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Vorrichtung zum Heften mit metallischen Klammern
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Heften mit metallischen
Klammern, der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruches 1 genannten Art.rBei den
in der Druckindustrie in Sammelheftern verwendeten Drahtheftmaschinen, wie z.B.
in dem Sammelhefter mit Drahtheftung der Firma McCain, Chicago Machinery Laboratories,
Inc., Chicago, USA, können Fehler an den Heftköpfen und Fehler an den verwendeten
Drähten zur selbsttätigen Klanmerherstellung auftreten, so daß das einzelne Druckprodukt
überhaupt nicht oder mit einer nicht ausreichenden Anzahl von Klammern geheftet
wird. Die dann aus dem Sammelhefter heraustransportierten Druckprodukte fallen auseinander.
Wegen der Möglichkeit, daß Klammerfehler auftreten können, war man bisher davon
ausgegangen, daß bestimmte Druckprodukte mit mindestens drei Klammern geheftet werden
müssen, obwohl zur Verhinderung des Auseinanderfallens des Produktes während der
weiteren Handhabung zwei Klammerungen ausreichen würden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum
Heften mit metallischen Klammern der vorstehend genannten Art anzugeben, bei der
eine exakte Überwachung der einzelnen Klammervcrgänge möglich ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Heftkopf und der ihm zugeordnete
Umbiegeblock elektrisch gegeneinander isoliert sind und zwischen ihnen eine Potentialdifferenz
liegt und daß der Heftkopf und der Umbiegeblock mit einer Auswerteschaltung verbunden
sind, die die Berührung einer von dem Heftkopf getragenen Klammer mit dem Umbiegeblock
als Potentialwechsel erfaßt.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist also nicht
darauf beschränkt, daß der Transport von Klammern oder die Ausbildung von Klammern
im Heftkopf erfaßt wird, sondern es wird genau überwacht, ob die Heftklammer das
zusammenzuheftende Material, z.B. ein Druckprodukt, durchstoßen hat und im Umbiegeblock
umgebogen wird.
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Bei einer Vorrichtung der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruches
1 genannten Art, die eine selbsttätige Klammerbildung aus dem Heftkopf zugeführten
Heftdraht aufweist, ist es zweckmäßig, den Heftkopf auf Vorrichtungspotential zu
legen, da bei solchen Drahtheftmaschinen der von den Heftköpfen geführte Heftdraht
sich nicht vom Maschinenpotential trennen läßt.
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Weitere Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung. Eine Ausführungsform der Vorrichtung soll nun anhand
der beigefügten Figuren genauer beschrieben werden. Es zeigt: Figur 1 eine schematische
Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 2 einen Teil der Auswerteschaltung,
Figur 3 ein Zeitdiagramm zur Darstellung des Fehlererfassungstaktes im Vergleich
zum Arbeitstakt der Heftköpfe, Figur 4 einen weiteren Teil der Auswerteschaltung,
Figur 5 ein Zeitdiagramm zur Darstellung der Lage eines Stopimpulses relativ zu
einem Stopsignal und Figur 6 ein Schaltbild der Spannungsversorgung für die Auswerteschaltung
gemäß Figuren 2 und 4.
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Zu heftende Produkte P werden in den Arbeitsbereich von Heftköpfen
1,2,3 einer Drahtheftmaschine 4 mittels eines Endlosförderers 5 gefördert, der z.B.
eine Transportkette mit Mitnehmern sein kann.
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Den in der Figur 1 schematisch dargestellten Heftköpfen 1,2 und 3
wird jeweils von einer Vorratsrolle 6 Heftdraht 7 zugeführt, aus dem die Heftköpfe
in an sich bekannter Weise selbsttätig Heftklammern erzeugen. Außer dein bereits
vorstehend erwähnten
Sammelhefter der Firma McCain sollen hier noch
als Beispiele genannt werden: a) Sammelhefter der Firma Sheridan b) Sammelhefter
der Firma Müller-Martini.
