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Maschine zum Trennen und Abheben einzelner Bogen von einem Stapel
Die
Erfindung betrifft Maschinen zum Trennen einzelner Bogen aus Papier, Karton oder
anderem Material von einem Stapel und insbesondere solche Maschinen, bei denen ein
Sauggrei fer auf den jeweils obersten Bogen gesenkt wird, einen Teil des Bogens
erfaßt und hochhebt, und die ein damit zusammenarbeitendes Kolben- und Zylindersystem
(oder einen entsprechend wirkenden Blasebalg oder eine Kammer mit Membran) enthalten,
das mit Saugluft arbeitet und den Greifer hebt. Dabei besteht eine offene Verbindung
zwischen dem Sauggreifermund und dem Zylinder, während der Greifer zum Ansaugen
eines Bogens gesenkt wird.
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Wenn also der Greifermund durch Ansaugen eines Bogens geschlossen
wird, dann wirkt das wie ein Ventil, das den Zylinder von der Außenluft abschließt,
so daß der im Zylinder entstehende Unterdruck eine Bewegung des Kolbens im Zylinder
erzeugt, durch die der Greifer und der erfaßte Teil eines Bogens gehoben werden.
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Maschinen dieser Art werden üblicherweise zusammen mit einer Vorrichtung
benutzt, die die abgehobenen Bogen vom Stapel entfernt. Diese Vorrichtung kann ein
Fördergerät enthalten, und der Sauggreifer kann, nachdem er einen Teil des obersten
Bogens des Stapels angehoben hat, sich so über den Stapel bewegen, daß er den Bogen
dem Fördergerät zuführt oder dabei mitwirkt. Das Fördergerät kann die Bogen einzeln
oder in Form eines sich teilweise überlappenden oder unterlappenden Stromes weiterleiten.
Maschinen dieser Art können verwandt werden, um die Bogen an eine Druckmaschine
od. dgl. anzulegen, die einzelne Bogen bearbeitet.
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In Maschinen dieser Art, wie sie heute gebaut werden, sitzt der Sauggreifer
am Ende einer an einem Kolben befestigten Kolbenstange, und der Unterdruck bewirkt
das Heben des Greifers gegen die Wirkung einer Rückzugsfeder oder einer anderen
Rückstellkraft.
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Nach der Erfindung sitzt der Sauggreifer an einem Hebel, und Kolben
und Zylinder schwingen den Hebel, so daß der Greifer gehoben wird. Das hat den Vorteil,
daß ein einziger Zylinder genügt, um zwei oder mehr Greifer zu heben, die in Abständen
nebeneinander am Hebel sitzen, und deshalb gehört zu der Erfindung auch eine Anordnung,
bei der zwei oder mehr Greifer in dieser Weise gehoben werden. Die Zwischenschaltung
eines Hebels gibt auch die Möglichkeit, den Greiferweg im Verhältnis zum Wege von
Kolben und Zylinder zu vergrößern.
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In Maschinen der beschriebenen Art, wie sie heute gebaut werden,
muß die Masse von Zylinder und Greifer bewegt werden, wenn der Greifer sich über
den Stapel bewegen und die Bogen mitführen soll. Wenn ein Zylinder verwandt wird,
der groß genug ist, um eine große Hubgeschwindigkeit und eine kräftige Bewegung
hervorzurufen, liefert die Masse eines solchen Zylinders beträchtliche Trägheitskräfte,
die der Bewegung entgegenwirken. Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß dieser Nachteil
dadurch behoben oder verringert wird, daß der Greifer unabhängig vom Zylinder über
den Stapel bewegt werden kann. Beispielsweise kann der Greifer am Ende eines an
dem erwähnten Hebel hängenden Armes sitzen, und eine besondere Vorrichtung kann
dem Arm eine Schwingbewegung erteilen.
