DE19650851A1 - Vorrichtung zum Bearbeiten des Rückens von zu bindenden Blattstapeln - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bearbeiten des Rückens von zu bindenden Blattstapeln, mit zwei gegensinnig drehend angetriebenen, jeweils mehrere Bearbeitungswerkzeuge tragenden Werkzeugköpfen, deren Bearbeitungswerkzeuge derart in Bearbeitungseingriff mit dem Rücken des relativ zu den Werkzeug­ köpfen bewegten Blattstapels kommen, daß sich die auf den Rücken wirkenden Querkräfte im wesentlichen aufheben.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-PS 39 36 186) sind die beiden Werkzeugköpfe mit ihren Drehachsen an gegenüber­ liegenden Seiten der Vorschubbahn des Blattstapels angeordnet, und die Werkzeugköpfe weisen sich radial nach außen erstreckende, die Bearbeitungswerkzeuge tragende Arme auf, die durch die Drehung der Werkzeugköpfe über den Rücken des Blattstapels bewegt werden. Dabei sind die Arme der beiden Werkzeugköpfe einander so zugeordnet, daß sie nacheinander den Rücken überlaufen, d. h. ein Arm eines Werkzeugkopfes erstreckt sich zwischen zwei benachbarte Arme des anderen Werkzeugkopfes.

Mit dieser bekannten Vorrichtung ist zwar ein gewisses Aufrauhen des Rückens möglich, um auf diese Weise den für den nachfolgenden Bindevorgang erforderlichen Leimauftrag zu verbessern, doch ermöglicht die bekannte Vorrichtung kein wirksames Abfräsen des Blattstapels, insbesondere bei hohem Blattstapeldurchsatz von bis zu einigen tausend Blattstapeln pro Stunde, sowie auch keine einfache Anpassung an unterschiedliche Papierqualitäten und Zustände.

Bei bekannten Hochleistungsklebebindemaschinen, wie sie bei­ spielsweise von der Wohlenberg Buchbindesysteme GmbH, D-27283 Verden, hergestellt werden, erfolgt zur Zeit die Rückenbearbei­ tung der klemmend in durch die Maschine bewegten Schlitten gehaltenen Blattstapel in einer Rückenbearbeitungsstation, die eine Fräseinheit und eine gesonderte Ritz- und Bürsteneinheit enthält. Die Fräseinheit enthält ein scheibenförmig ausgebildetes Fräswerkzeug, das in einer Ebene parallel zur Ebene des Rückens des im Schlitten geführten, zu bearbeitenden Blattstapel angeordnet ist. An seinem äußeren Rand weist das Fräswerkzeug in Richtung auf den zu bearbeitenden Blattstapel vorstehende Fräszähne auf, so daß eine Drehung des Fräswerkzeugs ein Abfräsen des über das Fräswerkzeug geführten Rückens bewirkt. Dabei arbeitet das Fräswerkzeug gegen die feste Kante des Schlittens sowie zusätzliche, für den jeweiligen Betriebsfall einstellbare Gegenschneiden, um eine saubere Oberflächenbearbeitung zu bewirken. Trotzdem ergeben sich infolge der einseitig wirkenden Fräs- oder Schnittkräfte Schwierigkeiten, weil häufig der Preß- oder Schließdruck des Schlittens nicht ausreicht und es zu einer einseitigen Blattkantenquetschung und einem einseitigen Weg­ drücken der Blattkanten in Fräsrichtung kommt, so daß sich keine genau rechtwinklige oder plane Bearbeitung des Rückens ergibt.

