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WO1997033730A1 - Abschneidevorrichtung mit schrittmotorantrieb - Google Patents

Abschneidevorrichtung mit schrittmotorantrieb Download PDF

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WO1997033730A1
WO1997033730A1 PCT/DE1997/000209 DE9700209W WO9733730A1 WO 1997033730 A1 WO1997033730 A1 WO 1997033730A1 DE 9700209 W DE9700209 W DE 9700209W WO 9733730 A1 WO9733730 A1 WO 9733730A1
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knife
cut
cutting
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PCT/DE1997/000209
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Inventor
Wilfried Dobring
Wolfgang Malke
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Wincor Nixdorf International GmbH
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Siemens Nixdorf Informationssysteme AG
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Publication date
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    • B41J11/70—Applications of cutting devices cutting perpendicular to the direction of paper feed
    • B41J11/703—Cutting of tape

Definitions

  • the arrangement relates to the control of a cutting device.
  • a cutting device is provided which separates the printed part from the supply.
  • Such a cutting device is usually operated by a motor and controlled by the control, which also acts on the paper transport. Position switches must be provided and connected to the control so that the paper knife executes the desired movement exactly. In particular, it is desirable to be able to carry out a complete cut as well as a cut in which a small cut length remains uncut by reducing the depth of cut.
  • a solution to this is shown in DE PS 43 15 507 C1, in which a curved path moves the knife and mechanical means are used to switch between full and first cut.
  • a cutting knife driven by a direct current motor is shown, in which the depth of movement for a cut with a tear-off residue is determined by an additional (to be adjusted) sensor.
  • the object of the invention is to provide a cutting device in which, for each cut, a fully permanent section or one with demolition residue can be selected without the need for a position sensor.
  • the invention uses a stepper motor which transmits its rotary movement into a linear movement on the knife by means of a worm, an intermediate wheel and a toothed rack.
  • a digital control uses the number of steps to control whether a full cut or a cut is carried out.
  • the preferred embodiment does not require any mechanical adjustment and without any position indicator, so that the drive is considerably simplified.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a cutting device with a stepping motor
  • Fig. 3 shows an alternative drive with a steel belt.
  • the cutting device consists of a carriage 6, which is mounted in a known manner on a fixed housing part 5 in the direction of arrow A slidably.
  • the carriage carries a cutting knife 7, which can separate the paper web when moving in the direction of arrow A by means of a counter knife 8.
  • a toothed rack 9 is fastened to the other end of the slide and is moved via a segment gearwheel 10 by a worm wheel 11 driven directly by a stepping motor 12.
  • the toothed rack, the toothed wheel, the worm wheel and the stepping motor are preferably designed such that the knife completely cuts the paper web in about 90 steps.
  • a knife 7 according to FIG. 2 is used with cut edges which are oblique to the edge of the counter knife 8 and arranged in a V-shape relative to one another, then a smaller number of steps, e.g. An initial cut is carried out in 75 steps, in which a small tear-off bar in the middle is not severed. The difference between full cut and first cut therefore only requires a different number of steps and no additional position indicators that have to be adjusted.
  • the knife 7 can also be provided with a single cutting edge positioned obliquely to the edge of the counter knife 8. The tear-off web then forms on a side edge of the paper web.
