EP1116561A2 - Lochungseinheit - Google Patents

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Publication number
EP1116561A2
EP1116561A2 EP01100784A EP01100784A EP1116561A2 EP 1116561 A2 EP1116561 A2 EP 1116561A2 EP 01100784 A EP01100784 A EP 01100784A EP 01100784 A EP01100784 A EP 01100784A EP 1116561 A2 EP1116561 A2 EP 1116561A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cutting
die
unit according
disc
pitch circle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01100784A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1116561A3 (de
Inventor
Axel Lewandowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LEWANDOWSKI, AXEL
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1116561A2 publication Critical patent/EP1116561A2/de
Publication of EP1116561A3 publication Critical patent/EP1116561A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/02—Perforating by punching, e.g. with relatively-reciprocating punch and bed
    • B26F1/06—Perforating by punching, e.g. with relatively-reciprocating punch and bed with punching tools moving with the work
    • B26F1/10—Roller type punches
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/929—Tool or tool with support
    • Y10T83/9411—Cutting couple type
    • Y10T83/9423—Punching tool
    • Y10T83/9437—Shear-type female tool

Definitions

  • the invention relates to a punching unit, in particular for Create a perforation for the binding spine for one Ring binding.
  • Punching units for punching a punch for one Combs are from the prior art in a variety known of variations.
  • a major problem with these known methods is that a hole in a stack of paper with a larger one It is very difficult to punch the number of single sheets.
  • US 3,227,023 is a combined one Punching and binding machine for ring-like flexible Plastic binding elements known.
  • the removable stops for the individual punching knives are also in relation to the horizontal contact surface with the Paper stacks are not executed in one plane, but theirs Distances from the contact surface take up from one side of the linear punching tool to the other. So that is achieved that the die cutters do not pierce the paper at the same time but one after the other. This also makes the Reduced power.
  • the invention lies Task based on the punching process for the operator to simplify and make it more efficient.
  • this object is achieved by a perforation unit, in particular for producing a perforation for a binding spine a ring binding with the following characteristics:
  • the perforation unit has a preferably circular cutting disc rotatably mounted with respect to an axis of rotation with one or more cutting elements arranged on the circumference of the circular cutting disc, which protrude beyond a fictitious pitch circle with pitch circle radius r w .
  • the perforation unit has a die, which in turn has a surface perpendicular to the cutting disk at a distance from the pitch circle radius.
  • This die also has one or more recesses in which one or more of the cutting elements arranged on the circumference of the circular cutting disk engage simultaneously.
  • a paper to be punched is arranged perpendicular to the cutting disc at a distance of the pitch circle radius r w from the axis of rotation of the cutting disc on the above surface of the die.
  • the punching process does not take place as in the known Execution in a substantially linear movement of the Punching tool, but by a rotary movement of the Cutting disc kick the cutting elements first on one side into the paper and the recess in the die.
  • the torque required for the rotary movement can for example with the help of a crank or by a motor drive, possibly coupled with a appropriate translation can be applied.
  • the cutting elements are designed in such a way that their cutting edge projects beyond the pitch circle radius r w of the pitch circle.
  • the recesses of the die each have the Cutting edges assigned to cutting edges.
  • the cut edges of the cutting elements and the cutting edges of the recesses are arranged so that they are similar to each other How a pair of scissors work together along the sharp edges sliding the paper with a Cut the pulling cut.
  • the process of punching is still similar to one Punching process, the effort (or the required torque) but is clear compared to a pure punching process reduced.
  • the punching unit is designed so that the between the Surface normals of the surface of the die formed Free cut angle is chosen so large that a rubbing of the Side edges of the cutting elements on the walls of the Recesses in the die is avoided.
  • Alternatively or in addition is one between a radial through the axis of rotation the circular cutting disc straight lines and Cut edges formed on the side edges of the cutting elements chosen so that rubbing the side edges of the Cutting elements on the walls of the recesses in the die is avoided. Both measures help to ensure that the further effort required to create a perforation is minimized.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention provides before that the cutting elements a material unit with the form circular cutting disc.
  • This measure has in particular manufacturing advantages. For one, can Assembly costs for attaching the cutting elements to the circular cutting disc can be avoided. Second is the manufacture of the cutting disc with the cutting elements in possible in one operation.
  • Another advantageous embodiment of the invention provides that the cutting elements at a distance from the pitch circle radius rw of cross-sections of the axis of rotation of the circular cutting disc have, which are essentially the cross sections of the producing perforation for the spine of the ring binding correspond. This measure ensures a consistently high level Quality of the perforation, which is at least comparable to the punched holes.
  • the cutting elements have a cross section dovetail-shaped body.
  • This basic body preferably has a constant axial thickness, which in Essentially a perforation width of the perforation to be produced corresponds.
  • the width of the dovetail-shaped base body in the circumferential direction is given by the hole length of the hole to be produced at the distance of the outer radius r a from the axis of rotation of the cutting disk.
  • the base body is delimited on its radially inner foot by side edges and on its radially outer surface by cut edges. Such a shape of the cutting elements is very easy to produce, especially when the cutting elements form a material unit with the cutting disk.
  • the die surface is advantageously a flat plane trained, or it is on the circumference of a disc arranged so that they are essentially a cylinder jacket trains.
  • the surface of the die moves perpendicular to the cutting disk at a distance of the pitch circle radius r w from the axis of rotation of the cutting disk at a peripheral speed of the fictitious pitch circle. It is irrelevant whether the die surface is fixed and only the circular cutting disk is moving or whether the circular cutting disk and the die are moving. Only the relative movement is decisive. In the case of a flat die, there is therefore no relative movement of the paper to the die itself in this embodiment of the invention.
