[0001] Die Erfindung betrifft einen Heftapparat gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.
[0002] Aus der
EP 1 588 813 A1 ist ein Heftapparat mit einem mit Heftdraht beschickbaren Heftkopf, wobei der Heftdraht
durch einen Motor zu einer periodischen Bewegung antreibbar ist, in deren Verlauf
er zum Heften von Produkten mit einer Heftplatte zusammentrifft, bekannt.
[0003] Um ein Reißen von zu heftenden Produkten während des Heftvorganges zu vermeiden,
muss die Bahngeschwindigkeit des Heftkopfes und der Heftplatte exakt an die des zu
heftenden Produktes angepasst sein, und auch die Rate, mit der geheftet werden kann,
muss mit der Förderrate der Produkte übereinstimmen. Dies führt dazu, dass wenn der
herkömmliche Heftapparat am Ausgang einer Druckmaschine in Kombination mit einem Falzapparat
eingesetzt wird, die Länge des von dem Heftkopf zwischen zwei Heftvorgängen zurückgelegten
Weges gleich dem Abstand, mit dem aufeinanderfolgende Produkte von der Druckmaschine
ausgegeben und vom Falzapparat aufgenommen werden bzw. gleich der Länge der Felder
am Umfang eines Falzmesserzylinders des Falzapparates sein muss. Dies bedeutet, dass
wenn der Heftkopf beispielsweise auf einem rotierenden Heftzylinder montiert ist,
der Bahndurchmesser des Heftkopfes exakt an den Durchmesser des Falzmesserzylinders
bzw. eines Plattenzylinders der Druckmaschine angepasst sein muss. Um die Produkte
von Druckmaschinen mit unterschiedlichen Plattenlängen zu verarbeiten, sind daher
jeweils spezifisch dimensionierte Heftapparate erforderlich. Dies macht die Serien,
in denen die Heftapparate gefertigt werden können, klein und ihre Fertigungskosten
dementsprechend hoch.
[0004] Die
DE 29 48 747 A1 offenbart eine Heftmaschine, deren Heftband von einem Motor angetrieben ist. Die
Geschwindigkeit des Heftkopfes wird durch Veränderung der Exzentrizität einer Pleuelstange
verändert.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heftapparat zu schaffen.
[0006] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
[0007] Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der
Heftapparat mit einem mit Heftdraht beschickbaren Heftkopf, der durch einen Motor
zu einer periodischen Bewegung antreibbar ist, in deren Verlauf er zum Heften von
Produkten mit einer Schließplatte zusammentrifft, und der eine Steuereinrichtung zum
Modulieren des Bahngeschwindigkeitsbetrages des Heftkopfes mit einer Modulationsfrequenz
aufweist, die eine Harmonische der Frequenz der periodischen Bewegung ist. Eine solche
Steuereinrichtung ermöglicht es, bei gleichbleibender Geschwindigkeit des Heftkopfes
und der Schließplatte während des Heftens den Zeitabstand zwischen zwei Heftvorgängen
(oder bei gleichbleibendem Zeitabschnitt die Geschwindigkeit von Heftkopf und Schließplatte
während des Heftens) zu variieren, so dass eine Anpassung der Geschwindigkeit von
Heftkopf und Schließplatte an die der zu heftenden Produkte bei unterschiedlichen
Produktlängen möglich ist. Dies erlaubt die Verwendung des Heftapparates in Verbindung
mit Druckmaschinen bzw. Heftapparaten mit unterschiedlichen Platten- bzw. Felderlängen.
[0008] Der Heftkopf ist vorzugsweise von einem durch den Motor drehangetriebenen Heftzylinder
getragen.
[0009] Wenn auf einem solchen Heftzylinder n Heftköpfe über den Zylinderumfang gleichmäßig
verteilt sind, ist die Modulationsfrequenz die n-te Harmonische der Drehfrequenz.
