Einrichtung zum absatzweisen Zuführen einer Werkstoffbahn zu einer intermittierend arbeitenden Verarbeitungsmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum absatzweisen Zuführen einer Werkstoffbahn z. B. aus Papier, Karton, Folien und dergleichen zu einer intermittierend arbeitenden Verarbeitungsmaschine, z. B. einer Hubstanze.
Bekannte Hubstanzen werden häufig unmittelbar anschliessend an andere Verarbeitungsmaschinen für die Materialbahn, beispielsweise an Rotationsdruckmaschinen angeschaltet, so dass die Aufgabe vorliegt, die kontinuierliche Förderbewegung, mit der die Werkstoffbahn die eine Maschine verlässt, in eine schrittweise Bewegung für die anschliessende Verarbeitungsmaschine zu überführen.
Bei einer der bekannten Hubstanzen dieser Art wird die intermittierende Zuführung der Werkstoffbahn dadurch erreicht, dass während des Verarbeitungsvorganges die von der vorhergehenden Maschine mit gleichbleibender Geschwindigkeit ankommende Bahn mittels einer taktweise arbeitenden Festhalteeinrichtung vorübergehend zum Stillstand gebracht wird. Bei jedem Halt bildet die Bahn vor der Festhalteeinrichtung einen Durchgang oder eine Schlaufe, die beim Lösen des Festhaltes mittels Vorzugwalzen der Verarbeitungsmaschine wieder aufgeholt und gestreckt wird.
Hierbei wird die lose durchhängende Bahn immer wieder plötzlich bis zu ihrer Straffung beschleunigt, so dass bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten mehr oder weniger starke Schwingungen auftreten, die zusammen mit dem Beharrungsvermögen der Bahn einen Schlupf derselben in der Festhalteeinrichtung verursachen, der in seiner Grösse wechselt und zu Ungenauigkeiten in der Registerhaltigkeit der aus der Bahn zu arbeitenden Abschnitte führen kann.
Es ist daher schon vorgeschlagen worden, auftretende Ungenauigkeiten in der Registerhaltigkeit auf photoelektrischem Wege festzustellen und diese Fehler mittels eines auf die Vorzugswalzen wirkenden Zusatzantriebes oder aber durch eine entsprechende Längsverschiebung des Festhaltes auszugleichen. Dabei erweist es sich jedoch als nachteilig, dass bei schnellaufenden Verarbeitungsmaschinen die auftretenden Ungenauigkeiten vielfach einen zu grossen Bereich umfassen, um jeden einzelnen Fehler während eines Arbeitstaktes ausgleichen zu können.
Bei einer weiteren bekannten Zuführeinrichtung für eine Werkstoffbahn sind je ein Vorzugswalzenpaar vor und nach dem Arbeitswerkzeug der Verarbeitungsmaschine vorgesehen, die gemeinsam durch ein kurvengesteuertes Planetengetriebe im Arbeitstakt dieser Maschine intermittierend angetrieben werden.
Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil, dass bei einem Formatwechsel ein dem jeweiligen Format entsprechend unterschiedlicher Satz Wechselräder oder Vorzugswalzen mit entsprechend unterschiedlichem Durchmesser benötigt werden. Ausserdem wirkt sich das durch die zu beschleunigenden und wieder zu verzögernden Massen unvermeidbar auftretende Spiel in der Kurvensteuerung ungünstig auf die genaue registerhaltige Zuführung der Bahn aus.
Ziel der Erfindung ist es daher, die genannten Nachteile auszuschalten und eine sowohl einfach aufgebaute wie auch einfach verstellbare Zuführeinrichtung zu schaffen, welche die der intermittierend arbeitenden Verarbeitungsmaschine zugeführte Werkstoffbahn so steuert, dass der jeweils durch die im Takt des Arbeitswerkzeuges arbeitende Festhalteeinrichtung laufende Teil der Bahn im Augenblick der Betätigung des Festhaltes bereits die Geschwindigkeit Null aufweist.
Zu diesem Zweck kennzeichnet sich die erfindungsgemässe Zuführeinrichtung durch zwischen ortsfest gelagerten Vorzugs- und Umlenkwalzen angeordnete, im Arbeitstakt der Verarbeitungsmaschine exzentrisch umlaufende Führungswalzen, die sich gegen die Werkstoffbahn anlegen und in Verbindung mit nachfolgend angeordneten Vorzugswalzen bei jedem Umlauf zwischen den Vorzugs- und Umlenkwalzen zwangläufig eine in ihrer von der Länge der zu fertigenden Abschnitte der Bahn abhängigen Grösse einstellbare Vorratsschlaufe ausbilden und der kontinuierlich zugeführte Werkstoffbahn abwechselnd eine zusätzliche Beschleunigung bzw. Verzögerung verleihen und derart die Geschwindigkeit dieser Bahn an ihrem Feshaltepunkt im Takt der Verarbeitungsmaschine von Null bis zu einem Maximum wechseln lassen und umgekehrt.
