Die Erfindung betrifft eine Blasvorrichtung für eine Falztasche gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Typischerweise werden derartige Blasvorrichtungen zur Unterstützung für den einlaufenden Bogen in eine Falztasche, insbesondere für dünne, labile Papierbogen, verwendet. Die gebräuchlichen Falztaschen für Falzmaschinen bestehen aus einem Ober- und Unterrahmen, die längs zur Bogenlaufrichtung mit Führungselementen ausgerüstet sind. Ober- und Unterrahmen sind zueinander in Abstand distanziert, so dass der einlaufende Bogen, getrieben durch die Falzwalzen, ungehindert in die Falztasche einlaufen kann. Quer zu diesen Führungselementen ist ein Bogenanschlag angebracht, dessen Anschlagfinger zwischen den Führungselementen vom oberen in den unteren Rahmen ragen. Der Bogenanschlag ist auf die gewünschte Bogeneinlauflänge einstellbar.

Erreicht der einlaufende Bogen den Bogenanschlag, so wird dieser vordere Bogenteil am Weiterlauf gehindert, der hintere Bogenteil jedoch weitergeführt. Hierdurch knickt der Bogen in seiner beabsichtigten Falzlinie aus und wird von den dazugehörigen Falzwalzen erfasst und gefalzt.

Während des Einlaufens des vorderen Bogenteils in die Falztasche, die in der Regel einen Winkel von 45° bis 65° zur Normalen aufweist, wirken folgende Kräfte gegen den Bogenlauf:

• Eine Gewichtskomponente, die sich aus der Schrägstellung der Falztasche und dem Flächengewicht des Bogens ergibt,
• Eine Reibungskomponenten, die sich aus der Reibung zwischen den Führungselementen, insbesondere dem unteren Führungselement, und dem Flächengewicht des Bogens ergibt. Diese Komponenten schließt Adhäsionskräfte ein.
• Eine Reibungskomponente, die sich durch elektrostatische Aufladung des Papierbogens während des Bogentransports und des Falzvorgangs ergibt.

Übertrifft nun die Summe der drei bewegungshemmenden Komponenten die Knickfestigkeit des zu falzenden Bogens, so wird der vordere Bogenteil nicht bis zum Bogenanschlag laufen, sondern der Bogen wird bereits vorher ausknicken, d. h. an einer unbeabsichtigten Stelle gefalzt werden. Dieser Effekt kommt besonders bei leichtgewichtigen Papierbogen vor.

Um diesem Fehlfalz zu begegnen sind in der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung DE 89 06 505 U in der Falztasche im unteren Rahmen der Falztasche Blasrohre angeordnet. Durch Einblasen von Luft gegen die untere einlaufende Bogenfläche wird der Bogen teilweise leicht angehoben und der Reibwert somit reduziert, so dass der Bogen ungehindert bis zum Bogenanschlag laufen kann.

Die Blasrohre haben Luftaustrittsbohrungen, die in Abständen in Blasrohr-Längsrichtung verteilt angeordnet und zur unteren Bogenfläche hin gerichtet sind. In einer Ausführungsform wird zudem auch Luft von der oberen Seite auf die Bogen geblasen, so dass die Bogen zwischen zwei Luftpolstern bis zum Anschlag geleitet werden. Dadurch kann die Reibungskraft erheblich reduziert werden, und es wird vermieden, dass der Bogen durch die einseitige Blasluft gegen die andere Falztaschengehäusewand gedrückt wird. Diese Vorrichtung hat aber den Nachteil, dass die Lage des Bogens zwischen zwei Luftströmen, die von oben und unten auf den Bogen strömen, nur sehr schwer einzustellen ist. Daher kann durch diese Anordnung immer noch nicht gewährleistet werden, dass der Bogen tatsächlich an den Anschlag am Ende der Tasche anstößt, so dass sich der Falz an der gewünschten Stelle bilden kann.

Die GB - A - 512 869 zeigt eine Taschenfalzmachine mit einer Blasvorrichtung, welche die Vorderkante eines Bogens durch Blasluft in eine Falztasche leitet und so Beschädigungen während des Einlaufens des Bogens in die Falztasche verhindert. Die Blasvorrichtung ist dabei in der unteren der beiden der Falztasche zugeordneten Förderwalzen angebracht und stellt eine in Einlaufrichtung der Falztasche gerichtete Blasluft bereit.

