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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Bearbeitung von Seitenkanten von blattförmigen Bedruckstoffen, gemäß des Oberbegriffs
des Anspruchs 1, insbesondere zum Bearbeiten von Seitenkanten von
in Stapeln angeordneten blattförmigen Bedruckstoffen,
zur Vorbereitung einer Klebebindung.
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Für
Bücher
oder Broschüren
in kleinen Auflagen wird häufig
zum Verbindung der einzelnen Blätter eine
Klebebindung verwendet. Besonders werden Klebebindung für die Weiterverarbeitung
von Digitaldrucken und Kopien eingesetzt, da hierbei besonders niedrige
Auflagen, z.B. von nur einem Exemplar hergestellt werden.
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Zur Herstellung einer Klebebindung
werden die blattförmigen
Bedruckstoffe, die am Ende das fertig gebundene Buch oder die Broschüre ausmachen, zunächst gesammelt
und in einem Stapel zueinander ausgerichtet. Dieser Stapel blattförmiger Bedruckstoffe
wird derart geklemmt, so dass ein Verrutschen der einzelnen blattförmigen Bedruckstoffe
im Stapel möglichst
ausgeschlossen ist. Im Anschluss wird eine Seite des Stapels blattförmiger Bedruckstoffe zunächst plangefräst und dann
mit einem geeigneten Klebemittel bestrichen. Als Klebemittel kommen
verschiedene Heißleime
oder Kaltleime, sogenannte Dispersionsleime in Frage. Die Art des
Klebemittels ist für
die vorliegende Erfindung allerdings unerheblich. Werden die Seitenkanten
der blattförmigen
Bedruckstoffe lediglich abgefräst
bevor das Klebemittel aufgetragen wird, so hat das Klebemittel in
der Regel nur eine geringe Kontaktfläche mit dem blattförmigen Bedruckstoff,
der fixiert werden soll, da das Klebemittel sich nur mit einer geraden
Seitenkante der einzelnen blattförmigen
Bedruckstoffe verbinden kann. Dies führt zu einer niedrigen Ausreißfestigkeit
der blattförmigen
Bedruckstoffe im fertig gebundenen Produkt.
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Die Qualität der Klebebindung kann verbessert
werden, indem die Oberfläche
der Seitenkante und damit die Kontaktfläche zwischen Klebemittel und
blattförmigem
Bedruckstoff vergrößert wird.
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Eine weitere Verbesserung der Klebebindung
kann dadurch erzielt werden, indem die Benetzung der Seitenkante
des blattförmigen
Bedruckstoffs durch Klebstoff verbessert wird. Dies kann zum Beispiel
dadurch erfolgen, indem die Papierfasern der Seitenkante des blattförmigen Bedruckstoffs
freigelegt wird, die letztlich für
die mechanische Verankerung des blattförmigen Bedruckstoffs in dem
Klebemittel sorgen. Insbesondere bei gestrichenen Papieren ist dies
eine wichtige Anforderung, da auch bei diesen nur der Faseranteil
zur Festigkeit beiträgt,
der Strichanteil aber hier bis zur Hälfte des Materials ausmachen
kann. Daher wird in vielen Vorrichtungen zur Bearbeitung von Seitenkanten
von blattförmigen
Bedruckstoffen in Vorbereitung einer Klebebindung ein zusätzliches
Kerbwerkzeug oder anderes Aufrauwerkzeug verwendet, um die Papierfaser
freizulegen und die Verankerung zwischen Papier und Klebemittel
zu verbessern. Neben der Aufrauung der Seitenkanten der blattförmigen Bedruckstoffe
im Stapel ist es aber zusätzlich
notwendig, die zu verklebende Fläche
zunächst
zu egalisieren, was typischerweise mit einem Fräswerkzeug in einem ersten Schritt
erreicht wird. Zwingend ist der Schritt des Abfräsens der zu verklebenden Seite
des Stapels bei der Klebebindung von Signaturen, da hier zunächst die
Rückenfalze
abzuschneiden sind.
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Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise
in der schweizerischen Patentschrift
CH
30 36 78 offenbart. In einem ersten außen liegenden Ring sind Schneidwerkzeuge
zur Egalisierung eines Buchrückens
angebracht, in einem inneren Ring sind Kerbwerkzeuge zur Aufrauung
des Buchrückens
vorgesehen. Ein vorbeigeführter
Buchblock wird dadurch zunächst
von den Schneidwerkzeugen egalisiert und im Anschluss von den Kerbwerkzeugen
mit bogenförmigen,
sich gegenseitig kreuzenden Kerben auf dem Rücken versehen.
