EP1268329A2 - Vorrichtung zum schneiden von papierbahnen - Google Patents

Vorrichtung zum schneiden von papierbahnen

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EP1268329A2
EP1268329A2 EP01921304A EP01921304A EP1268329A2 EP 1268329 A2 EP1268329 A2 EP 1268329A2 EP 01921304 A EP01921304 A EP 01921304A EP 01921304 A EP01921304 A EP 01921304A EP 1268329 A2 EP1268329 A2 EP 1268329A2
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EP
European Patent Office
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paper
paper web
cutting
web
delay
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EP01921304A
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Dieter Brückel
Helmut Eichelberg
Otto Hartmann
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Boewe Systec AG
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Boewe Systec AG
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Publication date
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Definitions

  • the paper web 512 is provided with a perforated edge, in which evenly spaced holes for guiding and driving the paper web are provided.
  • the guide belt 508 of the feed device 502 has a plurality of teeth 508a which engage with the holes in the perforated edge of the paper web 512.
  • the paper web 512 is fed to a cutting device 516 by means of the feed device 502.
  • the cutting device 516 comprises a so-called drop knife 518, which is essentially in the form of a guillotine. This drop knife is movably guided between two guides 520, 522.
  • the motor 502a is driven to the feeding means 502, so that the paper is accelerated to a speed V- j _ to be driven.
  • the predetermined speed V * j _ is reached and is maintained until time t 2 .
  • a position of the paper web 512 in which the cutting is to take place is already in the vicinity of the cutting device 516.
  • the drive of the feed device is controlled in such a way that the paper web 512 is braked from the time t 2 that this is stopped at time t 3 .
  • the motor 526 is driven and accelerated to the speed V 2 , which is reached at the time t 4 .
  • DE-OS 2165194 relates to a method and a device for feeding material to sheet-processing and sheet-processing machines.
  • a web of material is fed from a roll of material to a knife cylinder by means of a pulling section.
  • the material web is cut in such a way that the material web is held on the knife cylinder by means of suction devices when reaching the knife cylinder and a so-called waste strip is first cut off and the front edge of the material web thus produced, which is still held by the suction cups, is turned on by the knife cylinder passed a guide cylinder.
  • the front edge of the material web is held on the guide cylinder during a further rotation of the cylinder and conveyed at the web speed until the material web reaches a cutting area in which an arc is cut off by the knife.
  • a loop is formed between the material roll and the knife, which is built up during the cutting process and after cutting is dismantled again.
  • the advantage of the embodiment described in FIG. 1 is that, unlike the devices known from the prior art, this avoids complete stretching of the paper web during the feed phase of the paper web 112, and thus the disadvantages associated therewith.
  • a further advantage is that, as can be seen, no additional stamp element or other stop element is provided, but the required paper delay is effected by the conveyor 106, by means of which the paper is delayed or stopped during the cutting process.
  • FIG. 2 shows an enlarged illustration of the buffer device. Furthermore, the conveyor devices 102 and 106 arranged immediately before and after the buffer device are shown. In FIG. 2, the elements already described with reference to FIG. 1 are provided with the same reference symbols, and the same will not be described again.
  • the drive roller is 114a of the feed device 102 is mounted on a shaft 200 on which a belt wheel 202 is arranged. The wheel 202 is connected to the motor 116 (not shown in FIG. 2) via a belt 116a.
  • the paper delay device 306 includes a stamp member 328 held in a stamp member receptacle 330.
  • the paper delay device 306 further comprises a counter stamp 332, the paper web 308 being passed between the stamp 328 and the counter stamp 332.
  • the punch 328 is connected to a piston 334 via the punch member receiving device 330.
  • the piston 334 is guided in a guide device 336a, 336b.
  • the piston 334 is biased by a spring 338 such that the spring force is effective to separate the punch 328 from the counter punch 332.
  • the piston is connected to a roller 340 at an end facing away from the stamp. The actuation of the stamp, i.e.
  • the paper is decelerated while the roller 340 is in the area 342a of the cam 342 and that no deceleration is applied to the paper while the roller 340 is in the area 342b of the cam 342.
  • the knife 352 arranged in the cutting device 304 is, for example, a falling knife.
  • the paper delay device 306 is controlled such that the paper web 308 is completely stopped during the cutting by the action of the stamp 328 on the paper web 308.
  • the detection device arranged adjacent to the delay device can be, for example, an optoelectronic converter which can detect the corresponding markings on the paper web.
  • FIG. 1 it is also possible to implement the arrangement shown in FIG. 1 with the double element solution known from FIG. 3 with regard to the retarding device of the paper web.
  • a hood can additionally be provided in the buffer device 104 in order to further improve the damping.
  • a conveying device as used in the embodiment in FIG. 1, can be used instead of the stamp.

Abstract

Eine Vorrichtung zum Schneiden von Papierbahnen umfasst eine Papierzuführungseinrichtung (102), eine Schneideeinrichtung (108) und eine Papierverzögerungseinrichtung (106), die zwischen der Papierzuführungseinrichtung (102) und der Schneideeinrichtung (108) angeordnet ist und die zugeführte Papierbahn (112) derart verzögert, dass auf der Papierbahn (112) eine Position festgelegt ist, an der die Schneideeinrichtung (108) die Papierbahn (112) schneidet. Eine Puffereinrichtung (104) ist die zwischen der Papierzuführungseinrichtung (102) und der Papierverzögerungseinrichtung (106) angeordnet, um während der Verzögerung der Papierbahn (112) eine auflaufende Länge der Papierbahn (112) in der Form einer Schlaufe aufzunehmen. Eine Steuerungseinrichtung (190) steuert die Papierzuführungseinrichtung (102) und die Papierverzögerungseinrichtung (106) derart, dass die in der Puffereinrichtung (104) aufgenommene Schlaufe (195) eine minimale Höhe (h) nicht unterschreitet.

Description

Vorrichtung zum Schneiden von Papierbahnen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schneiden von Papierbahnen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Schneiden von Papierbahnen, die einen Teil eines komplexen Papierhandhabungssystems bildet.
PapierhandhabungsSysteme werden hauptsächlich von großen Unternehmen, Banken, Versicherungsgesellschaften, Dienstleistungsunternehmen, etc. angewendet. Bei diesen Unternehmen dienen die Papierhandhabungssysteme zur Verarbeitung von großen Mengen Papier, wie zum Beispiel Rechnungen, Mahnungen, Kontoauszügen, Versicherungspolicen oder Schecks. Die durch ein solches Papierhandhabungssystem handzuhabenden Einzelpapiere werden in vielen Fällen durch Hochgeschwindigkeitsdrucker erzeugt, die Briefe, Formulare etc. auf eine Papierbahn aufdrucken. Diese Papierbahn wird typischerweise von einer großen Vorratsrolle dem Drucker zugeführt werden und wird nach dem Bedrucken dem Papierhandhabungssystem zugeführt. Bevor das Papierhandhabungssystem jedoch die entsprechenden Operationen zum Zusammenstellen einzelner Papiere etc. durchführen kann, ist es erforderlich, daß die durch den Hochgeschwindigkeitsdrucker bedruckte Papierbahn geschnitten wird, so daß dem Papierhandhabungssystem einzelne Blätter zugeführt werden. Zu diesem Zweck werden Schneidemaschinen verwendet, die ein Messer oder eine anders geartete Schneidevorrichtung aufweisen, wobei die zu schneidende Papierbahn mittels einer Papierzuführungseinrichtung dem Messer zugeführt wird. Diese PapierhandhabungsSysteme sind häufig derart ausgelegt, daß die Handhabung unter- schiedlicher Papiere mit unterschiedlichen Formaten ermöglicht wird. Diese Flexibilität bezüglich der verwendeten Formate durch das Papierhandhabungssystem erfordert, daß Papierbahnen in unterschiedlichen Formaten geschnitten werden können.
Ein weiterer wichtiger Punkt bei Papierhandhabungssystemen besteht darin, daß abhängig von einer Ansteuerung dieser Handhabungssysteme unterschiedliche Anzahlen von Papieren für jeweilige Prozesse benötigt werden, das heißt, daß einem bestimmten Brief beispielsweise fünf weitere Seiten beigefügt werden, wohingegen einem anderen Brief lediglich eine Seite zusätzlich hinzugefügt werden muß. Um die Zuführung mit einer unterschiedlichen Rate sicherzustellen, ist es erforderlich, daß auch die Schneidemaschine in der Lage ist, nicht nur unterschiedliche Formate zu schneiden, sondern diese auch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten dem Papierhandhabungssystem zuzuführen.
