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Die Erfindung bezieht sich allgemein
auf für den
Vorschub von blattförmigem
Material bestimmte Saugvorrichtungsmechanismen und auf Verfahren zum
Zuführen
von blattförmigem
Material. Diese erfindungsgemäßen Saugvorschubvorrichtungen
sind besonders für
den Gebrauch bei Vorrichtungen zum Zusammenstellen bestimmt, wobei
den Prinzipien der Erfindung jedoch ein viel weiteres Anwendungsfeld
zukommt, und zwar in allen Bereichen, wo immer ein blattförmiges Material,
sei es aus Papier oder anderen Werkstoffen bestehend zugeführt wird.
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Es sei betont, dass die vorliegende
Erfindung nicht nur bei Vorrichtungen zum Zusammenstellen sondern
gleichermaßen
bei Fotokopieren, Druckern und jeder anderen Vorrichtung anwendbar
ist, bei der blattförmiges
Material bewegt wird.
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Bei der Zuführung von blattförmigem Material
ist es wünschenswert,
dass es keine Fehlzuführungen
oder Doppelzuführungen
gibt. Es ist auch wünschenswert,
dass der Mechanismus dazu geeignet ist, in zuverlässiger Weise
Blätter
zuzuführen,
die aus unterschiedlichen Materialen bestehen. Obwohl es zum Vorschub
bestimmte Saugvorrichtungen gibt, welche mit Hinblick auf eine Vermeidung
von Fehlzuführungen
und Doppelzuführungen
nach Maßgabe einer
hinreichenden Zuverlässigkeit
funktionieren oder in die Sensoren eingebunden sind, die dazu dienen,
festzustellen, ob und sobald solche Fehler auftreten, entstehen
besondere Probleme dann, wenn man einen Mechanismus entwirft, der
dazu bestimmt ist, blattförmiges
Material unterschiedlicher Dicken und Zusammensetzungen zuzuführen.
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In der EP-B-0 465 062 ist eine auf
der Basis von Unterdruck arbeitende, wellenförmige Verformungen erzeugende,
auf das oberste Blatt einwirkende Vorschubvorrichtung bekannt, die
mit einem Luftmesser in der Form eines einzelnen Schlitzes versehen
ist, über
welchen Luft unter geringem Druck entlang der gesamten Breite des
Blattes zugeführt wird,
um eine dicke Grenzschicht zu bilden, die eine Trennung der Blätter aufgrund
eines aerodynamischen, während
des Vorschubs des oberen Blattes erzeugten Zuges bewirkt.
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In der EP-A-0 619 259 ist ein das
obere Blatt erfassender Vorschubmechanismus bekannt, welcher ein
Mittel zur Wellenbildung aufweist, das sich in der Mitte einer Vielzahl
perforierter Bänder
befindet, die um eine Luftsammelkammer bewegt werden. Das Mittel
zur Wellenerzeugung ist ein Endlosband, welches sich um die gesamte
Länge der
Luftsammelkammer erstreckt und demzufolge nicht justierbar ist. Luft
wird dem Bereich zwischen der Unterseite der Bänder und der Oberfläche des
oberen Blattes zugeführt,
um die Trennung der Blätter
zu unterstützen. Die
bodenseitige Führung
der Bänder
und die Oberfläche
des oberen Blattes erstrecken sich parallel zueinander und ihre
Trennung wird durch ein bewegliches Tablett aufrechterhalten, auf
welchem die Blätter
gestapelt werden.
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In der US-A-4336929 ist eine Zuführvorrichtung
für blattförmiges Material
beschrieben, welche zum Trennen und Zuführen des untersten Blattes
eines Stapels eingerichtet ist, wobei eine unter Federvorspannung
stehende, einer Wellenbildung dienende Rampe unterhalb eines nicht
perforierten Zuführbandes
vorgesehen ist, welches über
ein Sauggehäuse
geführt
ist. Die der Wellenbildung dienende Rampe wird mittels schwergewichtiger
steifer Blätter niedergedrückt, um
eine weitergehendere Annäherung
der Blätter
gegenüber
dem Sauggehäuse
zu ermöglichen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, eine zum Vorschub bestimmte Saugvorrichtung zu entwerten,
welche in zuverlässiger Weise
blattförmiges
Material vorschieben kann, und zwar mit einer beträchtlich
verminderten Wahrscheinlichkeit von Fehlzuführungen oder Doppelzuführungen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, einen Mechanismus und ein Verfahren zu
entwerfen, mit welchen man in die Lage versetzt wird, blattförmiges Material
zuzuführen,
welches beispielsweise von dünnem
Papier bis zu dicken Blättern
aus Kunststoff reicht, welche einer starken elektrostatischen Ladung
ausgesetzt sind. Ein zuverlässiger
Vorschub von Kunststoffmaterial gestaltet sich besonders schwierig,
und zwar aufgrund des Entstehens elektrostatischer Ladung, welches
in der Vergangenheit zu besonderen Problemen geführt hat. Mit der vorliegenden
Endung werden diese Probleme gelöst
oder zumindest minimiert.
