 1;
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3 eine
Seitenansicht und einen partiellen Längsschnitt einer der beiden
Falzwalzen ohne die internen Elemente;
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4 einen
Längsschnitt
eines Abschnitts der Falzwalze mit den an dieser montierten Greiferelementen;
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5 einen
Schnitt entsprechend der Linie V-V aus 1;
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6 einen
Schnitt entsprechend der Linie VI-VI aus 1;
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7 einen
vergrößerten Längsschnitt
der Unterdruckzone einer der Falzwalzen;
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8 ein
Detail der Draufsicht des Montageflansches der Unterdruckeinheit
einschließlich
des Gleitblocks;
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9 eine
Vorderansicht eines der Blöcke, welcher
den Anschlag für
das bewegliche Element des Greiferelements bildet; die
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10 und 11 zeigen
Querschnitte entsprechend den Linien X-X und XI-XI aus 9;
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12 zeigt
einen Schnitt entsprechend der Linie XII-XII aus 7;
die
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13A bis 13C zeigen
drei unterschiedliche Winkelstellungen der Falzwalzen in der Phase
der Herstellung eines Falzes in dem Bahnmaterial, und zwar in einer
Schnittansicht senkrecht zu der Rotationsachse der Walzen;
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14 zeigt
eine schematische Draufsicht einer modifizierten Ausführungsform
der Erfindung; die
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15A und 15B zeigen
schematisch in einer der Ansicht aus 5 entsprechenden
Ansicht eine verbesserte Ausführungsform
der Erfindung; die
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16A, 16B und 16C zeigen eine schematische Vergrößerung der
Falzzone in drei aufeinander folgenden Momenten des Falzvorgangs
bei der Ausführungsform
aus den 15A und 15C;
und die
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17A, 17B zeigen
die Falzzone in zwei aufeinander folgenden Augenblicken des Falzvorgangs
bei einer anderen Ausführungsform,
bei welcher eine Druckluftströmung
genutzt wird, um das Bahnmaterial zu dem Greiferelement hin zu drücken.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung
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Zunächst auf 1 Bezug
nehmend, weist die Falzmaschine ein Paar Falzwalzen 1 und 3 auf, die
jeweils um vertikale Rotationsachsen 1A und 3A rotieren,
die parallel zueinander und in einem solchen Abstand angeordnet
sind, dass die beiden Falzwalzen 1, 3 zu jeder
Seite eines Spalts 5 angeordnet sind. Die Falzwalze 1 wird
durch Angeln 1C und 1D in entsprechenden Lagern 7, 9 gehalten.
Die Falzwalze 3 wird analog durch Angeln 3C und 3D in
Lagern 11 und 13 gehalten.
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Die
beiden Falzwalzen 1 und 3 werden mittels eines
Zahnrads 14, das mit einem Zahnrad 15 verzahnt
ist, welches auf der Welle der Falzwalze 1 verkeilt ist
und wiederum mit einem Zahnrad verzahnt ist, das auf der Welle der
Falzwalze 3 verkeilt ist, in entgegengesetzte Richtungen
gedreht (Pfeile f1 und f3 in den 5 und 6).
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Am
oberen Ende der Welle 1C der Falzwalze 1 ist eine
Exzenterscheibe 19 montiert, die mittels einer Stange 21 eine
alternierende Bewegung einer Kurbelschwinge 23 (siehe 2)
vermittelt. Die Kurbelschwinge 23 ist auf einer vertikalen
Welle 25 verkeilt, parallel zu den Achsen der beiden Falzwalzen 1, 3,
und trägt
integral mit sich eine geformte Platte 26, die in eine
ringförmige
Nut 27 in der Falzwalze 1 eingefügt ist.
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An
dem in Bezug auf die Ankopplung der Stange 21 entgegengesetzten
Ende ist mit der Kurbelschwinge 23 eine weitere Stange 29 verbunden, deren
entgegengesetztes Ende an einer Stütze 31 angelenkt ist,
die auf einer zu der Welle 25 parallelen Welle 33 verkeilt
ist. Integral mit der Welle 33 ist eine Platte 35 vorgesehen,
analog zu der integral mit der Welle 25 vorgesehenen Platte 26,
und diese ist in eine in der Falzwalze 3 vorgesehene Nut 37 eingefügt.