Die oben angeführten Schneidesysteme, die einen Teil eines komplexen PapierhandhabungsSystems darstellen, erfüllen also grundsätzlich andere Anforderungen als sogenannte Rotations- schneidemaschinen, wie sie beispielsweise in Druckereien bei der Herstellung von Tageszeitungen Verwendung finden. Solche Rotationsschneidemaschinen dienen lediglich dazu, Papierbahnen in einem vorbestimmten Format zu schneiden. Durch die Vorgabe lediglich eines Formats ist es bei diesen Maschinen möglich, die Papierbahn dem Rotationsmesser mit konstanter Geschwindigkeit anzutreiben, wobei die Antriebsgeschwindigkeit abhängig von dem fest eingestellten Format und der Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsmessers festgelegt ist. Die Umstellung auf ein anderes Format ist bei solchen Rotationsschneidemaschinen mit einem erheblichen Aufwand verbunden, da die Antriebsgeschwindigkeit des Rotationsmessers und die Zuführungsgeschwindigkeit der Papierbahn abhängig von dem neuen Format eingestellt werden müssen. Eine automatische Einstellung der jeweiligen Parameter auf ein neues Format erfordert bei derartigen Rotationsschneidemaschinen einen erheblichen regelungstechnischen Aufwand.
Neben den oben beschriebenen Systemen sind im Stand der Technik auch Schneidemaschinen bekannt, bei denen die Papierbahn um eine erwünschte Schnittlänge 1 mittels eines Antriebs über die Schnittkante einer Querschneideeinrichtung, welche durch einen Hub- oder Rotationsmesser gebildet sein kann, vorgeschoben und in der Schnittposition gehalten wird. Während das Papier nun in der Schnittposition steht, schneidet die Querschneidevorrichtung das über die Schnittkante vorgeschobene Papier ab. Um einen hohen Durchsatz (Schnitte pro Stunde) zu erhalten, muß die Papierbahn in möglichst kurzer Zeit um die Schnittlänge vorgeschoben werden, so daß die Papierbahn in der erwünschten Schnittposition wieder steht. Um dies zu erreichen, muß die Papierbahn in möglichst kurzer Zeit auf eine maximale Geschwindigkeit Vmaχ beschleunigt und wieder so abgebremst werden, daß bei Stillstand der Papierbahn genau die Schnittlänge 1 vorgeschoben wurde .
Der Nachteil dieser Vorgehensweise besteht darin, daß die sehr hohe Beschleunigung und die sehr hohe maximale Geschwindigkeit eine sehr unruhige Bewegung der Papierbahn bei der Zuführung in die Maschine bewirkt. Dies führt ferner dazu, daß bei der Papierzuführung Fehler aufgrund einer Knitterbildung auftreten, oder sogar ein Riß der Papierbahn auftritt. Hierdurch ist die maximal mögliche Beschleunigung und die mögliche Maximalgeschwindigkeit begrenzt. In Fig. 5 ist eine solche Schneidemaschine näher beschrieben.
Die Schneidemaschine 500 umfaßt eine Papierzuführungseinrichtung 502, die mittels eines Motors 502a angetrieben ist. Wie es in Fig. 5A zu erkennen ist, umfaßt die Papierzuführungseinrichtung 502 eine erste Antriebsrolle 504, die durch den Motor 502a mit einer Geschwindigkeit V*j_ angetrieben ist. Durch die Antriebsrolle 504 und eine Führungsrolle 506 ist ein Zuführungselement, vorzugsweise in Form eines Zuführungsriemen 508 oder einer Zuführungskette geführt. Von einem Vorratsbereich 510 erstreckt sich eine Papierbahn 512 über eine Umleit- und Führungseinrichtung 514 zu der Zuführungseinrichtung 502.
Bei der in Fig. 5A dargestellten Schneidemaschine ist die Papierbahn 512 mit einem perforierten Rand versehen, in dem gleichmäßig beabstandete Löcher zur Führung und zum Antrieb der Papierbahn vorgesehen sind. Um den Antrieb und die Führung der Papierbahn 512 sicherzustellen, weist der Führungsriemen 508 der Zuführungseinrichtung 502 eine Mehrzahl von Zähnen 508a auf, die mit den Löchern in dem perforierten Rand der Papierbahn 512 Eingriff nehmen. Mittels der Zuführungseinrichtung 502 wird die Papierbahn 512 einer Schneideeinrichtung 516 zugeführt. Die Schneideeinrichtung 516 umfaßt ein sogenanntes Fallmesser 518, das im wesentlichen die Form einer Guillotine aufweist. Dieses Fallmesser ist zwischen zwei Führungen 520, 522 beweglich geführt. Die Schneideeinrichtung umfaßt ferner eine Gegenschneide 524, an der sich das Fallmesser 518 während seiner Schneidebewegung in Richtung senkrecht zu der Papierbahn 512 vorbeibewegt. Die Betätigung des Fallmessers 518 erfolgt mittels eines Motors 526, der beispielsweise einen Riemenantrieb bestehend aus einer Antriebsrolle 528a, einer Führungsrolle 528b und einem Riemen 530 mit einer Geschwindigkeit V2 antreibt. An einer exzentrischen Position der Führungsrolle 528b ist ein Ende eines Pleuels 532 befestigt, dessen gegenüberliegendes Ende mit dem Fallmesser 518 verbunden ist. Im Zusammenspiel des Antriebs 526, des Pleuels 532 und der Führungen 520, 522 führt das Fallmesser bei Antrieb des Motors 526 eine kontinuierliche Auf- und Ab-Bewegung durch. In Papierlaufrichtung nach der Schneideeinrichtung 516 ist eine Papierabführeinrichtung 534 vorgesehen, die dazu dient, die geschnittenen Papierstücke weiter zu bewegen. Diese Papierabführeinrichtung umfaßt eine durch einen Motor 536 betätigte Antriebsrolle 538. Der Motor 536 treibt die Antriebsrolle 538 mit einer konstanten Geschwindigkeit V3 an. Im allgemeinen ist die Geschwindigkeit V3 der Antriebsrolle 538. höher als die Zuführungsgeschwindigkeit der Papierbahn 512, so daß ein sicherer Abtransport der geschnittenen Papiere sicherge- stellt ist. Die Papierabführeinrichtung 534 umfaßt neben der Antriebsrolle 538 eine Führungsrolle 540, wobei sich die geschnittenen Papiere zwischen der Antriebsrolle 538 und der Führungsrolle 540 bewegen. Die Führungsrolle 540 ist durch eine Feder 542 derart vorgespannt, daß sie auf das Papier und gegen die Antriebsrolle 538 drückt.
Nachfolgend wird anhand der in Figuren 5B und 5C dargestellten Diagramme der grundsätzliche Betrieb der in Fig. 5A beschriebenen Schneidemaschine näher erläutert.
Zu einem Zeitpunkt t = 0 wird der Motor 502a angetrieben, um die Zuführungseinrichtung 502 anzutreiben, so daß das Papier auf eine Geschwindigkeit V-j_ beschleunigt wird. Zum Zeitpunkt t]_ ist die vorbestimmte Geschwindigkeit V*j_ erreicht und wird bis zum Zeitpunkt t2 beibehalten. Bei Erreichen des Zeitpunkts t2 befindet sich eine Position der Papierbahn 512, in der geschnitten werden soll, bereits in der Nähe der Schneideeinrichtung 516. Der Antrieb der Zuführungseinrichtung ist derart gesteuert, daß ab dem Zeitpunkt t2 eine Abbremsung der Papierbahn 512 erfolgt, so daß diese beim Zeitpunkt t3 angehalten ist. Sobald der Zeitpunkt t3 erreicht ist, wird der Motor 526 angetrieben und auf die Geschwindigkeit V2 beschleunigt, die zum Zeitpunkt t4 erreicht ist. Diese Geschwindigkeit wird bis zum Zeitpunkt t5 beibehalten und die Geschwindigkeit wird bis zum Zeitpunkt t6 auf Null abgesenkt. Während des Zeitverlaufs von t3 bis t6 erfolgt durch die Auf- und Ab-Bewegung des Pleuels 532 die Schneidebewegung des Fallmessers 518 und die Papierbahn wird an der erwünschten Position geschnitten. Die Papierabführeinrichtung 534, die durch den Motor 538 fortwährend mit der Geschwindigkeit V3 angetrieben ist, sorgt dafür, daß das geschnittene Papier weitertransportiert wird. Sobald der Zeitpunkt tg erreicht ist, beginnt die anhand der Figuren 5B und 5C beschriebene Steuerung der Geschwindigkeiten erneut und die Papierbahn 512 wird weiter in Richtung der Schneidevorrichtung 516 zugeführt, bis die entsprechende Schneideposition auf der Papierbahn 512 erreicht ist. Mit den anhand der Fig. 5A beschriebenen Schneidemaschinen sind Schnittleistungen von bis 19.000 Standardvordrucken pro Stunde bzw. Schnitten pro Stunde bei Abmessungen des sich ergebenden Formats von 304,8 (12 Zoll) x 210 mm erreichbar.