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Der Blattschub der vorliegenden Erfindung weist
viele Eigenschaften auf:
- a) er ist sehr wirtschaftlich;
- b) er erfordert keinerlei Justierungen nach Maßgabe eines
großen
Bereiches von Materialen und Blattgrößen;
- c) er ist robust und zuverlässig;
- d) er funktioniert, ohne das die Blätter zerknittert oder markiert
werden;
- e) er beinhaltet einen äußerst leistungsfähigen Vorschubmechanismus;
- f) aufgrund sehr geringer Bewegungen des Papiers und der Vorrichtung
selbst ist es möglich, dass
diese nicht nur sehr wirtschaftlich, sondern auch sehr schnell arbeitet.
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Erfindungsgemäß wird eine Saugvorrichtung zum
Vorschub von blattförmigem
Material vorgeschlagen, welche aus einer Unterdruckeinrichtung besteht,
die mit Hinblick auf die Ausübung
einer Saugwirkung auf die Blätter
angeordnet ist, um diese in eine für eine vorwärtsgerichtete Bewegung bestimmte
Stellung anzuziehen, mit einem Mittel zur Bewirkung einer Verformung
bei einem angezogenen Blatt und mit einem Sauggehäuse, welches
eine mit Öffnungen
versehene Oberfläche
aufweist, durch welche hindurch ein Saugeffekt mit dem Ziel, ein
Blatt in Richtung auf die genannte Oberfläche hin anzuziehen, entwickelt
werden kann, gekennzeichnet durch ein endloses perforiertes Band,
welches mit der Maßgabe
angeordnet ist, dass es über
die mit Löchern versehene
Oberfläche
geführt
ist und durch ein Mittel zur Wellenerzeugung, das auf die Innenseite
des Bandes einwirkt, um das Band zu verformen, wobei das Mittel
zur Wellenerzeugung durch den Benutzer einstellbar ist, um das Ausmaß der Verformung
zu variieren.
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Vorzugsweise umfasst das Mittel zur
Wellenerzeugung eine Walze, die mit Hinblick auf eine exzentrische
Drehbewegung gelagert ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
die Einstellung des Mittels zur Wellenerzeugung mit der Maßgabe ausgebildet,
dass sie durch Drehung eines Einstellknopfes bewirkt werden kann,
der außenseitig
an dem Gehäuses
angeordnet ist.
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Das Mittel zur Wellenerzeugung kann
eine mit einer Rille versehene Walze aufweisen.
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Vorzugsweise ist das Mittel zur Wellenerzeugung
zentral bezüglich
der Breite des Gehäuses
angeordnet.
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Es ist erwünscht, dass das Sauggehäuse Öffnungen
in der Gehäuseoberfläche aufweist,
welche global ein Zickzackmuster zeigen.
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Die Öffnungen können eine Vielzahl zueinander
paralleler Schlitze umfassen, wobei die längeren Schlitze sich an den äußeren Kanten
des Gehäuses
und wobei die kürzeren
Schlitze sich in dessen mittlerem Bereich befinden.
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Gemäß einer Ausführungsform
sind beiderseits des in einem mittleren Bereich angeordneten, zur
Wellenerzeugung bestimmten Mittels jeweils vier Schlitze vorgesehen,
wobei die beiden äußeren Schlitze
beiderseits des genannten Bereichs eine gleiche Länge aufweisen,
wobei der nächst
gelegene innere Schlitz ungefähr
die halbe Länge
aufweist und wobei der zuinnerst gelegene Schlitz ungefähr wiederum
die Hälfte
der Länge
des letztgenannten aufweist.
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Vorzugsweise beträgt das Verhältnis der Breite des Gehäuses in
Querrichtung zu seiner Länge
ungefähr
3 : 1.
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Vorzugsweise weist ein Teil der rückseitigen Gehäuseoberfläche und
ein Teil des Gehäuses
beiderseits des Mittels zur Wellenerzeugung keine Perforationen
auf.
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In einzigartiger Weise wird für das Vorschubsystem
keine Justierung bei einem Wechsel der Papiergrößen gefordert. Man kann Blattgrößen beispielsweise
von 130mm × 160mm
bis 364mm × 520mm
einführen.