Zum Thema Luftpolster ist es bekannt, in bogenverarbeitenden Vorrichtungen sogenannte Venturidüsen zu verwenden, die eine Strömungskomponente in Bogenlaufrichtung aufweisen, um den Bogen zu führen und in Bewegungsrichtung voran zu treiben. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus den deutschen Patentanmeldungen DE 11 86 473, DE 197 21 390, DE 198 22 059 und DE 101 57 082 bekannt.

Es wäre wünschenswert, in einer Falztasche die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Fehlfalzen, die von den oben genannten Effekten herrühren können, zu verringern. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Blasvorrichtung zu schaffen, mit der es gelingt, den Effekt des unbeabsichtigten Ausknickens eines in eine Falztasche einlaufenden Bogens zu verhindern, um zu gewährleisten, dass die Vorderkante des Bogens tatsächlich den Anschlag erreicht, so dass das Einknicken des Bogens an der richtigen Stelle in definierter Weise erfolgt. Diese Aufgabe wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Blasvorrichtung für eine Falztasche mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dieser Luftstrom der erfindungsgemäßen Blasvorrichtung bewirkt eine zusätzliche Kraft, die den Bogen in Richtung des Anschlages der Falztasche treibt. Dadurch wird erreicht, dass die Kraft, die von dem Anschlag aus auf den Bogen wirkt, diejenige Kraft ist, die bewirkt, dass der Bogen an der gewünschten Stelle von den Falzwalzen ergriffen und gefalzt wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Blasvorrichtung ist die Blasluftdüse derart ausgestaltet, dass der Luftstrom im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung eines einlaufenden Bogens erfolgt. Durch den Luftstrom, der parallel zum Bogen erfolgt, entsteht ein Unterdruck, der den Bogen in Richtung der Blasvorrichtung ansaugt, so dass der Bogen entlang des Luftstroms auf einem Luftpolster gehalten wird. Gleichzeitig wird dadurch der Bogen von der anderen Seite der Falztasche abgehoben, so dass auch auf dieser Seite der Reibungswiderstand deutlich verringert ist. Besonders vorteilhaft handelt es sich bei der Blasluftdüse um eine Venturidüse.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blasvorrichtung weist die Blasluftdüse einen Düsenkörper auf, wobei der Düsenkörper eine Blasluftzuleitung umfasst, durch die Blasluft in eine Düsenkammer strömt, um durch eine schlitzförmige Austrittsöffnung auszutreten. Vorteilhafterweise ist die Düsenkammer im Wesentlichen halbkreisförmig ausgestaltet, wodurch sich ein guter Düseneffekt und eine gleichmäßige Blasluftverteilung entlang der Düsenöffnung erzielen lässt.

In Weiterbildung dieser vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blasvorrichtung wird die Düsenkammer zum Teil durch den Düsenkörper und zum Teil durch eine separate Platte gebildet, wobei die separate Platte an dem Düsenkörper befestigt ist, insbesondere angeklebt ist. Auf diese Weise lässt sich der Hohlraum innerhalb der Blasluftdüse auf einfache Weise fertigen. Neben dem Kleben sind natürlich auch andere dem Fachmann bekannte Verbindungsmethoden anwendbar.

In einer weiteren Ausführungsform dieser erfindungsgemäßen Blasvorrichtung wird die schlitzförmige Austrittsöffnung zum Teil durch den Düsenkörper und zum Teil durch diese separate Platte gebildet. Da es sich bei der schlitzförmigen Austrittsöffnung um einen im Wesentlichen rechteckigen Schlitz handelt, wird durch diese Anordnung eine kostengünstige Herstellung der schlitzförmigen Austrittsöffnung erzielt. Wird beispielsweise der Düsenkörper in einem geeigneten Abformverfahren, z. B. Spritzguss aus Kunststoff erzeugt, lassen sich durch die separate Platte besonders für den Spritzguss ungeeignete Formen auf einfache Weise erzeugen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blasvorrichtung weist die Blasvorrichtung einen Düsenbalken auf, wobei der Düsenbalken eine Mehrzahl an Düsenkörpern umfasst. Vorteilhafterweise sind die Mehrzahl an Düsenkörpern in einer Reihe angeordnet, wobei die schlitzförmigen Austrittsöffnungen im Wesentlichen einen Luftstrom erzeugen, der für alle Blasluftdüsen eine im Wesentlichen gleiche Richtung und Größe aufweist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blasvorrichtung ist der Düsenbalken einstückig abgeformt. Dadurch werden sowohl Montagekosten als auch Stückkosten der Düsen vorteilhafterweise verringert und eine einzelne Ausrichtung einer Mehrzahl von Düsen entfällt ebenfalls.