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Wie
insbesondere in der Schnittansicht aus 5 und, begrenzt
auf die Falzwalze 3, in der Schnittansicht aus 3 zu
sehen ist, sind im Inneren der beiden Falzwalzen 1, 3 längliche
Aufnahmen oder Kavitäten,
die für
beide Walzen generell mit 41 bezeichnet sind, ausgebildet.
Die beiden Kavitäten sind
symmetrisch zueinander, wie insbesondere in 5 zu sehen
ist, und die Falzwalzen werden derart miteinander synchronisiert,
dass sich die Kavitäten an
diametral entgegengesetzten Positionen befinden.
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Die
Kavitäten 41 enden
an der zylindrischen Oberfläche
jeder der beiden Falzwalzen 1, 3. In jeder der
beiden Aufnahmen oder Kavitäten
jeder Falzwalze 1, 3 ist ein Greiferelement aufgenommen,
das als Ganzes mit 43 bezeichnet ist, welches genutzt wird, um
das in den Spalt 5 zwischen den beiden Falzwalzen 1, 3 eingeführte Bahnmaterial
N zu ergreifen und zu falzen. Die beiden Greiferelemente 43 sind
symmetrisch zueinander, und im Nachfolgenden wird nur eines derselben
detaillierter beschrieben.
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Das
Greiferelement umfasst, wie insbesondere in 4 zu sehen
ist, eine Welle mit einer Oszillationsachse 45A parallel
zu der Rotationsachse der jeweiligen Falzwalze. Die Welle 45 wird
durch Lager 47 und 49, die in der jeweiligen Falzwalze
aufgenommen sind, gehalten.
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Die
Welle wird in eine schwingende Bewegung um ihre Achse herum versetzt,
die mit Hilfe eines Nockens 51 gesteuert wird, der einen
Kanal 53 aufweist, in dessen Inneres ein Rad oder Fühler 55 eingreift,
das/der auf einer Spindel 57 verkeilt ist, die mit Hilfe
einer Halterung 59 mit der Welle 45 verbunden
ist (siehe insbesondere 4). Bei dieser Anordnung steuert
der Nocken 51, der in Bezug auf die Maschinenstruktur fixiert
ist, die Schwingung des Rades 55 und der jeweiligen Spindel 57 um
die Oszillationsachse 45A der Welle 45, welche
ihrerseits folglich in Drehung versetzt wird.
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Eine
Leiste 61 ist integral mit der Welle 45 vorgesehen,
wobei sie an der Welle 45 mit Hilfe von Schrauben 62 befestigt
ist. Die Leiste 61 erstreckt sich in radialer Richtung,
bis sie ungefähr
die Zylinderoberfläche
der jeweiligen Falzwalze 1 oder 3 erreicht. Wenn
der Nocken mit dem Kanal 51 die Welle 45 um ihre
Achse herum in Schwingung versetzt, schwingt die Leiste 61 zwischen
zwei Stellungen, die durch zwei Anschläge definiert werden, die durch
einen ersten Block, als Ganzes mit 63 bezeichnet, und durch
einen zweiten Block, als Ganzes mit 65 bezeichnet, gebildet
werden. Die beiden Blöcke 63, 65 sind
in der Aufnahme oder Kavität 41 der
jeweiligen Falzwalze aufgenommen.
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Der
erste Block 63, welcher detaillierter in den 9 bis 11 gezeigt
ist und nachstehend beschrieben wird, ist mit Hilfe von Schrauben 67 an der
jeweiligen Falzwalze befestigt, während der Block 65 mit
Hilfe von Schrauben 69 an der Walze befestigt ist. Die
Blöcke 63 und 65 erstrecken
sich in Längsrichtung,
parallel zu der Achse der jeweiligen Falzwalze, über ungefähr die gesamte Höhe derselben
hin und beziehen daher die gesamte axiale Ausdehnung der Kavität 41 ein.
Der Block 65 weist eine Längsnut 71 auf, in
welcher eine geradlinige Dichtung 73 mit kreisförmigem Querschnitt
aufgenommen ist, die einen elastischen Anschlag für die Leiste 61 bildet.
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Insbesondere
auf die 5, 9, 10 und 11 Bezug
nehmend, weist der Block 63 eine zylindrische Oberfläche 63A auf,
welche, wenn der Block an der jeweiligen Falzwalze montiert ist,
mit der zylindrischen Oberfläche
der Falzwalze fluchtet. Diese zylindrische Oberfläche ist
durch eine Nut 63B unterbrochen, und zwar an der ringförmigen Nut 37 oder 27 der
Falzwalze 3 oder 1.
