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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überführen
einer aus Karton- und/oder Pappenzuschnitten und einem Bezugsnutzen
zusammengefügten Buchdecke von einer aus einem Nutzenzylinder
und wenigstens einer Andrückrolle gebildeten, den beleimten
Bezugsnutzen und die Zuschnitte miteinander verbindenden Anrolleinrichtung
zu einer Übergabestelle, aus der die Buchdecke einer Einschlag-
und Andrückvorrichtung zum Einschlagen überstehender
Bezugsnutzenkanten taktgemäß zuführbar
ist, mit einem vor und zurück bewegbaren, die aus der Anrolleinrichtung
austretende Buchdecke bei im Wesentlichen synchroner Bewegung kraftschlüssig
ergreifenden Transportelement.
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Derartige Überführungseinrichtungen
kommen in Buchdeckenmaschinen mit horizontalem Verarbeitungsprinzip
zum Einsatz, in denen bei kontinuierlicher Förderung Deckelpappen
und eine Rückeneinlage passgerecht mit den mit Klebstoff
versehenen Bezugsnutzen in der Anrolleinrichtung vereinigt werden
[Dieter Liebau, Ines Heinze/Industrielle Buchbinderei/Verlag
Beruf + Schule/2001/S. 440 ff]. Die überstehenden
Kanten der Buchdecke werden in hintereinander liegenden Arbeitsstationen
entweder im fließenden Durchlauf oder im Stillstand, d.
h. bei intermittierendem Durchlauf der Buchdecke eingeschlagen.
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Bei
Buchdeckenmaschinen mit intermittierendem Durchlauf durch die Einschlagstationen
(siehe
DE 100 57 602
A1 ) erfolgt die Überführung der Buchdecke
derart, dass das Transportelement zunächst auf die durch
die Anrolleinrichtung vorgegebene Austrittsgeschwindigkeit der Buchdecke
aufsynchronisiert, um sich dann in synchroner Bewegung mit der Buchdecke
mitzubewegen, dabei mittels Sauger die Buchdecke zu ergreifen, und
abschließend, nachdem die Buchdecke vollständig
aus der Anrolleinrichtung ausgetreten ist, zu einer der ersten Einschlagstation
vorgeordneten, z. B. darüber liegenden Übergabestelle
zu fördern. Nach der Übergabe der Buchdecke an
das Transportsystem der Einschlag- und Andrückvorrichtung
kehrt das Transportelement mit einer Rückbewegung in seine
Ausgangsstellung zurück.
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Um
insbesondere Buchdecken mit in Förderrichtung kleiner Formathöhe
sicher zu erfassen, muss die Synchronbewegung bereits in einem möglichst
geringen Abstand von der Anrolleinrichtung vorliegen. Auf der anderen
Seite ist die relativ langsame Synchronbe wegung solange aufrecht
zu erhalten, wie eine Buchdecke mit großer Formathöhe noch
zwischen dem Nutzenzylinder und der Andrückrolle eingeklemmt
ist. Bei dem üblichen, auf Buchdeckenmaschinen zu verarbeitenden
Formathöhenbereich ergibt sich daraus – auch bei
Umsetzung maximal zulässiger positiver und negativer Beschleunigungen
und extrem kurzer Übergabezeiten – eine Mindest-Zykluszeit
für das Transportelement, welche eine Taktleistungserhöhung
der Buchdeckenmaschine nicht mehr zulässt. Auf der anderen
Seite würde eine Formaterweiterung die maximale Taktleistung für
alle Buchdeckenformate reduzieren. Aufgrund der starken Belastung
durch hohe Beschleunigungen und Geschwindigkeiten unterliegen die
mechanischen Elemente der mehrgliedrigen Kurven- und/oder Gelenkgetriebe
einem erhöhten Verschleiß, was insb. zur ungenauen Übergabe
in die Einschlagstation führt.