Im übrigen ist, wie vorstehend erwähnt, zusätzlich zu der Fräseinheit noch eine nachfolgende Ritz- und Bürsteneinheit vorhanden, um im gefrästen Rücken Querschlitze zur Aufnahme von Leim auszubilden sowie den den Leimvorgang beeinträchtigenden Staub aus dem Rückenbereich zu entfernen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die es auch in einer Hochleistungsklebebindemaschine für Bücher und Zeitschriften ermöglicht, den Rücken der Blattstapel so zu bearbeiten, daß eine optimale Klebung möglich wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß die Werkzeugköpfe um eine gemeinsame Achse drehend angeordnet sind, daß der erste Werkzeugkopf auf einer ringförmigen Bahn angeord­ nete Schneidwerkzeuge trägt und die ringförmige Bahn zumindest ein Teil des zweiten Werkzeugkopfes konzentrisch umgibt und daß der zweite Werkzeugkopf radial innerhalb der ringförmigen Bahn und unmittelbar benachbart zu den Schneidwerkzeugen des ersten Werkzeugkopfes Bearbeitungswerkzeuge trägt, die für die Schneid­ werkzeuge als Gegenschneiden wirken.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Schneidwerkzeuge des ersten Werkzeugkopfes und die Bearbeitungswerkzeuge des zweiten Werkzeugkopfes somit auf konzentrischen Bahnen angeordnet und bewegen sich im Betrieb in entgegengesetzten Richtungen, so daß zumindest die Schneidwerkzeuge des ersten Werkzeugkopfes den zu bearbeitenden Rücken eines Blattstapels abfräsen, also vergleichbar mit dem bekannten Fräswerkzeug in Klebebindemaschi­ nen arbeiten, während die in entgegengesetzter Richtung bewegten Bearbeitungswerkzeuge des zweiten Werkzeugkopfes einerseits als Gegenschneiden wirken, um auf diese Weise einen sauberen und nicht reißenden Schnitt der Schneidwerkzeuge sicherzustellen, und andererseits entgegen der von den Schneidwerkzeugen auf die Blätter des Blattstapels ausgeübten Querkräfte wirkende Quer­ kräfte erzeugen. Dadurch wird erreicht, daß im unmittelbaren Fräs- oder Schnittbereich im wesentlichen gleich große, entgegen­ gesetzte Querkräfte auf die Blätter wirken, also weder nennens­ werte Querkräfte auf den den Blattstapel haltenden Schlitten ausgeübt noch die Blattkanten in Querrichtung belastet werden, d. h. es werden Quetschungen und das seitliche Wegdrücken von Blattkanten vermieden. Auf diese Weise läßt sich ein genau rechtwinklige bzw. plane Bearbeitung des Rückens des Blattstapels erreichen, selbst wenn die Schnittiefe verhältnismäßig groß ist und/oder einige tausend Blattstapel pro Stunde bearbeitet werden müssen.

Üblicherweise wird der zweite Werkzeugkopf so ausgebildet, daß er vollständig innerhalb des ringförmigen Bereichs des ersten Werkzeugkopfes liegt.

Wenn die Schnittiefe nicht sehr groß ist, kann es ausreichen, die auf dem zweiten Werkzeugkopf vorgesehenen Bearbeitungswerkzeuge als Bürstenelemente auszubilden, etwa mit aus Messingdraht bestehenden Borsten. Diese Bürstenelemente erzeugen dann ausreichende Querkräfte, um die bei geringer Schnittiefe auftretenden, von den Schneidwerkzeugen hervorgerufenen Quer­ kräfte zu kompensieren, und sie können gleichzeitig als Gegen­ schneiden wirken sowie den Staub aus dem Rücken entfernen, um auf diese Weise den Rücken für den Leimvorgang zu reinigen.

Bei einem derartigen Aufbau kann zusätzlich zwischen Achse und Bürstenelementen auf dem zweiten Werkzeugkopf mindestens eine Ritzschneide vorgesehen sein, die im Rücken des Blattstapels quer verlaufende Ritzungen zur Verbesserung der Leimaufnahme erzeugt.

Somit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur die heute in Klebebindemaschinen oder -systemen verwendete Fräseinheit, sondern zusätzlich auch die verwendete Ritz- und Bürsteneinheit ersetzen.

Wenn vom Rücken des zu bearbeitenden Blattstapels eine größere Höhe abgetragen werden muß oder wenn die Blätter des zu be­ arbeitenden Blattstapels aus einem Papier o. ä. bestehen, das sich schwer abtragen läßt, können auch am zweiten Werkzeugkopf vorgesehenen Bearbeitungswerkzeuge Schneidwerkzeuge sein, so daß der Schneid- oder Fräsvorgang durch beide Werkzeugköpfe erfolgt. Die Schneidwerkzeuge der Werkzeugköpfe wirken dann gegenseitig als Gegenschneiden, wobei jeder der Werkzeugköpfe zur Kom­ pensation der vom anderen Werkzeugkopf erzeugten Querkräfte ausreichende Querkräfte erzeugt.

Im übrigen sei erwähnt, daß die Rauhigkeit der bearbeiteten Oberfläche durch die Wahl der Anzahl am ersten bzw. an beiden Werkzeugköpfen vorgesehenen Schneidwerkzeugen beeinflußt werden kann.

Auch bei einem Aufbau mit Schneidwerkzeugen sowohl am ersten als auch am zweiten Werkzeugkopf läßt sich zusammen mit dem Schneid- oder Fräsvorgang ein Bürsten des bearbeiteten Rückens vornehmen, indem man am zweiten Werkzeugkopf zwischen Achse und Schneidwerk­ zeugen Bürstenelemente anordnet.