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Die den Heftköpfen 1,2,3 zugeordneten Umbiegeblöcke 7,8,9 sind gegenüber
den nicht dargestellten Maschinenteilen durch einen Träger 10 aus einem isolierenden
Material, wie z.B. Polytetrafluoräthylen elektrisch isoliert. Die bekannten Heftmaschinen
können erfindungsgemäß umgerüstet werden, indem die dort vorhandenen Umbiegeblöcke
durch Zwischenschalten isolierenden Materials gegenüber dem Maschinengestell isoliert
werden. Die Heftköpfe 1,2 und 3 arbeiten taktweise in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit
des Endlosförderers.
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Die gegenüber dem Gestell der Drahtheftmaschine 4 isolierten Umbiegeblöcke
7,8 und 9 sind durch elektrische Leitungen 1A,2A, 3A mit einer Auswerteschaltung
11 derart verbunden, daß zwischen Heftkopf und zugeordnetem Umbiegeblock eine Potentialdifferenz
liegt. Die Auswerteschaltung leitet aus den ihr zugeführten Signalen ein'Stopsignal,
vorzugsweise einen Stopimpuls, ab, der einer Maschinensteuerung 12 zugeführt wird,
um die Maschine anzuhalten.
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Eine Ausführungsform der Steuerschaltung 11 ist in den Figuren 3,4
und 6 dargestellt.
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Wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, bilden die Heftköpfe 1,2 und
3, die auf Maschinenpotential liegen, zusammen mit den Klammern K und den Umbiegeblöcken
7,8,9 jeweils einen elektrischen Schalter S1,S2 bzw. S3. Die Umbiegeblöcke 7,8 und
9 sind über die Leitungen la,2a bzw. 3a mit Optokopplern 13 verbunden. Die Diodenstrecke
der Optokoppler ist über einen Widerstand R1 mit der Betriebsspannung Ub von +15
V Gleichspannung verbunden, die in den Figuren durch das hochliegende Potential
H gekennzeichnet ist, während das Maschinenpotential durch L gekennzeichnet ist.
Die Betriebsspannung UB wird von der in der Figur 6 dargestellten Versorgungsspannungsquelle
abgegeben, die an der normalen Netzwechselspannung liegt. Auf der Sekundärseite
eines Transformators Tr ist ein Gleichrichter G angeordnet, über dessen Ausgang
ein Kondensator C1 liegt und von dem + UB über einen Widerstand R2 abgegriffen wird.
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Die berwachung der Klammerung an den Heftköpfen 1,2 und 3 kann durch
die in der Figur 2 gezeigten Überbrückungsschalter S1', und und S3' abgeschaltet
werden, die zwischen dem Eingang des zugeordneten Optokopplers und dem Potential
L liegen.
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Dem Ausgang der Optokoppler 13 ist jeweils ein Negationsglied 16 nachgeschaltet.
Die Ausgänge der Negationsglieder 16 sind auf die Eingänge E1, E2 E3 eines NAND-Gliedes
17 geführt.
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Ein Eingang E4 des NAND-Gliedes 17 ist mit dem Ausgang eines
Taktgebers
18 verbunden, der in Abhängigkeit von der Arbeitsgeschwindigkeit der Drahtheftmaschine,
d.h der Fördergeschwindigkeit des Endlosförderers 5 und der damit gekoppelten Xubbevegurg
der Heftköpfe 1,2 und 3 Taktimpulse erzeugt. Der Ausgang des Taktgebers liegt über
einem Widerstand R3 am Potential L.
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Die Ausgänge der Negationsglieder 16 und der Ausgang des Taktgebers
18 sind jeweils über einen Widerstand R4 und eine Leuchtdiode LED1 mit dem Potential
L verbunden, uni das Anstehen der entsprechenden Signale optisch anzuzeigen.
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Der Ausgang des NAND-Gliedes 17 ist mit dem einen Eingang eines NAND-Gliedes
19 verbunden, auf dessen anderen Eingang die Taktimpulse des Taktgebers 18 geführt
sind. Der Ausgang des NAND-Gliedes 19 ist über die Leitung z2 mit einem asynchronen
Dualzähler 20 verbunden, der bei der gezeigten Ausführungsform aus drei Zählstufen
A,B und C besteht, die jeweils von einem Flip-Flop 21 gebildet werden. Jedes Flip-Flop
wird an dem gemeinsamen dynamischen Eingang angesteuert, wobei der Eingang der Zählstufe
A mit z2 und der Eingang der Zählstufen B und C jeweils mit dem Ausgang des vorhergehenden
Flip-Flops verbunden ist.