Die Grösse der Vorratsschlaufe der Werkstoffbahn kann bei Verwendung einer einzigen exzentrischen Führungswalze durch Veränderung der Länge der die Führungswalze tragenden Kurbelarme eingestellt werden, oder aber bei einer bevorzugten Ausführungsform mit zwei exzentrischen Führungswalzen durch eine gegenseitige Phasenverschiebung deren Umlaufbewegung.
Durch die erfindungsgemässe Einrichtung lässt sich in relativ einfacher Weise erreichen, dass der FesthaIt für die Werkstoffbahn nicht eine laufende Bahn abzubremsen hat, sondern erst dann auf diese Bahn auftrifft, wenn sie sich bereits im Stillstand befindet. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass eine Einstellbarkeit in sehr weiten Grenzen möglich ist, ohne dass irgendwelche Teile ausgewechselt zu werden brauchen.
Einzelheiten ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand schematischer Zeichnungen, ohne dass die Erfindung auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
Es zeigen:
Fig. 1 die Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispieles mit einer Zuführeinrichtung für die Werkstoffbahn mit zwei exzentrisch gelagerten Führungswalzen im Querschnitt,
Fig. 2 eine weitere Arbeitsstellung der Führungswalzen,
Fig. 2a eine Darstellung der Zuführeinrichtung gemäss Fig. 1 mit um 1800 in der Phase verstellten Führungswalzen,
Fig. 3 die Anordnung der beiden Führungswalzen im Längsschnitt in der Ebene A-A der Fig. 1,
Fig. 4 die Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles mit einer einzigen, exzentrisch gelagerten Führungswalze,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch die geänderte Ausführungsform der Zuführeinrichtung in der Ebene C-C der Fig. 4,
Fig. 6 ein Weg-Zeitdiagramm der Bahngeschwindigkeiten in bezug auf die Festhalteeinrichtung,
Fig.
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel in Seitenansicht mit zusätzlichem Differentialgetriebe,
Fig. 8 einen Querschnitt durch das Beispiel der Fig. 7 mit dem zugehörigen Getriebe,
Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel in Seitenansicht mit zusätzlichem Ellipsenrädergetriebe und
Fig. 10 einen Querschnitt durch das Getriebe gemäss Fig. 9 in der Ebene F-F.
Die erfindungsgemässe Zuführeinrichtung ist beispielsweise im Maschinengestell 1 einer nicht dargestellten Hub stanze eingebaut. Weiter sind im Maschinengestell 1 eine Festhalteeinrichtung 25 an sich bekannter Art und Vorzugsrollenpaare 2, 2a und 27, 28 angeordnet, welche die Bahn B unmittelbar den Stanzwerkzeugen der Hubstanze zuführen.
Die mit gleichförmiger Geschwindigkeit u der Zuführeinrichtung zugeführte Bahn B wird über eine Umlenkwalze 3 und bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 3 über zwei exzentrisch im Maschinengestell gelagerte Führungswalzen 6 und 7 zu dem vorderen Vorzugsrollenpaar 2, 2a geleitet, dessen untere Walze 2 zugleich als Umlenkwalze dient.
Die Führungswalzen 6 und 7 bestehen aus exzentrisch auf Wellen 4 und 5 fest angeordneten Walzenkörpern 61 und 71, auf denen, z. B. mittels Wälzlager, der Mantelteil 8 drehbar gelagert ist. Zum Ausgleich der bei der Rotation der Führungswalzen entstehenden Fliehkräfte sind an den Walzenkörpern 61 und 71 Gegengewichte 62 und 72 vorgesehen. Die Wellen 4 und 5 stehen miteinander durch ineinanderkämmende Zahnräder 10 und 11 in Verbindung.
Damit die beiden Führungswalzen 6 und 7 in ihrer Phase gegeneinander verstellt werden können, ist das Zahnrad 11 nicht unmittelbar auf der Welle 4 befestigt, sondern steht lösbar mit einem Handrad 14 in Verbindung, welches fest auf der Welle 4 angeordnet ist. Die Verbindung des Handrades 14 mit dem Zahnrad 11 besteht beispielsweise darin, dass das Handrad 14 mittels einer Schraube 13 auf einer mit dem Zahnrad 11 fest verbundenen Scheibe 12 festgeklemmt ist. Die Schraube 13 ragt durch ein Langloch 15 des Handrades 14, so dass dieses und damit die Führungswalze 6 um einen beliebigen Winkel gegenüber der Führungswalze 7 verstellt werden kann.