Ein Nachteil der anhand der Fig. 5A beschriebenen Schneidemaschine besteht darin, daß deren Betrieb es erfordert, ständig eine große Masse, nämlich die Papierbahn, zu beschleunigen. Dieses ständige Beschleunigen und Abbremsen der Papierbahn ermöglicht keinen kontinuierlicher Betrieb. Diese ständigen Beschleunigungen und Abbremsungen führen dazu, daß die Lebensdauer der verwendeten Bauteile, insbesondere der verwendeten Motoren 502a, 526, erheblich abnimmt. Die erreichbaren Beschleunigungen bzw. Verzögerungen und damit die erreichbaren Schnittleistungen sind außerdem dadurch begrenzt, daß es bei zu hohen Beschleunigungen zum Ausreißen der Führungslochränder bzw. zum Abreißen der Papierbahn bei querperforiertem Material kommt. Desweiteren führt das ruckartige Beschleunigen der zugeführten Papiermasse zu einer hohen Geräuschemission.
Ein weiteres Problem, das diese bekannten Schneidemaschinen aufweisen, besteht darin, daß aufgrund der geringen Papierlaufgeschwindigkeit, die durch das ständige Beschleunigen und Abbremsen beschränkt ist, die Tauglichkeit für einen sogenannten On-Line-Betrieb nicht gegeben ist. Die Bezeichnung On-Line-Betrieb bezieht sich hierbei auf eine Betriebsart, bei der einem Hochgeschwindigkeitsdrucker eine Papierbahn zugeführt wird, diese bedruckt wird und direkt mit der Geschwindigkeit des Druckers der Schneidemaschine zugeführt wird.
Bei den bekannten Schneidemaschinen aus dem Stand der Technik ist daher ein Vorratsstapel 510 vorgesehen, in den fertig bedruckte Papierbahnen von einem entfernt angeordneten Drucker eingebracht werden und von dort aus der Schneidemaschine zugeführt werden. Die geringe Papierlaufgeschwindig- keit hat ferner eine Obergrenze der Leistungsfähigkeit solcher bekannten Schneidemaschinen zur Folge, die bei derzeitig bekannten Maschinen bei den erwähnten etwa 19.000 Standardvordrucken pro Stunde bzw. Schnitten pro Stunde bei Abmessungen des sich ergebenden Formats von 304,8 (12 Zoll) x 210 mm liegt.
Ein weiterer Grund für die oben angeführte Begrenzung der Leistungsfähigkeit dieser bekannten Maschinen besteht darin, daß es bei Leistungen von oberhalb 19.000 Schnitten pro Stunde zu chaotischen Erscheinungen der Papierbahn kommt, die durch das ständige Beschleunigen und Abbremsen hervorgerufen werden und technologisch nicht zu unterdrücken oder zu steuern sind.
Im Stand der Technik sind bereits PapierhandhabungsSysteme bekannt, die eine zu schneidende Papierbahn kontinuierlich zu einem Messer zuführen, ohne die Papierbahn beim Schneiden derselben anzuhalten.
Die DE-OS 2165194 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuführen von Material an Bogenbe- und Bogen-verar- beitende Maschinen. Mittels einer Zugpartie wird eine Materialbahn von einer Materialrolle einem Messerzylinder zugeführt . Das Schneiden der Materialbahn erfolgt derart , daß die Materialbahn beim Erreichen des Messerzylinders mittels Saugern an dem Messerzylinder festgehalten wird und zunächst ein sogenannter Makulaturstreifen abgeschnitten wird und die so erzeugte Vorderkante der Materialbahn, die weiterhin durch die Sauger gehalten ist, wird durch Drehung des Messerzylinders an einen Führungszylinder weitergegeben. Die Vorderkante der Materialbahn wird bei einer weiteren Drehung des Zylinders am Führungszylinder festgehalten und mit der Bahngeschwindigkeit gefördert, bis die Materialbahn einen Schneidebereich erreicht, in dem durch das Messer ein Bogen abgeschnitten wird. Zwischen der Materialrolle und dem Messer entsteht während des Betriebs eine Schlaufe, die sich während des Schneidevorgangs aufbaut und nach dem Schneiden wieder abgebaut wird.
Die DE-PS-723878 betrifft eine Fördereinrichtung für Bahnen, insbesondere Papierbahnen, an Querschneider und Faltmaschinen. Eine Papierbahn wird über Rollen gleichmäßig einem Messer zugeführt, wobei zwischen dem Messer und den Rollen ein Saugstempel angeordnet ist, der die Papierbahn festhält, so daß keine Weiterbeförderung von Papier in Richtung des Messers erfolgt. Durch diese Haltewirkung bildet sich eine Schleife aufgrund des stetig zugeführten Papiers.
Die oben beschriebenen Papierhandhabungssysteme, die eine zu schneidende Papierbahn während des Schneidevorgangs kontinuierlich zuführen weisen jedoch ein erhebliches Problem hinsichtlich der Schnittgenauigkeit auf, sobald die Geschwindigkeit der Papierzuführung einen bestimmten Wert übersteigt. Es wurde festgestellt, daß die Schnittgenauigkeit, deren Toleranzen im Zehntel-Millimeter-Bereich liegen, von der Ausbildung der Papierschlaufe abhängen. Die Schlaufe zeigt ab einer Papierzuführungsgeschwindigkeit, die größer als 0,8 m/s ist, ein nicht mehr reproduzierbares Verhalten. Dieses nicht mehr reproduzierbare Verhalten der Schlaufe führt zu nicht annehmbaren Schwankungen der Schnittgenauigkeit.
Andere im Stand der Technik bekannte Schneidemaschinen, die z.B. in der DE 196 24 277 beschrieben sind, umfassen eine zwischen einer PapierZuführungseinrichtung und einer Schneideeinrichtung angeordnete Puffereinrichtung, die die während der Verzögerung der Papierbahn aufgelaufene Länge der Papierbahn aufnimmt und gleichzeitig die Bildung einer Schlaufe der aufgelaufenen Papierbahn steuert und die Schwingungen der Schlaufe dämpft, und zu einem reproduzierbaren Schlaufenverhalten führt .
Der Nachteil dieser gerade beschriebenen Vorrichtung besteht darin, daß die Schlaufe während der Vorschubphase mit hoher Geschwindigkeit gestreckt wird, so daß sich trotz der Dämp- fung die KnalIgerausehe nicht vermeiden lassen. Ferner stellt jede dieser Streckungen eine erhebliche mechanische Belastung der Papierbahn dar, die dahingehend nachteilhaft ist, daß diese die Gefahr des Reißens der Papierbahn in sich birgt, oder zu einer Knitterbildung führt, was zu Problemen bei der Zuführung der Papierbahn führt .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum Schneiden von Papierbahnen zu schaffen, die eine hohe Leistungsfähigkeit aufweist, auf einfache und kostengünstige Art und Weise zu realisieren ist, bei hohen Papierzuführungs-Geschwindigkeiten eine hohe Schnittgenauigkeit aufweist und die mechanische Belastung der Papierbahn reduziert.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Schneiden von Papierbahnen mit einer Papierzuführungseinrichtung, einer Schneideeinrichtung, einer Papierverzögerungseinrichtung, einer Puffereinrichtung und einer Steuereinrichtung. Die Papierverzögerungseinrichtung ist zwischen der Papierzuführungseinrichtung und der Schneideeinrichtung angeordnet und verzögert die zugeführte Papierbahn derart, daß auf der Papierbahn eine Position festgelegt ist, an der die Schneideeinrichtung die Papierbahn schneidet. Die Puffereinrichtung ist zwischen der Papierzuführungseinrichtung und der Papierverzögerungseinrichtung angeordnet, um während der Verzögerung der Papierbahn eine auflaufende Länge der Papierbahn in der Form einer Schlaufe aufzunehmen. Die Steuerungseinrichtung bewirkt eine Ansteuerung der Papierzuführungseinrichtung und der Papierverzögerungseinrichtung derart, daß die in der Puffereinrichtung aufgenommene Schlaufe eine minimale Höhe nicht unterschreitet.