Zusätzlich kann bei einem derartigen Aufbau entweder am zweiten Werkzeugkopf zwischen Achse und Schneidwerkzeug mindestens eine Ritzschneide vorgesehen werden, oder an jedem der Werkzeugköpfe kann mindestens eines der Schneidwerkzeuge zur Bildung einer Ritzschneide in Richtung auf den zu bearbeitenden Blattstapel über die übrigen Schneidwerkzeuge vorstehen, so daß gleichzeitig mit dem Abfräsen des Rückens des Blattstapels ein Reinigen und Ritzen zur Vorbereitung für den Leimauftrag erfolgt.

Die Schneidwerkzeuge bestehen vorzugsweise aus Metallkeramik­ platten, da dieses Material eine hohe Standzeit hat. Dabei können die Metallkeramikplatten auch als Wendeplatten ausgebildet sein, so daß durch einfaches Umsetzen eine neue Schneidkante zur Verfügung steht.

Um einen möglichst genauen Ausgleich der bei der Bearbeitung des Rückens eines Blattstapels entstehenden Querkräfte zu erreichen, können der erste und der zweite Werkzeugkopf mit unterschiedli­ chen Drehzahlen drehen.

Wie bereits erwähnt, wird ein zu bearbeitender Blattstapel normalerweise in einem Schlitten gehalten und in diesem durch die verschiedenen Bearbeitungsstationen einer Klebebindemaschine bzw. einer Klebebindeanlage geführt. Entsprechend kann daher auch der Blattstapel in dem Schlitten gehaltert mit seinem Rücken in einer Vorschubebene über die drehenden Werkzeugköpfe führbar sein, wobei die Achse in der parallel zu den Blättern verlaufenden Ebene liegt insbesondere bei verhältnismäßig dicken Blattstapeln kann es zweckmäßig sein, diese nicht mittig, sondern etwas seitlich versetzt über die Werkzeugköpfe zu führen. Dabei wird der für den jeweiligen Fall geeignete Versatz durch Versuche ermittelt und kann bis zu 25% der Rückenbreite betragen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematisch und stark vereinfacht ein Ausführungsbeispiel zeigenden Fig. näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Teilschnitt eine Vorrichtung zur Be­ arbeitung des Rückens von zu bindenden Blattstapeln.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung aus Fig. 1.

Die dargestellte Vorrichtung kann beispielsweise anstelle der bekannten Fräseinheit in eine Klebebindemaschine eingesetzt werden. Sie kann jedoch auch als gesonderte Bearbeitungsstation ausgebildet sein.

Die Vorrichtung hat einen Elektromotor 16, dessen Ankerwelle über eine Kupplung 15 mit einer Antriebswelle 3 verbunden ist, die in nicht dargestellter Weise mittels Lagern (nicht gezeigt) in einem Gehäuse 1 gelagert ist und an ihrem oberen Ende den zweiten Werkzeugkopf 5 trägt. Auf der Antriebswelle 3 sitzt unverdrehbar ein Zahnriemenrad 9, das über einen Zahnriemen 12 mit einem Zahnriemenrad 11 gekoppelt ist, das unverdrehbar auf einer mittels nicht gezeigter Lager im Gehäuse 1 gelagerter Welle 10 befestigt ist. Ebenfalls unverdrehbar sitzt auf der Welle 10 ein Stirnrad 13, das mit einem Stirnrad 14 kämmt, das unverdrehbar auf einer mittels nicht gezeigter Lager im Gehäuse 1 gelagerten Hohlwelle 2 befestigt ist. Die Hohlwelle 2 umgibt drehbar die Antriebswelle 3 und trägt an ihrem oberen Ende den ersten Werkzeugkopf 4, der an seinem äußeren Umfang einen hochstehenden Ringbereich 4' aufweist. In diesem äußeren Ringbereich sind versenkt in an sich bekannter Weise mittels Schrauben (nicht gezeigt) lösbar Schneidwerkzeuge bildende Metallkeramikplatten 7 befestigt. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind am Umfang des ersten Werkzeugkopfes 4 zehn derartiger Metallkeramikplatten 7 gleichmä­ ßig verteilt befestigt, während zur Vereinfachung der Darstellung in Fig. 1 nur eine dieser Metallkeramikplatten gezeigt ist. Die von den Metallkeramikplatten 7 gebildeten Schneidkanten liegen infolge der geneigten Anordnung der Metallkeramikplatten radial innerhalb des hochstehenden Ringbereichs 4' des ersten Werkzeug­ kopfes 4.