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Entlang
einer der Ränder,
welcher die zylindrische Oberfläche 63A des
Blocks 63 begrenzt, ist eine Anschlagfläche 63C ausgebildet;
wenn der Block in der jeweiligen Falzwalze montiert ist, ist diese
Oberfläche
vor der Dichtung 73 des Blocks 65 positioniert.
Auf der gleichen Seite der Anschlagfläche 63C weist der
Block 63 eine zweite zylindrische Oberfläche 63D auf,
deren Krümmungsradius
im Wesentlichen dem Krümmungsradius
der zylindrischen Oberfläche
der Welle 45 entspricht. Wie insbesondere in 5 zu
sehen ist, streift die Welle 45 eigentlich praktisch die
Zylinderoberfläche 63D des
Blocks 63, und zwar für
Zwecke, die nachfolgend verdeutlicht werden.
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Der
Block 63 weist außerdem
eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 63E auf,
welche ermöglichen,
dass die beiden entgegengesetzten Flächen des Blocks in Verbindung
stehen: die Fläche,
auf welcher die zylindrische Oberfläche 63D ausgebildet
ist, und die rückseitige
Fläche,
auf welcher ein ebener Abschnitt 63F ausgebildet ist. Im
montierten Zustand ist der ebene Abschnitt 63F einer länglichen Öffnung 77 zugewandt
(siehe insbesondere 3), die mit einem Unterdruckelement
in Verbindung steht, das einen Unterdruckkanal 79 umfasst,
der in dem Körper der
jeweiligen Falzwalze ausgebildet ist und an der oberen ebenen Oberfläche derselben
endet. Daher ist zwischen dem ebenen Abschnitt 63F und
dem Unterdruckkanal 79 ein Unterdruckkompartiment 78 ausgebildet.
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Die
Unterdruckkanäle 79 der
beiden Falzwalzen 1, 3 sind (in einer Weise, die
später
detailliert mit Bezug auf die 7 und 12 beschrieben
wird) mit Unterdruckeinrichtungen verbunden, die für die später beschriebenen
Zwecke einen Unterdruck in einem Teil der Kavität 41 der jeweiligen Falzwalze
erzeugen.
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Der
Unterdruckkanal 79 steht mit der Oberfläche des Blocks 63,
welche der Leiste 61 zugewandt ist, über die Durchgangslöcher 63E in
Verbindung. Bei dieser Anordnung wird mit Hilfe des Unterdruckkanals 79 (wenn
in diesem ein Unterdruck ausgebildet ist) ein Unterdruck in dem
Volumen erzeugt, das durch die Leiste 61 mit der relativen
Stütze
durch die Welle 45 und durch die der Leiste 61 zugewandten
Fläche
des Blocks 63 begrenzt ist. Dieses Volumen ist in 5 mit
V bezeichnet.
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Um
den Unterdruckkanal 79 jeder der beiden Falzwalzen 1, 3 mit
dem Unterdruck, beispielsweise einer Leitung, die mit einem Ventilator
verbunden ist, zu verbinden, ist eine Verbindungsanordnung vorgesehen,
die mit der oberen Stirnfläche
oder der Basisfläche
jeder der beiden Walzen zusammenwirkt, die mit 1F für die Falzwalze
und mit 3F für
die Falzwalze 3 bezeichnet sind. Diese Anordnung ist detailliert
in 7 für
die Falzwalze 3 gezeigt. Die Falzwalze 1 weist
eine symmetrische Anordnung auf.
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Das
Ende des jeweiligen Unterdruckkanals 79 endet an der Stirnfläche 1F und 3F jeder
der beiden Falzwalzen 1 und 3. Ein Gleitblock 81 liegt
außerdem
auf der Stirnfläche
auf, und zwar mittels einer Platte 83 aus einem Material
mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten. Der Gleitblock 81 steht
verschiebbar mit zwei Führungsstangen 85 in
Eingriff, die vertikal in jeweiligen Kupplungsstücken 87 blockiert
sind. Diese Kupplungsstücke
sind wiederum an einem Bund oder Flansch 89 befestigt,
der an einem Abschnitt 91 der fixierten Struktur der Maschine
angebracht ist. Zwei Kompressionsfedern 93 (wovon eine
in 7 zu sehen ist), drücken den Gleitblock 81 gegen
die Stirnfläche
der jeweiligen Falzwalze 1 oder 3.