  • the adjustment is made in that, for example, a wall in the housing part 5 forms a stop 13 in the removed state of the knife.
  • the control moves the slide into the opposite position with a number of steps that are above the number required for a full cut, in the example 120 steps.
  • the carriage is prevented from moving by the stop 13, so that the stepper motor loses steps, but afterwards in a known manner Position is.
  • the stepper motor is then expediently moved a small number of steps out of the adjustment position in order not to drive against the stop with each cut.
  • the position of the stop only needs to be determined precisely within the usual manufacturing tolerances and not to be mechanically adjusted. Rather, a number of test cuts are carried out in which the number of steps is varied. The optimal number of steps is then recorded in a non-volatile memory of the control. Alternatively, of course, a predetermined number of steps can also be used and a known mechanical adjusting screw can be used as the stop 13.
  • the drive shown with worm wheel, segment gear and rack has the advantage that the stepper motor can deliver a pushing force with high mechanical efficiency, so that motor, slide and knife can be arranged in one unit on the same side of the paper web, - with a drive through In the rest position, the knife and drive would have to be on different sides of the paper web.
  • the motor is arranged perpendicular to the direction of movement of the slide and therefore does not contribute to increasing the overall height.
  • a threaded spindle on the motor axis can also engage directly in a spindle nut in the slide 6 or on an attachment which is fastened on the slide 6.
  • a drive can also take place via a steel belt 31, which, as shown in FIG. 3, is wound onto a wheel 32 or can unwind from it.
  • the engine can only exert a pull, the opposite direction is carried out by a compression spring 33.
  • the stepper motor since it also has to tension the spring 33, has to use twice the torque compared to the arrangement with worm and rack, which is offset by the better mechanical efficiency.
  • a cam disc can also be used on a stepper motor with a high number of steps per revolution. Incremental numbers of 200 per revolution are readily available, even with small motor designs.
  • the cam disc either exerts only pressure in one direction against a spring, or it is designed as a link wheel in which a driver engages on the carriage.
  • a steel cable and a cable pulley which is preferably wrapped around a plurality of times, on the axis of the stepping motor and at least one deflecting pulley, so that the stepping motor can exert a pull in both directions of rotation on the slide in opposite directions, the necessary tension spring is attached to the leading edge of the knife in the return direction.
  • the tension spring is force-neutral, so that, as in the preferred drive with worm, gear and rack, only the simple pushing force has to be applied by the stepper motor. Since frequent calibration by the stop is possible without any problems, a slight or occasional slip on the rope pulley does not have any significant effect.
  • the number of steps for a step can also be extended with the number of cuts after a calibration according to an empirically or theoretically determined extension factor, without a calibration being necessary for each cut. dig that often causes increased operating noise due to the loss of step in the stepper motor.
  • This extension factor is practically achieved by inserting an additional 5 step in the cutting direction after a predetermined number of cuts.
  • the controller can count the number of Schnit ⁇ th and kompensie ⁇ ren wear of the cutting knife by a slightly elongated cutting motion. This is in the previously known solutions when 0 at all directions only by expensive zustatzliche Versmaschinein ⁇ possible.