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Die
Erfindung hat die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten
Art zur Aufgabe, die bei einwandfreier Überführung
der Buchdecken eine Leistungssteigerung und/oder Formaterweiterung der
Buchdeckenmaschine ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Dadurch
dass die Vorrichtung eine Antriebseinheit umfasst, die mit einem
in Abhängigkeit von der in Förderrichtung orientierten
Formathöhe veränderbaren Steuerprofil beaufschlagbar
ist, wobei eine definierte Endposition des Transportelements in
der Übergabestelle und ein sich ändernder Förderhub vorgesehen
sind, kann eine deutliche Reduzierung der notwendigen Zykluszeit
für die eigentliche Vor- und Rückbewegung des
Transportelements erreicht werden. Das jeweilige Steuerprofil kann
in Bezug auf das jeweilige Höhenformat der Buchdecke (zeit-)optimiert
gestaltet werden. Die extremen Transportbedingungen beim Klein-
und Großformat müssen nun nicht mehr gleichzeitig
im Bewegungsprofil des Transportelements und damit im Steuerprofil
der Antriebseinheit berücksichtigt werden. Die eingesparte Zykluszeit
kann für eine längere Übergabezeit in
der Übergabestelle, eine Formaterweiterung und/oder eine
Taktleistungserhöhung genutzt werden, wobei max. zulässige
Beschleunigungen sicher eingehalten werden, was einem verschleißarmen
Betrieb der Überführungseinrichtung und einer
einwandfreien Überführung der Buchdecken zweckdienlich
ist.
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Vorzugsweise
verkleinert sich der Förderhub mit größer
werdender Formathöhe. So ist für Buchdecken mit
kleiner Formathöhe ein maximaler Förderhub vorgesehen,
zur Übernah me der jeweiligen Buchdecke unmittelbar hinter
der Anrolleinrichtung, während bei größerer
Formathöhe der Förderhub sich derart reduziert,
dass die Buchdecke quasi erst unmittelbar vor ihrem vollständigen
Austreten aus der Anrolleinrichtung ergriffen wird.
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Eine
vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung kann sich dadurch auszeichnen, dass die jeweiligen Steuerprofile
im Wesentlichen gleiche erste und zweite Bewegungsabschnitte zur
Aufsynchronisierung bzw. zur synchronen Bewegung des Transportelements mit
der aus der Anrolleinrichtung austretenden Buchdecke aufweisen.
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Ein
dritter, hubveränderlicher Bewegungsabschnitt kann unter
Einhaltung von vorgebbaren, positiven wie negativen maximalen Beschleunigungen dahingehend
ausgestaltet sein, dass sich eine möglichst kurze Transportzeit
ergibt. So kann insbesondere nach dem vollständigen Austreten
einer Buchdecke mit einer kleinen Formathöhe das Transportelement über
die durch die Anrolleinrichtung definierte Synchrongeschwindigkeit
hinaus beschleunigt werden, zur deutlichen Verkürzung der
Transportzeit für den beim Kleinformat notwendigen maximalen
Förderhub.
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Eine
vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung kann sich dadurch auszeichnen, dass zumindest zwei verschiedene
Steuerprofile für die Antriebseinheit vorbereitet sind,
die jeweils einem bestimmten Formathöhenbereich zugeordnet
sind. Erst bei Überschreiten der Formatgrenzen muss auf
ein anderes Steuerprofil gewechselt werden. In vorteilhafter Weise
erfolgt die Festlegung des jeweiligen Steuerprofils über
eine Verbindung der Antriebseinheit zu einer Steuereinheit. Mit
der darin bekannten Formathöhe kann das jeweilige Steuerprofil
automatisch festgelegt und der Antriebseinheit beaufschlagt werden.
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Eine
vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Antriebseinheit einen
von der Anrolleinrichtung und der zuerst folgenden Einschlagstation
separaten Antrieb aufweist. Vorzugsweise umfasst die Antriebseinheit
einen Servomotor und wenigstens eine am verschiebbar geführten
Transportelement angreifende Spindel, Zahnriemen, Kette o. dgl.