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Der
Flansch 89 ist in 8 in einer
Draufsicht gezeigt. Das Bezugszeichen 95 bezeichnet zwei
Dreiergruppen von Löchern
für die
Befestigungsschrauben 97 der Haltekupplungsstücke 87 für die Führungsstangen 85.
Wie in 8 zu sehen ist, sind an dem Flansch 89 zwei
gebogene Schlitze 99 ausgebildet. Zwei Schrauben (wovon
eine in 7 mit 101 bezeichnet
ist) werden in diese eingefügt,
um den Flansch 98 an der Maschinenstruktur 91 zu
befestigen. Dank der gebogenen Schlitze 99 ist es durch
Lösen der
Schrauben 101 möglich,
die Winkelstellung jedes Flansches 89 in Bezug auf die
Achse der jeweiligen Falzwalze 1 oder 3 einzustellen.
Auf diese Weise kann die Winkelposition des jeweiligen Gleitblocks 81 eingestellt
werden.
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Der
Aufbau des Gleitblocks 81 ist detailliert in den 6 und 12 gezeigt.
Er weist einen Hauptkörper
auf, in welchem ein vertiefter Sitz 103 ausgebildet ist,
in welchem die Platte 83 aufgenommen ist. Der Hauptkörper und
die Platte 83 des Gleitblocks 81 weisen ein Loch
mit einem länglichen
Querschnitt 105 auf, das sich parallel zu der Achse der
Falzwalzen 1 und 3 erstreckt. Das längliche
Loch 105 ist mit einem seitlichen Loch 107 verbunden,
welches mit einem Unterdruckrohr 109 verbunden ist, das
wiederum mit einem Ventilator oder einem anderen geeigneten Unterdruckelement,
das nicht gezeigt ist, verbunden ist.
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Mit
dieser Anordnung wird, wenn sich die Falzwalze 1 oder 3 um
ihre Achse dreht, im Inneren des Unterdruckkanals 79 über die
gesamte Bogenlänge
der Walzendrehung, auf welcher der Einlass des Unterdruckkanals 79,
der an der Stirnfläche
der jeweiligen Falzwalze angeordnet ist, sich in strömungsdurchlässiger Verbindung
mit dem Längsloch 105 befindet,
das in dem Gleitblock 81 ausgebildet ist, ein Unterdruck
erzeugt. Da die Winkelstellung des Flansches 89 eingestellt
werden kann, ermöglicht dies
eine Einstellung der Winkelpositionen, an welchen der Unterdruck
im Inneren des Unterdruckkanals 79 beginnt und endet.
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Die
vorstehend beschriebene Falzmaschine arbeitet auf folgende Weise:
Die
beiden Falzwalzen 1 und 3 drehen sich in entgegengesetzten
Richtungen, wie durch die Pfeile f1 und f3 dargestellt ist, während das
Bahnmaterial N (das bereits entsprechend einer kontinuierlichen
Längsfalzlinie
gefaltet sein kann) in den Spalt 5 zwischen den beiden
Falzwalzen eingeführt
wird. Wie insbesondere in den 5 und 6 sowie
in der Abfolge aus den 13A–13C zu sehen ist, sind die Greiferelemente, die
in den beiden Kavitäten 41 der beiden
Falzwalzen 1 und 3 aufgenommen sind, an solchen
synchronisierten Winkelpositionen angeordnet, dass, wenn sich das
Greiferelemente der Falzwalze 3 an dem Spalt 5 befindet,
sich das der Falzwalze 1 zugehörige Greiferelement an einer
diametral entgegengesetzten Position in Bezug auf den zwischen den
Walzen vorhandenen Spalt befindet.
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Die
beiden Winkelpositionen, die in den 13A und 13C gezeigt sind, sind diejenigen, an welchen
die Saugwirkung durch den der Falzwalze 3 zugeordneten
Saugkanal 79 beginnt und endet. Die Winkelposition in 13B liegt zwischen den beiden Positionen des Beginns
und Endes der Saugwirkung und entspricht der Position, bei welcher
sich das der Falzwalze 3 zugeordnete Greiferelement in dem
Spalt 5 zwischen den beiden Falzwalzen befindet.