Durch die Phasenverschiebung ändert sich der absolute Hub der beiden Führungswalzen 6 und 7 und damit die Grösse der von denselben ausgebildeten Bahnschleife. Letztere ist aber wiederum von der Grösse des erforderlichen Vorzugs, das heisst also bei einer Hubstanze von der Länge des Zuschnittes und von der Grösse der durch die Stanze gegebenen Stillstandszeit abhängig. Die Anbringung einer Skala 29 auf der Scheibe 12 ermöglicht es, in Verbindung mit einer am Handrad angebrachten Indexkerbe 16 die Zuführeinrichtung in einfachster Weise auf jede Zuschnittlänge einzustellen.
Um die Zuführungseinrichtung gemäss den Fig. 1 und 2 auf die Arbeitsphase der angeschlossenen Maschine, beispielsweise einer Hubstanze, abstimmen zu können, ist zwischen der Führungswalze 7 und ihrem Antriebszahnrad 10 ebenfalls eine Klemmverbindung oben beschriebener Art vorgesehen.
Bei dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen den Umlenkwalzen 2 und 3 eine an Kurbelarmen 18 und 19 gelagerte, einzige Führungswalze 21 angeordnet, wobei jeder Kurbelarm 18 und 19 mit einem Zahnrad 17 verbunden ist, welche Räder mit auf einer gemeinsamen Welle 31 sitzenden Zahnrädern 32 in Eingriff stehen.
Der Mantel 8 der Führungswalze 21 ist wiederum, z. B. mittels Wälzlagern, auf dem eigentlichen Walzenkörper 22 drehbar gelagert. Um auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Schleifengrösse entsprechend der Zu schnittlänge einstellen zu können, ist der Walzenkörper 22 in geeigneten Führungen 20 der Kurbelarme 18 und 19 mittels Spindeln 23 und 24 oder geeigneter Zahnstangen und dergleichen radial verschiebbar angeordnet. In den Führungen 20 sind ausserdem Gegengewichte 33 angeordnet, welche beim Verschieben des Walzenkörpers 22 gleichzeitig in zu der Führungswalze 21 entgegengesetzter Richtung verschoben werden.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtungen ist folgende:
Die beispielsweise von einer Druckmaschine mit konstanter Geschwindigkeit u zugeführte Bahn B läuft gemäss Fig. 1 bis 3 über die untere Umlenkwalze 3, die Führungswalzen 6 und 7 und die Vorzugswalzen 2 und 2a zu der Festhalteeinrichtung 25 und den Vorzugswalzen 27 und 28 einer nicht dargestellten Hub stanze. Die exzentrisch umlaufenden Führungswalzen 6 und 7 formen bei jedem Umlauf die über die Umlenkwalzen 2 und 3 geführte Bahn B zu einer Schleife von bestimmter, mittels des Handrades 14 einstellbarer Grösse und bewirken dadurch, dass die kontinuierlich zugeführte Bahn B mehr und mehr in diese sich bildende Schleife einläuft, bis die Bahngeschwindigkeit hinter der Schleife vorübergehend den Wert Null erreicht. In diesem Augenblick wird der Festhalt 25 betätigt und damit die Bahn in der Hubstanze festgelegt.
Gleichzeitig erfolgt der Schnitt der Hubstanze.
Beim Lösen des Festhaltes 25 wird die Schleife durch die Vorzugswalzenpaare 2, 2a und 27, 28 in dem Masse aufgeholt, wie es die ständig umlaufenden Führungswalzen 6 und 7 zulassen, bis letztere die Stellung erreichen, in der eine erneute Schleifenbildung und Verzögerung der Bahngeschwindigkeit erfolgt.
Die Vorzugswalzenpaare 2, 2a und 27, 28 sind so eingerichtet, dass die unteren Walzen 2 und 28 stetig mit einer gegenüber der Zuführgeschwindigkeit der Bahn erhöhten Umlaufgeschwindigkeit angetrieben werden. Während der Stillstandszeit der Bahn stellt sich zwischen der Bahn B und den Vorzugswalzen 2 und 28 ein Schlupf ein, der jedoch wegen des geringen Druckes der oberen Walzen 2a und 27 zulässig ist.