Gemäß der Erfindung ist die Blasvorrichtung in einer Falztasche oberhalb des Transportpfades angebracht. Dadurch strömen die Blasluftdüsen den einlaufenden Druckbogen von oben an. Wie bereits beschrieben, entsteht dadurch ein Unterdruck oberhalb des Bogens, der den Bogen zur oberen Begrenzung der Falztasche hin anzieht, und gleichzeitig nach vorne in Richtung des Falztaschenanschlages treibt. Durch den Unterdruck wird gleichzeitig der Bogen von der unteren Falztasche, an die der Bogen vornehmlich anstoßen würde und dort die größten Reibungskräfte zwischen Bogen und Falztaschenbegrenzung auftreten, weggezogen, so dass der Bogen im Prinzip berührungslos durch die Falztasche entlang des Luftpolsters zwischen oberer Falztaschenbegrenzung und Bogen bis zum Anschlag gleitet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blasvorrichtung ist eine Vorrichtung zur Ionisierung der Blasluft mit der Blasvorrichtung verbunden. Durch die ionisierte Luft, mit der die Bogen angeblasen werden, kann eine elektrostatische Aufladung der Bogen verringert werden, so dass diese eine geringere Neigung haben, aufgrund von elektrostatischen Kräften an den seitlichen Begrenzungen der Falztasche anzuhaften, was zu großen Reibungskräften führen würde.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blasvorrichtung sind eine Mehrzahl an Blasluftdüsen quer zur Einlaufrichtung entlang einer Falztasche angeordnet.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Unterstützung von einlaufenden Bogen in einer Falztasche mit den Schritten

• Bereitstellen einer mit einer Blasluftdüse in einer Falztaschenoberseite angeordneter Blasvorrichtung im Einlaufbereich einer Falztasche
• Erzeugen eines Luftstromes im Wesentlichen parallel zur Einlaufrichtung der Bogen in die Falztasche.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Falztasche mit einer entsprechenden Blasluftvorrichtung sowie eine Falzmaschine mit einer solchen Falztasche.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen näher beschrieben. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1

das Falzprinzip einer Taschenfalzmaschine;

Fig. 2

Kräfte, die zur Bildung des Falzes auf den Bogen in der Falztasche einwirken sowie die vektorielle Darstellung dieser Kräfte;

Fig. 3

eine Falztasche mit der erfindungsgemäßen Blasvorrichtung;

Fig. 4

eine Ausführungsform mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Blasluftdüsen.

In Figur 1 ist ein Bogen 8 gezeigt, der gerade zwischen den Falzwalzen 3, 6, gefalzt wird. Zuvor wurde der Bogen von den Förderwalzen 1 zur oberen Zuführwalze 2 und unteren Zuführwalze 3, die gleichzeitig als Falzwalzen 3 arbeitet, zugeführt. Die Vorderkante des einlaufenden Bogens 8 neigt sich aufgrund der Schwerkraft G nach unten, wird aber nach dem Abstand L von einem Vorsprung der Falztaschenunterseite 4 nach oben in die Falztasche 20 geleitet. Die Falztasche steht unter einem Winkel α zur Horizontalen. Der Bogen 8 gleitet entlang der Falztaschenunterseite 4 und Falztaschenoberseite 7 die Falztasche 20 hinauf, getrieben von der oberen Zuführwalze 2 und der unteren Zuführwalze 3 bis zu dem Anschlag 5. Wenn der Bogen 8 den Anschlag erreicht hat, schieben die Zuführwalzen 2, 3 den Bogen weiter, so dass sich ein Stauch im Stauchraum zwischen den drei Walzen 2, 3, 6 bildet, der durchhängt und schließlich durch das Falzwalzenpaar 3, 6 erfasst wird.