Antriebsmittel oder das Transportelement ist am Abtriebsglied eines
Linearservomotors direkt angeordnet. Neben der einfachen Änderung
des Steuerprofils ergeben sich mit dem separaten Antrieb neue Möglichkeiten
in der Abwicklung von Störungen in der Buchdeckenmaschine.
Bspw. kann eine fehlerhaft gefügte Buchdecke von dem Transportelement
in einer leicht zugäng lichen Entnahmestelle gehalten werden,
während die Einschlagstation und/oder die Anrolleinrichtung
in eine andere Phasenlage zur Behebung ihrer Störung gesteuert
sind.
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Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten, nachstehend
aufgeführten Zeichnungen erläutert. Es zeigen
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1 einen
Ausschnitt einer Buchdeckenmaschine in schematischer Seitenansicht;
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2a die Überführung
einer kleinformatigen Buchdecke in schematischer Darstellung;
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2b die Überführung
einer großformatigen Buchdecke;
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3a ein
für die Überführung einer kleinformatigen
Buchdecke ausgelegtes Bewegungsdiagramm der Überführungseinrichtung;
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3b ein
für die Überführung einer großformatigen
Buchdecke ausgelegtes Bewegungsdiagramm.
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1 zeigt
einen Ausschnitt einer Buchdeckenmaschine, bei der in kontinuierlicher
Förderung Zuschnitte von Deckelpappen und einer Rückeneinlage
(nachfolgend als Pappen 3 bezeichnet) passgerecht mit dem
mit Klebstoff versehenen Bezugsnutzen 2 in einer Anrolleinrichtung 16 zu
einer Buchdecke 1 vereinigt werden. Die überstehenden
Kanten der Buchdecke 1 werden bei nachfolgend intermittierender
Förderung in hintereinander liegenden Arbeitsstationen 33, 36 einer
Einschlag- und Andrückvorrichtung 30 eingeschlagen
und angedrückt.
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Der
Bezugsnutzen 2 wird mit einer Nutzenzuführung 10 an
einen kontinuierlich drehenden Nutzenzylinder 11 übergeben,
der den Bezugsnutzen 2 mit Greifern 11a übernimmt,
an einer Leimauftragswalze 13 eines Leimwerkes 14 vorbeiführt
und im Anrollpunkt 16a der Anrolleinrichtung 16 wieder
abgibt. Synchron zum Bezugsnutzen 2 werden die Pappen 3 von
vor und zurück bewegten Pappenschiebern 17a einer
Pappenzuführung 17 dem Anrollpunkt 16a zugeführt.
Im Anrollpunkt 16a auf die Pappen 3 wirkende Andrückrollen 15 sorgen
dafür, dass der Bezugsnutzen 2 blasenfrei auf
die Pappen 3 angerollt wird.
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Die
aus der Anrolleinrichtung 16 austretende Buchdecke 1 wird
von der erfindungsgemäßen Überführungseinrichtung 19 in
eine den Einschlagstationen 33, 36 vorgeordnete Übergabestelle 31 überführt,
wobei die Buchdecke 1 bezüglich ihrer Vorderkante
zu einer formatfesten, d. h. für jedes Format gleichen
Bezugskante 33a gefördert wird. Die Überführungseinrichtung 19 weist
als Transportelement einen Saugbalken 20 auf, welcher mit
einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Saugern 21 ausgestattet
ist und mittels eines Zahnriemens 22 zwischen der Anrolleinrichtung 16 und
der Übergabestelle 31 vor und zurück
bewegbar ist. Der Saugbalken 20 ergreift die Buchdecke 1 noch
während ihres kontinuierlichen Vorschubs durch den Nutzenzylinder 11 und
den Andrückrollen 15.