Es können
Blätter
von 40g bis 240g benutzt werden.
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Für
ein besseres Verständnis
der Erfindung wird eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Blattvorschubmechanismus
im folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben werden. Es zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht des Vorschubmechanismus, um das Vorschubsystem
zu zeigen;
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2 eine
unterseitige Ansicht des Sauggehäuses,
um welches das Vorschubband geführt
ist;
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3 eine
unterseitige Ansicht des Saugkopfes, der aus einem Sauggehäuse und
einem Vorschubband besteht;
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4 eine
schematische Ansicht von Teilen des Vorschubmechanismus, um die
zur Trennung der Blätter
bestimmten Luftströmungen
zu zeigen und
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5 eine
schematische Ansicht zur Darstellung wie die Luftströmungen aus
den Lüftungsöffnungen
austreten.
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In den verschiedenen Zeichnungen
sind gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet.
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Der in den Zeichnungen gezeigte Blattvorschubmechanismus
umfasst einen allgemein mit 10 bezeichneten Saugkopf, der mit der
Maßgabe
bestimmt und angeordnet ist, einzelne Blätter 11 aus Papier,
Karton, Film oder ähnlichen
Materialen von einem Stapel 12 aus Blättern aufzunehmen, welche Blätter auf
einer Platte 14 aufgelagert sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen
Saugvorschubvorrichtungen erstrecken sich die Blätter des Stapels 12 nicht parallel
zu der Unterseite des Saugkopfes 10, sondern sind unter
einem Vorschubwinkel α angeordnet, wobei
sich die Vorderkanten der Blätter
ausgehend von dem Saugkopf nach unten von diesem fort erstrecken.
Dieser Vorschubwinkel α liegt
vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 5° bis 15° und beträgt vorzugsweise ungefähr 10°. Der Saugkopf 10 wird
im folgenden im Detail beschrieben werden. Jedes Blatt 11 wird
nachdem es aufgenommen und vorgeschoben worden ist, mittels Führungen 16, 18 geführt, vorwärts bewegt
und gelangt anschließend
nach unten zwischen die Walzen 19, 20, 21.
Vor dem Stapel 12 aus Blättern befindet sich ein Paar
Finger 22, die schwenkbar und sehr nahe zu dem Mittelpunkt
der Breite des Stapels angeordnet sind, wie aus 5 erkennbar ist. Diese dienen als Anschlag
für die
Blätter
mit Ausnahme des obersten Blattes und es weist jeder Finger eine
gezahnte Oberfläche
auf, über
welche das vorzuschiebende Blatt bewegt wird.
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Der Saugkopf 10 umfasst
ein Sauggehäuse 24,
welches mit einer vorderseitigen Antriebswalze 26 und einer
leerlaufenden rückseitigen
Walze 28 versehen ist. Um die Walzen sowie das Gehäuse herum
bewegt sich ein intermittierend angetriebenes Endlosband 30.
Die leerlaufende Walze 28 ist mit einem Nocken 32 versehen,
der mit einem Nocken 34 in Eingriff gelangt, der um einen
Schwenkbolzen 36 drehbar ist. Durch die Drehbewegung des
Nockens 34 kann die rückseitige
Kante des Saugkopfes 10 angehoben und abgesenkt werden,
um den Vorschubwinkel α zu ändern.
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2 zeigt
das Sauggehäuse 24 stärker im Detail.
Es besteht aus einem starren Gehäuse 38, welches
mit einem Verbindungsrohr unter einer rohrförmigen Leitung 40 versehen
ist, die mit einer Unterdruckeinrichtung 42 (3) in Verbindung steht.
Das Gehäuse
ist in seiner Unterseite mit Schlitzen versehen, die im Folgenden
noch genauer beschrieben werden. Um das Gehäuse 24 herum läuft das
endlose flexible Band 30, welches Reihen von Perforationen 44 aufweist,
die sich in Längsrichtung
des Gehäuses
nach Maßgabe
regelmäßiger Abstände erstrecken.
Das Band 30 besteht aus einem Werkstoff wie zum Beispiel „Hyperlon ®", welcher nicht zu
elastisch ist, welcher ein gutes Rückstellvermögen aufweist und welcher keine
statischen Ladungen erzeugt. Nachdem die Breite des Sauggehäuses 24 ungefähr dem Dreifachen
dessen Länge
entspricht, ist das Band 30 effektiv als Röhre aus einem bestimmten Material
anzusehen.