[0010] Die Schließplatte kann an einem zweiten drehbaren Zylinder montiert sein. Wenn der
Bahndurchmesser der Schließplatte an dem zweiten Zylinder vom Bahndurchmesser des
Heftkopfes verschieden ist, moduliert vorzugsweise die Steuereinrichtung den Bahngeschwindigkeitsbetrag
des Heftkopfes derart, dass während des Heftens Bahngeschwindigkeiten des Heftkopfes
und der Schließplatte übereinstimmen und außerhalb des Heftens wenigstens zeitweilig
nicht übereinstimmen.
[0011] Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn der zweite Zylinder gleichzeitig Falzmesserzylinder
eines Falzapparates ist, da dieser eine im Wesentlichen konstante Drehgeschwindigkeit
halten muss.
[0012] Um die Amplitude der Geschwindigkeitsmodulation zu minimieren, moduliert die Steuereinrichtung
die Drehgeschwindigkeit des Motors vorzugsweise so, dass während des Heftens die Bahngeschwindigkeiten
des Heftkopfes und der Schließplatte einen Extremwert erreichen.
[0013] Einer alternativen Ausgestaltung zufolge kann die Steuereinrichtung auch die Drehgeschwindigkeit
des zweiten Zylinders modulieren. Es können dann beide Zylinder von einem gleichen
Motor angetrieben sein. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn der Heftapparat
einem Falzmesserzylinder eines Falzapparates vorgelagert ist.
[0014] Wenn der Heftapparat Teil eines Falzapparates ist, ist die Steuereinrichtung vorzugsweise
eingerichtet, die Bahngeschwindigkeit des Heftkopfes während des Heftens gleich der
Fördergeschwindigkeit von in dem Falzapparat zu falzenden Produkten und außerhalb
des Heftens wenigstens zeitweilig von dieser Fördergeschwindigkeit verschieden zu
machen.
[0015] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden
im Folgenden näher beschrieben.
[0016] Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung eines Heftapparates;
- Fig. 2
- eine schematische Seitenansicht des Heftapparates in Beziehung zu einem Falzapparat
gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
- Fig. 3
- eine zu Fig. 2 analoge Seitenansicht gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung;
- Fig. 4
- ein Beispiel für die zeitliche Entwicklung des Umfangsgeschwindigkeitsbetrages der
Heftköpfe des Falzapparates.
[0017] Der in Fig. 1 gezeigte Heftapparat umfasst einen drehbar gelagerten, von einen lagegeregelten
Motor 11, z. B. einem Servomotor 11, insbesondere lagegeregelten Elektromotor, angetriebenen
Zylinder 01, insbesondere Heftzylinder 01, an dessen Mantelfläche zwei Paare von Heftköpfen
02; 03 diametral angeordnet sind. Die Heftköpfe 02; 03 haben jeweils eine als Schneidklinge
ausgebildete seitliche Flanke zum Abscheren eines Stückes Heftdraht 04, der den Heftköpfen
02 über einen Führungskanal 06 von einer Vorratsrolle 07 und den Heftköpfen 03 über
einen Führungskanal 08 von einer Vorratsrolle 09 zugeführt wird.
[0018] Zum Fördern des Heftdrahtes 04 von den Vorratsrollen 07; 09 zu den Heftköpfen 02;
03 dient jeweils ein Elektromotor 15; 20, der ein zwischen den Vorratsrollen 07; 09
und den Führungskanälen 06; 08 angeordnetes, den Heftdraht 04 klemmendes Walzenpaar
25 antreibt. In der Darstellung der Fig. 1 ist jeweils ein Elektromotor 15; 20 zum
Antreiben jedes Walzenpaares 25 vorgesehen; da die Zufuhrgeschwindigkeit des Heftdrahtes
04 an den Heftköpfen 02 und 03 gleich ist, können auch beide Walzenpaare 25 durch
einen gleichen Motor angetrieben sein.
[0019] Die durch die Heftköpfe 02; 03 abgeschnittenen Drahtstücke werden im Laufe der Drehung
des Heftzylinders 01 von den Heftköpfen 02; 03 in an sich bekannter Weise mitgenommen
zu Formwalzen, die im Zusammenwirken mit den Heftköpfen 02; 03 die Drahtstücke zu
Klammern formen, mit denen schließlich (nicht dargestellte) Produkte geheftet werden,
die einen Spalt 14 zwischen dem Heftzylinder 01 und einem Schließplatten 12 tragenden
Zylinder 13 senkrecht zur Ebene der Fig. 1 durchlaufen.