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Eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung wird
in der deutschen Patentschrift
DE 19 29 901 C3 offenbart. In dieser Vorrichtung
rotiert eine Messerscheibe auf einer Antriebswelle, wobei die Messerscheibe
Schneidzähne
entlang ihres Umfangs trägt, um
die Rückenkante
eines Papierstapels zu beschneiden, der darüber hinweggeführt wird.
Ferner sind auf der Messerscheibe ein oder mehrere nach oben gerichtete
Schneidzähne
derart angebracht, dass sie vertikal positioniert werden können. Dadurch
lässt sich
die Schneidtiefe der nach oben gerichteten Schneidzähne verändern.
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Eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung, die
das Egalisieren oder Aufrauen eines Buch- oder Broschürenblocks vor dem Auftragen
von Klebstoff in einem Werkzeugkopf kombiniert, wird in der deutschen
Offenlegungsschrift
DE
100 22 836 A1 offenbart. In dieser Vorrichtung ist ein
rotationsangetriebener Werkzeugkopf mit am Umfang verteilten äußeren Werkzeugen
zum Bearbeiten des Blockrückens,
wie Fräsen
oder Beschneiden, und mit innerhalb der äußeren Werkzeuge angeordneten
Werkzeuge zum Nachbearbeiten des Blockrückens, wie Kerben und Aufrauen,
versehen. Die Vorrichtung sieht eine stufenweise Höhenverstellung
zwischen den ersten Werkzeugen und den zweiten Werkzeugen vor, um die
Schneidtiefe der zweiten Werkzeuge zu verändern. In einer besonderen
Ausführungsform
sind zudem Bürsten
auf dem Werkzeugkopf vorgesehen, die den bei der Bearbeitung des
Buchblockrückens
entstehenden Staub sowie anfallende lose Papierpartikel beseitigen.
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Eine weitere Vorrichtung zum Einbringen
von Kerben in die Seitenkanten von blatförmigen Bedruckstoffen in einem
Stapel zur Vorbereitung einer Klebebindung wird in der britischen
Patentanmeldung
GB 20
96 945 A offenbart. In dieser Vorrichtung sind Kerbmesser
auf einer rotierenden Scheibe angebracht, über welche ein Stapel blattförmiger Bedruckstoffe
geführt
wird. Die Rotationsachse des Werkzeugkopfs ist leicht bezüglich der
Senkrechten, zur Bewegungsrichtung des Stapels blattförmiger Bedruckstoffe,
geneigt, so dass die Kerbzähne
nur auf einer Seite des Werkzeugkopfes in Kontakt mit dem Stapel
blattförmiger
Bedruckstoffe treten.
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Eine weitere Vorrichtung zum Aufrauen
eines aus zusammengepressten einzelnen Druckbogen gebildeten Buchblockrückens wird
in der europäischen
Patentschrift
EP 799 718 B1 offenbart.
Hier weist die Bearbeitungsebene des Aufrauwerkzeuges einen flachen
Anstellwinkel α bezüglich des
Buchblockrückens
auf, derart, dass das Aufrauwerkzeug beim Durchlauf durch die in
Fortbewegungsrichtung nachlaufenden Abschnitte Markierungen bilden,
deren Bearbeitungstiefe von denen in der Fortbewegungsrichtung vorauslaufenden
Abschnitten gebildeten Markierungen verschieden ist.
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Eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung wird
in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 196 50 851 A1 offenbart. Diese Vorrichtung
weist zwei gegensinnig drehend angetriebene, jeweils mehrere Bearbeitungswerkzeuge
tragende Werkzeugköpfe, wobei
die Werkzeugköpfe
um eine gemeinsame Achse drehend angeordnet sind. Durch diese Anordnung können beim
Seitenkantenbeschnitt auftretende Querkräfte kompensiert werden.
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Wie aus dem angeführten Stand der Technik zu
erkennen ist, besteht Bedarf an Vorrichtungen zur Bearbeitung von
Seitenkanten von blattförmigen
Bedruckstoffen, insbesondere zur Vorbereitung einer Klebebindung
und insbesondere an Vorrichtungen, die das Egalisieren und Aufrauen
der Seitenkanten in einem einzigen Werkzeugkopf vereinen. Es ist
daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung
zur Bearbeitung von Seitenkanten von blattförmigen Bedruckstoffen zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird mit Hilfe der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Weitere Merkmale ergeben sich
aus den Zeichnungen und den Unteransprüchen.