In Figur 2 sind die Kräfte, die auf den Bogen 8 dabei wirken, gezeigt. Diese setzen sich zusammen aus der Gewichtskraft G, der Reibungskraft F₄, die zwischen dem Bogen 8 und der Falztaschenunterseite 4 auftritt, und insbesondere abhängig ist von den Materialeigenschaften des Bogens sowie dessen elektrostatischer Aufladung, der Normalenkraft N₄, die auf den Bogen in der Falztasche 20 wirkt, die insbesondere von dem Winkel α der Falztasche 20 abhängt, und der Gegenkraft am Anschlag N₅. Diese Gegenkraft N₅ wächst mit den Schubkräften P₂, P₃der Zuführwalzen 2, 3. Aus diesen Kräften ergibt sich eine resultierende R, dessen Größe und Richtung entsprechend von den genannten Kräften abhängt.

Der Widerstand des Bogens 8 gegen das Falzen verringert sich und die Gewichtskraft G des Bogenteils zwischen den Falzwalzen 2, 3 und der Falztasche 20 vergrößert sich bei Vergrößerung des Abstandes L. Aus diesem Grund weisen Falzmaschinen typischerweise eine Möglichkeit zur Versetzung der Taschenstellung auf. Bei Vergrößerung der Dicke und Dichte des Papiers vergrößert man den Abstand L, um den Bogenwiderstand zu verringern, bei dünnem und weichem Papier aber verringert man den Abstand L, damit der Bogen nicht durchhängt und zerknüllt, sondern normal in die Tasche läuft. Bei Vergrößerung des Neigungswinkels α der Falztasche 20 wachsen die Widerstände an der Taschenwand N₄ und die Reibungskraft F₄. Folglich verschlechtern sich auch die Bedingungen der Bogeneinführung in die Tasche und der Wert der Resultierenden R verringert sich. Bei Verringerung des Neigungswinkels α der Falztasche 20 wachsen die Werte der Kräfte der Zuführwalzen P₂, P₃ und die Gegenkraft am Anschlag N₅ stark an, die erforderlich sind, um den nötigen Wert der Resultierenden R zu erzielen, die für den Beginn der Bildung eines Falzes am Bogen erforderlich ist. Dabei vergrößern sich die Deformierungen des Bogens 8 in der Falztasche 20 und die Stelle der Bildung der Falzkante des Bogens 8 wird ungenau. Dadurch verringert sich die Falzgenauigkeit.

Außerdem ist der Zustand der Oberfläche der Falztasche 20 sehr wichtig, da davon die Reibungszahl des Papiers auf der Tasche abhängt und folglich auch der Wert der Reibungskraft F₄. Der Neigungswinkel α der Falztasche 20 wird rechnerisch so gewählt, dass einerseits der Widerstand beim Einführen des Bogens 8 in die Falztasche 20 nicht zu groß ist und andererseits die Verteilung der Kräfte F₄, G, N₄, N₅, P₂, P₃, so günstig wie möglich ist. Am gebräuchlichsten sind Neigungswinkel α von 30° bis 45°.

Läuft in die Falztasche 20 ein Bogen 8 aus besonders dünnem und weichem oder statisch geladenen Papier ein, kommt es vor, dass der Winkel der Resultierenden R, der für den Beginn der Bildung eines Falzes am Bogen 8 erforderlich ist, früher erreicht wird als der Bogen 8 den Anschlag 5 erreicht. Dadurch bildet sich der Stauch zu früh und die Bildung der Falzkante erfolgt an der falschen Stelle. Um den Einlauf des Bogens 8 in die Falztasche 20 zu unterstützen, gibt es zwei Möglichkeiten, einerseits die Reibungszahl des Papiers auf der Falztaschenunterseite 4 zu reduzieren, andererseits eine zusätzliche Kraft zu erzeugen, die in der Falztasche 20 auf den Bogen 8 in Laufrichtung wirkt. Beide dieser Möglichkeiten kann man durch den Venturieffekt erreichen.

