EP2923852B1

EP2923852B1 - Vorrichtung zum formen von buchdecken

Info

Publication number: EP2923852B1
Application number: EP15000622.9A
Authority: EP
Inventors: Torsten Meineke; Björn Hoffmann
Original assignee: Kolbus GmbH and Co KG
Current assignee: Kolbus GmbH and Co KG
Priority date: 2014-03-29
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2035-03-04
Also published as: US9527330B2; CN104943438B; EP2923852A3; US20150273926A1; DE102014004614A1; EP2923852A2; CN104943438A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen des Rückenbereiches und/oder der daran angrenzenden Falzbereiche von Buchdecken gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Zur maschinellen Herstellung von Büchern sind Buchfertigungsmaschinen bekannt, welche Vorrichtungen zum Transport und Vorrichtungen zur Bearbeitung der zugeführten Buchblöcke, Vorrichtungen zum Transport und Vorrichtungen zur Bearbeitung der zugeführten Buchdecken sowie Vorrichtungen zum Fügen jeweils eines Buchblockes mit einer zugeordneten Buchdecke, dem sog. Einhängen umfassen. Solche Buchfertigungsmaschinen sind derart gestaltet, dass sowohl die Buchblöcke, die Buchdecken als auch die Bücher stets symmetrisch zur Mittenebene der Buchblöcke, welche den Buchblock bei halber Blockdicke teilt, ausgerichtet sind. Vor dem Einhängen, werden die Buchdecken hinsichtlich der gewünschten Form des Buchrückens und der daran angrenzenden Falzbereiche vorgeformt. Dazu sind Vorrichtungen bekannt, welche den Rückenbereich der ausgestreckten Buchdecke gegen ein Paar die Falzbereiche der Buchdecke niederhaltenden Schienen ausheben. Diese Schienen sind als Niederhalteschienen flach gestaltet oder als Falzformschienen keilförmig mit gerundetem Formbereich und werden abhängig von der Breite des Buchrückens positioniert, wozu automatisierte Verstellantriebe vorgesehen sind. Das den Rückenbereich der Buchdecke aushebende Formstück entspricht in seiner Breite und Kontur dem Buchrücken.
Für das Vorformen von Buchdecken für Bücher mit geradem Rücken sind Formstücke bekannt, die sich im Wesentlichen aus einer Grundplatte und einem Paar paralleler entsprechend der Rückenbreite zueinander beabstandeter Schienen bestehen. Die Schienen sind in Langlöchern mit der Grundplatte verschraubt, so dass das Formstück der Breite des Buchrückens angepasst werden kann. Dazu wird aus Gründen der Zugänglichkeit das Formstück aus der Vorrichtung entnommen, die Schienen manuell an der gewünschten Position befestigt und das Formstück anschließend wieder in die Vorrichtung eingesetzt. Dies führt dazu, dass der Aufwand, die Vorrichtung auf die gewünschte Rückenbreite einzustellen, beträchtlich ist und für Korrekturen der Einstellung ein Maschinenstillstand und damit einhergehend eine Produktionsunterbrechung erforderlich sind.
Zur Vereinfachung dieser Einstellung des Formstückes für Bücher mit geradem Rücken schlägt EP 2 325 020 A1 einen Verstellmechanismus vor, welcher die beiden den Rückenbereich aushebenden Schienen durch Mitnehmer derart miteinander koppelt, dass sie zwangsweise parallel sowie symmetrisch zur o.g. Mittenebene der Buchblöcke verstellt werden. Soll der Buchblock nicht symmetrisch in die Buchdecke eingehängt werden, um später innerhalb des Buches weitere Elemente wie bspw. eine Verpackung für Compact Discs aus Kunststoff, sog. Jewelcases zu ergänzen, muss die Buchdecke zwischen dem Vorformen und dem Einhängen quer zur Transportrichtung verschoben werden. Aufgrund der Falzbereiche und der Vorformung ist die Buchdecke aber gerade in Richtung der Rückenbreite geschwächt, so dass das Verschieben quer zur Transportrichtung und damit in Richtung der Rückenbreite eine reduzierte Produktionsgeschwindigkeit erfordert und eine Quelle für Störungen und geminderte Produktionsqualität darstellt. Ein einziges Formelement mit Verstellantrieb ist vorgesehen.