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Ein weiteres Merkmal einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
ist bei einer Maschine der genannten Art - eine verbesserte Einrichtung zum Senken
des Sauggreifers, bei der dieser einen Teil eines Bogens, der durch Streichen, durch
Luftzug oder auf andere Weise vom oberen Ende des Stapels abgehoben ist, erfaßt
und festhält, ohne ihn auf den Stapel zurückzudrücken, und sich dann emporbewegt
und den angesaugten Teil des Bogens weiter hebt.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist erreicht,
daß die mechanisch arbeitenden Mittel, die den Greifer mit gesteuerter Geschwindigkeit
bis zur Anlage auf einem Bogen senken, von der pneumatischen Hebevorrichtung übersteuert
werden können, so daß die letztere den Greifer unabhängig von der mechanischen Senkvorrichtung
hebt. Der Greifer kann also, genau gesteuert, auf den Bogen gesenkt werden; sobald
aber der Bogen angesaugt ist, bewirkt das Verschließen des Greifermundes selbsttätig,
daß die Saugvorrichtung den Bogen hebt.
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Vorzugsweise sind Kolbenfläche und Saugvorrichtung so bemessen, daß
der Greifer schnell gehoben wird (z. B. schneller, als er mechanisch gesenkt wird).
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Die mechanische Vorrichtung zum Senken des Greifers kann eine Nockenscheibe
und eine Führungsrolle am Hebel enthalten, die von der Nockenscheibe abhebbar ist,
sobald die pneumatische Hebevorrichtung zu arbeiten beginnt.
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Die Maschine kann Vorrichtungen enthalten, die den Greifer zusammen
mit dem an ihm hängenden angehobenen Bogen über dem Stapel bewegen, ihn an ein Fördergerät
weiterleiten, das ihn vom Stapel entfernt, dann den Greifer zurückschwingen und
auch ein Ventil öffnen, das am Ende des Förderweges den Greifer mit der Außenluft
verbindet, so daß der Bogen losgelassen wird, ohne daß der Zylinder geöffnet werden
muß, und am Ende der Rückbewegung den Zylinder über den Greifer mit der Außenluft
verbinden.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Maschine nach der Erfindung und ihrer
Arbeitsweise wird an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt Fig. I eIne Seitenansicht
der Maschine, teilweise im Schnitt, Fig. 1 a Einzelheiten dieser Ansicht, Fig. 2
eine Draufsicht der Maschine, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Fig. I
und Fig. 4 einen Schnitt nach der LinieIV-IV der Fig. I.
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Die Maschine nach diesem Beispiel soll einzelne Papierbogen von einem
Stapel 1 trennen und sie einem (nicht abgebildeten) Fördergerät zuführen, auf dem
sie einen fortlaufenden Strom von einander teilweise überlappenden Bogen bilden,
die an eine Rotationsdruckpresse angelegt werden sollen. Die Maschine enthält eine
einzige Hebe- und Fördereinrichtung mit Sauggreifern, die mit Abständen über die
Breite des Stapels verteilt sind und in der Nähe seiner Hinterkante angreifen (d.
h. Hinterkante in bezug auf die Förderrichtung der Bogen).
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Die Vorrichtung wird von zwei Rohren 2, 3 getragen, die quer zum Stapel
laufen.
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An diesen Rohren, in deren Längsrichtung verschiebbar, hängt ein
Traggehäuse 4, das zwecks Einstellung anklemmbar ist. Es ist U-förmig ausgebildet.
Seine beiden Arme umfassen einen Zylinder 5, dessen Öffnung nach unten gerichtet
und unverschlossen ist. Der Zylinder, der einen beträchtlichen Durchmesser hat,
enthält einen Kolben 6, der durch das Gewicht des mit ihm verbundenen Mechanismus
(welcher noch beschrieben werden soll) abwärts gezogen wird. Eine Feder kann, falls
erforderlich, so angeordnet werden, daß sie mitwirkt, den Kolben abwärts zu ziehen.