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Die
vor und zurück erfolgende Hubbewegung 24 des Saugbalkens 20 bzw.
seiner Sauger 21 ist in 1 mit einem
den Förderhub wiedergebenden Bewegungspfeil 24 dargestellt.
Die gestrichelt dargestellten Sauger 21a und 21b zeigen
die vordere Saugerendstellung 21a bzw. die hintere Saugerendstellung 21b.
Aufgrund der formatfesten Bezugskante 33a, zu der jede
Buchdecke 1 mit ihrer Vorderkante gefördert wird,
ergibt sich eine definierte vordere Saugerendstellung 21a.
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Aus
der Übergabestelle 31 wird die Buchdecke 1 von
einem Saugpressstempel 32 in die tiefer liegende Kopf/Fuß-Einschlagstation 33 überführt, aus
der die Buchdecke 1 nach dem Einschlagen und Andrücken
der an Kopf und Fuß überstehenden Kanten mittels
eines Klemmhubelements 34 auf ein Transportband 35 ablegbar
ist, zur Überführung in die Seiten-Einschlagstation 36 zum
Einschlagen und Andrücken der seitlich überstehenden
Kanten. Abschließend wird die Buchdecke 1 kontinuierlich
angetriebenen Andrückwalzen 37a einer Andrückstation 37 zugefördert,
zum ganzflächigen Verpressen des Bezugsnutzens 2 mit
den Pappen 3.
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Erfindungsgemäß umfasst
die Überführungseinrichtung 19 eine Antriebseinheit
(22, 23, 23a), die mit einem in Abhängigkeit
der in Förderrichtung orientierten Formathöhe
veränderbaren Steuerprofil beaufschlagbar ist. In vorteilhafter
Weise erfolgt dies mit einem von dem Antrieb (12) der Anrolleinrichtung 16 und
dem Antrieb (38) der Einschlag- und Andrückvorrichtung
(30) separaten Antrieb (23). Gleichwohl könnte
die Erfindung auch mit einer mechanischen Antriebskopplung zu einer
der vorgenannten Funktionseinheiten erfolgen. Unterschiedliche Steuerprofile
könnten durch den Einsatz verschiedener Steuerkurven eines
entsprechenden ungleichförmig übersetzenden Zwischengetriebes
bereitgehalten werden, wobei eine entsprechende mechanische Umschaltung
erforderlich wird.
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Das
vorliegende Ausführungsbeispiel weist jedoch einen Servomotor 23 für
die Überführungseinrichtung 19 auf, da
dieser neben der sehr einfachen Änderung des Steuerprofils
noch weitere Vorteile bietet, die z. B. für eine bedienerfreundliche
Abwicklung von Störungen in der Buchdeckenmaschine genutzt werden
können. So kann eine fehlerhaft gefügte Buchdecke 1 von
dem Saugbalken 20 in einer leicht zugänglichen
Entnahmestelle gehalten werden, während die Kopf/Fuß-Einschlagstation 33 und/oder
die Anrolleinrichtung 16 in eine andere Phasenlage zur Behebung
ihrer Störung gesteuert sind. Außerdem lassen sich
die anderen in den Unteransprüchen angegeben Merkmale mit
der Servotechnik am komfortabelsten lösen.
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In
der vorliegenden Buchdeckenmaschine sind also wenigstens ein Servomotor 12 für
den Nutzenzylinder, ein Servomotor 38 für die
Einschlag- und Andrückvorrichtung 30 und der genannte
Servomotor 23 für die Überführungseinrichtung 19 vorgesehen. Die
jeweils zugeordneten Regler 12a, 38a und 23a sind
mit einer übergeordneten Steuereinheit 39 verbunden,
in welcher ein virtueller Master gebildet ist, dem die jeweiligen
Antriebe 12, 38 und 23 folgen. In dieser
Steuereinheit 39 wird denn auch das jeweilige Steuerprofil
entsprechend der jeweilig zu verarbeitenden Formathöhe
der Buchdecke 1 automatisch festgelegt und dem Servoantrieb
(Servomotor 23 mit Regler 23a) vorgegeben.