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Infolge des Betriebes der Unterdruckeinrichtung 42 kann
der Druck innerhalb des Sauggehäuses 24 vermindert
werden, so dass aufgrund der Ausrichtung der Perforationen 44 mit
den Schlitzen in den Perforationen ein verminderter Druck erzielt
wird. Dies bedeutet, dass dann, wenn der Saugkopf oberhalb des aus
Blättern
bestehenden Stapels 12 positioniert wird, infolge der Aufbringung
einer Saugwirkung das oberste Blatt an das Band gezogen wird.
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In einem mittleren Bereich entlang
der Breite des Sauggehäuses 10 befindet
sich ein Rad oder eine Walze 46, die zur Erzeugung einer
Verformung bestimmt ist und die über
eine Welle 48 mit einem externen Justierknopf 50 in
Verbindung steht. Das Rad oder die Walze 46 kann auf der
Welle 48 exzentrisch gelagert sein, so dass eine Drehung
des Justierknopfes 50 eine exzentrische Bewegung des Rades
oder der Walze 46 bewirkt. Das Rad 46 ist vorzugsweise ein
gerilltes Rad und auf diese Weise mit zwei sich im Umfangsrichtung
erstreckenden Rippen versehen. Das Rad oder die Walze 46 ragt
aus dem Boden des Sauggehäuses
heraus und bewirkt während
einer Drehung eine zunehmende Verformung des mittleren Bereichs
des um das Sauggehäuse
herum geführten Bandes 30,
und zwar in der Nähe
der vorderen Kante des Gehäuses.
Es ist festzustellen, dass das Mittel zur Bewirkung einer Verformung 46 sich
innerhalb des Bandes 30 befindet. Das Ausmaß einer
Verformung des Bandes wird durch die Drehbewegung des Rades oder
der Walze 46 bestimmt und kann in Abhängigkeit von den Materialen
eingestellt werden, die von dem Stapel abzuheben sind. Bei Blättern, die dünn sind
oder deren Trennung sich schwierig gestaltet, wird ein größerer Buckel
benötigt
werden, wohingegen bei steifen Materialen, die leichter zu trennen
sind, eine geringere Verformung benötigt wird.
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Diese Verformung dieses mittleren
Bereiches des Bandes 30 in Verbindung mit der über die perforierten
Zonen des Bandes entwickelten Saugwirkung bedeutet, dass das oberste
Blatt des Stapels 12, welches in Richtung auf das Band
hin angehoben wird, eine Welligkeit aufweist. Die Verformung des Bandes
trägt auch
dazu bei, dass das nächste,
unter dem angehobenen Blatt liegende Blatt des Stapels zurückgestoßen wird,
so dass auf diese Weise dazu beigetragen wird, eine Doppelzuführung zu
vermeiden.
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In 2 ist
die Richtung der Bewegung der Blätter
mit den Pfeilen 52 bezeichnet. Das Muster der Schlitze
in dem Sauggehäuse,
welches in Verbindung mit dem Mittel zur Verformung 46 betrieben wird,
ist wichtig für
die Erfindung. Wie in 2 gezeigt
ist, gibt es auf jeder Seite des Gehäuses, beispielsweise auf jeder
Seite des in der Mitte angeordneten Mittels zur Verformung zwei äußere Schlitze 54a, 54b von
gleicher Länge,
die sich nahezu über die
gesamte Länge
des Gehäuses
erstrecken, angrenzend einen kürzeren
Schlitz 54c und einen noch kürzeren Schlitz 54d.
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Die Länge des Schlitzes 54c beträgt ungefähr der Hälfte der
Länge der
Schlitze 54a, 54b, wobei die Länge des Schlitzes 54d ungefähr der Länge des
Schlitzes 54c entspricht. Alle Schlitze verlaufen ausgehend
von der vorderseitigen Kante des Gehäuses, die der Antriebswalze 26 benachbart
ist. Dies führt
zu einem Zickzackmuster der Schlitze, wobei der Bereich hinter dem
Mittel 46 zur Bewirkung einer Verformung sowie dessen Seiten
eben und undurchlässig
ist. Auf dieser Weise wird ein Knittern von dünnem Papier verhindert. Die
Wirkung des Zickzackmusters der Schlitze besteht zuerst darin, das
Blatt zu erfassen, und zwar über
die ausgerichteten Perforationen 44, nämlich in Richtung auf die äußeren Kanten
des Sauggehäuses
hin. Anschließend,
unter Betätigung
der Antriebswalze 26 werden das Band und das an dieses
herangezogene Blatt über
die Oberfläche
des Sauggehäuses
vorgeschoben. Durch die kürzeren
Schlitze 54c, 54d wird eine zusätzliche Saugwirkung
in der Nähe
der vorderen Kante des Blattes entwickelt, um sicherzustellen, dass
dieses an dieser Kante an dem Band gehalten wird, und zwar trotz
der über
das Mittel zur Bewirkung einer Verformung 46 in das Blatt
eingebrachten Verformung. Es kommt mit anderen Worten diese Verstärkung der
Saugwirkung zu einer Zeit zur Geltung, zu der der mittlere Abschnitt
des Blattes verformt ist und ansonsten sich von dem Band lösen könnte. Das Blatt
wird auf diese Weise fester über
seine vordere Kante gehalten, wenn der mittlere Abschnitt verformt ist.