  • the invention provides that the number of cutting elements which are simultaneously in engagement with the recesses of the die can be selected variably. Such changeability is possible on the one hand by an appropriate arrangement of the cutting elements, on the other hand by an appropriate choice of the pitch circle radius r w of the pitch circle and / or the radius of the cylinder on which the die is attached. With the number of cutting elements simultaneously engaged in the recesses of the die, the effort or the necessary torque for the punching process can thus be selected.
  • Form the cutting edges of the recesses in the die preferably boundaries which correspond to the cross section of the producing perforation for the spine of the ring binding correspond.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention exists in that the surface of the die and therefore the die even when turning the circular cutting disc stands. Such an arrangement is particularly useful if if the die surface is formed as a plane. In in this case there is only a single recess in the die necessary in the the cutting elements of the circular Engage the cutting disc one after the other.
  • the paper arranged on the die is used for this Punching process with the peripheral speed of the fictitious Rolling circle of the cutting disc over the die surface moved away so that the cut edges of the cutting elements cut the holes in the paper.
  • the cutting edges of the cutting elements are designed so that they not at the same time at the beginning of the punching process cut the paper. This is the case if the Cutting edges at different distances over the pitch circle radius protrude or have rising edges. Through this Measure the necessary cutting force and thus that necessary torque to be applied to the cutting disc further reduce.
  • the perforation unit in Combination with a single sheet feeder and / or one Paper sorting system and / or a binding machine arranged is. Such an arrangement makes sense if the Binding process should be automated as such.
  • FIGS. 1 and 2 show a first embodiment according to the invention of a circular cutting disc 1 with cutting elements 2 of the same material.
  • a circular cutting disc 1 consists of a circular, generally metallic base body with a cutting disc thickness d s .
  • This cutting disc thickness d s essentially corresponds to the perforation width b L of a perforation to be produced.
  • hole widths b L of about two to four millimeters are common.
  • the circular cutting disc 1 has dovetail cuts 10 on its outer circumference. Because of these incisions 10, dovetail-shaped cutting elements 2 are also formed on the outer circumference of the circular cutting disk 1.
  • the thickness of the dovetail-shaped base body of the cutting elements 2 thus corresponds to the cutting disk thickness d s .
  • This dovetail-shaped base body is delimited laterally by side edges 7 and on its outer peripheral surface by cut edges 8.
  • the cut edges 8 thus form a circular section in the circumferential direction with the cut edge length l s .
  • a straight line running radially through the center of the circular cutting disc 1 and the side edges 7 of the cutting elements 2 enclose a free cutting angle, which is denoted by ⁇ .
  • the cutting edge length l s of the cutting edge 8 formed by the preferably circular segment-shaped cutting elements 2 is in practice preferably about 2 to 10 mm.
  • the embodiment continues circular cutting disc of the same material as cylindrical coupling element 4 continues.
  • the outside diameter this cylindrical coupling element 4 is smaller than that Outside diameter of the circular cutting disc 1 on the there are the cutting elements 2.
  • a coupling element with the help of Fastening elements (for example with the help of screws or the like) on the circular cutting disc 1 fasten.
  • the coupling element is 4 and the circular one Provide cutting disc 1 with a central bore 3.
  • the center of this central bore 3 forms the axis of rotation 27
  • Central bore 3 serves to receive an axis 6.
  • Die Central bore 3 has a circular in the example Cross section on. Another preferred embodiment is a polygonal cross section.
  • the cylindrical coupling element 4 has a Radial bore 5 with internal thread in which a screw is used for the coupling element 4 without thread is executed.
  • Figures 3 and 4 show a flat die 19, which has a two-dimensional flat surface.
  • One or more recesses 20 penetrate the depth t 1 of the flat die 19.
  • the cross section of the recess 20 of the die 19 on its surface corresponds essentially to the cross section of the perforation to be produced for the binding spine of the ring binding.
  • the perforation to be produced for the binding spine has a rectangular cross section with the perforation width b L and the perforation length l L.
  • the two clearance angles ⁇ and ⁇ of the circular Cutting disc 1 or the die 19 are preferably so large chosen that rubbing the side edges 7 of the Cutting elements 2 on the walls of the recesses 20 of the flat die 19 is avoided.
  • FIGS. 9 and 10 show a further embodiment of the Invention in which the die 9 on the circumference of a disc 13 is arranged.
  • the disc 13 with the die 9 on its circumference is in the Embodiment executed in two parts. it consists of a base body 16 with uniform material Coupling element 11 and a second disk 17th
  • the base body 16 essentially consists of a circular disk of the base body thickness d G.
  • This base body 16 has an axial bore with a depth which corresponds to the hole width b L.
  • the radius of the bore corresponds to the inner radius r i according to FIG. 9.
  • the outer radius of the base body is designated r a in the drawing.
  • This cylinder jacket preferably has milled recesses 12. These recesses 12 correspond to the. Recesses 20 of the planar die 19 according to FIGS. 3 and 4.
  • the cross section of the recesses on the outer circumference of the base body 16, which is formed as a cylinder jacket, essentially corresponds to the cross section of the perforations to be produced for the binding spine of FIG. 3 and FIG Ring binding, ie in the example a rectangular cross section with the hole length l L and the hole width b L.
  • the coupling element which is in material unit to the Base body 16 is analogous to that of the circular Cutting disc 1 according to Figures 1 and 2 executed. It has one Central bore 14 for receiving an axis and a Radial bore 15 (with internal thread) for receiving a Fastening element (in the example of a screw).
  • the circular cutting disc 1 consists of a circular, generally metallic base body with a cutting disc thickness d s .
