Variables Falzsystem mit Linearantrieben insbesondere für Druckmaschinen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Falzen eines Materialabschnitts, der beispielsweise ein bedruckter Papierbogen sein kann und insbesondere nach dem unten genannten Herstellungs- bzw. Trennverfahren produziert worden ist. Dabei wird ein Falzorgan im Bereich einer Sollfalzlinie gegen den abgeschnittenen Materialabschnitt gedrückt. Ferner betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zum Falzen des Materialabschnitts mit einem Falzwerkzeug, das im Bereich der Sollfalzlinie mit dem Materialabschnitt in Eingriff bringbar ist. Dazu ist dem Falzwerkzeug ein Greifer oder sonstiger Mitnehmer zum Zusammenwirken zugeordnet. Der Mitnehmer ist mittels einer Stelleinrichtung mit dem Materialabschnitt in Wirkungsverbindung setzbar oder von diesem lösbar.

Schließlich betrifft die Erfindung eine Schneid- und Falzanordnung für bahn- oder bogenartiges Material, beispielsweise bedruckte Papierbahn oder bedruckter Papierbogen, wobei die vorgenannten Abtrenn- und Falzvorrichtungen Einsatz finden.

Bei einem Verfahren zum Herstellen einzelner, formatgerechter Materialabschnitte, insbesondere Papierbögen, aus einem bahnartigen, beispielsweise bedruckten Objekt (Objektbahn), insbesondere einer Papier-, Stoff-, Kunststoff- oder Metallfolienbahn, wird wenigstens ein Schneidmittel verwendet, mit dem von der Objektbahn die einzelnen Materialabschnitte abgetrennt und dann vom Schneidmittel entfernt werden. Im Zuge des Schneidprozesses bzw. der Betätigung des Schneidmittels wird dabei mindestens ein Mitnehmer mit der Objektbahn in Eingriff gebracht. Bei einer entsprechenden Vorrichtung zum Abtrennen einzelner, formatgerechter Materialabschnitte von einem bahnartigen Objekt (Objektbahn), sind ein mit der Objektbahn in Wirkungsverbindung bringbares Schneidwerkzeug, und ein oder mehrere Transport- oder Fördermittel angeordnet. Letztere sind zum Abtransport des abgetrennten Materialabschnitts nach dem Abtrennvorgang durch das Schneidwerkzeug ausgebildet. Die Transport- oder Fördermittel umfassen mindestens einen Mitnehmer (4,6;20), der zum Eingriff mit und/oder zum Erfassen der Objektbahn (1) ausgebildet ist.

Falzapparate sind bekannt, beispielsweise für Rollen-Offset-Maschinen aus dem Druckmaschinenbereich. Dort ist vor allem die Ausführung als Klappenfalzapparat gängig. Aus einem Falztrichter gelangt ein Strang oder eine Objektbahn zuerst in ein Querschneidwerk, das aus einem beispielsweise zweiteiligen Schneidmesserzylinder besteht, der gegen einen dreiteiligen Falzmesserzylinder arbeitet. Letzterer ist zu diesem Zweck mit drei Schneidleisten aus elastischem, aber widerstandsfähigem Material bestückt. Das Schneidmesser ist wie eine Säge gezahnt und führt einen Stanzschnitt durch, bei dem die Bogenenden nach dem Schnitt deshalb ebenfalls gezahnt erscheinen. Charakteristisch beim Klappenfalzapparat ist die Falzart mittels Falzmesser und Falzklappe. Zu diesem Zweck wirken nach dem Schnitt ein beispielsweise dreiteiliger Falzmesserzylinder und ein zweiteiliger Falzklappenzylinder zusammen. Der Klappenfalz entsteht dadurch, dass im Berührungspunkt von Falzmesser und Falzklappenzylinder das Falzmesser kurvengesteuert aus der Peripherie des Zylinders heraustritt und dabei ein beispielsweise mehrlagiges, geschnittenes Strangpaket (Bögen) in die ebenfalls kurvengesteuert geöffnete Falzklappe hinein stößt. Die Falzklappe, die aus einer gefederten Stahlleiste mit Gegenleiste besteht, schließt darauf sofort und hält beim Weiterlaufen des Zylinders das (gefalzte) Produkt fest. Nach dem Falzvorgang öffnet die Falzklappe wiederum kurvengesteuert, und in Rillen des Zylinders eingreifende Abstreiferzungen entfernen das Falzprodukt von der Zylinderoberfläche und lassen es mittels Schwerkraft und Zentrifugalkraft mit dem Falzrücken voran in ein Schaufelrad fallen, wo das Produkt zwischen den gebogenen Schaufeln abgebremst und geschuppt ausgelegt wird (vgl. Kipphahn (Herausgeber): Handbuch Printmedien, Springer Verlag 2000, Seite 298-300).