Allgemein gesprochen betrifft die vorliegende Erfindung eine Maschine zum Schneiden einer endlosen Papierbahn mit und ohne Transportlochrändern, bei der die Papierbahn um eine Schnittlänge 1 über die Schnittkante einer Querschneideeinrichtung vorgeschoben und während der Dauer des Schnitts in dieser Position gehalten wird. Die zu verarbeitenden Papierbahnen liegen entweder vorgefalzt als Stapel vor, werden von einer Rolle abgewickelt oder werden von einem Drucker online zugeführt .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung entkoppelt die hohe Dynamik des Papiervorschubs zum Schneiden von der Papierzuführung in die Maschine und erlaubt damit eine höhere Beschleunigung und Maximalgeschwindkeit beim Vorschub der Papierbahn in die Schnittposition innerhalb der Maschine bei einer wesentlich geringeren Beschleunigung und Maximalgeschwindigkeit bei der Zuführung der Papierbahn in die Maschine. Wird die Vorrichtung im Dauerbetrieb betrieben, welche durch eine kontinuierliche Folge von Vorschieben und Schneiden gekennzeichnet ist, kann ein nahezu kontinuierlicher Papiereinlauf erreicht werden. Ferner wird dadurch, daß die Schlaufe niemals vollständig abgebaut wird, also eine Streckung des Papiers vermieden wird, sichergestellt, daß keine unnötigen mechanischen Belastungen während der Vorschubphase durch die Streckung auf das Papier ausgeübt werden, so daß die Gefahr von Fehlern aufgrund eines Reißens oder Knitterns der Papierbahn reduziert werden.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die gerade beschriebenen Fehler, wie z.B. die Knitterbildung oder das Reißen der Papierbahn, weiter dadurch reduziert werden, daß die Dynamik der Bewegung der Papierbahn bei der Papierzuführung in die Maschine reduziert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß aufgrund der Vermeidung einer vollständigen Streckung der Papierbahn in der Vorschubphase die Geräuschentwicklung durch die zugeführte Papierbahn reduziert wird.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine Zuführung der Papierbahn mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit möglich ist, wenn die Papierbahn zur Festlegung der Position, an der das Schneiden erfolgen soll, kurzfristig verzögert wird.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß durch die gleichmäßige Zuführungsgeschwindigkeit der Papierbahn kein ständiges Beschleunigen und Abbremsen der Papierbahn mehr notwendig ist, so daß auf ein ständiges Ein/Aus- Schalten der Motoren verzichtet werden kann, was zu einer deutlichen Erhöhung der Lebensdauer dieser Motoren und der anderen Komponenten führt .
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber der Papierlaufgeschwindigkeit bei Maschinen aus dem Stand der Technik mit einer doppelten Papierlaufgeschwindigkeit gefahren werden kann. Dies führt zu einer Verdoppelung der Leistungsfähigkeit, die bei Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung bei 24.000 Schnitten pro Stunde liegt.
Wiederum ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß durch die Zuführung der Papierbahn mit konstanter Geschwindigkeit die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem kontinuierlichen Betrieb gefahren werden kann, was bedeutet, daß diese sich direkt an den Ausgang eines Hochgeschwindigkeitsdruckers anschließen kann, so daß die Umlagerung und Zwischenspeicherung der Papierbahn entfällt.
Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungs- gemäßen Vorrichtung; Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Puffereinrichtung für das in Fig. 1 dargestellte Aus- führungsbeispiel ;
Fig. 3 ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Puffereinrichtung für das in Fig. 3 dargestellte Aus- führungsbeispiel ; und
Fig. 5A - 5C eine Darstellung einer Schneidemaschine nach dem Stand der Technik.
Anhand der Fig. 1 wird nachfolgend ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung einer Schneidemaschine 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Schneidemaschine 100 umfaßt eine Zuführungseinrichtung 102, eine Puffereinrichtung 104, eine Fördereinrichtung 106 sowie eine Schneideeinrichtung 108, die in einer Förderrichtung, die durch die Pfeile 110 angezeigt ist, der Papierbahn 112 nacheinander angeordnet sind.
Die Zuführungseinrichtung 102 umfaßt ein Antriebsrollenpaar 114a, 114b. Die Antriebsrolle 114a wird durch einen Motor 116 angetrieben, wie dies schematisch durch die Verbindung 116a dargestellt ist. Die Antriebsrolle 114b ist an einem "L"-förmigen Trägerelement 118 angeordnet, das über eine Lager 120 drehbar gelagert ist. Über eine Feder 122 ist das Trägerelement 118 und damit die Antriebsrolle 114b über das Lager 120 gegen die Antriebsrolle 114a vorgespannt und drückt gegen dieselbe.
Zwischen den Antriebsrollen 114a und 114b wird die Papier- bahn 112 hindurchgeführt, welche durch die beiden Rollen 114a, 114b angetrieben wird. Die Papierbahn 112 wird von einem - nicht dargestellten - Papiervorrat, beispielsweise in der Form eines vorgefalzten Stapels oder einer Rolle in Richtung der Zuführungseinrichtung 102 zugeführt, wobei diese zusätzlich ein Umlenk- und Führungsblech 124 zum ordnungsgemäßen Zuführen der Papierbahn 112 zu der Zuführungs- einrichtung 102 aufweist.
Die Puffereinrichtung 104 umfaßt ein Bodenblech 130, das sich im wesentlichen von der Zuführungseinrichtung 102 zu der Fördereinrichtung 106 erstreckt. In dem Bereich, in dem die Papierbahn in der Puffereinrichtung aufzunehmen ist, weist das Bodenblech eine Mehrzahl von Öffnungen 132 auf, die den Durchtritt von Luft ermöglichen. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ruht die Papierbahn zumindest in den Bereichen benachbart zu der Zuführungseinrichtung 102 und der Fördereinrichtung 106 auf dem Bodenblech 130, und durch die Öffnungen 132 tritt Luft hindurch, die durch ein Gebläse 134 erzeugt wird, das unterhalb des Bodenblechs 130 im Bereich der Puffereinrichtung 104 angeordnet ist. Das Bodenblech 130 bildet eine untere Führungseinrichtung der Puffereinrichtung.
Neben dem Bodenblech 130 umfaßt die Puffereinrichtung 104 eine erste obere Führungseinrichtung 136 und eine zweite obere Führungseinrichtung 138, die jeweils als Führungsbleche ausgebildet sein können. Das erste Führungsblech 136 erstreckt sich von der Puffereinrichtung 104 zu der Zuführungsrichtung 102 und ist derart gebogen, daß das Führungs- blech 136 im Bereich der Puffereinrichtung 104 im wesentlichen senkrecht zur Förderrichtung 110 der Papierbahn 112 angeordnet ist und im Bereich der Zuführungseinrichtung 102 im wesentlichen parallel zu der Zuführungseinrichtung 110 angeordnet ist. Auf ähnliche Weise erstreckt sich das Führungsblech 138 von der Puffereinrichtung 104 zu der Fördereinrichtung 106, wobei das Führungsblech 138 derart gebogen ist, daß es im Bereich der Puffereinrichtung 104 im wesent- liehen senkrecht zu der Papierförderrichtung 110 angeordnet ist, und im Bereich der Fördereinrichtung 106 im wesentlichen parallel zu der Fördereinrichtung 110 der Papierbahn 112 angeordnet ist.
Die Puffereinrichtung 104 umfaßt ferner eine Sensoreinrichtung 140, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine lichtemittierende Diode oder eine Laserdiode 140a gebildet ist, die benachbart zu dem Führungsblech 138, angeordnet ist. Die Diode 140a strahlt Licht in Richtung des ersten Führungsblechs 136 und auf ein auf diesem angeordnetes reflektierendes Element 140b, welches den Lichtstrahl zurück zu einem Detektor 140c reflektiert, der wiederum benachbart zu dem Führungsblech 138 angeordnet ist. Die Sensoreinrichtung 140 dient dazu, eine Höhe der sich in der Puffereinrichtung 104 bildenden Schlaufe zu bestimmen, wobei in Fig. 1 beispielhaft eine minimale und eine maximale Schlaufenhöhe der sich aufbauenden Papierbahn dargestellt ist. Die Sensoreinrichtung 140 erfaßt eine Höhe h der Papierschlaufe 195 in der Puffereinrichtung 104 und gibt ein entsprechendes Erfassungssignal an die Steuerung 190 aus. Die "Höhe" der Schlaufe ist die Entfernung, um die sich dieselbe in eine Richtung erstreckt, die senkrecht zu einer Ebene, in der die Papierbahn 112 zugeführt und geschnitten wird, ist.