  • This cutting disc thickness d s essentially corresponds to the perforation width b L of a perforation to be produced.
  • the circular cutting disc 1 has dovetail cuts 10 on its outer circumference. Because of these incisions 10, dovetail-shaped cutting elements 2 are also formed on the outer circumference of the circular cutting disk 1. The thickness of the dovetail-shaped base body of the cutting elements 2 thus corresponds to the cutting disk thickness d s .
  • the radius of the circular cutting disc 1 changes with the cutting disc thickness d s .
  • the radius r s of the circular cutting disk increases from a minimum value r s, min on the front side of the circular cutting disk 1 to the rear side of the circular cutting disk 1 to the maximum radius of the r s, max .
  • the increase in the radius r s is not linear but progressive, so that the projection of a cutting element 2 onto a plane arranged perpendicular to the plane of the circular cutting disk 1 has a trapezoidal shape.
  • the trapezoidal shape shown in FIG. 7 and FIG flat die 19 can be made from the circular Cutting disc 1, as shown in Figures 5 and 6, to construct.
  • the length of the recess 20 of the die is determined by the immersion depth of the circular cutting disk 1 in the flat die 19. This results in the point 23 of the entry of the maximum radius r s, max of the circular cutting disc 1, the point 25 of the entry of the minimum radius r s.min of the circular cutting disc 1 and the point 24 of the exit of the maximum radius r s, max the circular cutting disc 1 from the flat die 19 and thus the length of the opening cross section of the recess 20 of the die 19th
  • the cross section of the recess 20 has the Matrix has a trapezoidal shape, with three to each other vertical sides and a side which has an angle ⁇ with the shortest side of the trapeze.
  • Such designs described in Figures 1 to 10 a punching unit are suitable for integration into a conventional binding machine. Furthermore, one leads Combination with a single sheet feeder and / or one Paper sorting system for automation of punching and Binding process.

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Abstract

Eine Lochungseinheit zum Erzeugen einer Lochung für einen Binderücken einer Ringbindung weist eine kreisförmige Schneidscheibe (1) und eine Matrize (19) auf. Die Schneidscheibe (1) ist bezüglich einer Drehachse (27) drehbar gelagert. Am Umfang der Schneidscheibe (1) sind Schneidelemente (2) angeordnet, welche über einen fiktiven Wälzkreis (21) hinausragen. Die Oberfläche der Matrize (19) ist im Abstand des Wälzkreisradius senkrecht von der Drehachse (27) der Schneidscheibe (1) angeordnet und weist Ausnehmungen auf, in die jeweils die Schneidelemente (2) eingreifen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Lochungseinheit, insbesondere zum Erzeugen einer Lochung für den Binderücken für eine Ringbindung.
Lochungseinheiten zum Stanzen einer Lochung für einen Binderücken sind aus dem Stand der Technik in einer Vielzahl von Abwandlungen bekannt.
Ein wesentliches Problem dieser bekannten Verfahren ist, dass sich eine Lochung in einen Papierstapel mit einer größeren Anzahl von Einzelblättern nur sehr schwer hineinstanzen lässt.
Aus dem Stand der Technik sind nun verschiedene Maßnahmen bekannt, um die geschilderte Problematik zu entschärfen.
So ist beispielsweise aus der US 3,227,023 eine kombinierte Stanz und Bindemaschine für ringartige flexible Plastikbindeelemente bekannt.
Bei der beschriebenen Lochungseinheit wird das mit einer Lochung zu versehende Papier auf einer horizontal angeordneten Auflagefläche gegen einen Anschlag in Längsrichtung und einen Anschlag in Querrichtung unter einem linearen Stanzwerkzeug mit zahnförmigen Stanzelementen angeordnet. Das lineare Stanzwerkzeug mit den zahnförmigen Stanzelementen wird anschließend durch die Betätigung eines Hebels abgesenkt. Dabei durchstoßen die Stanzelemente das Papier. Die einzelnen Stanzelemente, welche beispielsweise als Stanzmesser ausgebildet sind, stützen sich jeweils gegen entsprechende Anschläge ab. Der Vorgang der Lochung ist also ein reiner Stanzvorgang.
Einzelne Anschläge der Lochungseinheit sind herausnehmbar.
Dadurch bringen die entsprechenden Stanzmesser keine Stanzkraft mehr auf das Papier ein und eine Lochung des Papiers an den entsprechenden Stellen erfolgt nicht. Dadurch wird die notwendige Kraft zur Erzeugung der Lochung reduziert. Eine vollständige Lochung eines umfangreichen Dokuments muss allerdings in mehreren Arbeitsschritten vollzogen werden.