Die Anzahl, die Abmessungen und die Position der Schlitze können variiert
werden, vorausgesetzt, dass die Verstärkung im Bereich der vorderen
Kante erreicht wird.
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In 3 ist
das Band mit fünf
Reihen von Perforationen 44 gezeigt, die sich beiderseits
des Mittels zur Bewirkung einer Verformung 46 befinden. Die
vier inneren Reihen auf jeder Seite sind mit den Schlitzen 54a, 54b, 54c, 54d ausgerichtet
und bei dem Durchgang des Bandes entlang des Sauggehäuses bewegen
sich die Perforationen entlang der Länge der jeweiligen Schlitze.
Die äußere Reihe 56 der
beiderseitigen Perforationen des Bandes 30 ist mit einem Scheinschlitz 58 des
Sauggehäuses
ausgerichtet. Dieser Scheinschlitz 48 kann in einen wirklichen
Schlitz umgewandelt werden, um breitere Blätter zu erfassen, indem ein
dünner
Steg weggebrochen wird, der den Schlitz zunächst verschließt. Falls schmalere
Blätter
als solche vorzuschieben sind, können
der äußere Schlitz
oder die äußeren Schlitze des
Sauggehäuses
durch ein Band maskiert werden, um die Saugwirkung in diesen Schlitzen
wieder unwirksam zu machen. Obgleich dies so in 3 nicht dargestellt ist, erstreckt sich
das Blatt 11 in der Praxis oberhalb des Bandes 30.
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Um eine wirksame Trennung des obersten Blattes
des Stapels 12 zu bewirken ist es von Bedeutung, Luftströmungen zu
benutzen. Die 4 und 5 zeigen, wie dies durchgeführt wird. 5 zeigt die Teile aus Gründen der
Klarheit in einer Explosionsdarstellung. Es werden drei unterschiedliche
Luftströmungen
benutzt. Endlang des Bodens des Stapels 12 erstreckt sich
von der einen bis zur anderen Seite eine Luftleitung 60,
die beispielsweise mit vier Bohrungen 62 versehen ist,
die zur Oberseite orientiert sind und eine konstante aufwärts gerichtete
Luftströmung
erzeugen, wie dies durch die Pfeile 64 angedeutet ist,
und zwar in Richtung auf die Ränder
der Blätter
hin. Aus der Luftleitung 60 wird Luft über die Leitung 66 geführt, die
in einen mittleren Bereich der Breite des Stapels vor dem obersten
Blatt austritt, wie dies durch die Pfeile 68 angedeutet
ist. Diese zweite konstante Luftströmung tritt in der Form von
zwei Strömungen
auf jeder Seite einer Umlenkeinrichtung 70 (5) aus und ist auf jede
Seite des Mittels zur Wellenerzeugung gerichtet. Die dritte Luftströmung besteht
aus Luftstößen, beispielsweise
Luftimpulsen, die durch zwei Düsen 72 erzeugt
werden, die sich seitlich außerhalb
der Finger 22 befinden und die in Richtung auf die vordere
Kante des obersten Blattes gerichtet sind. Diese Luftstöße sind
durch die Pfeile 74 angedeutet. Die Kombination der Luftstöße mit den
konstanten Luftströmungen
führt zu
einer ausgezeichneten und zuverlässigen
Trennung des obersten Blattes.
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Die gepulsten Luftstöße aus den
Düsen 72 sind
mit der Bildung des verminderten Druckes innerhalb des Sauggehäuses synchronisiert.
Es ist ebenfalls die Betätigung
des Betriebs der Antriebswelle 26 der Pumpe 42 synchronisiert,
welche den verminderten Druck bereitstellt, so dass die Vorschubbewegung
des Bandes, die Saugwirkung und die gepulsten Luftstöße stets
seitlich korrekt aufeinander abgestimmt sind.