Landscapes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Cutting Processes (AREA)
  • Handling Of Sheets (AREA)

Abstract

Anordnung zum Antrieb eines Schnittmessers (7) zum Abschneiden eines in einer Druckeinrichtung auf einen bandförmigen Aufzeichnungsträger (1) aufgedruckten Belegs, wobei das Schnittmesser (7) an einem Schlitten (6) befestigt ist, welcher von einem Schrittmotor (12) angetrieben wird.

Description

Abschneidevorrichtung mit Schrittmotorantrieb
Technisches Gebiet
Die Anordnung betrifft die Ansteuerung einer Abschneide- Vorrichtung.
Stand der Technik
In Druckern, beispielsweise in Bondruckern von Kassen, mit Endlospapier beispielsweise in Rollenform, ist eine Abschneidevorrichtung vorgesehen, die den bedruckten Teil von dem Vorrat trennt.
Eine solche Abschneidevorrichtung wird üblicherweise mo¬ torisch betrieben und von der Steuerung, die auch den Pa¬ piertransport beaufschlagt, gesteuert. Dabei sind Lage¬ schalter vorzusehen und mit der Steuerung zu verbinden, so daß das Papiermesser genau die gewünsche Bewegung aus- führt. Insbesondere ist es wünschenswert, sowohl ein vollständiges Abschneiden als auch ein Anschneiden durch¬ führen zu können, bei dem durch Reduktion der Schnittiefe ein geringes der Schnittlänge ungeschnitten verbleibt. Eine Lösung hierzu ist in der DE PS 43 15 507 Cl darge- stellt, bei der eine Kurvenbahn das Messer bewegt und me¬ chanische Mittel dazu dienen, zwischen Voll- und An¬ schnitt zu wechseln. In der Patent Abstracts of Japan M- 1460 zu JP 5-92629A wird ein von einem Gleichstrommotor angetriebenes Schnittmesser gezeigt, bei dem die Bewe- gungstiefe für einen Schnitt mit Abrißrest durch einen zusätzlichen (zu justierenden) Sensor bestimmt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abschneidevorrichtung anzugeben, bei der für jeden Schnitt wahlweise ein voll- ständiger- Abschnitt oder einer mit Abrißrest ausgewählt werden kann, ohne daß ein Positionssensor benötigt wird.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung verwendet einen Schrittmotor, der mittels einer Schnecke, einem Zwischenrad und einer Zahnstange seine Drehbewegung in eine Linearbewegung auf das Messer überträgt. Eine digitale Steuerung steuert über die An¬ zahl der Schritte, ob ein Voll- oder Anschnitt ausgeführt wird. Wie in der Beschreibung näher ausgeführt wird, kommt die bevorzugte Ausfuhrungsform ohne mechanische Ju- stage und ohne jegliche Lagemelder aus, so daß der An¬ trieb wesentlich vereinfacht ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schnittein¬ richtung mit Schrittmotor,
Fig. 2 die bevorzugte Messerform,
Fig. 3 einen alternativen Antrieb mit einem Stahlband.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In Fig. 1 ist ein Druckwerk mit Abschneidevorrichtung ge¬ zeigt, bei dem von einer Vorratsrolle l zu bedruckendes Material, hier Papier, als Papierbahn 2 von Leitblechen 3a, 3b, welche Teil eines nicht gezeigten Druckwerks be¬ kannter Art sind, an der Abschneideeinrichtung vorbei durch einen Ausgabeschlitz 4a, 4b geführt ist. Die Abschneidevorrichtung besteht aus einem Schlitten 6, welcher in bekannter Art an einem festen Gehäuseteil 5 in Richtung des Pfeiles A verschieblich gelagert ist. Der Schlitten trägt ein Schneidemesser 7, das bei Bewegung in Richtung des Pfeiles A mittels eines Gegenmessers 8 die Papierbahn trennen kann.
An dem anderen Ende des Schlittens ist eine Zahnstange 9 befestigt, welche über ein Segementzahnrad 10 von einem von einem Schrittmotor 12 direkt angetriebenen Schnecken- rad 11 bewegt wird. Dabei sind die Zahnstange, das Zahn¬ rad, das Schneckenrad und der Schrittmotor bevorzugt so ausgelegt, daß mit etwa 90 Schritten das Messer die Pa¬ pierbahn vollständig durchtrennt.