Die herausnehmbaren Anschläge für die einzelnen Stanzmesser sind zudem in Bezug auf die horizontale Auflagefläche mit dem Papierstapel nicht in einer Ebene ausgeführt, sondern ihre Abstände von der Auflagefläche nehmen von einer Seite des linearen Stanzwerkzeugs zur anderen zu. Damit wird erreicht, dass die Stanzmesser nicht gleichzeitig das Papier durchstoßen sondern nacheinander. Auch hierdurch wird die aufzuwendende Kraft reduziert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Lochungsvorgang für den Bediener weiter zu vereinfachen und effizienter zu gestalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lochungseinheit, insbesondere zum Erzeugen einer Lochung für einen Binderücken einer Ringbindung, mit folgenden Merkmalen gelöst:
Die Lochungseinheit weist eine bezüglich einer Drehachse drehbar gelagerte vorzugsweise kreisförmige Schneidscheibe auf mit einem oder mehreren an dem Umfang der kreisförmigen Schneidscheibe angeordneten Schneidelementen, welche über einen fiktiven Wälzkreis mit Wälzkreisradius rw hinausragen. Des weiteren weist die Lochungseinheit eine Matrize auf, welche wiederum im Abstand des Wälzkreisradius eine der Schneidscheibe senkrecht zugewandte Oberfläche aufweist. Diese Matrize weist weiterhin eine oder mehrere Ausnehmungen auf, in die jeweils ein oder mehrere der auf dem Umfang der kreisförmigen Schneidscheibe angeordneten Schneidelemente gleichzeitig eingreifen. Ein zu lochendes Papier ist senkrecht zur Schneidscheibe im Abstand des Wälzkreisradius rw von der Drehachse der Schneidscheibe auf der o. a. Oberfläche der Matrize angeordnet. Beim Drehen der kreisförmigen Schneidscheibe muss Papier relativ zur Drehachse der kreisförmigen Scheibe mit der Umfangsgeschwindigkeit des fiktiven Wälzkreises bewegen. Durch die Drehbewegung der kreisförmigen Schneidscheibe und die gleichzeitige lineare relative Bewegung zum Papier in Drehrichtung dringen die Schneidelemente nacheinander in das Papier und erzeugen dabei die gewünschte Lochung für den Binderücken einer Ringbindung.
Aufgrund der starren Beabstandung zwischen der Drehachse der kreisförmigen Schneidscheibe und der Matrize bzw. dem Papier erfolgt der Lochungsvorgang nicht wie bei der bekannten Ausführung in einer im Wesentlichen linearen Bewegung des Stanzwerkzeuges, sondern durch eine rotatorische Bewegung der Schneidscheibe treten die Schneidelemente zunächst einseitig in das Papier und die Ausnehmung der Matrize ein.
Das für die Drehbewegung erforderliche Drehmoment kann beispielsweise mit Hilfe einer Kurbel oder durch einen motorischen Antrieb, gegebenenfalls gekuppelt mit einer entsprechenden Übersetzung aufgebracht werden.
Die Schneidelemente sind dabei so ausgestaltet, dass sie mit ihrer Schnittkante über den Wälzkreisradius rw des Wälzkreises hinausragen.
Die Ausnehmungen der Matrize weisen jeweils der bzw. den Schnittkanten zugeordnete Schneidkanten auf. Die Schnittkanten der Schneidelemente und die Schneidkanten der Ausnehmungen sind so zueinander angeordnet, dass sie ähnlich der Funktionsweise einer Schere durch die aneinander entlanggleitenden scharfen Kanten das Papier mit einem ziehenden Schnitt zerteilen.
Der Vorgang der Lochung ähnelt zwar immer noch einem Stanzvorgang, der Kraftaufwand (bzw. das benötigte Drehmoment) ist aber gegenüber einem reinen Stanzvorgang deutlich reduziert.
Die Lochungseinheit ist so ausgeführt, dass der zwischen der Flächennormalen der Oberfläche der Matrize gebildete Freischnittwinkel so groß gewählt ist, dass ein Reiben der Seitenkanten der Schneidelemente an der Wandungen der Ausnehmungen der Matrize vermieden wird. Alternativ oder zusätzlich ist ein zwischen einer radial durch die Drehachse der kreisförmigen Schneidscheibe verlaufenden Geraden und den Seitenkanten der Schneidelemente gebildeter Freischnittwinkel so gewählt, dass ein Reiben der Seitenkanten der Schneidelemente an den Wandungen der Ausnehmungen der Matrize vermieden wird. Beide Maßnahmen tragen dazu bei, dass der benötigte Kraftaufwand zur Erzeugung einer Lochung weiter minimiert wird.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Schneidelemente eine Materialeinheit mit der kreisförmigen Schneidscheibe bilden. Diese Maßnahme hat insbesondere fertigungstechnische Vorteile. Zum einen können Montagekosten zur Anbringung der Schneidelemente an der kreisförmigen Schneidscheibe vermieden werden. Zum anderen ist die Herstellung der Schneidscheibe mit den Schneidelementen in einem Arbeitsgang möglich.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Schneidelemente im Abstand des Wälzkreisradius rw von der Drehachse der kreisförmigen Schneidscheibe Querschnitte aufweisen, die im Wesentlichen den Querschnitten der zu erzeugenden Lochung für den Binderücken der Ringbindung entsprechen. Diese Maßnahme bewirkt eine gleichbleibend hohe Qualität der Lochung, welche zumindest vergleichbar ist mit der durch Stanzen erzeugten Lochung.
Zur Erzeugung einer Lochung mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt weisen die Schneidelemente einen schwalbenschwanzförmigen Grundkörper auf. Dieser Grundkörper weist vorzugsweise eine konstante axiale Dicke auf, welche im Wesentlichen einer Lochungsbreite der zu erzeugenden Lochung entspricht.
Die Breite des schwalbenschwanzförmigen Grundkörpers in Umfangrichtung ist im Abstand des Außenradius ra von der Drehachse der Schneidscheibe durch die Lochungslänge der zu erzeugenden Lochung gegeben. Der Grundkörper ist an seinem radial inneren Fuß durch Seitenkanten und an seiner radial äußeren Fläche durch Schnittkanten begrenzt. Eine solche Form der Schneidelemente ist sehr einfach herstellbar, insbesondere dann, wenn die Schneidelemente eine Materialeinheit mit der Schneidscheibe bilden.