In Fig. 1 ist ferner eine zweite Sensoreinrichtung 150 gezeigt, die zwischen der Puffereinrichtung 104 und der Fördereinrichtung 106 angeordnet ist, die ein lichtemittierendes Element 150a, wie z.B. eine Laserdiode oder eine lichtemittierende Diode, und ein Detektorelement 150b umfaßt. Mittels dieser Sensoreinrichtung kann das Vorhandensein einer Papierbahn und/oder darauf angeordnete Formaterkennungsmerkmale erfaßt werden, die zur Ansteuerung der Schneideeinrichtung dienen.
Die Fördereinrichtung 106 ist durch ein Antriebsrollenpaar 160a, 160b gebildet, das vom Aufbau her ähnlich dem An- triebsrollenpaar 114a, 114b ist. Ein Motor 162 treibt die Rolle 160a an, wie dies durch die Verbindung 162a schematisch gezeigt ist. Die Antriebsrolle 160b ist an einem "L"- förmigen Trägerelement 164 angeordnet, welches bei 166 drehbar gelagert ist. Über eine Feder 168 ist das Trägerelement 164 und damit die Antriebsrolle 160b gegen die Antriebsrolle 160a vorgespannt. Zwischen den Antriebsrollen 160a und 160b bewegt sich die Papierbahn 112 hindurch. Die Papierbahn wird durch die Fördereinrichtung 106 in Richtung der Schneidemaschine 108 bewegt, und dient gleichzeitig dazu, die Papierbahn 112 bei Erreichen einer Schneideposition anzuzeigen.
Die Schneideeinrichtung 108, die nur schematisch gezeigt ist, umfaßt ein Hubmesser 170, das durch zwei Führungseinrichtungen 172, 174 geführt ist. Zwischen dem Messer 170 und einer Gegenschneide 176 wird die Papierbahn 112 durchgeführt. Über eine Wirkverbindung 178 ist das Messer 170 mit einer Betätigungseinrichtung 180 verbunden, die ihrerseits über einen Motor 182 antreibbar ist, wie dies durch die Verbindung 182a dargestellt ist.
Die einzelnen Antriebselemente 116, 162 und 182 der Schneidevorrichtung 100 werden durch eine Steuerungseinrichtung 190 angesteuert, wobei diese Steuerungseinrichtung zum einen sicherstellt, daß in der Vorschubphase die Papierbahn um die Länge 1, welche die erwünschte Schnittlänge darstellt, vorgeschoben wird, und dann das Schneiden der Papierbahn betätigt wird. Zum anderen stellt die Steuerungseinrichtung 190 sicher, daß die in der Puffereinrichtung aufgelaufene Papierschlaufe die minimale Höhe nicht unterschreitet durch eine geeignete Ansteuerung der entsprechenden Antriebselemente .
Ferner ist eine - in Fig. 1 nicht gezeigte - Papierabführeinrichtung vorgesehen, die in Papierlaufrichtung nach der Schneidevorrichtung angeordnet ist. Die Papierabführeinrichtung umfaßt z.B. ein Antriebsrollenpaar zwischen denen das geschnittene Papier geführt ist . Während des Betriebs erfolgt eine Zuführung der Papierbahn 112 in die Maschine 100 und der Vorschub der Papierbahn 112 in der Maschine mit Stopp zum Schneiden durch die zwei getrennten Antriebseinheiten 102, 106, also den Antrieb "Einlauf" mit Motor und den Antrieb "Vorschub" mit Motor.
Der Antrieb "Einlauf" 102 zieht die Papierbahn 112 in die Maschine 100 ein und fördert die Papierbahn 112 in eine Schlaufe 195 in der Puffereinrichtung 104. Die Schlaufe bildet sich zwischen den Schiaufenleitblechen 136, 138 und bei Erreichen einer maximalen Höhe der Schlaufe bewirkt die Steuerungseinrichtung 190, daß der Antrieb "Einlauf" 102 angehalten wird.
Während der Antrieb "Vorschub" 106 die Papierbahn 112 unter die Querschneideeinrichtung 108 mit hoher Beschleunigung und Geschwindigkeit um die Schnittlänge 1 vorfördert, bewirkt der Antrieb "Einlauf" 102 gleichzeitig die Nachförderung der Papierbahn in die Schlaufe 195 der Puffereinrichtung 104.
Vorzugsweise läuft der Antrieb "Vorschub" 106 mit einer höheren Maximalgeschwindigkeit als der Antrieb "Einlauf" 102, so daß sich die Schlaufe 195 zwischen den Leitblechen 136, 138 zunächst abbaut. Während der Zeit, während der der Antrieb "Vorschub" 106 die Papierbahn verzögert, um ein Abschneiden der vorgeschobenen Bahn 112 zu bewirken, baut sich die Schlaufe in der Puffereinrichtung 104 wieder auf.
Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß sich die hohe Dynamik des Papiervorschubs zum Schneiden im wesentlichen auf die in der Schlaufe gespeicherte Papierbahn beschränkt. Der Lüfter 134 unterstützt von unten her eine gleichmäßige und beruhigte Schlaufenbildung und dämpft gleichzeitig die Bewegung des Papiers in der Schlaufe.
Die Antriebsregelung oder AntriebsSteuerung 190 bewirkt, daß während die Papierbahn 112 vom Antrieb "Vorschub" 106 um eine Schnittlänge 1 vorgeschoben wird, die Schlaufenhöhe ein Minimum nicht unterschreitet. Hierdurch wird ein unerwünschtes Strecken und damit unerwünschte Knallgeräusche und eine noch unerwünschtere mechanische Belastung der Papierbahn sicher vermieden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinrichtung 190 ferner ausgelegt, um bei Erreichen einer maximalen Schlaufenhöhe, wenn der Antrieb "Vorschub" 106 steht, also beim Schneiden oder wenn die Schneideeinrichtung 108 angehalten wird, eine maximale Höhe nicht überschreitet .
Im Dauerbetrieb der Vorrichtung 100, d.h. beim zyklischen Vorschub und Schneiden, stellt die Antriebsregelung 190 die Einzugsgeschwindigkeit so ein, daß sich eine nahezu konstante Geschwindigkeit der einlaufenden Papierbahn 112 einstellt.
Der Vorteil der in Fig. 1 beschriebenen Ausgestaltung besteht darin, daß diese, anders als die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen, eine vollständige Streckung der Papierbahn während der Vorschubphase der Papierbahn 112 vermeidet, und so die damit verbundenen Nachteile. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß, wie zu ersehen ist, kein zusätzliches Stempelelement oder sonstiges Stopp-Element vorgesehen ist, sondern die erforderliche Papierverzögerung durch die Fördereinrichtung 106 erfolgt, mittels der das Papier während des S'chneidevorgangs verzögert oder angehalten wird.
In Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung der Puffereinrichtung gezeigt. Ferner sind die unmittelbar vor und nach der Puffereinrichtung angeordneten Fördereinrichtungen 102 und 106 dargestellt. In Fig. 2 sind die anhand der Fig. 1 bereits beschriebenen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und eine erneute Beschreibung derselben erfolgt nicht. Wie zu erkennen ist, ist die Antriebsrolle 114a der Zuführungseinrichtung 102 auf einer Welle 200 gelagert, auf der ein Riemenrad 202 angeordnet ist. Über einen Riemen 116a ist das Rad 202 mit dem Motor 116 (in Fig. 2 nicht gezeigt) verbunden.
Auf ähnliche Weise ist die Antriebsrolle 160a der Fördereinrichtung 106 auf einer Welle 204 angeordnet, die ein Riemenrad 206 aufweist, das über einen Riemen 162a mit dem nicht dargestellten Motor 162 verbunden ist.
Anhand der Fig. 3 wird nachfolgend ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schneidemaschine dargestellt, welches dem aus der Fig. 1 gleicht. Anstelle der Doppelwirkung der Antriebseinrichtung 106 zum Fördern und Verzögern der Papierbahn realisiert dieses Ausführungsbeispiel diese Funktionalität in zwei getrennten Einrichtungen. Ferner umfaßt die Puffereinrichtung 104 zusätzlich eine Haube, um die Dämpfung von Schwingungen noch weiter zu unterstützen. Die Funktionalität der Puffereinrichtung und die Ansteuerung der einzelnen Motoren ist ähnlich wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, so daß sichergestellt ist, daß die Papierschlaufe in dem Puffer 104 eine minimalen Höhe nicht unterschreitet .