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Demgemäß handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
um eine Vorrichtung zum Bearbeiten von entlang einer Bewegungsrichtung
bewegten Seitenkanten von in einem Stapel angeordneten blattförmigen Bedruckstoffen
in einer Schnittebene, wobei diese einen rotationsangetriebenen
Werkzeugkopf mit einer festen Drehachse aufweist, wobei auf dem
Werkzeugkopf im Wesentlichen kreisförmig Kerbelemente für das Aufrauen
der Seitenkanten der blattförmigen
Bedruckstoffe angeordnet sind und um die im Wesentlichen kreisförmig angeordneten
Kerbelemente Schneidelemente für
den Kantenbeschnitt blattförmiger
Bedruckstoffe angeordnet sind, wobei die Drehachse relativ zur Senkrechten
auf der Schnittebene einen spitzen Winkel α bildet, so dass die Schneidelemente
nur auf einer Seite des Werkzeugkopfes in Kontakt mit den Seitenkanten
der blattförmigen
Bedruckstoffe gelangen. Dabei handelt es sich bei der Seite des
Werkzeugkopfes insbesondere um die in Bewegungsrichtung vorauseilende
Seite.
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Dadurch, dass die Schneidelemente
nur auf einer Seite in Kontakt mit den Seitenkanten der blattförmigen Bedruckstoffe
gelangen, können
die bei der Bearbeitung auftretenden Schnittkräfte reduziert werden, was zu
einer höheren
Leistung des Schneidwerkzeugs führt.
Durch die Reduzierung der Schnittkräfte kann ein Auffächern des
Stapels blattförmiger Bedruckstoffe
während
der Bearbeitung verhindert werden.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich
aus der Neigung der Drehachse, womit unvermeidbare Fertigungs- und
Montagetoleranzen, die zu einer Taumelbewegung des Werkzeugkopfes
führen,
durch ausreichend große
Wahl des Winkels α kompensiert
werden kann.
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Durch die Anordnung von Kerbelementen und
Schneidelementen auf dem gleichen Werkzeugkopf kann sehr günstig auf
die Aufrautiefe der Kerbelemente Einfluss genommen werden. Die Aufrautiefe,
die das Eindringen der Kerbelemente über der Schnittebene angibt,
ist ein wesentlicher Faktor, der in die Eigenschaften einer fertigen
Klebebindung eingeht. Eine geringe Aufrautiefe führt dazu, dass das auf die
bearbeiteten Seitenkanten der in dem Stapel angeordneten blattförmigen Bedruckstoffe
aufgetragenen Klebemittel nur gering seitlich in den Stapel blattförmiger Bedruckstoffe
eindringen kann. Eine geringe Eindringtiefe des Klebemittels ist
Typischerweise mit einer geringen Ausreißfestigkeit der blattförmigen Bedruckstoffe
aus dem Stapel, aber einem vorteilhaften Aufschlagverhalten des
gebundenen Stapels blattförmiger
Bedruckstoffe verbunden. Eine große Aufrautiefe und damit ein
erhöhtes
Eindringen des Klebemittels in die Seite des Stapels blattförmiger Bedruckstoffe
führt dagegen
umgekehrt typischerweise zu einer hohen Ausreißfestigkeit der blattförmigen Bedruckstoffe
aus dem Stapel, aber einem schlechten Aufschlagverhalten des gebundenen Stapels.
Um sowohl ein gutes Aufschlagverhalten des gebundenen Stapels blattförmiger Bedruckstoffe und
eine hohe Ausreißfestigkeit
zu erreichen, ist es daher erforderlich, die Aufrautiefe möglichst
optimal einzustellen. Diese optimale Aufrautiefe kann unterschiedlich
sein für
verschiedene Arten von blattförmigen
Bedruckstoffen, je nach Qualität
der blattförmigen
Bedruckstoffe Papiergewicht, Material usw. Durch die Anordnung von
Kerbelementen und Schneidelementen auf dem selben Werkzeugkopf kann
diese vorgegebene Aufrautiefe im Zehntel Millimeterbereich durch
eine einmalige Justage der Position der Kerbelemente vergleichsweise
einfach vorgenommen werden. Eine Justage zweier einzelner Bearbeitungsstationen
zueinander im Zehntel Millimeterbereich ist dagegen nicht notwendig.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich
bei der Anordnung von Kerbelementen und Schneidelementen auf dem
selben Werkzeugkopf durch den geringen erforderlichen Bauraum, wodurch
kompakte Klebebinder mit vorteilhaften Leistungsdaten realisiert
werden können.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist der Winkel α derartig eingestellt,
so dass die Kerbelemente zwei Mal in die Schnittebene der blatförmigen Bedruckstoffe
eintauchen, die Schneidelemente dagegen nur ein Mal. Einerseits
lässt es
sich dadurch erreichen, dass die Kerbelemente in zwei unterschiedlichen
Aufrautiefen die Seitenkanten der blattförmigen Bedruckstoffe einkerben.