In EP 0 335 190 B1 ist ein Falzapparat mit Sammel- und Falzzylinder offenbart. Neben diesem Zylinder sind noch ein Schneidzylinder sowie ein Falzklappenzylinder angeordnet.

In EP 1 247 757 A1 ist eine Druckbogen-Falzvorrichtung mit einem sattelförmigen Falzschwert beschrieben, auf dem die Druckbögen im Durchlauf gefalzt werden. Das Falzschwert besitzt ein stehendes, inneres Führungsorgan, das mit einem äußeren mitlaufenden Falzorgan in Form eines umlaufenden Förderbandes zum Falzen der Druckbögen zusammenarbeitet.

DE 29 17 616 C2 beschreibt einen Falzmesser-Antrieb, der einen Wander-Linearmotor aufweist. Bei jeder Hubbewegung des Motor-Sekundärteiles wird ein Falzmesser nach unten und mit ihm ein zu falzender Bogen zwischen zwei Falzwalzen mit ortsfesten Drehachsen gedrückt. Die beiden gegenüberliegenden Falzwalzen transportieren den gefalzten Bogen weiter. Eine im Wesentlichen gleichartige Falzanordnung ist auch in DE 198 43 872 A1 offenbart.

DE 10 2008 012 812 A1 beschreibt eine Falzmaschine für eine Druckmaschine. Die Falzmaschine umfasst unter anderem einen Falzzylinder, einen Haltezylinder, einen Förderbandabschnitt, eine Chopper-Falzvorrichtung, zwei Falzlaufräder und Entlade-Fördereinrichtungen. An der Peripherie des Falzzylinders sind zwei Paare von Falzschwertern in Intervallen von ungefähr 180° vorgesehen. Ferner sind an der Peripherie des Falzzylinders eine Nadelvorrichtung zur Bahnförderung und ein Trennschwert zum Zertrennen der Bahn vorgesehen. Der Falzzylinder drückt die Nadeln der Nadelvorrichtung auf die Spitze der Bahn und dreht sich, während er die Bahn hält. Die Chopper-Falzvorrichtung umfasst unter anderem ein Chopper-Schwert, das mit einem vorbestimmten Timing durch eine Schlingbewegung eines Chopper-Arms vertikal hin- und herbewegt wird.

In DE 100 55 582 A1 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schneiden einer Bahn zwecks Anwendung in Rollenrotationsdruckmaschinen beschrieben. Es soll eine Bahn in Signaturen variabler Abschnittslänge geschnitten werden können. Dazu ist die Vorrichtung mit einer Vielzahl von in geradliniger Bahnrichtung bewegbaren Schneidelementen zum Schneiden der Bahn in Signaturen und einer Vielzahl von Greiferelementen versehen, die mit den Schneidelementen zusammenwirken. Die Schneidelemente werden im Signaturschneidbereich geradlinig in der Bahnrichtung bewegt. Die Signaturen werden ergriffen und die Länge der Signaturen durch Steuern der Abstände zwischen den Schneidelementen verändert. Da die Schneidelemente und die Greiferelemente kontrolliert in den Signaturschneidbereich eintreten können, kann die Signaturlänge dadurch verändert werden, dass der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Paaren von Schneid- und Greiferelementen in dem Signaturschneidbereich gesteuert wird.

DE 200 00 554 U1 beschreibt eine Schneidpresse zum Ausschneiden von Werkstücken aus einer Folie. Über einem Pressentisch ist ein höhenverfahrbares Schneidwerkzeug angeordnet. Zu beiden Seiten des Pressentisches sind Ablagen für von dem Schneidwerkzeug ausgeschnittene Stanzteile vorgesehen. Zwei Schneidwerkzeuge sind miteinander starr verbunden und gemeinsam derart quer verfahrbar, dass jeweils eine Ablage von einem Schneidwerkzeug überdeckt ist, wenn sich das andere Schneidwerkzeug oberhalb des Pressentisches befindet. Dadurch soll eine automatische Stanzteileabführung bei möglichst hoher Produktionsgeschwindigkeit ermöglicht werden.

Die DE-Patentschrift 840 551 offenbart eine Vorrichtung zum schrittweisen Vorwärtsbewegen und periodischen Abschneiden eines Verpackungsbandes in einer automatischen Falzmaschine. Nach jedem Abschneidevorgang und vor danach folgenden Vorwärtsbewegungen wird der durch die folgende Abschneideoperation abzutrennende Teil des Bandes automatisch um einen einstellbaren Betrag zurückgeführt. Ferner sind Mittel zur Ausführung einer Steuerbewegung konstanter Amplitude sowie eine schleifenförmige Gleitschiene vorgesehen, deren Stellung während des Betriebes beliebig einstellbar ist. In der Gleitschiene ist ein Gleitschuh angeordnet zur Ausführung von Hin- und Herbewegungen in der Gleitschiene. Dieser Gleitschuh überträgt eine Komponente der Hin- und Herbewegung auf Organe, die mit dem Band zwecks seiner Rückführung in Eingriff kommen.