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Bei
der Position aus 13A ist die elastische Leiste 61 des
der Falzwalze 3 zugehörigen Greiferelements
infolge der Schwenkung der Welle 45, die diese trägt, an der
elastischen Dichtung 73 anliegend angeordnet, sodass zwischen
der Leiste 61 und dem durch den Block 63 gebildeten
rückwärtigen Anschlag 63C ein
Schlitz verbleibt. Das Bahnmaterial N wird durch diesen Schlitz
gezogen, welcher sich über
die gesamte Höhe
der Falzwalze 3 hin erstreckt, und zwar infolge des Sogs,
der durch den Kanal 79 und durch das Volumen V (5)
erzeugt wird. Das Bahnmaterial bildet folglich eine Schleife, die
zwischen dem Anschlag 63C und dem freien Rand der elastischen
Leiste 61 eingeführt
wird.
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Bei
Weiterdrehung der Falzwalzen 1 und 3, während die
Sogwirkung über
den Unterdruckkanal 79 in der Falzwalze 3 aufrechterhalten
wird, bewirkt der Nocken 51 eine Schwenkung der Welle 45,
die der Falzwalze zugeordnet ist, sodass diese im Uhrzeigersinn
gedreht wird, sodass die elastische Leiste 61 das Bahnmaterial,
welches sich infolge der Sogwirkung in den durch die Leiste 61 und
den Anschlag 63C bestimmten Schlitz eingezwängt hat,
gegen den Anschlag 63C klemmt.
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Bei
weiterer Drehung der Falzwalze 3 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn
bewirkt die an dem Bahnmaterial durch die elastische Leiste 61 und durch
den Anschlag 63C erzeugte mechanische Einspannung, dass
dieses entlang einer Querlinie gefalzt wird. Bei der Wegbewegung
von dem Spalt 5 zwischen den Falzwalzen 1 und 3 wird
die Sogwirkung über
den der Falzwalze 3 zugeordneten Kanal 79 unterbrochen
und das Bahnmaterial wird lediglich durch mechanische Aufspannung
auf der Oberfläche der
Falzwalze 3 gehalten. Die mit der Falzwalze 3 verknüpfte oszillierende
Platte 35 befindet sich in ihrer eingezogenen Stellung
im Inneren der Nut 37 der Walze. Folglich wird das gefalzte
Bahnmaterial N auf dem gebogenen Abschnitt der Platte gehalten.
Nach Erreichen einer ausreichend vorgeschobenen Winkelstellung wird
die Leiste 61 infolge einer Schwenkung der Welle 45 im
Uhrzeigersinn geöffnet,
und der Abschnitt aus gefalztem Bahnmaterial wird durch eine kontrollierte
Schwenkung der Platte 35 von der Falzwalze 3 gelöst. Dieser
Vorgang zum Lösen
des von der Falzwalze gefalteten Bahnmaterials ist per se bekannt
und erfolgt analog dem in bekannten Maschinen.
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Wenn
das gefalzte Bahnmaterial von der Falzwalze 3 gelöst ist,
bewegt sich das durch die Falzwalze 1 getragene Greiferelement
in Richtung des Spaltes 5 zwischen den Falzwalzen und befindet sich
daher in der Nähe
der Stellung, an welcher der Sog an der Walze 1 aktiviert
wird. Danach beginnt eine analoge Falzphase, die durch die Falzwalze 1 ausgeführt wird.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung ist offensichtlich, dass mit dem Unterdrucksystem,
das mit den Falzwalzen 1, 3 verknüpft ist,
das Bahnmaterial N infolge einer Sogwirkung in das Greiferelement
eingeführt
wird, welches durch den Streifen 61 und durch den Anschlag 63 gebildet
wird, ohne dass es notwendig ist, ein Messer zum mechanischen Falzen bereitzustellen.
Im Vergleich zu herkömmlichen
Maschinen (beispielsweise den in der WO-A-0162651 beschriebenen
Typ) ist die Maschine beträchtlich
vereinfacht, da es unnötig
ist, mechanische Systeme zur Steuerung des Schwenkens der Messer
zum Einführen
des Bahnmaterials in das Greiferelement bereitzustellen. Darüber hinaus
ermöglicht
das Nichtvorhandensein von Falzmessern außerdem eine sanftere Handhabung
des zu falzenden Materials, welches daher weniger anfällig dafür ist, während des
Falzens eine Beschädigung
zu erfahren.