Der Kolben hat eine Stange 7, die nach oben durch eine Führung läuft und an ihrem
oberen Ende einen Kreuzkopf 8 trägt (Fig. I a und 2). Er ist mit den beiden Stangen
9, 10 eines gegabelten Hebelarmes verbunden, die an der Hebelachse II befestigt
sind und die Kolbenstange sowie ihre Führung einschließen. Die Hebelachse II ist
in den beiden Wänden des Gehäuses 4 gelagert. Auf ihr sitzt auf einer Außenseite
des Gehäuses ein Arm I2, so daß von ihm und dem Gabelarm 9-Io ein Winkelhebel gebildet
wird, der die Greifer heben und senken soll. Der Arm 12 ragt nach unten und trägt
an seinem unteren Ende eine Laufrolle I3, die von
einer mit der
Welle 15 umlaufenden Nockenscheibe I4 steuerbar ist. Auch die Welle 15 ist im Gehäuse
4 gelagert. Damit die Reibungswiderstände gering sind, ist der Kolben 6 im Zylinder
lose eingepaßt und wird durch die Stange 7 in seiner Führung geführt. Die Anordnung
ermöglicht ein schnelles und beträchtliches Heben des Greifers, ohne daß ein unnötig
großes Gewicht mit dem Greifer über den Stapel bewegt werden müßte.
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Ferner liefert ein Zylinder mit großem Durchmesser leicht eine ausreichende
Kraft, die ein schnelles Arbeiten ermöglicht, selbst wenn dabei eine mechanische
Übersetzung benutzt wird. Daher kann der Zylinder kurz sein, so daß man an Gewicht
spart. Um Unterdruckverluste zu verhindern, wenn der Kolben am oberen Ende seines
Hubes ist, trägt der Kolben oben einen Gummidichtungsring 6B, der mit einem Kolbensitz
6A am Zylinderkopf dicht abschließt.
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Am vorderen Ende des Gabelarmes 9-I0 des Winkelhebels hängt ein Lenkerparallelogramm.
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Seine obere hintere Gelenkachse liegt im Ende des Gabelarmes. Die
beiden herabhängenden Lenker I6, I7 sind doppelgliedrig (je ein Glied auf jeder
Seite des oberen und unteren Lenkers) und am unteren Ende durch einen Träger für
ein Paar Sauggreifer 19 verbunden. Der obere waagerechte Lenker 20 trägt einen nach
unten ragenden Arm 2I (in Fig. 1 a der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt),
dessen Ende nach vorne gebogen ist und einen Anschlag für die Querstange 22 bildet,
die die beiden vorderen abwärts hängenden Lenker verbindet. Dadurch wird ein Zusammenklappen
des Parallelogrammes begrenzt. Eine Feder 23, die vom oberen Lenker 20 zu der Querstange
22 gespannt ist, drückt diese gegen den Anschlag 2I und hält das System in einer
festen Lage, während der Winkelhebel gehoben und gesenkt wird. Wenn der Winkelhebel
gehoben ist, berührt der obere Lenker 20 den einstellbaren Anschlag 25 am Traggerüst
und wird dadurch während des Schwingens der herabhängenden Lenker gehalten, so daß
die Greifer eine parallele Bewegung ausführen.
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Die beiden Greifer hängen je an einem Ende eines Querrohres 26, das
vom Träger I8 gehalten wird und quer zum Stapel verläuft (Fig. 4). Das Querrohr
ist an einem Schlitten 27 befestigt, der am Träger I8 in der Föderrichtung verschiebeinstellbar
ist. Beim Schwingen der Lenker über den Stapel bewegen sich die Greifer so, daß
ihre Achsen mit dessen Oberfläche einen konstanten Winkel bilden. Der Träger I8
enthält ein Schiebeventil 30 für zwei Einstellungen, so daß die Greifer entweder
mit der Außenluft oder über den Zylinder 5 mit der Saugquelle verbunden sind. Das
Ventil wird durch Anschläge 31 und 32 gesteuert, die im Traggehäuse folgendermaßen
angeordnet sind: Der Anschlag 3' stellt am Ende des Vorschwunges des Trägers das
Ventil so ein, daß die Greifer mit der Außenluft verbunden werden, während der Unterdruck
im Zylinder erhalten bleibt. Der Anschlag 32 dagegen stellt das Ventil am Ende des
Rückschwunges so ein, daß die nach der Außenluft offenen Greifer mit dem Zylinderraum
verbunden werden, so daß Luft in den Zylinder gelangt und der Kolben - gesteuert
durch die Kurvenscheibe 11- herabsinken kann. Wie später beschrieben, ist die Ausschlagweite
des schwingenden Greiferträgers veränderlich. Zur Anpassung an die Veränderungen
sind die eben beschriebenen Anschläge federvorgespannt oder ihrer Lage nach einstellbar,
und der Ventilschieber hat ein gewisses Spiel.