Bei der Produktion von Büchern mit gerundetem Rücken sind Formstücke erforderlich, welche nicht nur in ihrer Breite sondern auch in der Krümmung ihrer der Buchdecke zugewandten Fläche der Form des herzustellenden Buches entsprechen. Die Menge der unterschiedlichen Rückenbreiten und Krümmungen führt zu einer Vielzahl erforderlicher Formstücke und entsprechendem Aufwand beim Rüsten. Um die Vielfalt an Formstücken reduzieren zu können wird häufig eine geringe Abweichung insbesondere in der Breite von der idealen Form toleriert und dadurch hervorgerufene Qualitätseinbußen hingenommen.
Die EP 1 350 634 B1 schlägt ein Formstück für die Herstellung von Büchern mit gerundetem Rücken vor, welches einen geschlossenen Rahmen und eine Vielzahl in diesem Rahmen höhenverstellbar angebrachter, nebeneinander stehender Lamellen umfasst. Die Lamellen weisen individuell geformte bogenförmige Langlöcher auf, derart dass das gesamte Lamellenpaket mit diesen Langlöchern auf Bolzen gefädelt ist, so dass durch Bewegung dieser Bolzen in Längsrichtung des Formstückes die Lamellen entsprechend der Bogenform der Langlöcher in ihrer Höhe unterschiedlich verstellt werden, so dass die Kontur des Formstückes unterschiedliche durch Stufenprofile angenäherte Radien abbilden kann. Die Güte der formenden Oberfläche wird dabei maßgeblich von der Materialstärke der Lamellen bestimmt. Nachteilig dabei sind der erforderliche Platzbedarf für den das Lamellenpaket umschließenden Rahmen sowie die erforderliche Fixierung der Lamellen nach dem Einstellvorgang durch zusätzliche Mittel. Außerdem kann ein solches Formstück bedingt durch die gekoppelte Verstellung der Lamellen jeweils nur eine Kontur in Abhängigkeit von der Rückenbreite erzeugen. Sollen bei gleicher Blockdicke unterschiedlich stark gekrümmte Buchrücken erzeugt werden, sind mehrere solcher Formstücke erforderlich, welche sich in dem Verlauf der Nuten in den Lamellen unterscheiden.
An die vorliegende Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, eine Vorrichtung einfacher Konstruktion zur Verfügung zu stellen, die es bei hohem Automatisierungsgrad ermöglicht, Buchdecken mit Rücken unterschiedlicher Geometrien vorzuformen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem die Vorrichtung zum Vorformen der Buchdecke im Rückenbereich und/oder den daran angrenzenden Falzbereichen ein Formstück vorsieht, welches ein Basiselement umfasst sowie mehrere zu diesem Basiselement und unabhängig zueinander verstellbare Formelemente, wobei jedem dieser Formelemente jeweils ein separater mit ihm verbundener Verstellantrieb zugeordnet ist. Der erzielte Vorteil liegt darin, dass auf einfache Weise ein einzelnes Formstück eine wesentlich größere Vielfalt erzeugbarer Rückengeometrien insbesondere hinsichtlich Rückenbreite, Asymmetrie und/oder Krümmung ermöglicht, als mit den bekannten Vorrichtungen, wobei die Verstellung motorisch und damit automatisiert erfolgt. Auf diese Weise lassen sich der für das Rüsten erforderliche Aufwand und die Anzahl erforderlicher Wechselteile deutlich reduzieren.
In einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Formstück neben dem Basiselement zwei als verstellbare Formelemente sich in Rückenlängsrichtung erstreckende zueinander parallele den Rückenbereich der Buchdecke aushebende Schienen, welche in einer zur gestreckten Lage der Buchdecke parallelen Ebene im Wesentlichen senkrecht zur Längenorientierung der Schienen verstellbar gestaltet sind. So ist es bei Verzicht auf ein seitliches Versetzen der Buchdecken zwischen Deckenvorformen und Bucheinhängen möglich, sowohl symmetrisch als auch asymmetrisch eingehängte Bücher unterschiedlicher Rückenbreiten ohne manuelles Rüsten der Vorrichtung zum Deckenvorformen einer Buchfertigungsmaschine und insbesondere ohne Wechselteile zu erzeugen. In einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Formstück neben dem Basiselement wenigstens zwei verstellbare Formelemente, welche sich im Wesentlichen senkrecht zu der von der gestreckten Buchdecke festgelegten Ebene relativ zu dem Basiselement verstellen lässt. Auf diese Weise lässt sich die Hüllkurve des Formstückes automatisiert auf unterschiedliche Krümmungen der Buchdecke einstellen.
Entgegen der gängigen Lehre können Buchdecken mit gerundetem Rücken ohne Qualitätseinbuße erzeugt werden, wenn der Rückenbereich der Buchdecke während des Deckenvorformens nicht vollflächig auf dem Formstück aufliegt. In vorzugsweiser Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform umfasst daher das Formstück Bereiche der während des Deckenvorformens von dem Rückenbereich der Buchdecke eingehüllten Oberfläche, welche während des Deckenvorformens zu dem Rückenbereich der Buchdecke beabstandet bleiben. Damit ist es mit einem einfach aufgebauten und aus wenigen Komponenten bestehenden Formstück möglich, sowohl die Breite als auch die Krümmung des Rückenbereiches unabhängig voneinander zu variieren, so dass beliebige gerundete Rückenbereiche ohne die Verwendung von Wechselteilen erzeugt werden können.
Vorzugsweise ist jedes der Formelemente durch Hebel parallel verstellbar geführt. Diese einfache Ausführung in Art eines Viergelenkes ermöglicht eine kompakte und doch robuste Bauform.
In einer alternativen Ausgestaltung wird die Verstellung der Formelemente durch Kulissenführungen erreicht. Dies bietet den Vorteil, dass die Kulissen frei gestaltet werden können und so die Übertragungsfunktionen zwischen Verstellantrieb und Verstellweg jedes Formelementes optimiert werden können, etwa um in häufig genutzten Bereichen eine besonders genaue Verstellung zu erzeugen.
In vorteilhafter Weise sind die Verstellantriebe für die Formelemente steuerbar und mit der Steuerung der Vorrichtung verbunden, sodass das Einstellen der Vorrichtung automatisiert anhand der Steuerung verfügbarer Produktdaten erfolgen kann. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Verstellantriebe ortsfest auszuführen, da so die bewegte Masse reduziert und die elektrischen Leitungsverbindungen der Verstellantriebe weniger belastet werden und die elektrische Installation einfach gehalten werden kann.
In weiterer vorteilhafter Gestaltung ist jedes der Formelemente jeweils mit dem ihm zugehörigen Verstellantrieb permanent antriebsverbunden. Auf diese Weise kann auch während der Bewegung des Formstückes, insbesondere beim Rückhub in die Ruhelage dieses bereits auf die zu formende Buchdecke eingestellt werden, was insbesondere bei der Fertigung von Kleinstauflagen von Bedeutung ist. Auch kann auf diese Weise das Fixieren der Formelemente durch den Verstellantrieb erfolgen, so dass hierfür keine weiteren Einrichtungen wie bspw. Klemmungen erforderlich sind und daher die Konstruktion einfach, platzsparend und leicht gehalten werden kann.
Um während der Bewegung des Formstückes den erforderlichen Ausgleich zwischen Formelement und dem jeweiligen Verstellantrieb zu erzeugen wird eine bei der Bewegung des Formstückes in einem Langloch laufende Rolle vorgeschlagen. Auf diese Weise ist eine hohe Präzision in der Übertragung der Bewegung bei geringem Verschleiß möglich.
Eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: Einen Ausschnitt der Vorrichtung zum formen von Buchdecken in perspektivischer Darstellung;
Fig. 2: ein Formstück für Buchdecken mit geradem Rückenbereich in perspektivischer Darstellung;
Fig. 3: ein Formstück für Buchdecken mit gerundetem Rückenbereich in perspektivischer Darstellung und;
Fig. 4: einen Querschnitt durch einen Teilbereich der Vorrichtung während des Formens einer Buchdecke.

Die Buchfertigungsmaschine umfasst eine Transportvorrichtung zum Transport der unverformten Buchdecken von einer Bereitstellungsposition in eine Vorrichtung 1 zum Formen des Rückenbereiches 30 und der daran angrenzenden Falzbereiche 31 der Buchdecke 29 durch Ausheben des Rückenbereiches 30 aus der gestreckten Lage in Aushubrichtung A, senkrecht zu der durch die Buchdecke 29 aufgespannte Ebene, und zum Weitertransport aus dieser Vorrichtung 1 zur Bereitstellung der vorgeformten Buchdecke 29 für das Fügen mit dem Buchblock. Figur 1 zeigt als wesentliches Element dieser Vorrichtung 1 ein Formstück 2.1 zum Vorformen von Buchdecken mit geradem Rücken. Das Formstück 2.1 ist in einer Aufnahme fixiert, welche in Aushubrichtung A verschieblich gelagert ist. Die Aufnahme ist derart angetrieben, dass das Formstück 2.1 von einer unteren Ausgangslage kommend, in welcher das den Rückenbereich formende Schienenpaar 4, bestehend aus den Schienen 4.1 und 4.2 zu einer in der Vorrichtung 1 befindlichen Buchdecke 29 beabstandet ist, die Auflageebene der Buchdecke 29 durchstößt und dabei den Rückenbereich 30 der Buchdecke 29 aus der gestreckten Lage anhebt. Um nicht die Buchdecke 29 in Gänze anzuheben, umfasst die Vorrichtung 1 wahlweise ein Paar nicht dargestellte in Rückennähe oberhalb der Deckenpappen 33 positionierte Niederhalteschienen oder in Figur 4 dargestellte in die Falzbereiche 31 eintauchende und diese formende Falzschienen 23. Diese Niederhalte- bzw. Falzschienen 23 sind über eine geeignete ebenfalls nicht dargestellte Einrichtung bzgl. der Rückenbreite der Buchdecke 29 verstellbar, wobei diese Verstelleinrichtung über steuerbare, mit der Maschinensteuerung verbundene Antriebe verfügt.
Die in Längsrichtung des Rückenbereiches 30 der Buchdecke 29 parallele Schienen 4.1 und 4.2 sind jeweils in Linearführungen 5 in Ausdehnungsrichtung der Rückenbreite verschieblich in dem Basiselement 3 gelagert, mit dem sie das Formstück 2.1 bilden. Die Vorrichtung 1 sieht für jede der beiden Schienen 4.1 und 4.2 jeweils eine Verstelleinheit vor, welche einen Verstellantrieb 10.1 bzw. 10.2 und eine über ein Winkelgetriebe 9 mit diesem Verstellantrieb 10.1. bzw. 10.2 antriebsverbundene Spindel 8 beinhaltet. Die Verstellantriebe 10.1 und 10.2 sind von der Aushubbewegung des Formstückes 2.1 unabhängig ortsfest angebracht, so dass die bei jedem Formvorgang bewegte Masse gering gehalten ist und sich eine einfache, mechanisch gering belastete elektrische Installation ergibt. Die Spindeln 8 verschieben in Deckentransportrichtung T jeweils ein in Aushubrichtung A orientiertes Langloch 6, in welchem eine Rolle 7 läuft, um einerseits die Verschiebung der Langloches 6 über weitere Glieder auf die Schiene 4.1 bzw. 4.2 zu übertragen und andererseits die Relativbewegung innerhalb der Verstelleinheit in Aushubrichtung A zu ermöglichen. Die Rollen 7 sind jeweils über weitere Glieder mit den in Figur 2 gezeigten Schubstangen 11.1 bzw. 11.2 verbunden, wobei es jeweils ein in einem nach oben offenen Schlitz angebrachter Stift erlaubt, das Formstück 2.1 auf einfache Weise nach oben aus der Vorrichtung 1 zu entnehmen, um es bspw. gegen ein in einem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenes Formstück 2.2 für runde Rücken zu tauschen.