Dadurch, dass die Kerbelemente beim zweiten Eintauchen in geringerer
Aufrautiefe die Seitenkanten einkerben, kommt es zu geringeren Schnittkräften. Wird
in diesem Bereich jedoch der Stapel blattförmiger Bedruckstoffe leicht
aufgefächert,
so führen
die geringeren Schnittkräfte
zu einer vorteilhaften Entstaubung der Schnittebene. Eine gründliche
Entstaubung der bearbeiteten Seitenkante der blattförmigen Bedruckstoffe
ist wichtig, da die Papier- und Staubpartikel, die sich sonst auf
der bearbeitenden Oberfläche
befinden, das Benetzen der Seitenkanten durch Klebemittel beeinträchtigen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist die Kerbtiefe der Kerbelemente stufenlos verstellbar. Dies ist
insbesondere dann von Vorteil, um die Bearbeitung der Seitenkanten
der blattförmigen
Bedruckstoffe an die Eigenschaften des Stapels anzupassen, z. B.
Anzahl der blattförmigen
Bedruckstoffe im Stapel, Art der blattförmigen Bedruckstoffe, ob und
wie die blatförmigen Bedruckstoffe
bedruckt sind, insbesondere im Bereich der zu bearbeitenden Seitenkante
usw. Die stufenlose Verstellbarkeit der Kerbtiefe kann beispielsweise
durch eine stufenlose Verstellbarkeit des Winkel α erreicht
werden. Andererseits können
die Kerbelemente auf einem Kerbring angeordnet sein, der mittels
eines Linksgewindes und mit einer entsprechenden Vorrichtung zur
Fixierung in einer gewünschten
Position bezüglich
der Schneidkante bzw. der Schnittebene der Schneidelemente höhenverstellbar
ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind die Kerbelemente auf einem Kerbring angeordnet und die Schneidelemente
auf einem Schneidring angeordnet, wobei Kerbring und Schneidring
gesondert am Werkzeugkopf lösbar
befestigt werden. Dadurch kann die Endmontage des Werkzeugkopfs
erleichtert werden und die Gesamtheit der Schneidelemente auf leichte
Art und Weise ausgewechselt werden. Dies ist insbesondere dann von
Vorteil, wenn beispielsweise die Schneidelemente zunächst alle
am Schneidring befestigt werden, um dann gemeinsam in ihre endgültige Form
geschliffen zu werden. Dieser Art ist es möglich, die Schneidkanten aller
einzelnen Schneidelemente auf dem Schneidring mit sehr geringen
Toleranzen behaftet in die gleiche Schneidebene zu bringen. Das
gleiche gilt für
die Herstellung eines Kerbringes und den entsprechenden Kerbelementen. Alternativ
ist es möglich
eine Befestigung zwischen Schneidring und Kerbring vorzusehen, so
dass keine Justage zwischen Schneidring und Kerbring erforderlich
ist. Auch eine Anordnung von Kerbelementen auf dem Schneidring zwischen
den einzelnen Schneidelementen oder wenigstens einigen Schneidelementen
liegt ebenfalls im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im letzten
Fall kann durch die Verschiebung der Kerbelemente zwischen die Schneidelemente
ein größerer Radius
der kreisförmigen
Anordnung der Kerbelemente erreicht werden, so dass eine größere Anzahl
von Kerbelementen auf dem Werkzeugkopf Platz finden kann. In diesem
Fall wäre zusätzlich auch
die Geschwindigkeit, mit der die Kerbelemente in die abgefräste Seite
des Stapels blattförmiger
Bedruckstoffe durch den größeren Radius vergrößert, was
zu einer Verbesserung der Belastung der Kerbelemente führt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der
erfinderischen Vorrichtung ist auf der den blattförmigen Bedruckstoffen
abgewandten Seite des Kerbringes mindestens ein Kerbelement angebracht.
Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn sich durch den Einbau
des gewendeten Kerbringes in den Werkzeugkopf eine zweite bevorzugte
Kerbtiefe erreichen lässt.
