способ обрезки непрерывно транспортируемых в потоке многослойных печатных изделий и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ обрезки непрерывно транспортируемых в потоке многослойных печатных изделий, при котором печатные изделия в процессе транспортировки обрезают, по меньшей мере, вдоль одной кромки, отличающийся тем, что поток многослойных печатных изделий разделяют на отдельные печатные изделия или группы из нескольких печатных изделий посредством ввода, по меньшей мере, одного первого ножевого элемента, одно печатное изделие или одну группу печатных изделий перемещают в ходе транспортировки вместе с первым ножевым элементом с одинаковой скоростью, одно печатное изделие или одну группу печатных изделий прижимают в ходе транспортировки к первому ножевому элементу вдоль по меньшей мере одной обрезаемой кромки и направляют мимо по меньшей мере одного второго ножевого элемента.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в транспортируемый поток многослойных печатных изделий через регулярные интервалы вводят несколько первых ножевых элементов и перемещают их вместе с транспортируемыми печатными изделиями по определенной траектории в зону по меньшей мере одного второго ножевого элемента, установленного неподвижно.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что печатные изделия направляют мимо по меньшей мере одного второго ножевого элемента за счет по меньшей мере одного первого ножевого элемента.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что печатные изделия или группы печатных изделий непрерывно обрезают от одного конца кромки до другого за счет взаимодействия первого и второго ножевых элементов.

5. Способ по пп.2 - 4, отличающийся тем, что несколько печатных изделий или несколько групп печатных изделий одновременно обрезают за счет взаимодействия второго ножевого элемента с несколькими первыми ножевыми элементами.

6. Способ по пп.1 - 5, отличающийся тем, что усилия обрезки регулируются за счет изменения взаимного расположения первого и второго ножевых элементов.

7. Способ по пп. 1 - 6, отличающийся тем, что угол обрезки и скорость обрезки регулируют за счет изменения взаимного расположения первого и второго ножевых элементов.

8. Способ по пп.1 - 7, отличающийся тем, что печатные изделия обрезают под прямым углом к их поверхности.

9. Устройство для обрезки непрерывно транспортируемых в потоке многослойных печатных изделий, состоящее из нескольких обращающихся по замкнутому пути транспортирующих узлов для приема по меньшей мере одного печатного изделия и по меньшей мере одного режущего приспособления, состоящего из ножа и контрножа, отличающееся тем, что каждый транспортирующий узел выполнен по меньшей мере с одним контрножом, устройство снабжено средствами позиционирования обрезаемой кромки печатного изделия относительно одного по меньшей мере контрножа транспортирующего узла, при этом по меньшей мере один нож установлен неподвижно по пути следования транспорирующих узлов с возможностью взаимодействия с одним по меньшей мере контрножом каждого транспортирующего узла.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно снабжено установленным с возможностью вращения приводным барабаном, а транспортирующие узлы размещены по периметру барабана.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что транспортирующие узлы выполнены в виде ячеек, открытых, преимущественно, с боков и наружу, и отделенных друг от друга стенками, размещенными радиально по отношению к оси вращения барабана.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что стенки ячеек выполнены в виде контрножей.

13. Устройство по пп.9 - 12, отличающееся тем, что по меньшей мере один неподвижно установленный нож выполнен в виде приводного круглого диска, ось вращения которого размещена, преимущественно, параллельно оси вращения барабана.

14. Устройство по пп.9 - 12, отличающееся тем, что по меньшей мере один неподвижно установленный нож выполнен в виде приводного валика в форме круглого цилиндра, ось вращения которого размещена преимущественно параллельно, либо перпендикулярно оси барабана.

15. Устройство по пп.9 - 14, отличающееся тем, что транспортирующие узлы снабжены зажимными приспособлениями для фиксации печатных изделий вдоль обрезаемой кромки.

16. Устройство по пп.9 - 15, отличающееся тем, что средство для позиционирования обрезаемой кромки печатного изделия относительно контрножа транспортирующего узла выполнено в виде кулис.