Die Matrizenoberfläche ist vorteilhafterweise als plane Ebene ausgebildet, oder sie ist auf den Umfang einer Scheibe angeordnet, so dass sie im Wesentlichen einen Zylindermantel ausbildet.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung bewegt sich die Oberfläche der Matrize beim Drehen der kreisförmigen Schneidscheibe relativ zu deren Drehachse senkrecht zur Schneidscheibe im Abstand des Wälzkreisradiusses rw von der Drehachse der Schneidscheibe mit einer Umfangsgeschwindigkeit des fiktiven Wälzkreises. Es ist dabei unerheblich, ob die Matrizenoberfläche dabei fixiert ist und sich nur die kreisförmige Schneidscheibe bewegt oder ob sich die kreisförmige Schneidscheibe und die Matrize bewegen. Entscheidend ist allein die Relativbewegung. Für den Fall einer ebenen Matrize findet bei dieser Ausführung der Erfindung also keine Relativbewegung des Papiers zur Matrize selbst statt.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, das die Anzahl der sich gleichzeitig in Eingriff mit den Ausnehmungen der Matrize befindlichen Schneidelemente veränderlich wählbar ist. Eine solche Veränderbarkeit ist zum einen durch eine entsprechende Anordnung der Schneidelemente möglich, zum anderen durch eine entsprechende Wahl des Wälzkreisradius rw des Wälzkreises und/oder des Radius des Zylinders auf der die Matrize angebracht ist. Mit der Anzahl der sich gleichzeitig im Eingriff der Ausnehmungen der Matrize befindlichen Schneidelemente lässt sich somit der Kraftaufwand bzw. das notwendige Drehmoment für den Lochungsvorgang wählen.
Die Schneidkanten der Ausnehmungen der Matrize bilden vorzugsweise Berandungen, welche dem Querschnitt der zu erzeugenden Lochung für den Binderücken der Ringbindung entsprechen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin, dass die Oberfläche der Matrize und damit die Matrize selbst beim Drehen der kreisförmigen Schneidscheibe fest steht. Eine solche Anordnung bietet sich besonders dann an, wenn die Matrizenoberfläche als Ebene aufgebildet ist. In diesem Fall ist nur eine einzige Ausnehmung in der Matrize notwendig in die die Schneidelemente der kreisförmigen Schneidscheibe nacheinander eingreifen.
Das auf der Matrize angeordnete Papier wird hierbei beim Lochungsvorgang mit der Umfangsgeschwindigkeit des fiktiven Wälzkreises der Schneidscheibe über die Matrizenoberfläche hinwegbewegt, so dass die Schnittkanten der Schneidelemente die Lochung in das Papier hineinschneiden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind die Schnittkanten der Schneidelemente so ausgeführt, dass sie zumindest zu Beginn des Lochungsvorgangs nicht gleichzeitig in das Papier einschneiden. Dies ist dann der Fall, wenn die Schnittkanten unterschiedlich weit über den Wälzkreisradius hinausragen bzw. ansteigende Kanten aufweisen. Durch diese Maßnahme lässt sich die notwendige Schneidkraft und damit das notwendige aufzubringende Drehmoment auf die Schneidscheibe weiter reduzieren.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Lochungseinheit in Kombination mit einem Einzelblatteinzug und/oder einer Papiersortieranlage und/oder einer Bindemaschine angeordnet ist. Eine solche Anordnung ist dann sinnvoll, wenn der Bindevorgang als solcher automatisiert werden soll.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werde im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1
eine Draufsicht auf eine kreisförmige Schneidscheibe mit materialeinheitlichen Schneidelementen,
Figur 2
eine Ansicht im axialen Halbschnitt der kreisförmigen Schneidscheibe nach Figur 1
Figur 3
eine Draufsicht auf eine ebene Matrize mit Ausnehmung,
Figur 4
eine Schnittansicht der Matrize nach Figur 3,
Figur 5
eine Draufsicht einer weiteren kreisförmigen Schneidscheibe mit materialeinheitlichen Schneidelementen,
Figur 6
eine Ansicht im axialen Halbschnitt der kreisförmigen Schneidscheibe nach Figur 5
Figur 7
eine Draufsicht auf eine ebene Matrize passen zu der kreisförmigen Schneidscheibe nach den Figuren 5 und 6,
Figur 8
eine Schnittansicht der Matrize nach Figur 7,
Figur 9
eine Draufsicht auf eine Scheibe auf deren Umfang eine Matrize angeordnet ist,
Figur 10
eine Ansicht der Scheibe nach Figur 9 im axialen Halbschnitt.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer kreisförmigen Schneidscheibe 1 mit materialeinheitlichen Schneidelementen 2. Eine solche kreisförmige Schneidscheibe 1 besteht aus einem kreisförmigen, in der Regel metallischen Grundkörper mit einer Schneidscheibendicke ds. Diese Schneidscheibendicke ds entspricht im Wesentlichen der Lochungsbreite bL einer zu erzeugenden Lochung. In der Praxis sind Lochungsbreiten bL von etwa zwei bis vier Millimetern üblich.
Die kreisförmige Schneidscheibe 1 weist an ihrem äußeren Umfang schwalbenschwanzförmige Einschnitte 10 auf. Aufgrund dieser Einschnitte 10 bilden sich am äußeren Umfang der kreisförmigen Schneidscheibe 1 ebenfalls schwalbenschwanzförmige Schneidelemente 2 aus. Die Dicke des schwalbenschwanzförmigen Grundkörpers der Schneidelemente 2 entspricht somit der Schneidscheibendicke ds. Dieser schwalbenschwanzförmige Grundkörper ist seitlich durch Seitenkanten 7 und an seiner äußeren Umfangsfläche durch Schnittkanten 8 begrenzt. Die Schnittkanten 8 bilden also in Umfangsrichtung einen Kreisabschnitt mit der Schnittkantenlänge ls. Eine radial durch den Mittelpunkt der kreisförmigen Schneidscheibe 1 verlaufende Gerade und die Seitenkanten 7 der Schneidelemente 2 schließen einen Freischnittwinkel ein, welcher mit α bezeichnet ist. Die Schnittkantenlänge ls der durch die vorzugsweise kreissegmentförmigen Schneidelemente 2 gebildete Schnittkante 8 beträgt in der Praxis vorzugsweise etwa 2 bis 10 mm.