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In
den 2a und 2b sind
die Hubbewegungen 24.1 und 24.2 des Saugbalkens 20 dargestellt,
die für eine Überführung einer kleinstformatigen
Buchdecke 1.1 bzw. einer größtformatigen
Buchdecke 1.2 zur Anwendung kommen. Man erkennt, dass die
vordere Saugerendstellung 21a jeweils identisch ist mit
der aus 1, wo die Hubbewegung 24 für
ein Zwischenformat dargestellt ist. Verschieden sind jedoch die
hinteren Saugerendstellungen 21b.1, 21b.2 und 21b.
Die hintere Saugerendstellung 21b.1 liegt bei der kleinstformatigen
Buchdecke 1.1 nahe dem Austrittsbereich aus der Anrolleinrichtung 16,
während die hintere Saugerendstellung 21b.2 bei der
größtformatigen Buchdecke 1.2 weiter
davon entfernt ist. Der Förderhub verkleinert sich also
mit größer werdender Formathöhe.
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In
den Bewegungsdiagrammen der 3a und 3b sind
jeweils die Bewegungskurven 50.1, 50.2 als Steuerprofil
für das Kleinst- bzw. das Größtformat
dargestellt. Auf der Abszissenachse ist die Zeit t, auf der Ordinatenachse
der Hub H abgetragen. Beide Bewegungskurven weisen gleiche erste
und gleiche zweite Bewegungsabschnitte 51.I bzw. 51.II auf.
Im ersten Bewegungsabschnitt 51.I beschleunigt der Saugbalken 20 aus
einer Rast 51.VI bzw. einer Umkehrbewegung auf die Austrittsgeschwindigkeit der
Buchdecke 1 aus der Anrolleinrichtung 16. Nach dieser
Aufsynchronisierung folgt der zweite Bewegungsabschnitt 51.II,
in dem sich der Saugbalken 20 synchron zur austretenden
Buchdecke 1 bewegt und dadurch das sichere und positionsgenaue
Ergreifen durch die pneumatisch gesteuerten Sauger 21 ermöglicht.
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Es
folgt ein jeweils dritter Bewegungsabschnitt 51.III.1 bzw. 51.III.2,
der sich für das Kleinst- bzw. Größtformat
der Buchdecke 1.1 bzw. 1.2 in Hub und Zeit deutlich
unterscheidet. Beim Größtformat 1.2 wird
die Synchronbewegung des Saugbalkens 20 zu nächst
noch über eine gewisse Strecke beibehalten (da sich ein
hinterer Teil der Buchdecke 1.2 noch in der Anrolleinrichtung 16 befinden
kann), um dann im Übergang zur Rast 51.IV abgebremst
zu werden, in der die Buchdecke 1.2 von dem Saugpressstempel 32 übernommen
wird.
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Beim
Kleinstformat 1.1 wird zunächst nach dem vollständigen
Austreten der Buchdecke 1.1 aus der Anrolleinrichtung 16 der
Saugbalken über die Synchrongeschwindigkeit hinaus beschleunigt
und dann ebenfalls im Übergang zur Rast 51.V abgebremst.
Nach der Übergabe der Buchdecke 1, 1.1, 1.2 an
den Saugpressstempel 32 bzw. dem Ende der Rast 51.IV kehrt
der Saugbalken 20 in einer Rückbewegung 51.V.1 bzw. 51.V.II in
seine oben beschriebene Ausgangslage zurück.
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In 3a ist
noch die Bewegungskurve 52 aus dem Stand der Technik dargestellt,
mit der sowohl das Kleinstformat 1.1 als auch das Größtformat 1.2 von
der Anrolleinrichtung 16 zur Übergabestelle 31 überführt
wurde. Durch die erfindungsgemäße Beaufschlagung
der Überführungseinrichtung 19 mit in
Abhängigkeit von der Formathöhe verschiedenen Steuerprofilen
bzw. Bewegungskurven 50.1, 50.2 konnte die Taktzeit
T um die Differenzzeit T-verkürzt werden, wodurch eine
deutliche Leistungssteigerung um mehr als 20% möglich wird.