17. Устройство по пп.9 - 16, отличающееся тем, что ножи установлены с возможностью непрерывного взаимодействия с контрножами нескольких соседних ячеек.

18. Устройство по пп.9 - 17, отличающееся тем, что ножи установлены с возможностью регулировки их положения относительно контрножей.

19. Устройство по пп.10 - 18, отличающееся тем, что оно снабжено вторым установленным с возможностью вращения приводным барабаном с расположенными равномерно по его периметру транспортирующими узлами, ось вращения которого расположена, преимущественно, по нормали к оси вращения первого барабана, и по меньшей мере одним неподвижно установленным с возможностью взаимодействия со вторым барабаном ножом, при этом открытые стороны ячеек первого барабана расположены напротив открытых сторон ячеек второго барабана.

Описание изобретения к патенту

Описываемое изобретение относится к технологии обрезки блоков печатной продукции и конструктивным средствам для реализации упомянутой технологии.

Многослойную печатную продукцию, особенно имеющую один или несколько фальцев, необходимо в общем случае обрезать не менее чем с одной стороны, а чаще с двух или трех сторон.

В промышленном поточном производстве такой печатной продукции, которая, как правило, отводится с ротационной машины в форме каскадного потока, стремятся объединить обрезку с динамическим производственным процессом, т.е. выполнить ее, не снижая производительности ротации.

Известен способ обрезки печатных изделий поодиночке и устройство для его осуществления [1], содержащее вращающееся колесо с ячейками на одну тетрадь и подвижные ножи, управляемые общими криволинейными направляющими, а также взаимодействующие с ними контрножи. Это устройство имеет сравнительно сложную конструкцию, сложно в обслуживании и эксплуатации.

Известен способ обрезки бумажных тетрадей и устройство для его реализации [2] , согласно которому бумажные тетради, поступающие в виде каскада на плоскую транспортерную ленту, подаются на один или несколько вращающихся ножей и обрезаются ими сбоку. Согласно известному техническому решению достигается приемлемое качество обрезки, но устройства для реализации известного способа имеют существенные недостатки, обусловленные сложностью выравнивания отдельных тетрадей в каскаде. Кроме того, в каскаде образуется пространство между отдельными тетрадями и подложкой, что приводит, особенно в случаях обрезки толстых тетрадей, к нарыву обрезаемых кромок, особенно на первых листах, и к некачественному резу. Если тетради необходимо обрезать не только с двух сторон, параллельных направлению транспортировки, каскад нужно развернуть на 90^o или поворачивать тетради поодиночке, т.е. каждую отлельно, что противоречит оптимальному пространству размещения линии и представляет сложность в техническом отношении.

Известные устройства для обрезки не обеспечивают требования к качеству при динамических высокопроизводительных процессах или могут обеспечить также требования лишь за счет значительного усложнения конструкции. В любом случае невозможно обеспечить такое качество реза, как в статических процессах обработки или в процессах с остановкой, где можно применить механизмы обрезки, позволяющие получить качественный результат реза, благодаря точному приложению усилий. На неподвижном основании, выполняющем функцию контрножа, можно с высокой точностью нарезать, например, пачки бумаги с помощью качающегося или опускающегося ножа, режущего продукт по точно определенной траектории.

Описываемое изобретение способствует совершенствованию операции обрезки. Оно позволяет создать надежный и точный способ обрезки печатной продукции и простое, не требующее значительного ухода и сравнительно дешевое устройство, с помощью которых обеспечивается качественная обрезка многослойной печатной продукции в непрерывном потоке, особенно в высокопроизводительном производственном процессе.

При обычном динамическом процессе обрезки печатные изделия подаются к обрезному механизму, или непрерывно, или по отдельности, причем нож и контрнож этого механизма закреплены, либо имеется несколько режущих механизмов, также состоящих из ножа и контрножа и перемещающихся, по крайней мере, временно вместе с печатным изделием. Известные устройства для обрезки содержат всегда две основные детали: нож и контрнож, попарно скрепленные друг с другом.