Auf diese Weise kann eine Anpassung der Aufrautiefe zwischen zwei
bevorzugten Aufrautiefen auf einfache Art und Weise erreicht werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
erfolgt eine Einstellung der Aufrautiefe durch Unterlegen des Kerbringes. Dabei
wird, je nach gewünschter
Aufrautiefe, eine geeignete Unterlegscheibe zwischen Kerbring und Werkzeugkopf
eingelegt. Diese Unterlegung kann wahlweise zusätzlich zu einer stufenlosen
Höhenverstellung,
in Kombination mit einer stufenlosen Höhenverstellung oder anstelle
einer stufenlosen Höhenverstellung
der Aufrautiefe der Kerbelemente Verwendung finden. Ebenfalls liegt
es im Rahmen der Erfindung, dass die gewünschte Aufrautiefe durch Kombination
mehrerer Unterlegscheiben zwischen Kerbring und Werkzeugkopf erzielt
wird. Es ist dem Fachmann klar, dass anstelle von Unterlegscheiben
auch andere geeignete Mittel zum Unterlegen verwendet werden können.
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In einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind die Schneidelemente an dem Schneidring angelötet, insbesondere
bevor die Schneidelemente in ihre endgültige Form geschliffen werden.
Dadurch wird zwar das Auswechseln einzelner Schneidelemente am Schneidring
erschwert, dagegen ist aber keine weitere Justage der einzelnen
Schneidelemente erforderlich. Insbesondere fallen auf diese Weise
alle Montagetoleranzen der Schneidelemente untereinander weg. Alternative,
nichtlösbare
Verbindungsmethoden zur Verbindung zweier Metallteile können erfindungsgemäß ebenfalls
zum Einsatz kommen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist auf dem Werkzeugkopf eine Reinigungsbürste integriert. Die Reinigungsbürste ist
auf der Oberfläche
des Werkzeugkopfs im Bereich, der innerhalb der Anordnung der Schneidelemente
liegt, angebracht und dient zu einer Verbesserung der Entstaubung
der bearbeiteten Fläche
des Stapels blattförmiger
Bedruckstoffe.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird durch die Rotation des Werkzeugkopfs gezielt ein Unterdruck im
Bereich des Werkzeugkopfes erzeugt, der die bei der Bearbeitung
entstehenden Staub- und Papierpartikel absaugt. Dies kann beispielsweise
dadurch erreicht werden, dass eine Lüfterspirale im Zentrum der Frässcheibe
vorgesehen ist, die vergleichbar mit dem Wirkprinzip eines Haartrockners
durch die Rotation der Frässcheibe
ein Luftstrom von der bearbeiteten Fläche des Stapels blattförmiger Bedruckstoffe weg
erzeugt. Dadurch kann eine vorteilhafte Absaugung direkt am Entstehungsort
der Staub- und Papierpartikel erreicht werden, was wiederum die
Entstaubung fördert
und damit durch die Verbesserung der Benetzung der Seitenränder der
blattförmigen Bedruckstoffe
durch das Klebemittel die Qualität
der Klebebindung verbessert.
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Bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungen
werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen
näher beschrieben.
Es zeigen in schematischer Darstellung:
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1 eine
symmetrische Ansicht des Werkzeugkopfes der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 eine
Seitenansicht im Schnitt des Werkzeugkopfes der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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3 ein
Diagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bezüglich Höhenschlags;
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4 die
Neigung der Drehachse des Werkzeugkopfs in der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Wie in 1 gezeigt
besteht der Werkzeugkopf 20 aus einem Werkzeugträger 21,
auf dessen Oberfläche
ein Schneidring 30 und ein Kerbring 40 angebracht
sind. Der Werkzeugkopf 20 ist an einer Welle 10 (vergl. 4) angebracht. Die Welle 10 ist rotationsangetrieben.
Weitere, allgemein bekannte und zum Betrieb der Vorrichtung erforderliche
Antriebsführungs-
und/oder Befestigungsmittel sowie Kurvenscheiben und Steuerungen
sind nur schematisch dargestellt bzw. werden nur in allgemeiner
Form beschrieben.
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Der Werkzeugkopf 20 rotiert
bei Bearbeiten eines Stapels blattförmiger Bedruckstoffe um die
mit dem Bezugszeichen 12 in 2 gekennzeichnete Drehachse
in einer Richtung, die in den Figuren mit dem Bezugszeichen 14 gekennzeichneten
Pfeils angegeben ist. Wie in 1 zu
erkennen ist, weist der Schneidring 30 am Umfang eine Anzahl
von Schneidelemente 32 auf. Die Schneidelemente 32 sind
in der Drehrichtung 14 nach vorne geneigt an dem Schneidring 30 befestigt.