In entsprechender Weise arbeitet auch die mit nur einer exzentrischen Führungswalze 21 ausgerüstete Zuführeinrichtung nach den Fig. 4 und 5.
Die Bewegungsverhältnisse der Bahn B in bezug auf den Festhaltepunkt sind anhand eines Weg-Zeitdiagrammes in Fig. 6 dargestellt. Hierin bedeutet u die Geschwindigkeit der kontinuierlich zugeführten Bahn B und w die dieser Geschwindigkeit überlagerten, durch die exzentrisch umlaufenden Führungswalzen erteilten Positiv- und Negativgeschwindigkeiten. Die resultierende, am Festhaltepunkt gemessene Geschwindigkeit zeigt die Kurve v.
Aus dieser Darstellung ist zu ersehen, dass die Bahngeschwindigkeit in der Festhalteeinrichtung bei jedem Arbeitstakt allmählich bis zum Stillstand verzögert und nach einer gewissen Stillstandszeit ebenso allmählich wieder beschleunigt wird, so dass auch bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten ein genauer, die Registerhaltigkeit sicherstellender Vorzug zu der Verarbeitungsmaschine, beispielsweise der Hub stanze, erfolgen kann.
Um die Stillstandszeit der Bahn B in besonderen Fällen noch weiter zu verlängern, erhalten die Führungswalzen durch ein zusätzliches Getriebe einen schwellenden Antrieb, derart, dass die zur Ausbildung der Bahnschleife führende Positivbewegung der Führungswalzen langsamer erfolgt als die das Aufholen ermöglichende Negativbewegung dieser Walzen. Diese Bewegungsverhältnisse der Bahn zeigen die Kurven v' und w' in der Fig. 6, wobei w' die schwellende Überlagerungsgeschwindigkeit und v' die resultierende Bahngeschwindigkeit darstellt.
Um dies zu erreichen, ist in das die Führungswalzen antreibende, aus den Zahnrädern 40, 41, 42, 43, 44, 45 bestehende Getriebe ein auf der Welle 46 angeordnetes Differentialgetriebe 50 zwischengeschaltet, über das mittels eines Kurbeltriebes 55 der gleichförmigen Umlaufbewegung eine schwingende Bewegung überlagert wird. Das Differentialgetriebe 50 besteht aus einem auf der Welle 46 drehbar gelagerten Antriebstellerrad 51, welches fest mit dem angetriebenen Zahnrad 43 verbunden ist und mit zwei auf einem Steg 52 gelagerten Differentialkegelrädern 53 in Eingriff steht. Diese Kegelräder 53 stehen ihrerseits wiederum in Eingriff mit einem Tellerrad 54, das mit der Welle 46 fest verbunden ist.
Der die Überlagerungsbewegung erzeugende Kurbeltrieb 55, bestehend aus einer Kurbel 56 und einer am Steg 52 des Differentialgetriebes 50 angelenkten Kurbelschwinge 57, wird über ein Zahnrad 58 vom Zahnrad 40 angetrieben, und zwar mit der doppelten Drehzahl der Welle 46.
Eine weitere Ausführungsform zum Erzeugen des schwellenden Antriebes der Führungswalzen besteht darin, dass auf der Welle 46 ein ellipsenförmiges Zahnrad 48 befestigt ist, welches mit einem ebenfalls ellipsenförmigen Zahnrad 47 in Eingriff steht, das mit dem Zahnrad 41 fest verbunden ist. Auch mit diesem Getriebe wird der Zweck, die Bahn bewegung so zu gestalten, dass eine längere Stillstandszeit entsteht, erreicht.
Diese Getriebe zum schwellenden Antrieb der Führungswalzen können selbstverständlich auch für die Ausführungsform der Zuführeinrichtung mit nur einer Führungswalze Anwendung finden.
Es ist ohne weiteres auch möglich, die Verstelleinrichtung für die Führungswalzen so einzurichten, dass eine Veränderung der Schlaufengrösse während des Betriebes möglich ist. Zu diesem Zweck könnte z. B. bei der in Fig. 3 dargestellten Verstelleinrichtung ein Differential- oder Planetengetriebe zwischen die Welle 4 der verstellbaren Führungswalze 6 und dem drehbar auf dieser Welle gehaltenen Antriebszahnrad 11 eingebaut werden. Die Betätigung dieses Verstellgetriebes kann entweder wiederum von Hand erfolgen oder aber z. B. durch die mit dem Verstellgetriebe gekoppelte Steuereinrichtung, die die Geschwindigkeit der von der vorhergehenden Maschine, beispielsweise einer Druckmaschine, kontinuierlich zugeführten Bahn regelt.