Согласно описываемому изобретению эти детали закрепляются и перемещаются независимо друг от друга, причем одна режущая деталь неподвижна относительно обрезаемого печатного изделия и выполняет операцию резания только при поступательном перемещении этого изделия, благодаря чему статический процесс обрезки интегрируется в динамический технологический процесс.

Существенные преимущества изобретения состоят в том, что не снижается производительность динамического технологического процесса и одновременно, благодаря наличию неподвижной относительно обрезаемого изделия режущей детали (предпочтительно контрножа), обеспечивается качество реза, сопоставимое со статической обрезкой. Благодаря соответствующему выбору и размещению второй режущей детали, предпочтительно ножа, можно располагать траекторию резания аналогично статическим резательным устройствам в зависимости от характеристик, размера и толщины обрезаемого изделия так, чтобы усилие резания оптимально распределялось по всей обрабатываемой кромке. Это позволяет объединить лучшие преимущества статического и динамического процесса обрезки. Кроме того, соответствующее размещение трех ножей позволяет обрезать печатное изделие за один проход с трех сторон, не меняя направление производственного потока.

На фиг. 1а показана принципиальная схема осуществления способа, вид сбоку; б - принципиальная схема осуществления способа, вид сверху; фиг. 2 - схема предпочтительного варианта устройства для реализации описываемого способа; фиг. 3 - развертка устройства на фиг. 2; фиг. 4 - схема устройства с ножами в виде валиков; фиг. 5 - две схемы, поясняющие влияние расположения ножей на величину режущего усилия; фиг. 6 - схема, поясняющая влияние расположения ножа на геометрию реза; фиг. 7 - схема устройства с дополнительным транспортным барабаном; фиг. 8 - конструктивное выполнение и схема работы транспортных ячеек; фиг. 9 - механизм бокового выравнивания обрабатываемых изделий; фиг. 10 - разрез по Е-Е на фиг. 9; фиг. 11 - увеличеное изображение схемы взаимодействия кармана с ножами; фиг. 12 - механизм радиального выравнивания тетрадей в карманах.

На фиг. 1 а и б показана принципиальная схема осуществления описываемого способа. На этапе I представлены транспортируемые, например, в виде каскада 1 тетради 2, т.е. частично перекрывающие друг друга, как они обычно отводятся с ротационной машины. Каскад разъединяют, причем каждой тетради или, как изображено, нескольким тетрадям соответствует первый ножевой элемент 3, перемещающийся совместно с этими тетрадями (этап II). Тетради могут состоять из нескольких отдельных элементов, наложенных друг на друга или вставленных друг в друга печатных изделий.

Тетради и существующий первый ножевой элемент 3 выравниваются по обрезной кромке 4, поступают на этап III и транспортируются мимо второго ножевого элемента 5, при этом первый 3 и второй 5 ножевые элементы приводятся в контакт и происходит обрезка тетрадей 2 по кромке 4 (IV этап). Второй ножевой элемент 5, представленный на фиг. 1, выполнен в виде неподвижно установленного на основании вращающегося ножа. Второй ножевой элемент может быть выполнен, например, в виде неподвижного, невращающегося лезвия или подвижного, не закрепленного на месте ножевого элемента. Несмотря на то, что подвижный ножевой элемент 3 предпочтительно выполнен как контрнож, а ножевой элемент 5 - как собственно нож, их функции взаимозаменяемы. Для описываемого процесса не имеет также значения, транспортируются ли тетради в виде каскада или иным образом. Можно представить, что тетради подаются с предшествующей операции поодиночке или сгруппированными.

Тетради предпочтительно перемещаются у ножевого элемента 5 так, чтобы их боковой край после обрезки проходил в основном под прямым углом к плоскости тетради.

Предпочтительный вариант выполнения предложенного устройства для обрезки многослойных печатных изделий с трех сторон представлен на фиг. 2.