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Im
vorstehenden Text wurde die Erfindung angewandt auf eine spezifische
Falzmaschine beschrieben, die mit zwei Falzwalzen ausgerüstet ist, bei
welcher es möglich
ist, durch die Erfindung spezielle Vorteile zu erzielen. Diese kann
jedoch auch auf Falzmaschinen mit einem anderen Aufbau angewandt
werden. Als Beispiel zeigt 14 eine
Falz maschine, bei der das Bahnmaterial vor der Querfalzung in Bögen geschnitten
wird. Die Maschine ist mit einer schematisierten Schneideinheit
ausgerüstet, die
aus zwei gegenläufig
rotierenden Zylindern mit parallelen Achsen 501, 503 besteht.
Zwischen diesen Zylindern ist ein Spalt definiert, durch welchen hindurch
das Bahnmaterial zugeführt
wird, welches vor dem Schneiden und Falzen in Querrichtung in Längsrichtung
gefaltet sein kann. Die Bezugszeichen 509 und 511 bezeichnen
Paare aus Messern und Gegenmessern, die durch die beiden Zylinder 501, 503 gehalten
werden. Das in einzelne Bögen
geschnittene Bahnmaterial N wird durch nicht gezeigte Sauglöcher auf
der Oberfläche
des Zylinders 503 gehalten, und dadurch wird bewirkt, dass
die einzelnen Bögen in
einen durch den Zylinder 503 und durch eine Falzwalze 505 gebildeten
Spalt eintreten. Bei dem gezeigten Beispiel weist diese ein Paar
mechanische Greiferelemente 513 auf, die analog den mechanischen
Greiferelementen der vorherigen Ausführungsform ausgebildet sein
können.
Das Bezugszeichen 515 gibt schematisch Unterdruckelemente
an, die in der Praxis in der gleichen Weise wie die mit Bezug auf
die vorherigen Figuren beschriebenen ausgebildet sein können und
welche die gleiche Funktion haben können, eine Sogwirkung zu nutzen,
um zu bewirken, dass ein Abschnitt der einzelnen Bögen des
Bahnmaterials N in das Greiferelement eintritt.
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Die
Falzwalze 505, welche sich um ihre Achse 505A dreht,
bildet einen Spalt mit einer Verteilerwalze 507, die Sauglöcher aufweist
und die genutzt wird, um den Fluss gefalteter Bögen derart zu verteilen, dass
diese (in per se bekannter Weise) bei der Ausgabe aus dem Spalt
zwischen den Walzen 505 und 507 auf zwei Reihen
F1 und F2 aufgeteilt werden.
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Anhand
dieses schematischen Beispiels wird offensichtlich, dass das Unterdrucksystem
entsprechend der Erfindung, das genutzt wird, um eine Schleife aus
Bahnmaterial in das Greiferelement einzuführen, um den Falz zu erzeugen,
die Herstellung einer Maschine erleichtert, in welcher der Falz
an dem Bahnmaterial ausgeführt
wird, das zuvor in Abschnitte oder Bögen getrennt worden ist.
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Die 15A und 15B zeigen
in zwei aufeinander folgenden Augenblicken während der Drehung der Falzwalzen
eine Draufsicht mit partieller Schnittansicht der Falzwalzen bei
einer verbesserten Ausführungsform
der Erfindung. Äquivalente
Bezugszeichen bezeichnen äquivalente
oder entsprechende Teile wie die aus den vorherigen 1 bis 13. Neben einigen Unterschieden in der
Form der Blöcke 63 und 65,
die in der Kavität
oder der Aufnahme 41 aufgenommen sind, unterscheidet sich
die Ausführungsform
aus den 15A, 15B von der
vorhergehenden durch die unterschiedliche Konfiguration des Volumens
V, in welchem der Unterdruck erzeugt wird. In diesem Fall wird die
Saugwirkung auf das zu falzende Bahnmaterial direkt über die
Durchgangslöcher 63E ausgeübt, die
in dem Block 63 ausgebildet sind und an der Oberfläche des Blocks
enden, an welcher die Leiste 61 das gefaltete Material
einklemmt.
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Der
grundlegende Unterschied in Bezug auf die vorhergehende Ausführungsform
besteht jedoch in dem Vorhandensein eines Elements an einer Position
diametral gegenüberliegend
in Bezug auf die Aufnahme, in welcher die Falzleiste 61 aufgenommen
ist, welches den Beginn des Ansaugens des zu falzenden Materials
zwischen der Leiste 61 und dem Block 63 erleichtert.
Dieses Element besteht aus einem Einsatz 201, der in einer
Nut der jeweiligen Walze 1 oder 3 befestigt ist,
welche sich parallel zu der Rotationsachse der Walze erstreckt.