Die Schneidemaschine 300 umfaßt eine Zuführungseinrichtung 302, eine Schneideeinrichtung 304 sowie eine zwischen der Zuführungseinrichtung 302 und der Schneideeinrichtung 304 angeordnete Papierverzögerungseinrichtung 306. Die Papierzuführungseinrichtung 302 führt eine Papierbahn 308 mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit zu. Die Papierverzögerungseinrichtung 306 verzögert die Zuführung der Papierbahn 308 zu der Schneideeinrichtung 304 derart, daß auf der Papierbahn 308 eine Position festgelegt ist, an der die Schneideeinrichtung 304 das Schneiden der Papierbahn durchführt. Die Papierlaufrichtung ist durch den Pfeil 310 verdeutlicht .
Die Zuführung der Papierbahn 308 kann beispielsweise von einem Hochgeschwindigkeitsdrucker (nicht dargestellt) erfolgen. Die Zuführung erfolgt über eine Umlenk- und Führungs- einrichtung 312. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Papierbahn 308 mit einem perforierten Rand versehen, in dem gleichmäßig beabstandete Löcher angeordnet sind, mittels derer die Papierbahn angetrieben und geführt wird. Die Zuführungseinrichtung 302 umfaßt eine Antriebsrolle 314, eine Führungsrolle 316 sowie ein durch die Antriebsrolle 314 und die Führungsrolle 316 geführtes Zuführungselement 318. Das Element 318 ist mit einer Mehrzahl von Zähnen 318a versehen, die mit den im perforierten Rand der Papierbahn 308 angeordneten Löchern Eingriff nehmen und die Papierbahn 308 auf diese Art führen und antreiben.
Zwischen der Zuführungseinrichtung 302 und der Papierverzögerungseinrichtung 306 ist eine Puffereinrichtung 320 vorgesehen, die dazu dient, die Länge der Papierbahn aufzunehmen, die während der Verzögerung der Papierbahn durch die Verzögerungseinrichtung aufläuft . Ein Beispiel der Puffereinrichtung wird nachfolgend detaillierter anhand der Fig. 4 beschrieben.
Die Puffereinrichtung umfaßt eine untere Führungseinrichtung 322, die als Bodenblech bezeichnet wird, und eine obere Führungseinrichtung, die aus zwei Führungsblechen 324a und 324b besteht . Zwischen der unteren und der oberen Führungseinrichtung bewegt sich die zu schneidende Papierbahn 308. Ferner umfaßt die Puffereinrichtung 320 eine Abdeckhaube 324c. An der unteren Führungseinrichtung 322 sind zwei Düsen 326a, 326b angeordnet, durch die vorzugsweise Luft austritt. Die Düsen sind vorgesehen, um Luft zwischen die Papierbahn 308 und die untere Führungseinrichtung 322 einzublasen, während die Papierverzögerungseinrichtung 306 den Lauf der Papierbahn 308 verzögert, so daß sich die Papierbahn 308 gleichmäßig anhebt, ohne daß es zu unerwünschten Verwerfungen oder Knicken der Papierbahn 308 kommt. Die Düsen 326a, 326b können derart angesteuert sein, daß diese nur während der Aktivierung der Verzögerungseinrichtung wirksam sind und während der Bewegung der Papierbahn 308 durch die Verzögerungseinrichtung 306 nicht aktiviert sind.
Die Funktion des unteren und oberen Führungseinrichtung und der Haube wird nachfolgend anhand der Fig. 4 beschrieben, in der gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Auf die Darstellung der Düsen wurde in Fig. 4 verzichtet, um die Übersichtlichkeit der Darstellung zu wahren.
Die untere Führungseinrichtung 322 ist durch ein Bodenblech gebildet, das gegenüber der Ebene der Papierzuführung gewinkelt ausgebildet ist, um die in die Puffereinrichtung 320 eintretende Papierbahn 308 aus der Ebene der Papierzuführung abzulenken, wodurch die Ausbildung einer Schlaufe bewirkt wird. Das Bodenblech 322 ist mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen 372 versehen, durch die Luft, die von den Düsen (Fig. 3, 326a und 326b) abgegeben wird, in den Bereich zwischen dem Bodenblech 322 und der Papierbahn 308 eingebracht wird. Dies unterstützt die Ausbildung der Schlaufe 370 zusätzlich zu der Wirkung des gewinkelten Bodenblechs 322.
Die obere Führungseinrichtung 324 dient dazu, sicherzustellen, daß in dem Fall, in dem sich die Papierbahn 308 aufgrund der eingeblasenen Luft an die obere Führungseinrichtung 324 anlegt, die Papierbahn 308 durch die obere Führungseinrichtung 324 sicher zu der Papierverzögerungseinrichtung geführt werden kann. Die obere Führungseinrichtung umfaßt ein erstes Führungsblech 324a und ein zweites Führungsblech 324b. Die Führungsbleche 324a, 324b umfassen jeweils einen ersten Abschnitt 374a, 374b, die unter einem Winkel bezüglich der Papierzuführungsrichtung (Pfeil 376) angeordnet sind. Wie es durch die Pfeile 378 angedeutet ist, ist der Winkel, unter dem die ersten Abschnitte 374a, 374b angeordnet sind, verstellbar. Ferner umfassen die Führungs- bleche 324a, 324b jeweils zweite Abschnitte 380a, 380b, die sich im wesentlichen parallel zu der Papierzuführungsrichtung 376 erstrecken und mit den ersten Abschnitten 374a, 374b verbunden sind. Die Führungsbleche 324a, 324b sind an den zweiten Abschnitten 380a, 380b an Befestigungseinrichtungen 382a, 382b befestigt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Befestigungseinrichtungen 382a, 382b als feststellbare Lager ausgebildet, um die Winkeleinstellung der ersten Abschnitte 374a, 374b zu bewirken. Wie es in Fig. 4 zu sehen ist, sind die zweiten Abschnitte 380a, 380b der Führungsbleche 324a, 324b angeordnet, um zusammen mit dem Bodenblech 322 einen Eingangsabschnitt 384 und eines Ausgangsabschnitt 386 der Puffereinrichtung 320 zu bilden.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, kann gemäß einem anderen Aus- führungsbeispiel das zweite Führungsblech 324b der Puffereinrichtung 320 an der einen Führungseinrichtung 336a der Papierverzögerungseinrichtung befestigt sein.
Die Abdeckhaube 324c ist bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel an den zweiten Abschnitten 380a, 380b der Führungsbleche 324a, 324b befestigt. Hierdurch wird eine Luftkammer 388 gebildet, in der die bei hohen Papierzuführungsgeschwindigkeiten bei der Schlaufenbildung auftretenden Schwingungen gedämpft werden. Ferner dient die Haube 324c der Schalldämpfung.
Die Puffereinrichtung 320 umfaßt - wie im ersten Ausführungsbeispiel - eine Sensoreinrichtung, durch ein licht- emittierendes Element 323a und eine lichtempfangendes Element 323b gebildet ist. Das Element 323a ist benachbart zu dem Führungsblech 324a angeordnet und strahlt Licht in Richtung des Führungsblechs 324b und auf das auf diesem angeordnete Element 323b. Die Sensoreinrichtung 140 bestimmt die Höhe der sich in der Puffereinrichtung 320 bildenden Schlaufe 370.
Durch die oben beschriebenen Ausgestaltung der Puffereinrichtung 320 wird das Verhalten der Schlaufe 370 bei hohen Papierzuführungsgeschwindigkeiten, beispielsweise oberhalb von 0,8 m/s, wieder reproduzierbar, so daß keine negative Beeinflussung der Schnittgenauigkeit auftritt. Die Toleran- zen der Schnittgenauigkeit können dadurch eingehalten werden und es treten keine fehlerhaft geschnittenen Papierbögen auf .