Die Schneidelemente 32 weisen Schneidsegmente 34 auf,
die den Schnitt durch die blattförmigen
Bedruckstoffe 1 verursachen. Die Schneidsegmente sind dabei
die in Bewegungsrichtung 14 vorauseilenden Außenkanten
der Schneidelemente 32. Der Schnitt durch die blattförmigen Bedruckstoffel
findet im Wesentlichen an der Schneidecke 37 statt, die
das obere Ende der Schneidsegmente 34 darstellt. Das Schneidsegment 34 weist
einen typischen Hinterschnitt auf. Die Schneidelemente 32 können einerseits
an den Schneidringen 30 lösbar befestigt angebracht sein, beispielsweise
durch Anschrauben, andererseits können die Schneidelemente 32 auch
an den Schneidringen 30 unlösbar befestigt sein, z. B.
durch Anlöten.
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Bei den Schneidelemente 32 handelt
es ich z. B. um Diamant geschliffene Hartmetallplättchen, eine
andere Möglichkeit
sind geschliffene Stahlplättchen,
die nachträglich
gehärtet
werden, z. B. durch Ionenimplatation. Letztere Methode hat den Vorteil, dass
das Schleiferwerkzeug, zur Herstellung der Schneidsegmente 34 bzw.
Schneidecke 37 weniger verschleißt. Dadurch werden die Schneidelemente 32 kostengünstiger
in ihrer Fertigung.
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Innerhalb des Schneidrings 30 ist
auf der Oberfläche
des Trägers 21 ein
Kerbring 40 angebracht, an dem Kerbelemente 36 befestigt
sind. Bei den Kerbelementen 36 kann es sich ebenfalls um
Diamant geschliffene Hartmetallplättchen handeln oder um geschliffene
Stahlplättchen,
die nachträglich
gehärtet
wurden, z. B. durch Ionenimplatation. Die Kerbelemente 36 weisen
ebenfalls eine obere Ecke 39 auf, die maßgeblich
die Aufrautiefe der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestimmt. Die
Aufrautiefe der Kerbelemente 36 bzw. der oberen Ecke 39 der
Kerbelemente 36 ergibt sich aus dem Höhenversatz zwischen der oberen
Ecke 39 der Kerbelemente 36 und der oberen Ecke 37 der
Schneidsegmente 34.
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Wie in 1 gezeigt,
sind die Schneidelemente und die Kerbelemente im Wesentlichen auf
einem Kreis angeordnet. Dies ist aber nicht notwendigerweise so.
In einer nicht gezeigten, alternativen Ausführungsform können die
Kerbelemente 36 in radialer Richtung versetzt sein, um
alternative Kerbmuster in der abgefrästen Seite des Stapels blattförmiger Bedruckstoffe 1 zu
erzielen. Ebenfalls ist es denkbar, zwei oder mehr Kerbringe 40 auf dem
Werkzeugkopf 20 vorzusehen, die auch zum Beispiel nur eine
geringere Anzahl an Kerbelementen 36 pro Kerbring 40 aufweisen.
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In einer alternativen, nicht gezeigten
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist es vorgesehen, den Schneidring 30 und den Kerbring 40 mit
einzelnen Antrieben zu versehen und Schneidring 30 und
Kerbring 40 mit einer Relativgeschwindigkeit zueinander
rotieren zu lassen, insbesondere gegenläufig. Beim gegenläufigen Rotieren
von Kerbring 30 und Schneidring 40 kann durch
die auftretenden Gegenkräfte
das Beschneiden, bzw. Einkerben verbessert werden. Ebenfalls wird
das Auffächern
Stapels blattförmiger
Bedruckstoffe 1 durch die Gegenkräfte reduziert.
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Wie in 2 zu
erkennen ist, kann auf diesen Höhenversatz
zwischen der oberen Ecke 39 der Kerbelemente 36 und
der oberen Ecke 37 der Schneidsegmente 34 dadurch
Einfluss genommen werden, indem Unterlegscheiben 60 zwischen
den Kerbring 40 und den Werkzeugträger 21 eingelegt werden.