Der zweite Werkzeugkopf 5, der vollständig innerhalb des Ringbereichs 4' des ersten Werkzeugkopfes 4 liegt, trägt an seinem oberen äußeren Umfang mittels nicht dargestellter Schrauben lösbar befestigte, Schneidwerkzeuge bildende Metall­ keramikplatten 8. Diese sind in den in Fig. 2 kreisbogenförmig angedeuteten Vertiefungen versenkt angeordnet, wobei diese kreisbogenförmigen Vertiefungen nicht nur einfach durch span­ abhebende Bearbeitung herstellbar sind, sondern auch geräusch­ mindernd wirken und Papierschnitzel u.ä. leicht freigeben. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, sind ebenfalls zehn Metallkeramik­ platten 8 vorhanden, während in Fig. 1 nur eine dieser Metall­ keramikplatten dargestellt ist. Die Metallkeramikplatten 8 sind nach außen geneigt befestigt, so daß die von ihnen gebildeten Schneidkanten radial außerhalb des äußeren Umfanges des zweiten Werkzeugkopfes 5 und, wie insbesondere in Fig. 1 zu erkennen, in geringfügigem radialen Abstand von den Schneidkanten der Metallkeramikplatten 7 des ersten Werkzeugkopfes 4 liegen.

Wenn der Motor 16 die Antriebswelle 3, wie in Fig. 2 angedeutet, im Uhrzeigersinn antreibt, dreht sich der zweite Werkzeugkopf 5 um die Achse 6 der Antriebswelle 3 im Uhrzeigersinn, während der erste Werkzeugkopf 4 im Gegenuhrzeigersinn um die Achse 6 dreht. Die Schneiden der auf den Werkzeugköpfen 4, 5 vorgesehenen Metallkeramikplatten 7, 8 gleiten daher eng aneinander vorbei. Wie angedeutet, kann über die Werkzeugköpfe 4, 5 ein üblicherwei­ se in einem Schlitten gehalterter Blattstapel 18 bewegt werden, so daß die Achse 6 während der gesamten Überfahrbewegung des Blattstapels 18 in einer parallel zu den Blättern verlaufenden Ebene liegt. Insbesondere ein verhältnismäßig dicker Blattstapel kann, statt mittig, mit seitlichem Versatz zur Achse 6, wie in Fig. 2 angedeutet, über die Werkzeugköpfe 4, 5 geführt werden, wobei der Grad des Versatzes u. a. von der Dicke des Blattstapels abhängt und bis zu 25% der Rückenbreite betragen kann. Dabei wird der Abstand zwischen dem den Werkzeugköpfen 4, 5 zugewandten, zu bearbeitenden Rücken des Blattstapels 18 und den Schneidkanten der Metallkeramikplatten 7, 8 so gewählt, daß das Blattmaterial in der gewünschten Höhe abgefräst oder abgeschnitten wird, wobei die Schneidkanten der Metallkeramikplatten 7, 8 der Werkzeugköpfe 4, 5 gegenseitig als Gegenschneiden wirken und in entgegen­ gesetzten Richtungen wirkende Querkräfte erzeugen, die sich im wesentlichen kompensieren, so daß die Blätter des Blattstapels praktisch nicht von Querkräften belastet werden.

Es sei erwähnt, daß eine Bearbeitung des Rückens des Blattstapels 18 im wesentlichen nur im Einlaufbereich des Blattstapels, also in Fig. 1 an der linken Seite der Werkzeugköpfe 4, 5 und in Fig. 2 entsprechend an der unten liegenden Seite der Werkzeug­ köpfe stattfindet, da an der in Fig. 1 rechten und in Fig. 2 oben liegenden Seite der Werkzeugköpfe 4, 5 der bereits be­ arbeitete Abschnitt des Rückens in den Bereich der Schneidwerk­ zeuge 7, 8 gelangt, der infolge des schon erfolgten Abfräsens nicht mehr in Eingriff mit den Schneidkanten der Schneidwerkzeuge kommt.

Um bei dem beschriebenen Abfräs- oder Schneidvorgang gleichzeitig eine für den Leimauftrag vorteilhafte Ritzung des Rückens zu erzeugen, kann man sowohl eine oder mehrere der Metallkeramik­ platten 7 als auch eine oder mehrere der Metallkeramikplatten 8 etwas höher setzen, so daß ihre Schneidkanten in Fig. 1 oberhalb der Schneidkanten der übrigen Metallkeramikplatten 7, 8 liegen. Die Schneidkanten dieser höher liegenden Metallkeramikplatten erzeugen dann bei jedem Überlaufen des Rückens in diesem eine Ritzung.