Nachfolgend wird wieder auf die Fig. 3 Bezug genommen. Die Papierverzögerungseinrichtung 306 umfaßt ein Stempelbauglied 328, das in einer Stempelbaugliedaufnahmeeinrichtung 330 gehalten ist. Die Papierverzögerungseinrichtung 306 umfaßt ferner einen Gegenstempel 332, wobei die Papierbahn 308 zwischen dem Stempel 328 und dem Gegenstempel 332 hindurchgeführt ist. Der Stempel 328 ist über die Stempelbaugliedauf- nahmeeinrichtung 330 mit einem Kolben 334 verbunden. Der Kolben 334 ist in einer Führungseinrichtung 336a, 336b geführt. Der Kolben 334 ist durch eine Feder 338 derart vorgespannt, daß die Federkraft wirksam ist, um den Stempel 328 von dem Gegenstempel 332 zu trennen. Der Kolben ist an einem dem Stempel abgewandten Ende mit einer Rolle 340 verbunden. Die Betätigung des Stempels, d.h. dessen Bewegung gegen den Gegenstempel 330 erfolgt mittels einer Kurvenscheibe bzw. Nockenwelle 342, die mit der Rolle 340 in Verbindung steht. Die Nockenwelle 342 umfaßt einen ersten Teil 342a, der bewirkt, daß der Stempel 328 gegen den Gegenstempel 332 gedrückt ist, wenn die Rolle 340 mit diesem Bereich 342a in Verbindung ist. Befindet sich die Rolle 340 in einem zweiten Bereich 342b der Kurvenscheibe 342, so wird durch die durch die Feder 338 ausgeübte Federkraft der Stempel 330 von dem Gegenstempel 332 getrennt.
Mit anderen Worten bedeutet dies , daß das Papier verzögert wird, während sich die Rolle 340 im Bereich 342a der Kurvenscheibe 342 befindet, und daß keine Verzögerung auf das Papier ausgeübt wird, während sich die Rolle 340 im Bereich 342b der Kurvenscheibe 342 befindet.
Zwischen der Papierverzögerungseinrichtung 306 und der Schneideeinrichtung 304 ist eine Führungseinrichtung 344 angeordnet, die eine Antriebsrolle 346 und eine Führungsrolle 348 aufweist, zwischen denen die Papierbahn 308 geführt ist. Die Führungsrolle 348 ist durch eine Feder 350 gegen die Antriebsrolle 346 vorgespannt. Die Transportgeschwindigkeit der Führungseinrichtung 344 ist um ein mehrfaches höher als die Transportgeschwindigkeit der Zuführeinrichtung 302. Dadurch wird erreicht, daß die während des Verzögerungsvorganges aufgelaufene Schlaufe bis zum nächsten Klemmzyklus wieder abgebaut ist, wobei die minimale Höhe in der Puffereinrichtung nicht unterschritten wird.
Die Schneideeinrichtung 304 umfaßt bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Fallmesser 352, das zwischen zwei Führungseinrichtungen 354, 356 geführt ist. Das Messer 352 kann in der Form eines Guillotinenmessers ausgebildet sein und ist im wesentlichen senkrecht zu der Papierlaufrichtung angeordnet. Zwischen dem Messer 352 und einer Gegenschneide 358 wird die zu schneidende Papierbahn 308 geführt. Die Schneidemaschine 300 umfaßt ferner eine Papierabführeinrichtung 360, die in Papierlaufrichtung nach der Schneidevorrichtung 304 angeordnet ist. Die Papierabführeinrichtung 360 umfaßt eine Antriebsrolle 362 und eine Führungsrolle 364, zwischen denen das geschnittene Papier geführt ist. Die Rolle 364 ist mittels einer Feder 366 gegen die Antriebsrolle vorgespannt. Um eine sichere Führung des geschnittenen Papiers von der Schneidevorrichtung 304 zu der Papierabführeinrichtung sicherzustellen, ist eine horizontale Führungseinrichtung 368 vorgesehen.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Papierabführungseinrichtung 360 das Papier mit einer größeren Geschwindigkeit abtransportiert, als dies mittels der Zuführungseinrichtung 302 zugeführt wird. Die Geschwindigkeit der Papierführungseinrichtungen 344, 360 sind etwa gleich groß. Dies stellt sicher, daß die geschnittenen Papiere sicher von der Schneidemaschine 300 abtransportiert werden.
Die Papierbahn 308 kann beispielsweise auf einer oder auf beiden Seiten durch eine Druckereinrichtung (nicht dargestellt) bedruckt sein. Die Druckereinrichtung befindet sich hierbei bezüglich der Papierlaufrichtung vor der Papierzuführungseinrichtung 302.
Die einzelnen Antriebselemente der Schneidevorrichtung 300 werden durch eine - in Fig. 3 nicht gezeigte - Steuerungs- einrichtung angesteuert, wobei diese Steuerungseinrichtung zum einen sicherstellt, daß in der Vorschubphase die Papierbahn um die erwünschte Schnittlänge vorgeschoben wird, und dann das Schneiden der Papierbahn betätigt wird. Zum anderen stellt die Steuerungseinrichtung sicher, daß die in der Puffereinrichtung aufgelaufene Papierschlaufe die minimale Höhe nicht unterschreitet durch eine geeignete Ansteuerung der entsprechenden Antriebselemente. Die Sensoreinrichtung erfaßt eine Höhe h der Papierschlaufe 370 (Fig. 4) in der Puffereinrichtung 320 und gibt ein entsprechendes Erfassungs- signal an die Steuerung aus. Die "Höhe" der Schlaufe ist die Entfernung, um die sich dieselbe in eine Richtung erstreckt, die senkrecht zu einer Ebene, in der die Papierbahn zugeführt und geschnitten wird, ist.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das in der Schneidevorrichtung 304 angeordnete Messer 352 beispielsweise ein Fallmesser. Im Fall der Verwendung eines Fallmessers ist die Papierverzögerungseinrichtung 306 derart angesteuert, daß die Papierbahn 308 während des Schneidens durch die Einwirkung des Stempels 328 auf die Papierbahn 308 vollständig angehalten ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann bezüglich der Papierlaufrichtung vor der PapierZuführungseinrichtung eine sog. Formaterkennungseinrichtung angeordnet sein, wie sie in Fachkreisen an sich bekannt ist. Diese Formaterkennungseinrichtung steuert die jeweiligen Antriebe der PapierZuführungseinrichtung, der Papierverzögerungseinrichtung und der Papierschneideeinrichtung derart, daß das Schneiden der Papierbahn gemäß dem vorbestimmten Format erfolgt . Wiederum gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann benachbart zu der Papierverzögerungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung angeordnet sein, die vorbestimmte Markierungen auf der Papierbahn erfaßt, um abhängig von der Erfassung dieser Markierung die Papierverzögerungseinrichtung und die Schneideeinrichtung derart zu steuern, daß die Papierbahn gemäß dem vorbestimmten Format geschnitten wird.
Die benachbart zu der Verzögerungseinrichtung angeordnete Erfassungseinrichtung kann beispielsweise ein optoelektronischer Wandler sein, der die entsprechenden Markierungen auf der Papierbahn erfassen kann.
Die Schneidemaschine kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eine Schneidevorrichtung umfassen, die dort als Rotationsmesser ausgeführt ist. Das Rotationsmesser umfaßt eine Walze, an der eine Klinge befestigt ist. In einem Fall kann die Klinge an einer festen Winkelposition der Walze angeordnet sein, und gemeinsam mit der Gegenschneide durch eine entsprechende Formgebung der Klinge und der Gegenschneide, wie sie in Fachkreisen an sich bekannt ist, eine Scherenwirkung auf die zu schneidende Papierbahn ausüben. Hierbei ist es erforderlich, daß die Papierverzögerungseinrichtung die Papierbahn während des Schneidens vollständig anhält .
Eine weitere Ausgestaltung des Rotationsmessers kann derart sein, daß die Klinge nicht an einer festen Winkelposition der Walze befestigt ist, sondern sich von einer ersten Winkelposition stetig zu einer zweiten Winkelposition erstreckt. Es ist weiter erforderlich, daß die Papierverzögerungseinrichtung die Papierbahn lediglich zur Festlegung der Position, an der der Schnitt durchzuführen ist, anhält, und anschließend die Weiterbewegung der Papierbahn mit einer Geschwindigkeit ermöglicht, die an die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotationsmessers angepaßt ist, so daß sich ein Schnittkante einstellt, die senkrecht zur Laufrichtung der Papierbahn verläuft. Der Weitertransport der Papierbahn von der Papierverzögerungseinrichtung zur Schneideeinrichtung erfolgt mittels der Führungseinrichtung, die sicherstellt, daß die oben beschriebene Geschwindigkeit angepaßt ist, um den geraden Schnitt herbeizuführen. Ein Unterschied gegenüber der Zuführungsgeschwindigkeit der Papierbahn in die Schneidemaschine wird durch den vorgesehenen Puffer ausgeglichen.