DE 101 33 213 A1 beschreibt eine Trennvorrichtung für plattenförmige Bauelemente. Die Trennvorrichtung weist eine tischförmige Gestalt auf. In die Tischplatte ist ein um seine vertikale Achse schwenkbarer Drehteller eingelassen, der einen Schneidspalt aufweist, so dass die von oben und von unten auf das zu trennende, plattenförmige Bauteil wirkenden Schneid- und Brechwerkzeuge entlang des Schneidspaltes eine Längsbewegung vollführen. Dadurch soll auch ein schräg zur Transportrichtung des Bauteiles verlaufender Schnitt ermöglicht werden. Die plattenförmigen Bauelemente werden auf einem Luftpolster schwebend über die Tischoberfläche bewegt.

Aus der GB 11,336 A A.D. 1914 ist ein Faltmechanismus für Druckmaschinen bekannt, der ein Faltmesser aufweist. Das Faltmesser steckt einen Bogen in eine Greifeinrichtung und ein sich hin- und herbewegender Greifer faltet den Bogen.

Vor allem bei rotatorisch angetriebenen Falzapparaten mit rotierenden Schneidmesser-, Falzmesser- und Falzklappenzylindern resultiert aus der Festlegung des Umfanges des Falzmesserzylinders eine Festlegung auf ein bestimmtes, ganzzahliges Vielfaches des zu produzierenden Falz-Formates (Abschnittslänge). Insbesondere der Falzmesserzylinder und der Schneidmesserzylinder sind als rotierende Bauteile mit festgelegten Umfangsverhältnissen realisiert. Diese sind gemeinsam mit dem zugehörigen Falzklappenzylinder auf ein Druckformat ausgerichtet. Das Falz-Format oder die Abschnittslänge, die entsprechend dem Abstand der Schneidwerkzeuge auf dem Umfang des Schneidzylinders festgelegt ist, liegt also für die Druckmaschine vorab einmalig fest und ist danach nicht mehr veränderbar.

Dem gegenüber werden das im Patenanspruch 1 angegebene Falzverfahren mit der entsprechenden Falzvorrichtung gemäß Anspruch 6 vorgeschlagen. Im Anspruch 12 ist eine Anordnung mit einer erfindungsgemäßen Kombination der Abtrenn- bzw. Schneidvorrichtung mit der Falzvorrichtung definiert. Optionale, bevorzugte Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die vorbekannte Ausführung mit Zylindern, deren Umfangsverhältnisse und Anordnung der Werkzeuge auf Umfangsabschnitten das bearbeitbare Format festlegen, wird durch eine Anordnung von Werkzeugen und Werkzeugträgern auf Linearführungen und Kreuztischen ersetzt. Diese liegen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel paarweise einander gegenüber und sind dabei jeweils neben der Materialbahn/Objektbahn angeordnet. So ist deren wechselseitiges, vor allem abwechselndes Einwirken auf die Materialbahn ermöglicht. Auf der Basis des optionalen Einsatzes von in Kreuztischen integrierten, mehreren Linearführungen werden für die Werkzeugträger auch bogenförmige Bewegungen realisierbar. Diese lassen sich mit der Transportgeschwindigkeit der Materialbahn abschnittsweise synchronisieren.

Indem im Rahmen der Erfindung die Kopplung einer Umfangsgeschwindigkeit eines Zylinders, beispielsweise Schneidmesser- oder Falzmesserzylinder, an die Transportgeschwindigkeit einer Materialbahn aufgelöst ist, lassen sich beliebig variable Abschnittslängen oder Falzformate realisieren. Dies ist durch die freie Bewegungsteuerung der jeweils gerade nicht mit der Materialbahn in Eingriff stehenden Werkzeuge (beispielsweise Schneidmesser, Greifer oder Punkturnadeln) so wie deren Träger und Antriebssysteme ermöglicht.

Im Einsatzfall von Druckmaschinen kann das zu bearbeitende Objekt aus einem an sich bekannten Trichterapparat übernommen werden. Am Ende des Abtrenn- und Falzprozesses können die gefalzten Produkte in gewohnter Weise auf ein Schaufelrad oder eine Bandauslage weitergeleitet werden. Mit der Erfindung lässt sich also eine Flexibilisierung des Falzsystems oder -apparates erreichen, ohne dass Änderungen an vor- oder nachgelagerten Anlagenteilen erforderlich sind.

Die erfindungsgemäße Abtrenn- und Falzanordnung ist für beliebige Materialien geeignet, insbesondere für solche, die nur durch Beaufschlagung mit einer Zugkraft transportiert werden können (beispielsweise Papier, Stoff, Folien).