Барабанный ротор 6, вращающийся вокруг неподвижной оси 7, снабжен расположенным в периферийной части большим количеством предпочтительно радиальных карманов 8, открытых с боков и сверху. Многослойные печатные изделия (тетради) 2, подаваемые каскадом по стреле A, закладываются в карманы подводящим механизмом (не показан). Тетради в карманах пропускаются сначала у первого неподвижного режущего механизма (ножа) 9, с помощью которого обрезается, например, боковая кромка, обращенная от наблюдателя. Затем с помощью второго режущего механизма (ножа) 10 обрезается боковая кромка тетради, обращенная к наблюдателю. Режущие механизмы 9 и 10 выполнены в виде дисковых вращающихся ножей. Наконец, посредством третьего режущего механизма 11, например режущего валика, обрезают верхний край тетради, после чего обрезанную с трех сторон тетрадь извлекают из кармана 8 с помощью удаляющего механизма (на чертеже не показан) и отводят по стрелке B. Карманы 8 барабанного ротора 6 отделены друг от друга стенками 12, расположенными радиально. Стенки снабжены при этом контрножами, взаимодействующими с режущими механизмами 9, 10, 11 или сами выполнены в виде контрножей.

В отличие от других возможных вариантов реализации описанного выше способа обрезки принципиальное преимущество описываемого конкретного выполнения состоит в том, что с помощью барабанного ротора проще всего обеспечить точное направление контрножей, взаимодействующих с неподвижными ножами, и, тем самым, достигнуть равномерного качественного реза.

Чем больше карманов у барабанного ротора, тем выше производительность устройства при сохранении постоянной скорости вращения.

На фиг. 3 показана развертка устройства на фиг. 2, где направление транспортировки обозначено стрелкой. Вложенные в карманы и выступающие с боков не обрезанные тетради 2 выравниваются, например, посредством боковой кулисы 13 для придания им определенного положения (особенно их обрезаемых кромок 4, 4") относительно стенки 12, служащей здесь контрножом, и относительно режущего механизма 9. Кулисы могут быть размещены и с другой стороны тетрадей или перед вторым режущим механизмом 10. Тетради могут также фиксироваться в своих карманах зажимами, чтобы не сдвигаться до тех пор, пока они не пройдут мимо второго режущего механизма.

На фиг. 4 показано устройство, в котором режущие механизмы (ножи) выполнены в виде валиков 14 и 15, расположенных сбоку от барабанного ротора 6. Оси вращения этих валиков предпочтительно расположены перпендикулярно оси 7 ротора, однако, не пересекая ее, так, чтобы отдельная тетрадь обрезалась не одновременно по всему краю, а постепенно, аналогично тому, как режут режущие механизмы (ножи) 9 и 10, т.е. от одного конца кромки к другому. На приведенном чертеже края тетради обрезаются от внутренней стороны к наружной.

Режущие механизмы (ножи) 9, 10 и 14, 15, установленные в приведенных случаях в разных местах, могут располагаться и напротив друг друга, одновременно производя обрезку переднего и заднего края. Стрелки A и B, а также направление вращения барабана могут иметь обратное направление.

Следует отметить, что режущие механизмы (ножи) 9, 10 и 14, 15 можно разместить так, чтобы отдельный нож контактировал одновременно с тремя или четырьмя тетрадями. Кромка тетради постепенно обрезается при этом от одного конца к другому, изнутри наружу, что способствует высокому качеству реза. Режущий механизм (нож) 11 имеет на поверхности, например, спиральные режущие кромки, благодаря чему тетради обрезаются под углом резания, соответствующим наклону спирали и столь же выгодным, как у дисковых ножей.

Режущие механизмы (ножи) смонтированы с возможностью их перестановки относительно барабанного ротора в зависимости от размеров обрезаемого изделия.

На фиг. 5а и б схематично показано влияние расположения ножей относительно барабанного ротора 6 и направления его вращения на величину режущего усилия. На фиг. 5а ось вращения ножа 9 находится сравнительно близко, на расстоянии а от оси вращения ротора. Тетради обрезаются изнутри наружу по отношению к ротору.