Um die kreisförmige Schneidscheibe 1 in Rotationsbewegung versetzen zu können, muss diese über eine Drehachse an eine Drehkurbel oder einen Motor gekuppelt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel setzt sich zu diesem Zweck die kreisförmige Schneidscheibe materialeinheitlich als zylinderförmiges Kupplungselement 4 fort. Der Außendurchmesser dieses zylindrischen Kupplungselements 4 ist kleiner als der Außendurchmesser der kreisförmigen Schneidscheibe 1, auf der sich die Schneidelemente 2 befinden. Anstelle eines solchen materialeinheitlichen Kupplungselements 4 ist es auch möglich, ein solches Kupplungselement mit Hilfe von Befestigungselementen (beispielsweise mit Hilfe von Schrauben oder ähnlichem) an der kreisförmigen Schneidscheibe 1 zu befestigen.
Im Beispiel ist das Kupplungselement 4 und die kreisförmige Schneidscheibe 1 mit einer Zentralbohrung 3 versehen. Das Zentrum dieser Zentralbohrung 3 bildet die Drehachse 27. Die Zentralbohrung 3 dient zur Aufnahme einer Achse 6. Die Zentralbohrung 3 weist im Beispiel einen kreisförmigen Querschnitt auf. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist ein polygonaler Querschnitt.
Im Beispiel weist das zylinderförmige Kupplungselement 4 eine Radialbohrung 5 mit Innengewinde auf, in welche eine Schraube eingesetzt wird zur Die Kupplungselements 4 ohne Gewinde ausgeführt ist.
Als Gegenstück zu der kreisförmigen Schneidscheibe 1 dienen Matrizen nach den Figuren 3 und 4 bzw. 9 und 10.
Die Figuren 3 und 4 zeigen eine ebene Matrize 19, welche eine zweidimensionale ebene Oberfläche aufweist. Eine oder mehrere Ausnehmungen 20 durchstoßen die Tiefe t1 der ebenen Matrize 19. Der Querschnitt der Ausnehmung 20 der Matrize 19 an deren Oberfläche entspricht im Wesentlichen dem Querschnitt der zu erzeugenden Lochung für den Binderücken der Ringbindung. In diesem Fall weist die zu erzeugende Lochung für den Binderücken einen rechteckigen Querschnitt auf mit der Lochungsbreite bL und der Lochungslänge lL.
Zwischen der Flächennormalen der Oberfläche der ebenen Matrize 19 und den Innenwandungen der Ausnehmung 20 der ebenen Matrize 19 wird ein Freischnittwinkel β gebildet.
Die beiden Freischnittwinkel α und β der kreisförmigen Schneidscheibe 1 bzw. der Matrize 19 werden vorzugsweise so groß gewählt, dass ein Reiben der Seitenkanten 7 der Schneidelemente 2 an den Wandungen der Ausnehmungen 20 der ebenen Matrize 19 vermieden wird.
Die Figuren 9 und 10 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Matrize 9 auf dem Umfang einer Scheibe 13 angeordnet ist.
Die Scheibe 13 mit der Matrize 9 auf deren Umfang ist in dem Ausführungsbeispiel zweitteilig ausgeführt. Sie besteht aus einem Grundkörper 16 mit materialeinheitlichem Kupplungselement 11 und einer zweiten Scheibe 17.
Der Grundkörper 16 besteht im Wesentlichen aus einer kreisförmigen Scheibe der Grundkörperdicke dG. Dieser Grundkörper 16 weist eine Axialbohrung auf mit einer Tiefe, welche der Lochungsbreite bL entspricht. Der Bohrungsradius entspricht dem Innenradius ri gemäß Figur 9. Der Außenradius des Grundkörpers wird in der Zeichnung mit ra bezeichnet.
Der durch diese Bohrung gebildete Zylindermantel der Manteldicke t2 = ra - ri stellt die Tiefe t2 der Matrize 9 dar. Dieser Zylindermantel weist vorzugsweise eingefräste Ausnehmungen 12 auf. Diese Ausnehmungen 12 entsprechen den. Ausnehmungen 20 der ebenen Matrize 19 gemäß Figur 3 und Figur 4. Der Querschnitt der Ausnehmungen am äußeren Umfang des Grundkörpers 16, welcher als Zylindermantel ausgeformt ist, entspricht analog zu Figur 3 und Figur 4 im Wesentlichen dem Querschnitt der zu erzeugenden Lochung für den Binderücken der Ringbindung, also im Beispiel einem rechteckigen Querschnitt mit der Lochungslänge lL und der Lochungsbreite bL.
Das Kupplungselement, welches sich in Materialeinheit zu dem Grundkörper 16 fortsetzt ist analog zu dem der kreisförmigen Schneidscheibe 1 nach Figur 1 und 2 ausgeführt. Es weist eine Zentralbohrung 14 zur Aufnahme einer Achse und eine Radialbohrung 15 (mit Innengewinde) zur Aufnahme eines Befestigungselements (im Beispiel einer Schraube) auf.
Zur weitern Reduzierung der Schnittkräfte beim Lochungsvorgang ist eine Ausführung der Lochungseinheit, insbesondere der kreisförmigen Schneidscheibe 1 gemäß Figur 5 und Figur 6 möglich.