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Die Taktsignale des Taktgebers 18 und das Ausgangssignal des NAND-Gliedes
19 werden auf ein NAND-Glied 22 geführt, dessen Ausgang über eine Leitung z1 auf
in einen Eingang eines UND-Glieds 23 geführt ist. Auf den anderen Eingang des UND-Gliedes
23 werden in noch weiter zu erläuternder Weise Löschvorbereitungssignale geführt.
Der Ausgang des UND-Gliedes 23 ist mit den
Rückstellungs- bzw.
Nullstellungseingängen der Flip-Flops 21 verbunden.
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A Der Ausgang der Zählstufe und der Ausgang der Zählstufe B sind
mit den beiden Eingängen eines UND-Gliedes 24 verbunden.
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Der Ausgang des UND-Gliedes 24, der Ausgang der Zählstufe B und der
Ausgang der Zählstufe C sind mit einem Tastenaggreat 25 verbunden, das die Tasten
TX2, Tx3 und T 4 aufweist. Bei Tasten und Verriegeln einer der Tasten in Schließstellung
entriegeln und öffnen die anderen beiden Taster. Bezüglich der Beschaltung und Leitungsführung
zwischen den Tastern und den Ausgängen wird ausdrücklich auf die Figur 4 verwiesen.
Der Signalausgang des Tastenaggregats 25 ist in der Figur 4 mit TA bezeichnet.
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Der Signalausgang TA ist mit dem Eingang EG einer monostabilen Kippstufe
26 verbunden, die einen Impuls mit der Ausgangsdauer T erzeugt. Weiterhin ist der
Signalausgang TA des Tastenaggregats 25 über einen Widerstand R5 und eine Leuchtdiode
LED2 mit dem Potential L verbunden.
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Der Ausgang Q der monostabilen Kippstufe ist mit einem Reedrelais
27 verbunden, das die Erregung eines Relais 28 schalten kann.
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Der Wicklung des Relais liegt eine Schutzdiode D parallel. Das Relais
28 schaltet bei Erregung mindestens einen Schaltkontakt einem Sshaltkreis 29 in/der
Maschinensteuerung 12.
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Der andere Ausgang des UND-Gliedes ist mit dem Ausgang eines weiteren
Optokopplers 30 verbunden, dessen Leuchtdiodenstrecke über einen Widerstand RL und
eine Parallelschaltung aus mehreren Schaltern zwischen H und L liegt. Der Schalter
SInt stellt einen zur Auswerteschaltung 11 gehörigen internen Schalter dar, während
die Schalter SExt1 und SExt2 externe Schalter sind, die anderen Elementen der Maschine,
wie z.B. der Warnungseinrichtung zur Abgabe eines Warnsignals bei Anfahren des Sammelhefters
zugeordnet sind.
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Im folgenden soll kurz die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen
Schaltung erläutert werden. Es wird davon ausgegangen, daß sich die Schalter S1',
S2' und S3' in der in der Figur 2 gezeigten, d.h. geöffneten/Lage befinden, so daß
das Auftreten einer Fehlklammerung an allen drei Heftköpfen 1,2 und 3 erfaßt wird.
Wie die Figur 3 zeigt, erzeugt der Taktgeber 18 in Abhängigkeit von der Arbeitsgeschwindigkeit
der Maschine, was durch die in der Fi-31 gur 2 oben gezeigte Nockenscheibe charakterisiert
ist, Taktimpulse in Abhängigkeit von der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine.