Die Verstellantriebe 10.1 und 10.2 sind mit einer nicht dargestellten Steuerung der Buchfertigungsmaschine verbunden, derart dass eine automatisierte Verstellung anhand der Steuerung verfügbarer Produktionsparameter möglich ist.
Innerhalb des Formstückes 2.1 wird die durch die Spindel 8 erzeugte längsgerichtete Verstellbewegung durch zwei Kulissenführungen 12.1 bzw. 12.2 je Schiene 4.1 und 4.2 in die gewünschte Verstellung der Schienen 4.1 und 4.2 quer dazu in Richtung der Breitenausdehnung des Rückenbereiches 30 der Buchdecke 29 gewandelt. Dazu ist jeder Schiene 4.1, 4.2 jeweils eine Schubstange 11.1 bzw. 11.2 zugeordnet, an denen Bolzen 13 angeordnet sind, die jeweils sowohl in parallel zu den Schienen 4.10 und 4.2 ausgerichteten Langlöchern des Basiselementes 3 als auch in dazu nicht parallelen Langlöchern der in Breitenrichtung verschieblichen Schlitten 24.1 bzw. 24.2 geführt sind. Die Kulissenführungen 12.1 und 12.2 sind vorzugsweise bogenförmig gestaltet, derart dass das Übersetzungsverhältnis sich über den Verstellweg ändert, so dass bspw. für schmale Rücken eine genauere Verstellung möglich ist als für breite Rücken. Alternativ zu den Kulissenführungen 12.1 und 12.2 können auch nicht dargestellte Umlenkhebel eingesetzt werden. Eine alternativen Ausführung der Vorrichtung 1 umfasst anstelle des Formstückes 2.1 für die Herstellung von Büchern mit geradem Rücken ein in Figur 3 dargestelltes Formstück 2.2, mit dem der Rückenbereich 30 mit dem Ausheben aus der gestreckten Lage der Buchdecke 29 gerundet wird. Um unterschiedliche Formate und Konturen des Rückenbereiches 30 mit einem Werkzeug zu erzeugen, besteht das Formstück 2.2 aus mehreren ineinander verschachtelten Elementen, wobei das Basiselement 15 gleichzeitig zur Aufnahme des Formstückes 2.2 in der Vorrichtung 1 dient. In diesem Basiselement 15 ist ein erstes Formelement 16 verschieblich gelagert, derart dass das erste Formelement 16 gegenüber dem Basiselement 15 in Aushubrichtung A aus diesem angehoben werden kann. Dazu sind rampenförmige Führungen 18 oder Kulissen vorgesehen, welche aus dem Basiselement 15 und dem ersten Formelement 16 selbst gebildet sind, so dass eine relative Verschiebung des Basiselementes 15 und des ersten Formelementes 16 zueinander in Längsrichtung T ein Verschieben in Aushubrichtung A bewirkt. Auf gleiche Weise ist ein zweites Formelement 17 in dem ersten Formelement 16 gelagert, wodurch sich der in Figur 4 im Querschnitt gezeigte Aufbau ergibt und die Verstellung des Basiselementes 15 und der Formelemente 16 und 17 beliebig zueinander erfolgen kann. Zur Verstellung sind die Formelemente 16 und 17 über Koppelelemente 20 jeweils mit Schubelementen 19 bzw. 21 verbunden, welche in gleicher Weise wie die Schubstangen 11.1 und 11.2 des vorangehend beschriebenen Formstückes 2.1 von den Verstellantrieben 10.1 bzw. 10.2 betätigt werden. Jedes der formenden Elemente 15,16 und 17 zeigt in seinem Querschnitt im wesentlichen ein oder zwei Kreissegmente, wodurch sich abhängig von der gewählten Einstellung unterschiedliche Konturen der in Figur 4 gezeigten Art ergeben. Dabei weisen die Oberflächen der formgebenden Elemente 15, 16 und 17 Bereiche 22 auf, welche während des Formvorganges zu dem Rückenbereich 30 der Buchdecke 29 beabstandet bleiben. Die Wölbung der Buchdecke 29 oberhalb dieser kontaktfreien Bereiche 22 ergibt sich aus den Materialeigenschaften des Rückenbereiches 30 sowie der Spannungsverteilung innerhalb des Rückenbereiches 30, die es erlauben, den Rückenbereich 30 nicht vollflächig zu unterstützen.