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich insbesondere durch folgende Gesichtspunkte aus:

Die zum Einwirken auf die Objektbahn vorgesehenen, erfindungsgemäß lineargeführten Werkzeugelemente sind paarweise, entlang und beidseits dieser Objektbahn angeordnet. Dadurch wird ein wechselseitiger Eingriff, beispielsweise im Gegentakt-Verfahren, der Werkzeugelemente auf die Objektbahn ermöglicht. Nur während des Zeitabschnitts des Eingriffs in die Objekt- bzw. Materialbahn muss das betreffende Werkzeugelement synchron zu dieser bewegt werden. Auch die Linearführungen für die Falzmesser und Falzklappengreifer befinden sich jeweils links und rechts bzw. beidseits des (bereits geschnittenen) Materialabschnitts.

Das Antriebssystem des erfindungsgemäßen Falzsystems ist im Wesentlichen durch lineare Antriebe verwirklicht. Dabei lassen sich über mehrere Linearantriebe die entsprechenden Linearachsen oder -führungen einander überlagern. Dadurch sind kurvenartige Bewegungen oder gebogene Bewegungsbahnen in einer Ebene realisierbar (nach Art an sich bekannter Kreuztische). Durch die Überlagerung beispielsweise zweier linearer Bewegungen führt ein Werkzeug, das in einem Zweiachs-Führungssystem, beispielsweise Kreuztisch, getragen und geführt ist, eine beliebige, auch gekrümmte, gebogene Bewegungsbahn in einer Ebene aus. Dabei gibt es Abschnitte der Bewegungsbahn, in denen sich das auf dem Kreuztisch gehaltene Werkzeug im Eingriff mit der Materialbahn befinden soll. Auf diesen Abschnitten müssen sich die Werkzeuge synchron zur Transportrichtung der Material- beziehungsweise Objektbahn bewegen, da sie diese sonst zerreißen. Auf Bahnabschnitten ohne Eingriff können sich die Werkzeuge asynchron bewegen, da sie beispielsweise entgegen der Transportrichtung der Material- oder Objektbahn bewegt werden.

Im Rahmen der Erfindung werden unter Ersatz der Schneidmesser- und Falzmesserzylinder die Werkzeuge zur Bearbeitung der Objektbahn bzw. des abgetrennten Materialabschnitts mittels der Linearantriebe variabel positioniert. Letztere tragen beispielsweise ein Schneidmesser und das entsprechende Gegenelement, die Schneidleiste. Die geschnittenen Erzeugnisse (Materialabschnitt) werden zwischen parallelen linearen Antrieben geführt, beispielsweise mit Punkturnadeln. Beim erfindungsgemäßen Ersatz des Falzmesserzylinders und der sonstigen Falzwalzen durch Greifer- oder sonstige Werkzeugelemente auf linear geführten Werkzeugträgern lassen sich unter Anwendung des Kreuztisch-Prinzips sogar bogenförmige Bahnen abschnittsweise synchron zur Materialbahn oder zum Materialabschnitt realisieren.

Die bei an sich vorbekannten Falzapparaten eingesetzten Schneidmesser-, Falzmesser- und Falzklappenzylinder werden erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit mehreren linearen Antrieben ersetzt. Insbesondere wenn diese mit verschiebbaren Schlitten versehen sind, lassen sich durch variable Steuerung unterschiedliche Bewegungsprofile realisieren, woraus unterschiedliche Abschnittslängen bzw. variable Falzformate ableitbar sind. Auf der Basis der Erfindung findet die Bewegungssteuerung für die Objektbahn- bzw. Materialabschnitt-Werkzeuge unabhängig von der Objektbahn statt, wenn diese nicht im Eingriff mit der Objektbahn stehen. Dies lässt sich zur Erzielung einer Flexibilisierung und Variabilität ausnutzen. Gegenüber dem Stand der Technik lassen sich mit der Erfindung folgende Vorteile erzielen:

Das Falzformat bzw. die Abschnittslänge lässt sich flexibel entsprechend den Nutzeranforderungen einstellen. Die Abschnittslänge lässt sich sogar bei laufender Produktion verändern und in einem weiten Bereich sogar beliebig anpassen.

Mit dem Ersatz der Zylinder durch lineare Antriebe wird eine Reduzierung der bewegten Massen und damit ein schnellerer Maschinenstillstand erreicht. Das Sicherheitsniveau wird so erhöht. Im Falle eines Bahnrisses oder bei Bahnabschlag (d.h. die Objektbahn wird durch gesonderte Elemente vor dem Falzapparat bewusst durchtrennt) lassen sich die linear bewegten, mit der Objektbahn in Eingriff stehenden Werkzeugelemente schnell öffnen und von der Objektbahn lösen. Dies verringert die Menge der entstehenden Makulatur.