Grundsätzlich besteht die kreisförmige Schneidscheibe 1 wie im ersten Ausführungsbeispiel aus einem kreisförmigen in der Regel metallischen Grundkörper mit einer Schneidscheibendicke ds. Diese Schneidscheibendicke ds entspricht im Wesentlichen der Lochungsbreite bL einer zu erzeugenden Lochung.
Die kreisförmige Schneidscheibe 1 weist an ihrem äußeren Umfang schwalbenschwanzförmige Einschnitte 10 auf. Aufgrund dieser Einschnitte 10 bilden sich am äußeren Umfang der kreisförmigen Schneidscheibe 1 ebenfalls schwalbenschwanzförmige Schneidelemente 2 aus. Die Dicke des schwalbenschwanzförmigen Grundkörpers der Schneidelemente 2 entspricht somit der Schneidscheibendicke ds.
Im. Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ändert sich der Radius der kreisförmigen Schneidscheibe 1 mit der Schneidscheibendicke ds. Gemäß Figur 6 nimmt der Radius rs der kreisförmigen Schneidscheibe von einem Minimalwert rs,min an der Vorderseite der kreisförmigen Schneidscheibe 1 zur rückwärtigen Seite der kreisförmigen Schneidscheibe 1 auf den maximalen Radius der rs,max zu. Im Beispiel ist die Zunahme des Radius rs nicht linear sondern progressiv, so dass die Projektion eines Schneidelements 2 auf eine senkrecht zur Ebene der kreisförmigen Schneidscheibe 1 angeordnete Ebene eine Trapezform aufweist.
Die (in Figur 7 und Figur 8) dargestellte Trapezform der ebenen Matrize 19 lässt sich aus der kreisförmigen Schneidscheibe 1, wie in den Figuren 5 und 6 dargestellt, konstruieren.
In der Praxis werden allerdings die geometrische Formen der Projektionsfläche vorgegeben und die entsprechenden Schnittkanten 8 der Schneidelemente 2 konstruiert.
Die Länge der Ausnehmung 20 der Matrize wird durch die Eintauchtiefe der kreisförmigen Schneidscheibe 1 in die ebene Matrize 19 bestimmt. Es ergeben sich der Punkt 23 des Eintritts des maximalen Radius rs,max der kreisförmigen Schneidscheibe 1, der Punkt 25 des Eintritts des minimalen Radius rs.min der kreisförmigen Schneidscheibe 1 und der Punkt 24 des Austritts des maximalen Radius rs,max der kreisförmigen Schneidscheibe 1 aus der ebenen Matrize 19 und somit die Länge des Öffnungsquerschnitts der Ausnehmung 20 der Matrize 19.
Im Beispiel weist der Querschnitt der Ausnehmung 20 der Matrize eine trapezförmige Gestalt auf, mit drei zueinander senkrechten Seiten und einer Seite, welche eine Winkel δ mit der kürzesten Seite des Trapezes einschließt.
Aus diesem Projektionswinkel δ lässt sich die Form der Abrundung der Schnittfläche der kreisförmigen Schneidscheibe entwickeln. Die Punkte 23, 24, 25 und 26 werden auf die Schnittebene projiziert. Sie erzeugen auf der Schnittebene die Punkte 23', 24', 25' und 26'. Diese Punkte 23', 24', 25' und 26' liegen auch auf der Schnittfläche der Schneidelemente 2 und beschreiben durch die rotatorische Bewegung der kreisförmigen Schneidscheibe 1 eine Kreisbahn. Die Schnittpunkte der Kreisbahn mit der Schnittkante 8 der Schneidelemente 2 erzeugen die Punkte 23'', 24'', 25'' und 26'' Punkte 23'', 24", 25'' und 26'' gemäß Figur 6. Im Beispiel lässt sich umgekehrt aus den Punkten 23'', 24'', 25'' und 26'' die Krümmung der Schnittkante 8 der Schneidelemente 2 rekonstruieren.
Solche in den Figuren 1 bis 10 beschriebenen Ausführungen einer Lochungseinheit eignen sich zur Integration in eine herkömmliche Bindemaschine. Des weiteren führt eine Kombination mit einem Einzelblatteinzug und/oder einer Papiersortieranlage zur Automatisierung des Lochungs- und Bindevorgangs.