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Eine Stoßstange 36, die nach hinten verläuft und deren hinteres Ende
gegabelt ist und die Nockenwelle 15 umfaßt, ist an einem (in Fig. 1 a strichpunktiert
angedeuteten) am Lenker 20 befestigten Arm 34 angelenkt und schwingt zusammen mit
dem hinteren Parallelogrammlenker I6 um dessen Schwingachse 35. Sie trägt eine Führungsrolle
38. die mit einer weiteren Nockenscheibe 39 auf der Welle zusammenarbeitet und die
hin und her gehende Bewegung der Stange sowie die Schwingbewegungen der herabhängenden
Lenker und des Greiferträgers entgegen der Wirkung einer Rückzugsfeder 69 hervorruft.
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Die wirksame Länge des Armes 34 ist zur Änderung des Schwingungsausschlages
des Greiferträgers einstellbar.
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Der Zylinder ist dauernd durch einen engen Kanal 40, einen Schlauch47
und und das Rohr 3 mit einer Saugquelle verbunden, und zur Erzeugung des Unterdruckes
in den Greifern besteht eine Verbindung zwischen dem Zylinder und den Greifern.
Sie führt durch Kanäle 42 am unteren Ende der röhrenförmigen Kolbenstange 7.
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Dicht hinter und zwischen den Greifern sind zwei Blattfedern 50 in
bestimmter Höhe (z. B.
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1 cm) über der Hinterkante des Stapels angeordnet.
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Vorzugsweise ist jedoch ihre Höhe über dem Stapel einstellbar. Sie
bestehen aus Federbandstahl und sind zwischen den beiden Greifern am Traggehäuse
4 angebracht. Sie verhindern, daß die Bogen bis zu dem (später beschriebenen) Fuß
62 hochgeblasen werden, wenn dieser ganz gehoben ist. Zwei weitere Blattfedern sind
über den hinteren Ecken des Stapels angebracht, um die Bogen festzuhalten, die unmittelbar
unter dem liegen, der abgehoben wird.
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Ein weiteres Paar paralleler, etwa waagerecht liegender Lenker 60,
6I ist am Traggehäuse 4 hinter und oberhalb der Hinterkante des Stapels angelenkt.
An ihren vorderen Enden tragen sie einen Fuß 62 und zwei herabhängende Luftstrommundstücke
63, zu beiden Seiten des Fußes, die von hinten gegen das obere Ende des Stapels
wirken. Der Fuß sitzt an einem von oben nach unten verlaufenden Lenker 62A, der
die beiden Lenker 6c und 6I verbindet. Das Lenkerviereck bewirkt, daß Fuß und Mundstücke
ohne Änderung ihrer Richtung zum Stapel gehoben und gesenkt werden.
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Eine Feder 64 drückt den Fuß nach unten. Etwa in der Mitte des oberen
Lenkers ist eine senkrechte Schubstange 65 angelenkt. Ihr mittlerer Teil ist als
längliches Auge ausgebildet und umschließt die Nockenwelle I5, während eine Führungsrolle
66 an
ihrem oberen Ende mit einer dritten Nockenscheibe 67 der Welle
15 zusammenarbeitet.
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Die Maschine zum Trennen einzelner Bogen vom Stapel arbeitet wie
folgt: Zunächst ruht der Fuß 62 auf der Hinterkante des Stapels. Der Luftstrom,
dessen Stärke je nach Art der Bogen einstellbar ist, wird durch das Mundstück 63
geleitet, und gleichzeitig werden Fuß und Mundstücke durch die dazugehörige Nockenscheibe
67 gehoben. Während sich der Fuß hebt, blasen die Luftströme die oberen Bogen des
Stapels hoch, so daß sich ihre Hinterkanten gegen die Blattfedern 50 bewegen, wie
durch gestrichelte Linien in Fig. I angedeutet.