Da in der dargestellten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
wie in 2 zu erkennen
ist, der Kerbring 40 auf dem Schneidring 30 liegt,
der wiederum auf dem Träger 21 ruht,
müssen die
Unterlegscheiben 60 zwischen dem Kerbring 40 und
dem Werkzeugträger 21 zwischen
dem Kerbring 40 und dem Schneidring 30 unterlegt
werden, um eine Änderung
der Aufrautiefe zu erreichen. Unterlegscheiben 60 können des
Weiteren zwischen Werkzeugträger 21 und
Schneidring 30 eingelegt werden, um Einfluss auf die Schneidebene 9 zu
nehmen.
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In 3 ist
die Lage der oberen Ecken 37 der Schneidsegmente 34,
bzw. oberen Ecken 39 der Kerbelemente 36 durch
den Einfluss einer Taumelbewegung des Werkzeugkopfes 20 gezeigt.
Von links wird ein Stapel blattförmiger
Bedruckstoffe 1 mit einer Seitenkante 3 entlang
einer mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichneten Pfeil nach
rechts bewegt. Die Y-Position 0 gibt
die gewünschte
Schnittebene 9 an. Die mit den Rauten gekennzeichneten
Punkte geben die Lage von links nach rechts der vorauseilenden obersten
Ecke 37 eines Schneidsegments 34 eines ersten
Schneidelements 32, die oberste Ecke 39 eines
ersten Kerbelements 36, die auf dem Werkzeugkopf 20 gegenüberliegende
oberste Ecke 39 eines zweiten Kerbelements und die oberste
Ecke 37 eines Schneidsegments 34 eines auf dem Werkzeugkopf 20 gegenüberliegenden
zweiten Schneidelements 32 an. In diesem vorteilhaften
Fall liegt die oberste Ecke 37 des Schneidsegments 34 des
ersten Schneidelementes 32 knapp unterhalb der Schnittebene 9,
die oberste Ecke 39 des ersten Kerbelements 36 knapp oberhalb
der Schnittebene 9, wodurch eine Aufrautiefe von 200 μm erreicht
wird. Die oberste Ecke 39 des zweiten Kerbelements 36,
das auf der gegenüberliegenden
Seite des Werkzeugkopfes 20 angeordnet ist, würde bei
einem Werkzeugkopf 20 ohne Höhenschlag weit unterhalb der
Schnittebene 9 liegen, ebenso würde die oberste Ecke 37 eines Schneidsegmentes 34 eines
zweiten Schneidelements 32 weit unter der Schnittebene 9 und
der tatsächlichen
Schnittebene, die auf Höhe
der obersten Ecke 37 des Schnittsegments 34 des
ersten Schneidelements 32 liegt, liegen. In diesem Fall
ist es also nicht vorgesehen, dass die obersten Ecken 39 des ersten
und der zweiten Kerbelemente 36 zwei Mal in die Schnittebene 9 einkerben.
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Die mit den Vierecken gekennzeichneten Punkte
geben die Position der obersten Ecken 37, 39 an,
wenn der Werkzeugkopf 20 einen maximalen Wert des für Fertigungs-
und Montagetoleranzen typischerweise verursachten Höhenschlags
des Werkzeugkopfes 20 berücksichtigt, und sich der Werkzeugkopf 20 in
einer von der mit den Rauten gekennzeichneten Position um 180° gedrehten
Lage befindet. In dieser um 180° gedrehten
Lage hat sich insbesondere die Position des ersten Schneidelements 32 bzw.
ersten Kerbelements 36, vom Höhenschlag abgesehen, mit der
Lage der zweiten Schneidelemente 32 bzw. Kerbelemente 36 vertauscht.
Wie in 3 zu sehen ist,
ist die ursprüngliche
Neigung der Drehachse 12 bezüglich der Senkrechten 7 auf
der Schnittebene 9 derart gewählt, dass auch bei den maximal auftretenden
Montage- bzw. Fertigungstoleranzen sich eine Anordnung der obersten
Ecken 37 der Schneidsegmente 34 der Schneidelemente 32 ergibt, wobei
die vorauseilende obere Ecke 37 immer noch eine tatsächliche
Schnittebene erzeugt, die über
der Position der nacheilenden oberen Ecke 37 liegt. Es ist
darauf hinzuweisen, das es sich bei dem Wechsel zwischen der 0° Position
und der 180° Position
nicht um eine Änderung
des Winkels α handelt,
sondern lediglich um die Höhenänderung
aufgrund der Taumelbewegung des Werkzeugkopf 20 um die
Welle 10, der durch das nicht vollkommen rechtwinklige
Anbringen des Werkzeugkopfs 20 an der Welle 10 hervorgerufen
wird.