Bezugszeichenliste
1
kreisförmige Schneidscheibe
2
Schneidelement
3
Zentralbohrung
4
Kupplungselement
5
Radialbohrung
6
Achse
7
Seitenkante
8
Schnittkante
9
Matrize
10
Einschnitt
11
Kupplungselement
12
Ausnehmung
13
Scheibe mit Matrize auf Umfang
14
Zentralbohrung
15
Radialbohrung
16
Grundkörper
17
Scheibe
18
Zentralbohrung
19
ebene Matrize
20
Ausnehmung
21
Wälzkreis
22
Schneidkante
23
Eintrittspunkt von rs,max
23'
Projektion des Eintrittspunkt 23 auf die Schnittebene
23''
Punkt auf der Schnittkante des Schneidelements 2 entsprechend dem Eintrittspunkt 23 und der Projektion 23' des Eintrittspunkts 23
24
Austrittspunkt von rs,max
24'
Projektion des Eintrittspunkts 24 auf die Schnittebene
24''
Punkt auf der Schnittkante des Schneidelements 2 entsprechend dem Eintrittspunkts 24
25
Eintrittspunkt von rs,min
25'
Projektion des Eintrittspunkts 25 auf die Schnittebene
25''
Punkt auf der Schnittkante des Schneidelementes 2 entsprechend dem Eintrittspunkts 2
26
weiterer Eintrittspunkt
26'
Projektion des Eintrittspunkts 26
26''
Punkt auf der Schnittkante des Schneidelements 2 entsprechend dem Eintrittspunkts 26
27
Drehachse
α
Freischnittwinkel
β
Freischnittwinkel
δ
Projektionswinkel
ls
Schnittkantenlänge
ds
Schneidscheibendicke
dG
Grundkörperdicke
t1, t2
Tiefe
ra
Außenradius
ri
Innenradius
lL
Lochungslänge
bL
Lochunsbreite
rs,max
maximaler Radius der Schneidscheibe
rs,min
minimaler Radius der Schneidscheibe
rw
Wälzkreisradius
rs
Radius der Schneidscheibe 1

Claims (17)

  1. Lochungseinheit, insbesondere zum Erzeugen einer Lochung für einen Binderücken einer Ringbindung, mit einer bezüglich einer Drehachse (27) drehbar gelagerten vorzugsweise kreisförmigen Schneidscheibe (1), mit einem oder mehreren an dem Umfang der kreisförmigen Schneischeibe (1) angeordneten Schneidelementen (2), welche über einen fiktiven Wälzkreis (21) mit Wälzkreisradius (rw) hinausragen, mit einer Matrize (9, 19), wobei eine Oberfläche der Matrize (9, 19) senkrecht zur Schneischeibe (1) im Abstand des Wälzkreisradius (rw) von der Drehachse (27) der Schneidscheibe (1) angeordnet ist und eine oder mehrer Ausnehmungen (12, 20) aufweist, in die jeweils mindestens ein Schneidelement (2) der kreisförmigen Schneischeibe (1, 13) eingreift.
  2. Lochungseinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidelemente (2) mindestens eine über den Wälzkreisradius (rw) des Wälzkreises (21) hinausragende Seitenkante (7) und mindestens eine über den Wälzkreisradius (rw) über den fiktiven Wälzkreis (21) hinausragende Schnittkante (8) aufweisen.
  3. Lochungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (12, 20) der Matrize (9, 19) jeweils der /den Schnittkante(n) (8) der Schneidelemente (2) zugeordnete Schneidkanten (22) aufweisen.
  4. Lochungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen einer Fächennormalen der Oberfläche der Matrize (9, 19) und einer inneren Wandung der Ausnehmungen (12, 20) der Matrize (9, 19) gebildeter Freischnittwinkel (β) so groß gewählt ist, dass ein Reiben der Seitenkanten (7) der Schneidelemente (2) an den Wandungen der Ausnehmungen (12, 20) der Matrize (9, 19) vermieden wird.
  5. Lochungseinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen einer radial durch die Drehachse (27) der kreisförmigen Schneidscheibe (1) verlaufenden Geraden und den Seitenkanten (7) der Schneidelemente (2) gebildeter Freischnittwinkel (α) so groß gewählt ist, dass ein Reiben der Seitenkanten (7) der Schneidelemente (2) an den Wandungen der Ausnehmungen (12, 20) der Matrize (9, 19) vermieden wird.
  6. Lochungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidelemente (2) eine Materialeinheit mit der Schneidscheibe (1) bilden.
  7. Lochungseinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidelemente (2) im Abstand des Außenradius (ra) von der Drehachse (27) der Schneidscheibe (1) Querschnitte aufweisen, die im Wesentlichen den Querschnitten der zu erzeugenden Lochung für den Binderücken der Ringbindung entsprechen.
  8. Lochungseinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu erzeugende Lochung einen vorzugsweise rechteckigen Querschnitt bildet.
  9. Lochungseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidelemente (2) einen schwalbenschwanzförmigen Grundkörper aufweisen mit einer Dicke (ds), welche im Wesentlichen einer Breite (bL) der zu erzeugenden Lochung entspricht, und die Schneidelemente (2) im Abstand des Außenradius (ra) von der Drehachse (27) der Schneidscheibe (1) eine Kreisbogenlänge aufweisen, die im Wesentlichen einer Lochungslänge (lL) der zu erzeugenden Lochung entspricht.
  10. Lochungseinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Matrize (9, 19) als Ebene ausgebildet ist.
  11. Lochungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Matrize (9) als Zylindermantel ausgebildet ist.
  12. Lochungseinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Matrize (9, 19) sich beim Drehen der kreisförmigen Schneidscheibe (1) relativ zu deren Drehachse (27) mit der Umfangsgeschwindigkeit des fiktiven Wälzkreises (21) senkrecht zur Schneidscheibe (1) im Abstand des Wälzkreisradius (rw) von der Drehachse (27) der Schneidscheibe (1, 13) bewegt.
  13. Lochungseinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der sich gleichzeitig im Eingriff der Ausnehmung (12, 20) der Matrize(9, 19) befindlichen Schneidelemente (2) der kreisförmigen Schneidscheibe (1) veränderlich wählbar ist.
  14. Lochungseinheit nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (22) der Ausnehmung (12, 20) der Matrize (9, 19) Berandungen bilden, welche im Wesentlichen einem Querschnitt der zu erzeugenden Lochung für den Binderücken der Ringbindung entsprechen.
  15. Lochungseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Matrize (9, 19) beim Drehen der kreisförmigen Schneidscheibe (1) relativ zu deren Drehachse (27) feststeht.
  16. Lochungseinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidelemente (2) jeweils mindestens eine Schnittkante (8) aufweisen, welche weiter über den fiktiven Wälzkreis (21) mit Wälzkreisradius (rw) hinausragt als eine andere Schnittkante (8).
  17. Lochungseinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochungseinheit in Kombination mit einem Einzelblatteinzug und/oder einer Papiersortieranlage und/oder einer Bindemaschine betreibbar ist.
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