Das nach der Erfindung allgemein eingesetzte Bewegungsprinzip ist das synchronisierte, abwechselnde Festhalten und Ziehen der Objektbahn. Das Festhalten lässt sich durch Punkturnadeln, Unterdruckkammern, elektrostatische Membranwandler oder sogar Klebeelemente verwirklichen.

Zum Tragen und Führen der Objektbahn-Werkzeuge und -Eingriffselemente lassen sich Mehrachsantriebs- und/oder Führungssysteme, insbesondere Kreuztische, mit mehreren kombinierten Linearachsen oder - führungen einsetzen. Diese verlaufen unter einem Winkel zueinander, vorzugsweise 90°, so dass die Bewegungsebene des betreffenden, auf dem beispielsweise Kreuztisch getragenen Werkzeugelements senkrecht zu der Ebene liegt, welche durch die Transportrichtung der Material- bzw. Objektbahn und deren Breite definiert wird. Die von Mehrachs-Antriebs- und/oder Führungssystemen geführten Werkzeugelemente können bogenförmige Bewegungen ausführen. Zweckmäßig werden diese Systeme, beispielsweise Kreuztische, paarweise zu beiden Seiten der Objektbahn angeordnet und können Bewegungen sowohl synchron als auch asynchron zur Objektbahn ausführen. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, dass die Mehrachs-Antriebs- und/oder Führungssysteme, beispielsweise Kreuztische, mit ihrer jeweils längeren Achse gestellfest verbunden sind. Dadurch lassen sich die dynamischen Belastungen, die durch Bewegung der anderen Achse und der darauf getragenen Werkzeugteile auftreten, sowie die zu überwindenden Trägheitskräfte minimieren.

Um eine Kopplungselement zwischen einer Wirkfläche des Objektbahn-Werkzeugs und dem Kreuztisch oder sonstigen Mehrachs-Führungssystem zu erreichen, sind nach einem optionalen Erfindungsbeispiel Leisten als Stützelemente oder sonstige lineare Werkzeugaufnahmen angeordnet. Darüber können sich z.B. Punkturnadeln oder auch Schneid- oder Greif-Elemente jeweils über die gesamte Breite der Material- oder Objektbahn erstrecken. Im Stand der Technik sind diese Leisten die jeweiligen Werkzeugaufnahmen auf den Werkzeug tragenden Zylindern des Falzapparates.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Falzsystems ist eine Falzsystemsteuerung vorgesehen, die die Bewegungen aller in dem Falzapparat zusammenwirkenden Achsen simultan steuert und eine Schnittstelle zu einem weiteren übergeordneten Steuerungssystem einer Gesamt-Anlage oder Maschine, beispielsweise übergeordnete Druckmaschine aufweist. Durch die Schnittstelle lässt sich eine datentechnische Kommunikation zwischen der Falzsystemsteuerung und der übergeordneten Maschinensteuerung herstellen. Als Leitgröße dient beispielsweise die Ortslage von Markierungen auf der Objektbahn, wobei es sich um reale (gedruckte) oder virtuelle, d.h. datentechnisch per Software realisierte Markierungen handeln kann. Der Begriff der "virtuellen Markierung" entstammt dem Kontext der an sich bei modernen Druckmaschinen bekannten, virtuellen Leitachse, meint also eine Lagemarkierung, die die Ortslage der Materialbahn zu einem bestimmten Zeitpunkt angibt und von der aus dann über die Orts-Zeit-Funktionen bzw. der zugehörigen ersten drei Ableitungen (Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck) der die Ortslagen der einzelnen Antriebe bestimmt sind. Dabei wird dieser Marker, den man sich plastisch als Druckmarke auf der Materialbahn vorstellen kann, in regelmäßigen Abständen erneuert und daraus gegebenenfalls Korrekturen errechnet.

Im Rahmen einer optionalen Erfindungsausbildung wird das Bewegungsprofil der Linearführungen bzw. Linearachsen mit rampenartigen An- und Ausläufen zur Herbeiführung eines Aufsynchronisierens auf Position und Geschwindigkeit der Objektbahn beeinflusst. So lässt sich ein sogenanntes "Hacken" der Objektbahn-Werkzeuge in die Material- bzw. Objektbahn verhindern. Die Bahnbewegungsgrößen (Bahnweg, Bahngeschwindigkeit, Bahnbeschleunigung und Bahnruck) der Linearachsen und -führungen sind so gewählt, dass ein sogenanntes "fliegendes" Positionieren der Werkzeuge zur Materialbahn ermöglicht wird, also ein asynchrones Heranfahren eines Werkzeuges an die Materialbahn. Ab dem Eingriff des Werkzeugs in die Material- bzw. Objektbahn ist die Werkzeug-Bewegung mit der Bewegung der Material- bzw. Objektbahn synchronisiert zu betreiben.