Wird ein Messer 7 nach Fig. 2 mit gegenüber der Kante des Gegenmessers 8 schrägen, V-förmig zueinander angeordneten Schnittkanten verwendet, so kann durch eine geringere Schrittanzahl von z.B. 75 Schritten ein Anschnitt durch¬ geführt werden, bei dem in der Mitte ein kleiner Abrei߬ steg nicht durchtrennt wird. Der Unterschied zwischen Vollschnitt und Anschnitt erfordert daher lediglich eine andere Schrittzahl und keine zusätzlichen Lagemelder, die justiert werden müssen. Das Messer 7 kann auch mit einer einzigen, schräg zu der Kante des Gegenmessers 8 ange¬ stellten Schnittkante versehen sein. Der Abreißsteg bil- det sich dann an einer Seitenkante der Papierbahn.
Die Justierung erfolgt dadurch, daß beispielsweise eine Wand im Gehäuseteil 5 einen Anschlag 13 im weggefahrenen Zustand des Messers bildet. Die Steuerung fährt zur Kali¬ brierung, z.B. nach jedem Einschalten, mit einer Anzahl von Schritten, die über der für einen Vollschnitt notwen¬ digen Anzahl liegt, im Beispiel 120 Schritte, den Schlit¬ ten in die Gegenposition. Dabei wird der Schlitten durch den Anschlag 13 an einer Bewegung gehindert, so daß der Schrittmotor Schritte verliert, aber hernach in bekannter Position ist. Zweckmäßigerweise wird danach der Schritt¬ motor eine geringe Zahl von Schritten aus der Justage- stellung gefahren, um nicht bei jedem Schnitt gegen den Anschlag zu fahren.
Die Lage des Anschlags braucht nur im Rahmen der üblichen Fertigungstoleranzen genau bestimmt und nicht mechanisch justiert zu werden. Vielmehr wird eine Anzahl von Probe¬ schnitten durchgeführt, bei denen die Anzahl der Schritte variert wird. Die optimale Schrittzahl wird dann in einem nichtflüchtigen Speicher der Steuerung festgehalten. Al¬ ternativ kann selbstverständlich auch eine vorbestimmte Anzahl von Schritten verwendet werden und eine bekannte mechanische Justierschraube als Anschlag 13 verwendet werden.
Der dargestellte Antrieb mit Schneckenrad, Segmentzahnrad und Zahnstange hat den Vorteil, daß der Schrittmotor mit hohem mechanischem Wirkungsgrad eine Schubkraft liefern kann, sodaß Motor, Schlitten und Messer in einer Einheit auf derselben Seite der Papierbahn angeordnet sein kön- nen,- bei einem Antrieb durch Zug müßten sich in Ruhestel¬ lung Messer und Antrieb auf verschienen Seiten der Pa¬ pierbahn befinden. Durch die Richtungsumsetzung des Zahn¬ rads ist der Motor senkrecht zur der Bewegungsrichtung des Schlittens angeordnet und trägt damit nicht zur Erhö- hung der Bauhöhe bei.
Sofern die größere Bauhöhe nicht stört, kann auch eine Gewindespindel auf der Motorachse direkt in eine Spindel- mutter in dem Schlitten 6 oder an einem Aufsatz, der auf dem Schlitten 6 befestigt wird, greifen.
Alternativ kann auch ein Antrieb über ein Stahlband 31 erfolgen, welches, wie in Fig. 3 dargestellt, auf ein Rad 32 aufgewickelt wird bzw. sich von diesem abwickeln kann. Hierbei kann der Motor allerdings nur einen Zug ausüben,- die Gegenrichtung wird durch eine Druckfeder 33 ausge¬ führt. Obwohl hierbei keine gezahnten Maschinenelemente benötigt werden, muß der Schrittmotor, da er ja auch die Feder 33 spannen muß, das doppelte Drehmoment gegenüber den Anordnung mit Schnecke und Zahnstange aufwenden, was durch den besseren mechanischen Wirkungsgrad aufgewogen wird.
Auch kann eine Kurvenscheibe auf einem Schrittmotor mit hoher Schrittzahl pro Umdrehung verwendet werden. Schrittzahlen von 200 pro Umdrehung sind auch bei kleinen Motor-Bauformen ohne weiteres handelsüblich. Die Kurven¬ scheibe übt wie beim Bandantrieb entweder nur einen Druck in einer Richtung gegen eine Feder aus, oder sie ist als Kulissenrad ausgebildet, in das ein Mitnehmer auf dem Schlitten eingreift.