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In der Figur 3 sind übereinander die Impulsverläufe der bei vorschriftsmäßiger
Klammerung auf den Leitungen 1a,2a und 3a anstehenden Impulse dargestellt. Da über
den Schalter S1,S2 und S3 dasselbe Potential liegt,müßten die Impulse in dem Spannungszeitdiagramm
genau übereinander liegen. Zur Erläuterung der Arbeitsweise sind die Impulse 1a,2a
und 3a aber übereinander gezeigt. Der Taktimpuls,der den NAND-Gliedern 17,19 und
22 zugeführt wird, muß natürlich in der Impulsdauer der Impulse auf
den
Leitungen 1a,2a und 3a liegen, damit die Überwachung der Klammerung auch während
des Klammervorgangs erfolgt. Aus Gründen der Betriebssicherheit ist es jedoch von
Vorteil, daß der Taktimpuls kürzer ist als der oder die Klammerimpulse auf den Leitungen
1a,2a und 3a. In der Figur 3 ist die Impulsdauer des Taktimpulses ungefähr ein Fünftel
der Impulsdauer des Klammer impulses und liegt in etwa in der Mitte des bzw. der
Klammerimpulse. Während der Dauer des Taktimpulses liegt der Ausgang des NAND-Gliedes
17 bei fehlerfreier Klammerung an den Heftköpfen 1,2 und 3 auf hohem Potential.Zeigen
die den Eingängen E1,E2 und E3 zugeführten Signale an, daß ein Fehler vorliegt,
befindet sich der Ausgang des NAND-Gliedes 17 auf niedrigem Potential.
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Da der Taktimpuls sowohl dem NAND-Glied 17 als auch dem NAND-Glied
19 zugeführt wird, erscheint bei fehlerhafter Heftung an einem der Heftköpfe 1,2
und 3 auf der Leitung z2 ein Fehlersignal, das der Zählstufe A des Dualzählers 20
zugeführt wird.
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Bei der gezeigten Ausführungsform kann nun verhindert werden, daß
bereits bei einer fehlerhaften Klammerung, d.h. bei einem fehlerhaften Produkt in
der Produktfolge auf dem Endlosförderer ein Stopbefehl an die Maschinensteuerung
12 weitergeleitet wird. Erst bei einer vorgegebenen Anzahl von aufeinanderfolgenden
fehlerhaften Produkten soll an die Maschinensteuerung ein Stopbefehl gegeben werden.
Der in der Figur 4 dargestellte Teil der Auswerteschaltung 11 ermöglicht eine Auswahl
dahingehend, daß der Stopbefehl nach zwei aufeinanderfolgenden fehlerhaften Produkten,
nach dreien oder nach vier fehlerhaften Produkten gegeben werden
soll.
Es werde nun angenommen, daß nach vier fehlerhaften Produkten der Stopbefehl an
die Maschinensteuerung 12 abgegeben werden soll. Zu diesem Zwecke wird die Taste
Txß des Tastenaggreyats 25 betätigt. Damit ist der Signalausgangspunkt TA mit dem
Ausgang der dritten Zählstufe C verbunden.
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Das auf der Leitung z2 anstehende und einem ersten Zählprodukt entsprechende
Signal, das die Zählstufe A direkt ansteuert, wird eingezählt. Wenn nun das nächste
Produkt fehlerfrei ist, steht auf der Leitung z2 kein weiteres Fehlersignal an.
Dieser Signalpegel wird zusammen mit dem Taktimpuls auf das NAND-Glied 22 geführt,
das über seine Ausgangsleitung z1 und das UND-Glied 23 (es werde angenommen, daß
der Schalter SInt geschlossen ist) als Rückstellsignal auf die Flip-Flops 21 gegeben
wird. Mit anderen Worten: Bei Auftreten eines Fehlprodukts und keinem Nachfolgen
eines weiteren Fehlproduktes wird der Dualzähler 20 automatisch zurückgesetzt. Tritt
nach dem einen Fehlprodukt ein weiteres Fehlprodukt auf, so verhindert die Verbindung
des Ausgangs des NAND-Gliedes 19 mit dem einen Eingang des NAND-Gliedes 22 eine
Rückstellung des Dualzählers 20, so daß die aufeinanderfolgenden Fehlprodukte aufaddiert
werden können. Hat der Dualzähler 20 vier Fehlersignale gezählt, erfolgt am Signalausgangspunkt
TA und damit am Eingang EG der monostabilen Kippstufe 26 (Monovibrator) der in der
Figur 5 oben dargestellte Potentialsprung.