Für die Linear- und Kreuztisch-Achsen kommen vorzugsweise Servo-Linearantriebe zum Einsatz. Praktikabel im Rahmen der Erfindung wären allerdings auch Kugelrollen-, Rollengewinde-, Gewindespindel-, Spindel-, Zahnstangen-Ritzel-, Zahnriemen-Antriebe oder auch pneumatische oder hydraulische Antriebe.

Um die Kollision eines Objektbahn-Werkzeugs mit einem benachbarten Objektbahn-Werkzeug zu verhindern, besteht eine optionale Ausführungsform in einem Bewegungsabschnitt "Platzschaffen". Damit ist die Verfahrbewegung eines Werkzeuges und Werkzeugträgers gemeint, um einem benachbarten Werkzeug auszuweichen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Vorteile und Wirkungen, Merkmalskombinationen und Merkmals-Unterkombinationen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung und den Zeichnungen. Diese zeigen in jeweils schematischer Seitenansicht in

• Figur 1 das Gesamtfalzsystem mit in Reihe angeordneter Abtrenn-Vorrichtung und nachfolgender Falzvorrichtung
• Figur 2: eine alternative Ausführung der Abtrennvorrichtung.

Gemäß Figur 1 wird in einer Transportrichtung A eine Material- oder Objektbahn 1, beispielsweise Bedruckstoffbahn, dem erfindungsgemäßen Falzapparat oder -system zugeführt. Beidseits der Objektbahn 1 sind in Transportrichtung A zunächst Schneidmittel 5, 7 angeordnet, die jeweils von einem ortsfest abgestützten Hubmagneten 2 in einer Querrichtung Q quer zur Objektbahn-Transportrichtung A mit einem vorbestimmten Bewegungshub linear hin- und her verschiebbar sind. Die Schneidmittel 5, 7 umfassen einen Schneidwerkzeug-Träger 5 und ein davon in Richtung zur Objektbahn 1 vorspringendes Schneidmesser 7. Die beiderseitigen Schneidmittel 5, 7 sind dazu angeordnet und längs einer Linearführungsachse y parallel zur Querrichtung Q angetrieben, abwechselnd mit der Objektbahn 1 diese schneidend in Eingriff gebracht zu werden, um daraus geschnittene Bogen beziehungsweise Materialabschnitte 11 in vorbestimmter Abschnittslänge (Falzformat) wiederholt und/oder regelmäßig abzutrennen.

Ferner sind zu beiden Seiten der Objektbahn 1 bzw. der geschnittenen Materialabschnitte 11 bzw. Bögen je eine Mitnehmereinrichtung 4, 6 angeordnet. Die Mitnehmereinrichtung umfasst mindestens eine zur Objektbahn 1 vorspringende Punkturnadel 6 und mindestens eine Schneidleiste 8, welche als Gegenelement dem vorgenannten Schneidmesser 7 zugeordnet ist. Zu diesem Zweck kann die Schneidleiste 8 elastisch eindrückbar durch die Schneidmesserspitze ausgebildet sein. Die jeweiligen Mitnehmer 4, 6 sind auf einem Zweiachs-Linearantrieb 2, 10, 9 nach Art eines Kreuztisches sowohl entlang der Objektbahn 1 oder geschnittenen Bögen 11 bzw. der Materialabschnitte (Linearführungsachse x) als auch senkrecht dazu (Linearführungsachse y) verstellbar. Die beiden Verstellachsen x, y befinden sich vorzugsweise nach dem Kreuztischprinzip in einer gemeinsamen Ebene und verlaufen zueinander senkrecht. Die zur Objektbahn 1 bzw. zum geschnittenen Bogen bzw. Materialabschnitt 11 senkrecht verlaufende Linearführungsachse y wird durch einen Hubmagnet 2 als erster Linearantrieb realisiert. Dieser verstellt mit vorbestimmten Bewegungshub den Träger 4 für die Punkturnadel 6 und die Schneidleiste 8 derart, dass die Punkturnadel 6 in die Objektbahn einstechen und diese mit in Richtung der Linearführungsachse x entlang der Objektbahn 1 bzw. des Materialabschnitts 11 mitnehmen kann. Im Zeitpunkt der Betätigung des Schneidmessers 7 steht die Schneidleiste 8 als Gegenhalt für die Spitze des Schneidmessers 7 zur Verfügung, welche mittels Verstellung durch den Hubmagneten 2 die Materialabschnitte bzw. Bögen 11 abtrennt.