Möglich ist auch die Verwendung eines Stahlseils und ei¬ ner vorzugsweise mehrfach umschlungenen Seilrolle auf der Achse des Schrittmotors sowie mindestens einer Umlenkrol¬ le, so daß der Schrittmotor einen Zug in beiden Drehrich- tungen in jeweils entgegengesetzte Richtungen auf den Schlitten ausüben kann, wobei die notwendige Spannfeder an der in Rückholrichtung voreilenden Kante des Messers angebracht ist liegt. Die Spannfeder ist dabei kraftneu¬ tral, so daß wie bei dem bevorzugten Antrieb mit Schnek- ke, Zahnrad und Zahnstange nur die einfache Schubkraft von dem Schrittmotor aufgebracht werden muß. Da eine häu¬ fige Kalibrierung durch den Anschlag problemlos möglich ist, wirkt sich ein geringer oder gelegentlicher Schlupf auf der Seilrolle nicht wesentlich aus. Da die Hauptkraft in Schneiderichtung auftritt, kann auch die Anzahl der Schritte für eine Schritt gemäß einem empirisch oder theoretisch ermittelten Verlängerungsfakter mit der An¬ zahl der Schnitte nach einer Kalibrierung verlängert wer¬ den, ohne daß bei jedem Schnitt eine Kalibrierung notwen- dig ist, die durch den Schrittverlust im Schrittmotor häufig ein erhöhtes Betreibsgeräusch verursacht. Prak¬ tisch wird dieser Verlängerungsfaktor dadurch erreicht, daß nach einer vorab bestimmten Anzahl von Schnitten ein 5 zusäztlicher Schritt in Schnittrichtung eingefügt wird.
In allen Fällen kann die Steuerung die Anzahl der Schnit¬ te mitzählen und eine Abnutzung des Schneidemessers durch eine geringfügig verlängerte Schnittbewegung kompensie¬ ren. Dies ist bei den bisher bekannten Lösungen wenn 0 überhaupt nur durch aufwendige zustatzliche Versteilein¬ richtungen möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zum Antrieb eines Schnittmessers (7) zum Abschneiden eines in einer Druckeinrichtung auf einen bandförmigen Aufzeichnungsträger (2) aufgedruckten
5 Belegs mit einem Schnittmesser (7) , welches auf einem von einem Motor (12) bewegten Schlitten (6) befestigt ist und mindestens eine schräg zur Bewegungsrichtung des Messers verlaufende Schnittkante aufweist, da¬ durch gekennzeichnet, daß als Motor ein Schrittmo- 10 tor (12) verwendet wird und durch unterschiedliche Schrittzahlen für jeden Schnitt bestimmt wird, ob ein vollständiger Abschnitt oder ein Schnitt mit Abri߬ rest bewirkt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei ein Schneckenrad 15 (11) auf einer Achse des Schrittmotors (12) über ein
Zahnrad (10) auf eine Zahnstange (9) wirkt, die kraftschlüssig mit dem Schlitten (6) verbunden ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, wobei eine Achse des Schrittmotors (12) mit einer Gewindespindel oder ei-
20 nem Schneckenrad versehen ist, die bzw. das auf ein in den Schlitten geschnittenes oder mit diesem unmit¬ telbar verbundenes Gegenstück wirk .
4. Anordnung nach Anspruch 1, wobei ein flexibles Band
(31) einerseits radial auf einer auf eine Achse des 25 Schrittmotors aufgesetzten Rolle befestigt und ande¬ rerseits an dem Schlitten (6) befestigt ist, das den Schlitten gegen eine Federkraft (33) bewegt.
5. Anordnung nach Anspruch 1, wobei eine Kurven- oder Kulissenscheibe auf einer Achse des Schrittmotors
30 (12) aufgesetzt ist und auf einen Mitnehmer wirkt, der direkt auf den Schlitten aufgesezt ist.
6. Anordnung nach Anspruch 1, wobei ein Seil von einem auf einer Achse des Schrittmotors (12) befindlichen Seilrolle mittels mindestens einer Umlenkrolle einen Zug in beiden Richtungen auf den Schlitten ausübt.
7. Anordnung nach Anspruch 7, wobei der Schlupf des Sei¬ les auf der Seilrolle durch zusätzliche Schritte kom- pensiert wird, deren Anzahl und Häufigkeit aus der Anzahl der seit der letzten Kalibrierung erfolgten Schritte bestimmt wird.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Justage der Schnittiefe durch Probeschnit- te und Ablegen der optimalen Schrittzahlen in einem nichtflüchtigen Speicher einer den Schrittmotor steu¬ ernden Steuerung erfolgt.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abnutzung des Schneidemessers aus der An¬ zahl der erfolgten Schnitte bestimmt und ein entspre¬ chend vergrößterter Schnittweg durch eine größere An¬ zahl von Schritten erreicht wird.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Messer (7) verwendet wird, dessen Schnitt- kante(n) gegenüber dem Gegenmesser (8) um ein gerin¬ ges schräg verlaufen.
PCT/DE1997/000209 1996-03-11 1997-02-03 Abschneidevorrichtung mit schrittmotorantrieb Ceased WO1997033730A1 (de)

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