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Am Ausgang Q der monostabilen Kippstufe 26 erscheint dann ein Stopimpuls,
der --in der Figur 5 vorzugsweise mit einer Länge von 0,5 Sekunden gekennzeichnet
ist. Dieser Impuls führt zu einem Durchschalten des Reed-Relais 27 und des Relais
28 und zu einer
entsprechenden Betätigung des Schaltkontakts 29.
Das Umsetzen des Stopsignals in ein Stopimpuls bietet den Vorteil, daß die Maschine
nach einem von der Klammerüberwachung erzeugten Stopsignal ohne weitere Betätigung
angefahren werden kann.
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Soll bei einer gewollten Heftungsunterbrechung die Auswerteschaltung
überwachungsbereit bleiben und nicht z.B. durch einen in der Spannungsversorgung
vorgesehenen (nicht dargestellten) Schalter abgeschaltet werden, so kann eine Hochzählung
des Dualzählers entsprechend der Tastenstellung des Tastenaggregats 25 dadurch vermieden
werden, daß einer externen Schalter SExt1 oder SExt2 betätigt wird.
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Wenn die Produkte nicht mit allen drei Heftköpfen 1,2 und 3 geheftet
werden sollen, sondern z.B. auf die mittige Heftung mit dem Heftkopf 2 verzichtet
werden kann, wird der Schalter geschlossen, wodurch auch der Umbiegeblock 2a auf
Maschinenpotential gelegt wird, was einer fiktiven einwandfreien Klammerung an dieser
Stelle entspricht. Soll ein kürzeres Produkt geheftet werden, kann z.B. der Schalter
S11 oder S3'geschlossen werden. Da jede Klammerung überwacht wird, kann bei Heften
mit drei Klammerungen, bei denen die dritte Klammerung als Sicherheitsklammerung
für nötig befunden wurde, nunmehr auf die dritte Klammerung verzichtet werden.
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Einzelne Bestandteile der vorliegenden Schaltung können ihrer Funktion
nach charakterisiert werden: Der aus den Elementen 17, 19,22 bestehende Schaltkreis
ist ein Schaltkreis zur Fehlererfassung.
Der Schaltkreis zur Fehlererfassug
besteht aus einem von aem Element 17 aufgebauten Unterschaltkreis zur Fehlererkennung
und einem aus den Elementen 19 und 22 aufgebauten Unterschaltkreis für die Bestimmung
des Vorliegens eines Einz-lfehlers oder einer Fehlerfolge. Dem Schaltkreis zur Fehlereasuno
ist ein Schaltkreis 23 für die Fehlerzählung und diesem ist ein Schaltkreis bestehend
aus den Elementen 24,25 zur Ableitung eines Stopsignals in Abhängigkeit von einer
vorgegebenen Länge der Fehl erfolge nachgeschaltet. Diesem wiederum ist ein Schaltkreis
26 zur Ableitung eines Stopimpulses aus den von dem vorhergehenden Schaltkreis erzeugten
Stopsignal nachgeschaltet.
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Selbstverständlich kann die Auswerteschaltung gegebenenfalls auch
mit anderen Gliedern verwirklicht werden, solange nur die entsprechenae logische
Verknüpfung der Klammersignale und der Taktsignale erreicht wird. Üblicherweise
werden bei solchen elektronischen logischen Schaltungen nur Bausteine einer einzigen
Bausteinart eingesetzt, um den Aufbau der Schaltung zu vereinfachen. In diesem Falle
sind die logischen Verknüpfungen-mit Ausnahme des NAND-Gliedes 17 alle mit NAND-Gliedern
einer Art aufgebaut.
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Hinsichtlich der Figur 1 ist noch anzumerken, daß die Umbiegeblöcke
7,8 und 9 üblicherweise noch von einem nicht mit ihnen in Kontakt stehenden Führungsblech
umgeben sein können, auf denen das von dem Endlosförderer geführte Produkt P gleitet.
Die Figur 1 ist so einfach wie möglich gehalten, um die Grundidee der vorliegenden
Erfindung klar erkennen zu lassen.
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