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Der Fuß bleibt stehen, nachdem er ein kurzes Stück über die Blattfedern
gehoben ist. (In Fig. 1 gestrichelt angedeutet.) Die Sauggreifer I9, die über den
Zylinder 5 mit der Saugquelle in Verbindung stehen, werden dann durch den von der
Nockenscheibe 14 und der Laufrolle I3 gesteuerten Winkelhebel 12, 9-I0 gesenkt und
saugen den obersten der durch den Luftstrom gehobenen Bogen an (gestrichelt in Fig.
1 gezeichnet). Dabei ist der Zylinder 5 zunächst über die Greifer mit der Außenluft
verbunden, und der Kolben 6 nimmt unter, der Wirkung seines Gewichtes und des Gewichtes
der mit ihm verbundenen Teile - evtl. unterstützt durch eine Feder - seine tiefste
Lage im Zylinder ein. Sobald die Greifermündungen durch einen angesaugten Bogen
verschlossen sind, entwickelt sich im Zylinder 5 ein Unterdruck, und dieser läßt
den Kolben schnell nach oben steigen.
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Dabei hebt seine Kolbenstange 7 den Kreuzkopf 8 und schwenkt den Gabelarmg-Io
um seine Achse II im Uhrzeigersinne, so daß er die Greifer 19 anhebt. Dabei wird
auch der Hebelarm 12 im gleichen Sinne geschwenkt und seine Nockenrolle 13 vom Nocken
14 abgehoben, so daß dieser unwirksam wird und kein weiteres Senken der Greifer
hervorrufen kann. Es wird also die Nockensteuerung durch die Kolbenbewegung »übersteuert«.
Das Schließen des Greifermundes durch den angesaugten Bogen hat also eine plötzliche
Umkehr der Greiferbewegung zur Folge und verhindert, daß der angesaugte Bogen von
den Greifern erst auf die darunterliegenden Blätter gepreßt wird und diese dann
evtl. mit emporreißt. Vielmehr heben die sofort aufwärts schwingenden Greifer den
Bogen an und führen ihn an den Blattfedern 50 vorbei, die seine Kante abwärts biegen
oder knicken und dadurch auch noch dazu beitragen, ihn von dem darunterliegenden
Bogen zu trennen.
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Die Greifer fassen den Bogen kurz vor der Hinterkante (der Abstand
zwischen Hinterkante des Greifers und Bogenrand mag beispielsweise etwa 2 bis 3
cm betragen), und die Blattfedern ragen. über den Rand etwas weniger hinweg (z.
B. etwa 6 bis 10 mm).
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Sobald der Bogen in dieser Weise getrennt ist, senkt sich der Fuß
62 gegen den Stapel, erreicht diesen unter Wirkung der Feder und klemmt die übrigen
Bogen gegen Verschiebung fest. Sobald das geschehen ist, wird vom Fuß her ein Luftstrom
zwischen den teilweise angehobenen Bogen und den Rest des Stapels geblasen, so daß
der Bogen ganz getrennt wird. Dann schwingen die Greifer zusammen mit dem an ihnen
hängenden Bogen nach vorn, gesteuert durch die von der Nockenscheibe 39 über die
Stoßstange 36 erzeugte Schwingbewegung der Parallellenker I6, I7. Sobald sie das
Ende ihres Weges erreicht haben, wird das Schiebeventil 30 so umgestellt, daß die
Saugköpfe 19 mit der Außenluft verbunden werden und der von ihnen gehaltene Bogen
abfällt. Die gleiche Ventilbewegung unterbricht aber die Verbindung zwischen Saugkopf
und Schlauch 68, so daß der Schlauch unten abgeschlossen ist und das Vakuum in ihm
und im Zylinder 5 aufrechterhalten bleibt.
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Der von den Greifern losgelassene Bogen wird von Greifwalzen oder
einer anderen Einrichtung des Fördergerätes übernommen, während die Greifer in ihrer
gehobenen Lage bleiben. Sie schwingen dann zurück, und am Ende dieser Bewegung wird
das Schiebeventil so umgestellt, daß es die Greifer mit dem Zylinder und dadurch
mit der Saugquelle verbindet und den Unterdruck im Zylinder im wesentlichen zusammenfallen
läßt. Der Kolben wird nun durch keinen Unterdruck mehr gehalten, jedoch wird seine
Abwärtsbewegung und die der Greifer vom Winkelhebel 9-I0, 12 und der Nockenscheibe
14 gesteuert, so daß die Greifer verhältnismäßig langsam bis zur Berührung mit dem
nächsten inzwischen hochgeblasenen Bogen gesenkt werden, der dann, wie oben beschrieben,
getrennt wird.