Das Bezugszeichen 203 bezeichnet Befestigungsschrauben.
In der Praxis ist der Einsatz 201 in zwei Abschnitte unterteilt,
die durch die Nut 27 oder 37 der jeweiligen Walze
getrennt sind.
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Der
Einsatz 201 weist eine Rippe oder einen Vorsprung 201A auf,
der geringfügig
(um einige zehntel Millimeter, typischerweise 0,1–0,5 mm)
von der zylindrischen Seitenfläche
der jeweiligen Falzwalze 1, 3 vorsteht. Die beiden
Walzen 1, 3 werden derart synchronisiert, dass
der Vorsprung 201A vor das Unterdruckkompartiment zwischen
der Leiste 61 und dem Block 63 der gegenüberliegenden
Walze geführt
wird. Bei der in den 15A, 15B dargestellten
Abfolge sind zwei Stellungen mit extrem kurzem zeitlichen Abstand
zu sehen: bei der Stellung in 15A befindet
sich der Vorsprung 201A vor dem Unterdruckkompartiment
und bewirkt, dass das zu falzende Bahnmaterial N, wenn es auf dem
Vorsprung aufliegt, zu der gegenüberliegenden
Walze hin (in der gezeigten Stellung der Walze 3) vorsteht. Dadurch
wird die Aufnahme des Materials durch Sogwirkung erleichtert. In 15B ist die nachfolgende Stellung gezeigt, bei
welcher sich der Vorsprung 201A (infolge der Drehung der
Falzwalze 1) von der Leiste 61 weg bewegt. Die
Leiste hat noch nicht das Bahnmaterial N eingeklemmt, welches durch
Sogwirkung in Eingriff genommen worden ist und eine Schleife zwischen
dem Block 63 und der Leiste 61 bildet. Daher liegt
im Gegensatz zu dem bei bekannten Falzmaschinen verwendeten Verfahren,
bei dem das Bahnmaterial durch eine Leiste eingeklemmt wird, die
gegen einen Einführungskeil
wirkt, um den Falz zu erzielen, bei der vorliegend gezeigten Konfiguration
keine mechanische Zusammenwirkung zwischen dem Messer 61 und
dem Vorsprung 201A vor, das beutetet, das Bahnmaterial
wird nicht zwischen der Leiste 61 und dem Vorsprung 201A gegriffen oder
eingeklemmt. Das Funktionsprinzip wird deutlich in der Abfolge aus
den 16A, 16B, 16C gezeigt, welche die beiden Falzwalzen in drei
aufeinanderfolgenden Winkelstellungen zeigen, während der Falz in dem Bahnmaterial
N erzeugt wird.
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Der
Einsatz 201 mit dem Vorsprung 201A erleichtert
die Aufnahme des Bahnmaterials durch Sogwirkung durch die Unterdruckeinrichtung
und ermöglicht
es, sogar noch größere Betriebsgeschwindigkeiten
zu erzielen. Die Lösung
kann auch bei den in den vorherigen Figuren gezeigten Konfigurationen von
Falzwalzen übernommen
werden. Bei der Konfiguration mit nur einer Falzwalze aus 14 kann
der Einsatz 201 an dem Zylinder 503 eingepasst
werden.
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Die 17A und 17B zeigen
noch eine weitere Ausführungsform
der Erfindung. Analoge oder entsprechende Elemente sind mit den
gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren bezeichnet.
Jede Falzwalze 1, 3 weist eine Kavität 41 auf,
in welcher schwingend eine Leiste 61 aufgenommen ist. Die
Leiste 61 wird durch eine oszillierende Welle 45 gehalten
und bildet einen Bestandteil des als Ganzes mit 43 bezeichneten
Greiferelements. Die Leiste 61 ist dafür ausgelegt, das Bahnmaterial zu
ergreifen oder zu erfassen und dieses durch Einklemmen zwischen
der Leiste 61 und einem festen Anschlag 62, der
sich längs
der Öffnung
der Aufnahme oder Kavität 41 auf
der Oberfläche
der jeweiligen Walze erstreckt, zu falzen.