[0020] Die Geschwindigkeit des Servomotors 11 ist durch eine Steuerschaltung 16 anhand von
zwei Eingabegrößen gesteuert. Eine dieser Eingabegrößen ist die Frequenz f, mit der
die zu heftenden Produkte am Heftapparat eintreffen; sie ist variabel und wird bereitgestellt
von der Steuerung einer die zu heftenden Produkte liefernden Druckmaschine oder einem
die Bewegung der zu heftenden Produkte erfassenden Sensor, der in der Druckmaschine
oder auch im Heftapparat selbst angebracht sein kann. Die zweite Größe r, z. B. Verhältnisgröße
r bezeichnet das Verhältnis zwischen der Plattenlänge der Druckmaschine oder, was
in der Regel gleichbedeutend ist, der Länge der von der Druckmaschine gelieferten
Produkte, zum Abstand der Heftköpfe 02; 03 voneinander entlang der von ihnen bei der
Drehung des Heftzylinders 01 beschriebenen Kreisbahn. Die Verhältnisgröße r ist bei
einem einer Druckmaschine fest zugeordneten Heftapparat in der Regel konstant und
kann fest verdrahtet sein. Im Falle r = 1 hält die Steuerschaltung 16 die Drehgeschwindigkeit
des Motors 11 auf einem konstanten, der Frequenz f proportionalen Wert; wenn r von
1 abweicht, hält sie die Drehgeschwindigkeit auf diesem Wert nur während des Durchganges
der Heftköpfe 02; 03 durch den Spalt 14. Befinden sich die Heftköpfe 02; 03 außerhalb
des Spaltes 14, so ist der Betrag der Bahngeschwindigkeit erhöht, wenn r > 1 ist,
und er ist verringert, wenn r < 1 ist.
[0021] Fig. 2 zeigt schematisch den Heftzylinder 01 und den Zylinder 13 des Heftapparates
in Verbindung mit einem Falzapparat gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung.
Der Falzapparat, insbesondere einer Druckmaschine, umfasst in an sich bekannter Weise
eine Querschneideinrichtung mit einem Zylinder 17, z. B. Messerzylinder 17 und einem
Zylinder 18, z. B. Gegenzylinder 18 zum Zerlegen einer von einer Druckmaschine (nicht
dargestellt) kommenden bedruckten Materialbahn 19 in einzelne Produkte, die anschließend
von Haltemitteln 21, z. B. Greifern 21 eines Falzmesserzylinders 22 gegriffen und
von Falzmessern 23 an einen Falzklappenzylinder 24 übergeben werden. Der Heftapparat
ist zwischen der Querschneideinrichtung und dem Falzmesserzylinder 22 am Weg der Produkte
angeordnet.
[0022] Der Falzmesserzylinder 22 hat hier fünf Felder mit jeweils einem Greifer 21 und einem
Falzmesser 23 auf seinem Umfang. Die Länge der Felder entspricht der Plattenlänge
der Druckmaschine. Der Messerzylinder 17 ist mit zwei diametral angeordneten Messern
26 versehen. Damit diese sich während des Schneidens der Materialbahn 19 mit der gleichen
Bahngeschwindigkeit wie diese bewegen können, muss der Durchmesser des Messerzylinders
17 zwei Fünftel desjenigen des Falzmesserzylinders 22 betragen.
[0023] Der Durchmesser des Zylinders 13 und der Bahndurchmesser der Heftköpfe 02; 03 des
Heftzylinders 01 ist kleiner als zwei Fünftel des Durchmessers des Falzmesserzylinders
22. Um sicherzustellen, dass einerseits die Produkte beim Durchlaufen des Spaltes
14 des Heftapparates ohne zu Reißen geheftet werden und andererseits die Heftköpfe
02; 03 und Schließplatten 12 im Spalt 14 jeweils mit einer zu heftenden Mittellinie
der Produkte zusammentreffen, moduliert die Steuerschaltung 16 die Drehgeschwindigkeit
des Servomotors 11 derart, dass die Heftköpfe 02; 03 und Schließplatten 12 den Spalt
14 jeweils mit derselben Bahngeschwindigkeit wie die Produkte passieren, sich außerhalb
des Spaltes 14 jedoch auf wenigstens einem Teil ihres Weges schneller bewegen. Fig.