На фиг. 5б нож сдвинут на величину b наружу. В этом случае тетради обрезаются в направлении от наружного края к внутреннему. Изменением направления вращения ротора и/или ножа можно варьировать направлением и величиной усилий резания F₁ (тангенциально) и F₂ (радиально). Выбором этих усилий обеспечивается автоматическое фиксирование тетрадей в карманах 8.

Фиг. 6 поясняет влияние расположения ножа на геометрию реза. Отдельная тетрадь 2, находящаяся на периферийной части барабанного ротора 6, вращающегося с постоянной угловой скоростью , перемещается на свой наружной стороне E_п с большей скоростью, чем на внутренней стороне E₁, обращенной к оси вращения 7. Таким образом, существует линейный перепад скоростей, зависящий от расстояния до оси вращения V_i= r_i, . При обрезке на первом режущем механизме (ноже) 9 (фиг. 5а) тетрадь обрезается сначала по внутреннему концу E₁ точкой S₁ ножа, а заканчивается обрезка на наружном конце E_п точкой S_n. Угол резания ₁ в точке S₁ при этом значительно меньше, чем угол _n в точке S_n. При обрезке на втором резательном механизме (фиг. 5б) тетрадь обрезается снаружи внутрь (от E_п, S_n к E₁, S₁), при этом угол в точке значительно меньше, чем угол в точке . В обоих случаях скорость тетради в точке S_n, однако, больше, чем в S₁ (V_n > V₁). Размещением ножа 9 можно выбирать угол резания и скорость обрезки в зависимости от конкретных условий и требований, достигая оптимальной геометрии резания и соответственно качества реза. Сочетая и изменяя параметры (_i,V_i) по всей обрезаемой кромке аналогично тому, как это делается при операции статической обрезки, получают кривые резания, подходящие для обрезаемого материала, например логарифмические кривые. На геометрию реза влияет и форма режущих кромок ножей. К тому же увеличением или уменьшением ножа можно влиять на изменение угла резания между точками S₁ и S_n ( _i зависит от r_i).

В любых вариантах важно расположение режущих поверхностей режущих механизмов (ножей) относительно тетрадей, располагающихся по криволинейной траектории.

В варианте расположения ножей 9 и 10 режущая поверхность режущих элементов располагается точно в плоскости ножа. В случае выполнения ножей в виде режущих валиков 11, 14 и 15 режущая поверхность соответствует касательной плоскости к той образующей соответствующего валика, которая располагается ближе всего к тетради.

Вместо цилиндрических валиков можно использовать валики другой геометрической формы. Боковые режущие валики 14, 15 могут иметь, например, форму конусов или усеченных конусов.

Цилиндрический валик 11, ось которого расположена параллельно оси барабанного ротора 6, для осуществления реза, перпендикулярного к боковых кромкам, обеспечивает примерно одновременную обрезку кромки тетради по всей длине. Для постепенной обрезки кромки от одного конца к другому вместо цилиндрического режущего валика можно использовать другое тело вращения, ось которого наклонена к оси вращения 7. Учитывая, что верхняя кромка тетради должна проходить параллельно оси вращения 7 ротора 6, те точки, в которых режущий механизм обрезает тетрадь, находятся на одинаковом расстоянии от оси 7. Геометрическое место всех этих точек резания одного края соответствует отрезку спирали, которая при небольшом наклоне оси вращения может приближаться к отрезку плоского эллипса. В этом случае этот отрезок эллипса соответствует образующей тела вращения режущего механизма (ножа).

На фиг. 7 показана схема устройства с транспортным барабаном. Устройство состоит из барабанного ротора 6 и двух боковых вращающихся ножей 9, 10 (как на фиг. 2).

Вместо непосредственного отвода тетрадей после их прохождения через ножи 9, 10 они передаются на второй барабанный ротор 16 с карманами 17. Ось 18 вращения этого ротора предпочтительно перпендикулярна оси 7 вращения ротора 6. Во втором роторе другим ножом 19 обрезается третья кромка тетрадей, обычно параллельная фальцу или корешку. С помощью данного устройства можно многослойные печатные изделия обрезать за один проход с трех сторон при сохранении преимуществ ножа перед валиком.