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An
einer Position diametral gegenüberliegend
der Position des durch die Leiste 61 gebildeten Greiferelementes
ist jede Falzwalze 1, 3 mit einer geradlinigen
Luftdüse 601 ausgerüstet, die
sich parallel zu der Achse der Falzwalze und auf ungefähr der gesamten
axialen Länge
derselben erstreckt. Anstatt einer geradlinigen Luftdüse 601 kann
auch eine Reihe aus einzelnen Düsen
bereitgestellt werden. Die Düse ist
in einer länglichen
Nut in der zylindrischen Oberfläche
der Falzwalze aufgenommen. Vorteilhafterweise steht die Düse geringfügig, z.B.
um 0,1–0,5
mm, von der Walzenoberfläche
vor.
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Wie
in den Figuren zu sehen ist, sind die Luftdüsen 601 und die Greiferelemente
an den beiden Walzen 1, 3 derart positioniert,
dass während
der Drehung der Walzen 1, 3 eine Düse 601 der
einen Walze einem Greiferelement der gegenüberliegenden Walze in dem Spalt 5 zwischen
den Walzen zugewandt ist, um einen Falz in dem Bahnmaterial N zu erzeugen.
Bevor die Stellung aus 17A erreicht wird,
bei welcher die beiden Elemente 601 und 61 in dem
Spalt gegenüberliegend
einander zugewandt sind, beginnt die Düse 601 einen Luftstrom zu
erzeugen, z.B. mit Hilfe von Druckluft, die aus einer Druckluftleitung
von einem Ventilator oder einem Kompressor kommt. Eine Strömungsverbindung
zwischen dem Ventilator und der Düse 601 kann ähnlich der Strömungsverbindung
gestaltet sein, die zuvor mit Bezug auf die vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben
worden ist.
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Wenn
die Düse 601 dem
Greiferelement zugewandt ist, drückt
die durch die Düse 601 erzeugte Luftströmung das
Bahnmaterial N zu dem Greiferelement hin und in dieses hinein, zwischen
dem Anschlag 62 und der Leiste 61. Somit bildet
sich im Inneren der Kavität 41 zwischen
dem Anschlag 62 und der Leiste 61 eine Schleife
aus Bahnmaterial. Unmittelbar danach (17B)
wird die Leiste 61 derart geschwenkt, dass sie die Schleife
aus Bahnmaterial N zwischen der Leiste 61 und dem Anschlag 62 einklemmt,
sodass der Falz gebildet wird.
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Wie
bei den vorhergehenden Ausführungsformen
wird das Bahnmaterial auch bei der Ausführungsform aus den 17A, 17B ohne
mechanische Wirkung in das Greiferelement eingeführt. Der leichte Vorsprung
der Düse 601 von
der Oberfläche der
Walze erleichtert die Ausbildung der Schleife ohne mechanischen
Kontakt zwischen der Düse
und dem Greiferelement.
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Die
Düse 601 kann
mit einem Ventilator oder einem Luftkompressor über eine Druckluftleitung verbunden
sein, in ähnlicher
Weise, wie es zuvor mit Bezug auf das Unterdrucksystem und die Unterdruckleitung
offenbart worden ist. Die Phasenabstimmung der Luftdüse kann
ebenfalls in analoger Weise erzielt werden, wie sie zuvor für die Synchronisierung
der Ansaugwirkung offenbart worden ist.
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In
den Zeichnungen ist die Leiste 61 in der Nähe ihres
distalen Randes, d.h. an dem Rand, der weiter von der Oszillationsachse
entfernt ist, mit einem Anschlag gestaltet. Dieser Anschlag liefert
eine Begrenzung für
die Ausdehnung der durch die Luftströmung gebildeten Schleife, d.h.
eine Begrenzung für
die Menge der Bahn, die in das Greiferelement eingeführt wird.
Der Anschlag könnte
anstatt durch die Leiste 61 auch durch die Walze gebildet
werden. Eine ähnliche
Anordnung kann auch bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
bereitgestellt werden, um die Menge an Bahnmaterial, das in die Falzwalze
eingesaugt wird, zu begrenzen.
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Es
versteht sich, dass die Zeichnungen lediglich eine mögliche Ausführungsform
der Erfindung zeigen, wobei die Formen und Gestaltungen derselben
variieren können,
ohne dass jedoch vom Schutzumfang des Konzepts abgewichen wird,
auf welchem die Erfindung basiert. Das Vorhandensein etwaiger Bezugszeichen
in den anhängenden
Ansprüchen
dient dem alleinigen Zweck, das Lesen derselben zu erleichtern,
wobei diese auf die vorstehende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen
bezogen sind und in keinerlei Weise den Schutzumfang einschränken.