Nachfolgend werden einige Leistungsparameter einer Schneidemaschine, wie sie beispielsweise anhand der Fig. 3 beschrieben wurde , angegeben.
Die anhand der Fig. 3 beschriebene Schneidemaschine 300 weist eine Leistungsfähigkeit von 24.000 Schnitten pro Stunde auf, bei Abmessungen des sich ergebenden Formats von 304,8 x 210 mm. Dies entspricht etwa 7 Schnitten pro Sekunde. Die konstante Papierzuführungsgeschwindigkeit bei einer solchen Schneidemaschine beträgt 2,03 m/s.
Anstelle der oben beschriebenen Messerantriebe kann das Messer der Schneideeinrichtung auch durch einen kontinuierlich angetriebenen Motor mit nachfolgender schaltbarer 1-Touren- Kupplung angetrieben werden.
Es ist für Fachleute offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbei- spiele beschränkt ist. Tatsächlich ist es auch möglich, die in Fig. 1 gezeigte Anordnung mit der aus Fig. 3 bekannten Doppelelementlösung hinsichtlich der Verzögerungseinrichtung der Papierbahn zu realisieren. Ebenso kann bei dem in Fig. 1 ausgeführten Ausführungsbeispiel zusätzlich eine Haube bei der Puffereinrichtung 104 vorgesehen sein, um die Dämpfung weiter zu verbessern. Ebenso kann bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel anstelle des Stempels eine Fördereinrichtung, wie sie beim Ausführungsbeispiel in Fig. 1 Verwendung findet, eingesetzt werden.
Anstelle der oben beschriebenen Sensoren können auch andere, Fachleuten geläufige Sensor-Anordnungen zur Erfassung der Schlaufenhöhe verwendet werden. Ebenso ist es für Fachleute ersichtlich, daß die in den oben beschriebenen Beispielen verwendeten Komponenten nach Bedarf ausgetauscht werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Schneiden von Papierbahnen mit
- einer Papierzuführungseinrichtung (102; 302);
- einer Schneideeinrichtung (108; 304);
- einer Papierverzögerungseinrichtung (106; 306), die zwischen der Papierzuführungseinrichtung (102; 302) und der Schneideeinrichtung (108; 304) angeordnet ist, und die die zugeführte Papierbahn (112; 308) derart verzögert, daß auf der Papierbahn (112; 308) eine Position festgelegt ist, an der die Schneideeinrichtung (108; 304) die Papierbahn (112; 308) schneidet;
- einer Puffereinrichtung (104; 320), die zwischen der Papierzuführungseinrichtung (102; 302) und der Papierverzögerungseinrichtung (106; 306) angeordnet ist, um während der Verzögerung der Papierbahn (112; 308) eine auflaufende Länge der Papierbahn (112; 308) in der Form einer Schlaufe aufzunehmen; und
- einer Steuerungseinrichtung (190) ,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuerungseinrichtung (190) die Papierzuführungs- einrichtung (102; 302) und die Papierverzögerungseinrichtung (106; 306) derart ansteuert, daß die in der Puffereinrichtung (104; 320) aufgenommene Schlaufe (195; 370) eine minimale Höhe (h) nicht unterschreitet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Puffereinrichtung (104; 320) einen Sensor (140; 323a, 323b) weist, der die Höhe (h) der Schlaufe (195; 370) in der Puffereinrichtung (104; 320) erfaßt, wobei die Steuerungseinrichtung (190) die Papierzuführungseinrichtung (102; 302) und die Papierverzögerungsein- richtung (106; 306) abhängig von einem Erfassungssignal des Sensors (140; 323a, 323b) steuert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerungseinrichtung (190) die Papierzuführungseinrichtung (102; 302) und die Papierverzögerungseinrichtung (106; 306) derart steuert, daß die in der Puffereinrichtung (104; 320) aufgenommene Schlaufe (195; 370) eine maximale Höhe (h) nicht überschreitet.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet ,
daß die Papierverzögerungseinrichtung (106; 306) eine zwischen der Puffereinrichtung (104; 320) und der Schneideeinrichtung (108; 304) angeordnete Papierfördereinrichtung ist, die ansteuerbar ist, um die Papierbahn (112; 308) anzuhalten oder zu verzögern.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierfördereinrichtung durch ein Paar von Antriebsrollen (160a, 160b) gebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch
eine Lüftereinrichtung (134; 326a, 326b), die die Papierbahn (112; 308) im Bereich der Puffereinrichtung (104; 320) mit einem Luftström beaufschlagt, um die Bildung der Schlaufe (195; 370) in der Puffereinrichtung (104; 320) zu unterstützen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerungseinrichtung (190) die Lüftereinrichtung (134; 326a, 326b) ansteuert.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet ,
daß die Papierverzögerungseinrichtung (306) eine Stempeleinrichtung aufweist, die auf die Papierbahn (308) einwirkt .
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet ,
daß die Puffereinrichtung (104; 320) eine Einrichtung zum Fuhren (132, 136, 138; 322, 324a, 324b) der aufgelaufenen Papierbahn (112; 308) umfaßt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungseinrichtung eine untere Führungseinrichtung (132; 322) in der Form eines bezüglich der Papierzuführungsrichtung Bodenblechs aufweist, das eine Mehrzahl von Ausnehmungen (132; 372) umfaßt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungseinrichtung eine obere Führungseinrichtung mit einem ersten Führungsblech (136; 124a) und einem zweiten Führungsblech (138; 124b) umfaßt, die jeweils einen ersten Abschnitt aufweisen, der in einem Winkel zu der PapierZuführungsrichtung (110; 310) angeordnet ist, und jeweils einen zweiten Abschnitt aufweisen, der im wesentlichen parallel zur Papierzuführungsrichtung (110; 310) angeordnet ist, wobei der Winkel, unter dem die ersten Abschnitte angeordnet sind, verstellbar sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Puffereinrichtung (320) eine Einrichtung zum Dämpfen von Schwingungen der aufgelaufenen Papierbahn (112; 308) umfaßt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dämpfungseinrichtung durch eine Haube (324c) gebildet ist, die die Führungseinrichtung (322, 324a, 324b) umschließt und eine Luftkammer bildet.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet ,
daß die Schneideeinrichtung (108; 304) ein Fallmesser, das im wesentlichen senkrecht zu der zu schneidenden
Papierbahn (112; 308) angeordnet ist, oder ein Rotationsmesser umfaßt .
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Papierverzögerungseinrichtung (106; 306) die Papierbahn (112; 308) vollständig anhält.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet ,
daß die Papierbahn (308) mit Führungsperforationen versehen ist; und
daß die Papierzuführungseinrichtung (302) eine Traktoreinrichtung (318a) zur Führung der Papierbahn (308) umfaßt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch
eine Druckereinrichtung, die bezüglich der Papierlaufrichtung vor der Papierzuführungseinrichtung (102; 302) angeordnet ist, um die Papierbahn (112; 308) zu bedrucken.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch
eine Papierabführungseinrichtung (360) , die bezüglich der Papierlaufrichtung hinter der Schneideeinrichtung (304) angeordnet ist, um die jeweils geschnittenen Einzelpapiere weiterzuleiten.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die Papierabführungseinrichtung (360) die geschnittenen Einzelpapiere mit einer höheren Geschwindigkeit abführt als die Geschwindigkeit, mit der die Papierzuführungseinrichtung (302) die Papierbahn (308) zuführt.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet ,
daß bezüglich der Papierlaufrichtung vor der Papierzuführungseinrichtung (102; 302) eine Formaterkennungseinrichtung angeordnet ist, die die jeweiligen Antriebe der Papierzufuh.rungseinrich.tung (102; 302), der Papierverzögerungseinrichtung (106; 306) und der Schneideeinrichtung (108; 304) derart steuert, daß das Schneiden der Papierbahn (112; 308) gemäß einem vorbestimmten Format erfolgt.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet , daß benachbart zu der Papierverzögerungseinrichtung (106; 306) eine Erfassungseinrichtung angeordnet ist, die vorbestimmte Markierungen auf der Papierbahn (112; 308) erfaßt, um abhängig von der Erfassung dieser Markierungen die Papierverzögerungseinrichtung (106; 306) und die Schneideeinrichtung (108; 304) derart zu steuern, daß das Schneiden der Papierbahn (112; 308) gemäß einem vorbestimmten Format erfolgt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erfassungseinrichtung eine optoelektronische Einrichtung erfaßt .
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