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Die Einstellung der Arbeitszeit der beiden Luftströme ist etwa folgende:
Der Luftstrom gegen die Hinterkante des Stapels zum Anlüften der Bogen arbeitet
während des Rückschwingens der Greifer mit einer Gesamtzeit, die einer Drehung von
60 bis 700 des Pressenzylinders entspricht, und hört auf, sobald ein Bogen angesaugt
wird. Die übrigen Bogen fallen dann auf den Stapel zurück und werden von dem Fuß
fest angedrückt. Der abhebende Luftstrom vom Fuß aus arbeitet von dem Moment an,
in dem der Fuß auf den Stapel gedrückt ist oder etwas vorher, etwa 600, ehe die
Vorwärtsbewegung beginnt, und so lange, bis der Bogen von den Greifern losgelassen
wird.
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Selbstverständlich bleibt die Erfindung nicht auf die Baueinzelheiten
dieses Beispieles beschränkt; z. B. ist die oben beschriebene Maschine zum Bearbeiten
verhältnismäßig schmaler Bogen bestimmt. Zum Bearbeiten breiterer Bogen kann das
Rohr 26 verlängert werden (z. B. von 380 mm bis auf 6Io oder 9I5 mm), und es können
an jedem Ende des Rohres zwei Greifer angeordnet werden, die einen Abstand von etwa
50 bis 64 mm haben.
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Bei dieser Anordnung liegt dann zusätzlich zu den beiden erwähnten
Blattfedern beiderseits des Fußes je eine Blattfeder zwischen jedem Greiferpaar.
Die zusätzlichen Blattfedern können an den Stangen 2 und 3 angebracht sein. Statt
dessen können zum Trennen breiter Bogen auch zwei der- oben beschriebenen Vorrichtungen
benutzt werden, die nebeneinander über dem Hinterende des Stapels liegen. Ferner
können die Blasmundstücke so an-
geordnet sein, daß sie den Luftstrom
schräg auf das Hinterende des Stapels richten, so daß die Blaswirkung erhöht wird,
und/oder die Mundstücke können weiter über das Hinterende des Stapels verteilt sein.
Das beschriebene Beispiel könnte gemäß der Erfindung auch in der Weise abgeändert
werden, daß die beiden Teile des Parallellenkerpaares, das die Greifer trägt, einen
solchen Abstand haben, daß sie außerhalb der Seitenkanten der Bogen, je an einer
Seitenwand des Traggerüstes der Maschine, gelagert sind. Bei dieser Anordnung können
die Greifer an einer Querverbindung angebracht sein, die über den Stapel von dem
einen Lenkerteil an einen Seitenrahmen zum anderen Lenkerteil am anderen Seitenrahmen
herüberragt. Der Saugzylinder bleibt dabei in der Mitte des Stapels und wird durch
eine Querverbindung mit den Lenkern verbunden.
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Das obige Beispiel beerifft eine Fördereinrichtung und eine Maschine,
die auf dem Fördergerät einen fortlaufenden Strom vom Bogen erzeugen.
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Die Anordnung kann jedoch geändert werden (z. B. durch Erhöhung der
Fördergeschwindigkeit), so daß die Bogen einzeln gefördert werden.
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PATENTANSPRÜCHr: I. Mit Sauggreifern arbeitende Maschine zum Trennen
und Abheben einzelner Bogen von einem Stapel und zum Fördern der Bogen, z. B. zu
einer Anlegevorrichtung, gekennzeichnet durch einen mechanisch gesteuerten, die
Greifer tragenden Hebel (9-I0) und einen luftgesteuerten Zylinder (5), dessen Kolben
(6) den Hebel unabhängig von der mechanischen Steuerung verschwenken und dadurch
die Sauggreifer heben kann.
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2. Maschine nach AnspruchI, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der
Greifer (19) größer ist als der Weg des steuernden Kolbens (6) im Zylinder (5).