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In
der Steuerung 39 können die jeweilig zur Anwendung
kommenden Steuerprofile bzw. Bewegungskurven nach einer hinterlegten
Formel aus der Formathöhe errechnet werden. Alternativ
können die verschiedenen Steuerprofile bzw. Bewegungskurven als
den jeweiligen Formathöhen zugeordnete Datensätze
in der Steuerung abgespeichert sein. Es hat sich gezeigt, dass bereits
die Bereitstellung von lediglich zwei verschiedenen Steuerprofilen
bzw. Bewegungskurven, bspw. die beiden Bewegungskurven 50.1 und 50.2,
eine deutliche Verkürzung der Taktzeit T bringt. Dabei
sind die beiden Bewegungskurven 50.1, 50.2 für
jeweils einen, sich ggf. mit dem anderen überschneidenden
Formathöhenbereich gültig. Erst bei Überschreiten
der Bereichsgrenzen wird die jeweilig andere Bewegungskurve ausgewählt
und dem Servoantrieb (23, 23a) beaufschlagt.
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- 1
- Buchdecke
- 1.1
- Kleinstformatige
Buchdecke
- 1.2
- Größtformatige
Buchdecke
- 2
- Bezugsnutzen
- 3
- Pappen
- 10
- Nutzenzuführung
- 11
- Nutzenzylinder
- 11a
- Greifer
- 12
- Servomotor
- 12a
- Regler
- 13
- Leimauftragswalze
- 14
- Leimwerk
- 15
- Andrückrollen
- 16
- Anrolleinrichtung
- 16a
- Anrollpunkt
- 17
- Pappenzuführung
- 17a
- Pappenschieber
- 19
- Überführungseinrichtung
- 20
- Saugbalken
- 21
- Sauger
- 21a
- Vordere
Saugerendstellung
- 21b
- Hintere
Saugerendstellung
- 21b.1
- Hintere
Saugerendstellg. Kleinstformat
- 21b.2
- Hintere
Saugerendstellg. Größtformat
- 22
- Zahnriemen
- 23
- Servomotor
- 23a
- Regler
- 24
- Hubbewegung
- 24.1
- Hubbewegung
Kleinstformat
- 24.2
- Hubbewegung
Größtformat
- 30
- Einschlag-
und Andruckvorrichtung
- 31
- Übergabestelle
- 32
- Saugpressstempel
- 33
- Kopf/Fuß-Einschlagstation
- 33a
- Formatfeste
Bezugskante
- 34
- Klemmhubelement
- 35
- Transportband
- 36
- Seiten-Einschlagstation
- 37
- Andrückstation
- 37a
- Andrückwalzen
- 38
- Servomotor
- 38a
- Regler
- 39
- Steuereinheit
- 50.1
- Bewegungskurve
Kleinstformat
- 50.2
- Bewegungskurve
Größtformat
- 51.I
- Erster
Bewegungsabschnitt
- 51.II
- Zweiter
Bewegungsabschnitt
- 51.III.1
- Dritter
Bewegungs-Kleinstformat
- 51.III.2
- Dritter
Bewegungs-Größtformat
- 51.IV
- Rast
- 51.V.1
- Rückbewegung
Kleinstformat
- 51.V.2
- Rückbewegung
Größtformat
- 51.VI
- Rast
- 52
- Bewegungskurve
SdT
- T
- Taktzeit
- T-
- Differenzzeit
- t
- Zeit
- H
- Hub
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Dieter Liebau,
Ines Heinze/Industrielle Buchbinderei/Verlag Beruf + Schule/2001/S.
440 ff [0002]