Beide Formstücke 2.1 und 2.2 sind derart gestaltet, dass die Schnittstellen zu der Aufnahme in der Vorrichtung 1 identisch sind und die Formstücke 2.1 und 2.2 wechselweise in derselben Vorrichtung 1 eingesetzt werden können.

Claims

Vorrichtung zum Formen von Buchdecken (29), umfassend ein den Rückenbereich (30) der Buchdecke (29) aus deren gestreckter Lage aushebbar gelagertes Formstück (2.1, 2.2), welches ein Basiselement (3, 15) und wenigstens zwei weitere zu diesem Basiselement (3, 15) verstellbare und mit diesem gemeinsam die den Rückenbereich (30) und/oder die daran anschließenden Falzbereiche (31) der Buchdecke (29) formende Kontur des Formstückes (2.1, 2.2) bestimmende Formelemente (4.1, 4.2, 16, 17) umfasst, wobei die Vorrichtung jeweils einen den wenigstens zwei Formelementen (4.1, 4.2, 16, 17) zugeordneten Verstellantrieb (10.1, 10.2) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Formelemente (4.1, 4.2, 16, 17) in einer zur gestreckten Ausgangslage der Buchdecke (29) parallelen Ebene im wesentlichen in Ausdehnungsrichtung der Rückenbreite verstellbar gelagert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Formelemente (4.1, 4.2, 16, 17) jeweils in einer zur ausgestreckten Ausganglage der Buchdecke (29) im wesentlichen senkrechten Ebene verstellbar gelagert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Bereiche (22) der der Buchdecke (29) zugewandte Kontur des Formstückes (2.1, 2.2), die beim Formen der Buchdecke (29) zu deren Rückenbereich (30) beabstandet bleiben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück (2.1, 2.2) die wenigstens zwei Formelemente (4.1, 4.2, 16, 17) parallel führende Hebel umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Formstück (2.1, 2.2) wenigstens eine die wenigstens zwei Formelemente (4.1, 4.2, 16, 17) führende Kulisse (12.1, 12.2, 18) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine ortsfeste Anordnung der die wenigstens zwei Formelemente (4.1, 4.2, 16, 17) zum Basiselement (3, 15) verstellenden Verstellantriebe (10.1, 10.2).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellantriebe (10.1, 10.2) steuerbar mit einer Steuerung der Vorrichtung (1) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils den wenigstens zwei Formelementen (4.1, 4.2, 16, 17) zugeordnete Verstellung mit dem zugehörigen Verstellantrieb (10.1, 10.2) während des gesamten Formvorganges antriebsverbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsverbindung zwischen den wenigstens zwei Formelementen (4.1, 4.2, 16, 17) und dem jeweils zugeordneten Verstellantrieb (10.1, 10.2) jeweils wenigstens eine Rolle (7) umfasst, welche durch wenigstens eine Fläche (6) geführt wird.