Anstelle von Schneidwerkzeugen 8 können am zweiten Werkzeugkopf 5 auch für diesen Zweck bekannte Bürstenelemente angebracht werden, die dann einerseits Gegenschneiden für die Schneidkanten der Metallkeramikplatten 7 bilden und andererseits den Rücken des Blattstapels überlaufen und dadurch die kompensierende Querkraft erzeugen sowie den abgelagerten Staub entfernen.

Wenn bei einem solchen Aufbau mit Metallkeramikplatten 7 am ersten Werkzeugkopf 4 und Bürstenelementen am zweiten Werkzeug­ kopf 5 eine Ritzung des Rückens erfolgen soll, kann im Bereich zwischen Achse 6 und dem äußeren Umfang des Werkzeugkopfes 5 an dessen Oberseite eine entsprechende Ritzschneide befestigt werden.

Bei einem Aufbau mit Schneidwerkzeugen sowohl am ersten Werkzeug­ kopf 4 als auch am zweiten Werkzeugkopf 5, wie dies in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, lassen sich zusätzlich in nicht dargestellter Weise an der Oberseite des zweiten Werkzeugkopfes 5 im Bereich zwischen der Achse 6 und den Schneidwerkzeugen 8 Bürstenelemente befestigen, um auf diese Weise den abgelagerten Staub zwischen den Blättern des Blattstapels im Bereich des Rückens zu entfernen.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Bearbeiten des Rückens von zu bindenden Blattstapeln (18), mit zwei gegensinnig drehend angetriebe­ nen, jeweils mehrere Bearbeitungswerkzeuge (7; 8) tragenden Werkzeugköpfen (4, 5), deren Bearbeitungswerkzeuge (7; 8) derart in Bearbeitungseingriff mit dem Rücken des relativ zu den Werkzeugköpfen (4, 5) bewegten Blattstapels (18) kommen, daß sich die auf den Rücken wirkenden Querkräfte im wesent­ lichen aufheben, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeug­ köpfe (4, 5) um eine gemeinsame Achse (6) drehend angeordnet sind, daß der erste Werkzeugkopf (4) auf einer ringförmigen Bahn angeordnete Schneidwerkzeuge (7) trägt und die ringför­ mige Bahn (4) zumindest einen Teil des zweiten Werkzeug­ kopfes (5) konzentrisch umgibt und daß der zweite Werk­ zeugkopf (5) radial innerhalb der ringförmigen Bahn und unmittelbar benachbart zu den Schneidwerkzeugen (7) des ersten Werkzeugkopfes (4) Bearbeitungswerkzeuge (8) trägt, die für die Schneidwerkzeuge (7) als Gegenschneiden wirken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungswerkzeuge (8) tragende Bereich des zweiten Werkzeugkopfes (5) vollständig innerhalb des die Schneid­ werkzeuge (7) tragende ringförmigen Bereiches des ersten Werkzeugkopfes (4) liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am zweiten Werkzeugkopf (5) vorgesehenen Bearbei­ tungswerkzeuge aus Bürstenelementen bestehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürstenelemente aus Messingdraht bestehende Borsten aufwei­ sen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß am zweiten Werkzeugkopf (5) zwischen Achse und äußerem Umfang mindestens eine Ritzschneide vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am zweiten Werkzeugkopf (5) vorgesehenen Bearbei­ tungswerkzeuge Schneidwerkzeuge (8) sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am zweiten Werkzeugkopf (5) zwischen Achse (6) und Schneidwerk­ zeugen (8) Bürstenelemente vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürstenelemente Borsten aus Messingdraht aufweisen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am zweiten Werkzeugkopf (5) zwischen Achse (6) und den Schneidwerkzeugen mindestens eine Ritzschneide vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an jedem der Werkzeugköpfe (4, 5) minde­ stens eines der Schneidwerkzeuge (7, 8) zur Bildung einer Ritzschneide in Richtung auf den zu bearbeitenden Blatt­ stapel (18) über die übrigen Schneidwerkzeuge vorsteht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schneidwerkzeuge (7, 8) aus Metall­ keramikplatten bestehen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste und der zweite Werkzeugkopf (4, 5) mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Blattstapel (18) in einem Schlitten gehaltert mit seinem Rücken in einer Vorschubebene über die drehenden Werkzeugköpfe (4, 5) führbar ist und daß die Achse (6) bei dieser Schlittenbewegung in der parallel zu den Blättern verlaufenden Blattstapelmittelebene liegt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Blattstapel (18) mit seitlichem Versatz zur Achse (6) über die Werkzeugköpfe (4, 5) geführt wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche Versatz maximal 25% der Rückenbreite beträgt.