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In diesem Fall ergibt sich für die vorauseilende
obere Ecke 39 der Kerbelemente 36 mit 320 μm ein tieferes
Aufrauniveau als mit der nacheilenden oberen Ecke 36 von
etwa 200 μm.
Hier wird also die beschnittene Seitenkante 3 der blattförmigen Bedruckstoffe 1 zwei
Mal mit unterschiedlicher Aufrautiefe eingekerbt. Die größere Aufrautiefe
des vorauseilenden Kerbelements 36 in der 180° Position
bezüglich
der Aufrautiefe des vorauseilenden Kerbelementes 36 in
der 0° Position,
ergibt sich aus geometrischen Betrachtungen.
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Unabhängig vom Höhenschlag des Werkzeugskopfes 20 kann
durch eine Veränderung
des Winkels α (vergl. 4), wie im oben geschilderten Beispiel
gezeigt, Einfluss auf die Aufrautiefe genommen werden sowie darauf,
ob vorauseilende Kerbelemente 36 und nacheilende Kerbelemente 36 zu
einer Aufrauung der Seitenränder 3 der
blattförmigen Bedruckstoffe 1 führen sollen,
oder ob lediglich die vorauseilende obere Ecke 39 der Kerbelemente 36 zu
einer Einkerbung in der Seitenkante 3 führen soll. In jedem Fall kann
gewährleistet
werden, dass die nacheilende Schnittkante unterhalb der vorauseilenden
Schnittkante liegt, so dass niemals bereits aufgeraute Seitenkanten 3 durch
die nacheilenden Schneidelemente 32 abgetragen werden können.
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In 4 ist
noch einmal das grundlegende Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 gezeigt.
Ein Stapel blattförmiger
Bedruckstoffe 1 mit einer gemeinsamen Seitenkante 3 wird entlang
einer mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichneten Bewegungsrichtung
auf einen Werkzeugkopf 20 zutransportiert. Dafür wird der
Stapel blattförmiger
Bedruckstoffe 1 durch eine Zange 50 am Auffächern gehindert.
Die Zange 50 trägt
weiterhin dazu bei, dass durch die auftretenden Scherkräfte kein Verrutschen
der blattförmigen
Bedruckstoffe 1 im Stapel entsteht. Der Werkzeugkopf 20 mit
Schneidelementen 32 und Kerbelemente 36 befindet
sich in Bewegungsrichtung der blattförmigen Bedruckstoffe 1.
Der Werkzeugkopf 20 rotiert um eine Drehachse 12,
wobei die Drehachse 12 einen Winkel α zur Senkrechten 7 auf
der Schnittebene 9 bildet. Schneidelemente 32 kommen
in der Schnittebene 9 mit den Seitenkante 3 der
blattförmigen
Bedruckstoffe 1 in Kontakt und fräsen dabei die blattförmigen Bedruckstoffe 1 bis
zur Schnittebene 9 ab. Die oberen Ecken 39 der Kerbelemente 36 sind
derart auf dem Werkzeugkopf 20 angeordnet, so dass zumindest
die vorauseilenden Ecken 39 der Kerbelemente 36 über die
Schnittebene 9 ragen, und dadurch die bearbeitende Seite des
Stapels blattförmiger
Bedruckstoffe 1 in einem gewünschten Maß aufraut.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 findet
insbesondere Anwendung in Kleinklebebindern oder anderen Vorrichtungen
zur Vorbereitung von Seitenkanten von blattförmigen Bedruckstoffen 1 vor einer
Seitenkantenbeleimung, kann im Prinzip aber auch zur Bearbeitung
anderer Oberflächen
genutzt werden.
-
- 1
- blattförmiger Bedruckstoff
- 3
- Seitenkante
des blattförmigen
Bedruckstoffs
- 5
- Bewegungsrichtung
des blattförmigen
Bedruckstoffs
- 7
- Senkrechte
auf die Schnittebene des blattförmigen
Bedruckstoffs
- 9
- Schnittebene
- 10
- Welle
- 12
- Drehachse
- 14
- Bewegungsrichtung
des Werkzeugkopfs
- 20
- Werkzeugkopf
- 21
- Werkzeugträger
- 30
- Schneidring
- 32
- Schneidelement
- 34
- Schneidsegment
- 36,
36'
- Kerbelement
- 37
- obere
Ecke des Schneidsegments
- 39
- obere
Ecke des Kerbsegments
- 40
- Kerbring
- 50
- Zange
- 60
- Unterlegscheibe
- 100
- erfindungsgemäße Vorrichtung
- α
- Winkel
zwischen Senkrechter auf Schnittebene und Rotationsachse