На фиг. 8 поясняется конструкция и принцип работы карманов барабанного ротора. Здесь представлены четыре положения, каждое с двух сторон: справа карман 8, если смотреть на него параллельно оси вращения 7 ротора 6, а слева - тот же карман по стрелке D.

На фиг. 8а показан карман 8, образованный двумя радиальными стенками 12 и отделенный ими от соседних карманов. Стенка 12 кармана выполнена так, что с трех сторон одновременно служит контрножом. Карман снабжен фиксатором 20. На фиг. 8а он находится в нерабочем положении, например, как показано, откинут в углубление в стенке 12, благодаря чему тетрадь можно заложить в карман. Выравнивающее приспособление 21 служит для того, чтобы перемещать тетрадь в кармане 8 для придания ей необходимого для последующей обрезки положения. Это приспособление показано схематически. Оно может представлять собой неподвижную кулису, вращающийся ремень, толкатель и т.п. Форма и размеры фиксатора 20, предпочтительно, выбираются так, чтобы его наружные края соответствовали наружным краям стенки 12, т.е. упора для ножа. Благодаря этому, когда фиксатор находится в рабочем положении, т.е. тетрадь 2 зажата между фиксатором 20 и стенкой 12 кармана, обеспечивается безукоризненная обрезка, так как тетрадь зафиксирована по всей обрезаемой кромке (отрезаемая часть показана заштрихованной).

Посредством другого выравнивающего приспособления 22 тетрадь 2 после обрезки первой боковой кромки при одновременном небольшом освобождении фиксатора 20 подравнивается под второй нож (не показан), после чего фиксатор снова зажимается и производится обрезка второй боковой кромки. Вслед за этим тетрадь аналогичным образом центрируется с помощью выравнивающего приспособления 23 и настраивается на обрезку наружной кромки.

В вышеописанном варианте карманы имеют определенный, неизменный размер, а тетради в карманах смещаются и подравниваются под режущие механизмы. Однако можно выполнить устройство так, чтобы размер карманов регулировался на конкретный размер обрезаемой тетради. Карманы могут быть оснащены сменными или переставляемыми контрножами. Можно снабдить карманы ножевыми лезвиями и использовать неподвижный ножевой упор.

На фиг. 9 представлен механизм бокового выравнивания обрабатываемых изделий. Направление транспортировки обозначено стрелкой. Каждый из карманов 8 содержит подвижный боковой толкатель 24. Толкатели 24 взаимодействуют с неподвижной кулисой 25, благодаря чему обеспечивается перемещение толкателя и соответствующее смещение тетрадей 2, находящихся в карманах. Толкатели 24 снабжены роликами 26, размещенными на концах, обращенных к кулисе 25, для снижения трения. Усилие, развиваемое пружинами 27, взаимодействующими с боковым козырьком 28 барабанного ротора, обеспечивает надежный контакт между толкателем и кулисой. На конце кулисы, т.е. по окончании перемещения тетради 2 в заданное положение, толкатель оттягивается пружиной и срабатывает фиксатор 20, занимающий тетрадь, которая проходит мимо ножа 9.

На фиг. 10 представлен разрез по Е-Е на фиг. 9, если смотреть в направлении, противоположном направлению транспортировки.

На фиг. 11 в увеличенном виде показана деталь кармана с тетрадью 2 непосредственно перед воздействием ножа 9, где видно, что стенка 12 кармана одновременно служит упором для ножа 9.

Выравнивание тетради перед обрезкой наружной кромки с помощью режущего валика 11 (фиг. 2) иллюстрируется фиг. 12, где направление транспортировки показано стрелкой. Фиксатор 20 сначала отпущен, так что тетради под действием силы тяжести и/или центробежной силы движутся к неподвижной или перемещающейся кулисе 29, занимая заданное положение, после чего фиксатор вновь включается в работу.

Описанное изобретение, не снижая производительности динамического технологического процесса, обеспечивает качество реза, сопоставимое со статической обрезкой.