Zur Realisierung der Mitnehmerfunktion dient die parallel zur Transportrichtung A verlaufende Linearführungsachse x, entlang welcher ein Schlitten 10 in einem Führungsbett eines Linearmotors 9 gesteuert hin- und her verfahrbar ist. In diesem Schlitten 10 wiederum ist der genannte Hubmagnet 2 zur Realisierung der Linearführungsachse y senkrecht zur Transportrichtung A (parallel zur oben genannten Querrichtung Q) gesteuert verschiebbar gelagert. Über die Linearführungsachse y lässt sich die Schneidleiste 8 in die dem gegenüberliegenden Schneidmesser 7 zugeordnete Position und die Punkturnadel 6 in Eingriff mit der Objektbahn 1 bzw. dem abgeschnittenen Materialabschnitt 11 bringen. Mittels der Linearführungsachse x parallel zur Transportrichtung A lässt sich die Punkturnadel 6 dazu betätigen, den abgeschnittenen Materialabschnitt 11 von den Schneidmitteln 5, 7 abzutransportieren.

Den beidseitigen Zweiachs-Linearantrieben 2, 10, 9 ist ein Walzenpaar 13, 14 nachgeordnet. Zwischen den beiden Walzen 13, 14 ist der geschnittene Materialabschnitt geführt, wobei sich die jeweiligen Mitnehmer 4, 6 von diesem lösen können. Die eine der beiden Walzen ist als eine Zugwalze 13 ausgebildet und vorzugsweise von einem Servomotor mit Winkelgeber angetrieben. Die zweite Walze arbeitet als Führungswalze 14 und ist dazu über einen entsprechend angepassten Hubmagneten 3 linear verstellbar. Der Verstellhub verläuft in einer Linearführungsachse y senkrecht zur Transportrichtung A. So kann der geschnittene Materialabschnitt 11 im Walzenpaar fest gefasst und geführt werden. Dem Walzenpaar 13, 14 ist noch eine Lichtsensorik 15, beispielsweise Lichtschranke, nachgeordnet. Diese ist dazu ausgerichtet, eine Anfangskante des geschnittenen Bogens oder Materialabschnitts 11 zu detektieren und ein entsprechendes Ausgangssignal an eine Steuerung abzugeben. Verknüpft diese Steuerung dieses Lichtsensorik-Signal mit dem Winkellagewert, der vom Winkellagegeber des Servo-Antriebs der Zugwalze 13 ausgegeben ist, lässt sich durch die Steuerung die Position des Materialabschnitts 11 ermitteln und beispielsweise über Veränderung von Geschwindigkeit oder Beschleunigung beeinflussen oder nachregeln.

Der Lichtschrankensensorik nachgeordnet sind pneumatische Ansaug- und Blaselemente 16 bzw. 17, welche in an sich bekannter Weise dem Halten und Führen des Materialabschnitts 11 für das nachfolgende Falzen mittels des Falzmessers 18 dienen. Letzteres ist wiederum über einen Linearantrieb in Form eines Hubmagneten 2 in Querrichtung Q senkrecht zur Transportrichtung A mit vorbestimmtem Hub verschiebbar. Die Verschiebung entspricht der oben genannten Linearführungsachse y. Der Verschiebungshub des Falzmessers 18 ist derart bemessen und ausgerichtet, dass die Falzmesser-Spitze zwischen zwei Führungsleisten 19 den geschnittenen Materialabschnitt 11 im Bereich einer Sollfalzlinie in die Aufnahme eines Greifers 20 hinein stößt. Letzterer ist von einem Greiferstellantrieb 21 zum Öffnen und Schließen betätigbar. Der Greiferstellantrieb 21 ist an einem Schlitten 10 befestigt, der entsprechend der Linearführungsachse y bzw. Querrichtung Q senkrecht zur Transportrichtung A in einem Linearmotor 9 verstellbar gelagert ist. Letzterer ist ortsfest abgestützt.

Dem Greifer 20 ist eine Bogenauslage 22 nachgeordnet. Durch Öffnen des Greifers 20 mittels seines Stellantriebs 21 kann der gefalzte Bogen 12 auf die Bogenauslage 22 fallen und weg transportiert werden.

Zum Bewegungsablauf der Gesamt-Anordnung nach Figur 1 wird noch folgendes ausgeführt:

Gemäß der in Figur 1 gezeichneten Stellung befinden sich gerade das bezüglich der Transportrichtung A links von der Objektbahn 1 befindliche Schneidmittel 5, 7 und der rechts von der Objektbahn 1 befindliche Mitnehmer 4, 6 jeweils im Eingriff mit der Objektbahn. Komplementär dazu ist beim rechtsbefindlichen Schneidmittel 5, 7 der Schneidmesserträger 5 mit dem Schneidmesser 7 so eingefahren, dass ausreichend Platz für den rechtsbefindlichen Mitnehmer 4, 6 verbleibt. Umgekehrt ist das linksbefindliche Schneidmittel 5, 7 durch den zugehörigen Hubmagneten 2 ausgefahren, während der linksbefindliche Zweiachs-Linearantrieb 10, 9, 2 den linksbefindlichen Mitnehmer 4, 6 von der Schneidstelle so ausreichend entfernt hat, dass der Schneidvorgang durch das linksbefindliche Schneidmittel 5, 7 nicht gestört ist. Ist das Abtrennen des Materialabschnitts 11 von der durchgehenden Objektbahn 1 vollendet, wird das linksbefindliche Schneidmittel 5, 7 durch den zugehörigen Hubmagneten 2 in Querrichtung Q wieder weg- beziehungsweise eingezogen, während der noch mit dem abgetrennten Materialabschnitt 11 in Eingriff stehende Mitnehmer 4, 6 auf der rechten Seite mittels seines zugehörigen Zweiachs-Linearantriebs 9, 10, 2 von der Schneidstelle in Richtung zur eigentlichen Falzstation verfahren wird. Es kommen also abwechselnd das linksbefindliche Schneidmittel 5, 7 und der rechtsbefindliche Mitnehmer 4, 6 einerseits und das rechtsbefindliche Schneidmittel 5, 7 und der linksbefindliche Mitnehmer 4, 6 andererseits mit dem zu bearbeitenden Material (Objektbahn 1, Materialabschnitt 11) in Eingriff. Jeweils im Gegentakt sorgen die beidseitigen Zweiachs-Linearantriebe 10, 9, 2 für das gegenphasige Verfahren der zugehörigen Mitnehmer 4, 6 und die beidseitigen Schneidmittel-Hubmagnete 2 für das gegenphasige Aus- bzw. Einfahren der Schneidmittel 5, 7, was von einer Falzsteuerung koordiniert ist.

Im Zuge des Weitertransports der geschnittenen Materialabschnitte 11 über das Walzenpaar 13, 14 gelangt der Materialabschnitt 11 in den Bereich des Falzmessers 18 mit zugehörigem, auf- und zu klappbaren Greifer 20. Diese Transportbewegung lässt sich gezielt mittels der Zugwalze 13 mit durch ausgefahrenem Hubmagnet 3 in Anlage gebrachter Führungswalze 14 in Wirkungsverbindung mit der Lichtsensorik 15 steuern, wobei sich die Position der Materialabschnitte 11 anhand der Ausgangssignale der Lichtsensorik 15 und des in den Servo-Antrieb der Zugwalze 13 integrierten Winkelgebers in der Steuerung errechnen und berücksichtigen lässt. Dadurch kann, wenn der Materialabschnitt 11 durch das Falzmesser 18 in den Greifer 20 gestoßen wird, damit koordiniert die bis dahin anliegende Führungswalze 14 mittels des entsprechend angesteuerten Hubmagneten 3 sich zurückziehen, damit ausreichend Material für die Erzeugung des Falzbogens frei wird.

Die Ausführungsform nach Figur 2 unterscheidet sich von der nach Figur 1 zum einen durch die spezielle Ausbildung des Schneidmessers 7, indem dessen Messerschaft über eine gebogene Führungsschulter 24 in eine spitze Schneidkante 23 ausläuft. Zum anderen ist die Punkturnadel nach Figur 1 ersetzt durch einen auf- und zu klappbaren Greifer 26, welcher zum Erfassen der mittels der Schneidkante 23 und der gebogenen Führungsschulter 24 des Schneidmessers 7 heraus gebogenen Anfangskante des abgetrennten Materialabschnitts der Objektbahn 1 ausgebildet ist. Zum Auf- und Zuklappen des Greifers 26 dient wiederum ein Greiferstellantrieb 21, welcher dem Greiferstellantrieb des dem Falzmesser zugeordneten Greifers 20 gemäß Figur 1 gleichartig sein kann. Im Übrigen gelten die obigen Ausführungen zur Figur 1 hier entsprechend.

Bezugszeichenliste

A

Bewegungsrichtung der Bedruckstoffbahn, Transportrichtung

Q

Querrichtung

X

Linearführungsachse

y

Linearführungsachse

1

Bedruckstoffbahn

2

Hubmagnet

3

Hubmagnet

4

Träger f. Punkturnadeln und Schneidleiste

5

Träger f. Schneidmesser

6

Punkturnadeln

7

Schneidmesser

8

Schneidleiste

9

Linearmotor (LIM m. Langstator)

10

Schlitten

11

geschnittener Bogen

12

gefalzter Bogen

13

Zugwalze (servogetrieben mit Winkelgeber)

14

Führungswalze

15

Lichtschranke f. Detektion d. Bogenanfangs

16

Ansaugelement

17

Blaselement

18

Falzmesser

19

Führungsleiste

20

Greifer

21

Greiferstellantrieb

22

Bogenauslage

23

Schneidkante

24

Führungsschulter

25

geführtes Bahnende / geführter Bogenanfang

26

Greifer