4 zeigt exemplarisch den Verlauf der Winkelgeschwindigkeit ω des Servomotors 11 als
Funktion des Drehwinkels φ des Motors 11. Winkelintervalle, in denen ein Heftvorgang
stattfindet, sind in der Fig. 4 durch Schraffur hervorgehoben; in diesen Winkelintervallen
ist die Winkelgeschwindigkeit ω niedrig, außerhalb dieser Intervalle ist sie wenigstens
zeitweilig erhöht, wobei das Ausmaß der Erhöhung und/oder die Ausdehnung des Winkelintervalls,
in dem die Winkelgeschwindigkeit w erhöht ist, abhängig vom Verhältnis r ist. Da auf
dem Umfang des Heftzylinders zwei Heftköpfe 02; 03 verteilt sind, ist die Frequenz
der Geschwindigkeitsmodulation das Zweifache der Drehfrequenz bzw. der Frequenz, mit
der die Produkte den Heftapparat passieren.
[0024] Wie man aus Fig. 2 leicht erkennt, ist ein Vorteil der Variabilität der Winkelgeschwindigkeit
w, dass sie es erlaubt, den Heftapparat kompakter zu bauen: Die Zylinder 01; 13 sind
zwar zweifeldrig, wie auch die Zylinder 17; 18 der Querschneideinrichtung, sie sind
jedoch schlanker als letztere. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist, dass, da kein festes
Verhältnis zwischen den Durchmessern der Zylinder 01; 12 und denen des Falzapparates
eingehalten werden muss, ein gleiches Modell von Heftapparat in Falzapparaten einsetzbar
ist, die für unterschiedliche Produktlängen ausgelegt sind. Aufgrund dieser allgemeinen
Verwendbarkeit ist es möglich, den Heftapparat in relativ großen Stückzahlen kosteneffizient
zu fertigen.
[0025] Einer in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausgestaltung der Erfindung zufolge dient ein Falzmesserzylinder
eines Falzapparates gleichzeitig als Zylinder 13 des Heftapparates. Im Gegensatz zur
Ausgestaltung der Fig. 2 muss in der Ausgestaltung der Fig. 3 die Drehgeschwindigkeit
des Zylinders 13 an die Geschwindigkeit der vorgelagerten Druckmaschine gekoppelt
und im Wesentlichen konstant sein. Hier ist es lediglich die Winkelgeschwindigkeit
ω des - genau wie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben aufgebauten - Heftzylinders 01,
die mit Hilfe des von der Steuerschaltung 16 gesteuerten Motors 11 wie in Fig. 4 gezeigt
variiert wird. Die erzielbaren Vorteile sind dieselben wie bei der Ausgestaltung der
Fig. 2.
Bezugszeichenliste
[0026]
- 01
- Zylinder, Heftzylinder
- 02
- Heftkopf
- 03
- Heftkopf
- 04
- Heftdraht
- 05
- -
- 06
- Führungskanal
- 07
- Vorratsrolle
- 08
- Führungskanal
- 09
- Vorratsrolle
- 10
- -
- 11
- Motor, Servomotor
- 12
- Schließplatte
- 13
- Zylinder
- 14
- Spalt
- 15
- Elektromotor
- 16
- Steuerschaltung
- 17
- Zylinder, Messerzylinder
- 18
- Zylinder, Gegenzylinder
- 19
- Materialbahn
- 20
- Elektromotor
- 21
- Haltemittel, Greifer
- 22
- Falzmesserzylinder
- 23
- Falzmesser
- 24
- Falzklappenzylinder
- 25
- Walzenpaar
- 26
- Messer
- f
- Frequenz
- r
- Größe, Verhältnisgröße
- φ
- Drehwinkel
- ω
- Winkelgeschwindigkeit
1. Heftapparat mit einem mit Heftdraht (04) beschickbaren Heftkopf (02; 03), wobei der
Heftkopf (02; 03) zu einer periodischen Bewegung antreibbar ist, in deren Verlauf
der Heftkopf (02; 03) zum Heften von Produkten mit einer Schließplatte (12) zusammentrifft,
wobei eine Steuereinrichtung (16) zum Modulieren des Bahngeschwindigkeitsbetrags des
Heftkopfs (02; 03) mit einer Modulationsfrequenz angeordnet ist, wobei der Heftkopf
(02; 03) von einem durch einen lagegeregelten Motor (11) drehangetriebenen Heftzylinder
(01) getragen ist, wobei die Schließplatte (12) auf einem zweiten drehbaren Zylinder
(13) montiert ist, wobei die Steuereinrichtung (16) den Bahngeschwindigkeitsbetrag
des Heftkopfs (02; 03) so moduliert, dass während des Heftens die Bahngeschwindigkeiten
des Heftkopfs (02; 03) und der Schließplatte (12) übereinstimmen und außerhalb des
Heftens wenigstens zeitweilig nicht übereinstimmen.
2. Heftapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) die Drehgeschwindigkeit des Motors (11) so moduliert,
dass während des Heftens die Bahngeschwindigkeit des Heftkopfs (02; 03) einen Extremwert
erreicht.
3. Heftapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zylinder (13) Falzmesserzylinder eines Falzapparats ist.
4. Heftapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) auch die Drehgeschwindigkeit des zweiten Zylinders (13)
moduliert.
5. Heftapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heftapparat Teil eines Falzapparats ist und die Steuereinrichtung (16) eingerichtet
ist, die Bahngeschwindigkeit des Heftkopfs (02; 03) während des Heftens gleich der
Fördergeschwindigkeit von in dem Falzapparat zu falzenden Produkten und außerhalb
des Heftens wenigstens zeitweilig von der Fördergeschwindigkeit verschieden zu machen.
6. Heftapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsfrequenz eine Harmonische der Frequenz der periodischen Bewegung ist.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.
1. Heftapparat mit einem mit Heftdraht (04) beschickbaren Heftkopf (02; 03), wobei der
Heftkopf (02; 03) zu einer periodischen Bewegung antreibbar ist, in deren Verlauf
der Heftkopf (02; 03) zum Heften von Produkten mit einer Schließplatte (12) zusammentrifft,
wobei eine Steuereinrichtung (16) zum Modulieren des Umlaufbahngeschwindigkeitsbetrags
des Heftkopfs (02; 03) mit einer Modulationsfrequenz angeordnet ist, wobei der Heftkopf
(02; 03) von einem durch einen lagegeregelten Motor (11) drehangetriebenen Heftzylinder
(01) getragen ist, wobei die Schließplatte (12) auf einem zweiten drehbaren Zylinder
(13) montiert ist, wobei die Steuereinrichtung (16) den Umlaufbahngeschwindigkeitsbetrag
des Heftkopfs (02; 03) so moduliert, dass während des Heftens die Umlaufbahngeschwindigkeiten
des Heftkopfs (02; 03) und der Schließplatte (12) übereinstimmen und außerhalb des
Heftens wenigstens zeitweilig nicht übereinstimmen.
2. Heftapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) die Drehgeschwindigkeit des Motors (11) so moduliert,
dass während des Heftens die Umlaufbahngeschwindigkeit des Heftkopfs (02; 03) einen
Extremwert erreicht.
3. Heftapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zylinder (13) Falzmesserzylinder eines Falzapparats ist.
4. Heftapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) auch die Drehgeschwindigkeit des zweiten Zylinders (13)
moduliert.
5. Heftapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsfrequenz eine Harmonische der Frequenz der periodischen Bewegung ist.
6. Falzapparat umfassend einen Heftapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) eingerichtet ist, die Umlaufbahngeschwindigkeit des Heftkopfs
(02; 03) während des Heftens gleich der Fördergeschwindigkeit von in dem Falzapparat
zu falzenden Produkten und außerhalb des Heftens wenigstens zeitweilig von der Fördergeschwindigkeit
verschieden zu machen.