Wie in Figur 3 gezeigt, befindet sich eine solche Venturidüse 10 oberhalb des Bogens 8, an der Falztaschenoberseite 7, und erzeugt einen Luftstrom 31, der im Wesentlichen parallel zur Bogenlaufrichtung erfolgt. Einerseits wird durch den Luftstrom 31 durch Reibung mit der Bogenoberseite eine Kraft F_B erzeugt, die den Bogen 8 in Richtung des Anschlages 5 treibt. Andererseits erzeugt der Luftstrom 31 oberhalb des Bogens 8 einen Druck P_o, der niedriger ist, als der Luftdruck unterhalb des Bogens P_u. Dieser Unterdruck oberhalb des Bogens P_o erzeugt einen Sog, der den Bogen 8 in Richtung der Falztaschenoberseite 7 zieht. Der Bogen 8 wird aber von dem Luftstrom 31 gleichzeitig auch daran gehindert, die Falztaschenoberseite 7 zu erreichen. Entsprechend bildet sich also ein Luftpolster zwischen Falztaschenoberseite 7 und Bogen 8, durch den Luftstrom 31. Dadurch kommt der Bogen 8 nicht mehr in Kontakt mit der Falztascheunterseite 4, so dass die Reibungskraft F₄ an dieser Stelle erheblich reduziert ist.

Vorteilhafterweise sind eine Mehrzahl an Venturidüsen 10 entlang der Einlaufkante der Falztaschenoberseite 7 angeordnet, so dass das Luftpolster gleichmäßig über die Bogenbreite wirkt. Eine solche Anordnung von mehreren Blasluftdüsen 10 ist in Figur 4 gezeigt. Dort ist ein Düsenbalken 11, der beispielsweise einstückig abgeformt werden kann, gezeigt. Der Düsenbalken 11 besteht aus einer Mehrzahl an Düsenkörpern 12, die baugleich nebeneinander angeordnet sind und eine gemeinsame Blasluftzuleitung 19 aufweisen, durch die Luft eingeblasen wird. In dem Düsenkörper 12 ist eine halbkreisförmige Düsenkammer 14 angeordnet. Die halbkreisförmige Düsenkammer 14 verjüngt sich in ihrer Höhe zur Austrittsöffnung 16 hin. Im Boden der Düsenkammer 14 ist eine Verbindung mit der Blasluftzuleitung 19 vorgesehen. Den Deckel der Düsenkammer 14 bildet eine separate Platte 18, die mit geeigneten Befestigungsmitteln, z. B. Klebstoff, auf dem Düsenkörper 12 befestigt ist. Die separate Platte 18 bildet dabei gleichzeitig auch einen Teil der Austrittsöffnung 16, durch den ein Luftstrom 31 austritt.

Vorteilhafterweise wird ein solcher Düsenbalken 11 in jede Falztasche 20 einer Falzmaschine eingesetzt. Es ist aber auch denkbar, z. B. nur die erste Falztasche mit einer solchen Blasluftvorrichtung 10 auszustatten. Ebenfalls ist es denkbar, einzelne Düsenkörper 12 nebeneinander vorzusehen. Ebenfalls ist es denkbar, die äußersten Blasluftdüsen derart zu gestalten, dass sie eine zusätzliche seitlich wirkende Kraftkomponenten aufweisen, was den Bogen 8 zusätzlich stabilisieren kann.

1

Förderwalze

2

obere Zuführwalze

3

untere Zuführwalze, Falzwalze

4

Falztaschenunterseite

5

Anschlag

6

Falzwalze

7

Falztaschenoberseite

8

Bogen

10

Blasluftvorrichtung

11

Düsenbalken

12

Düsenkörper

14

Düsenkammer

16

Austrittsöffnung

18

Platte

19

Blasluftzuleitung

20

Falztasche

30

Luftstrom

31

Luftstrom aus der Blasluftdüse

α

Winkel der Falztasche

F₄

Reibungskraft

F_B

Blasluftkraft

G

Gewichtskraft

L

Entfernung zwischen Zuführwalzen und Tascheneingang

N₄

Normalenkraft des Bogens in der Tasche

N₅

Gegenkraft am Anschlag

P₂, P₃

Kraft der Zuführwalze 2 bzw. 3

P_o,u

Luftdruck oberhalb, bzw. unterhalb des Bogens

R

Resultierende Kraft