CN103770155B - 具有监测传感器的模切机和用于快速关断这种机器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及平台式‑页张模切和/或压印机，其具有页张输送系统、至少一个具有往复运动的工具的加工站、至少一个用于驱动所述页张输送系统以及所述至少一个加工站的驱动器以及机器控制装置。根据本发明，驱动系通过可切换的离合器‑制动器‑组合与所述至少一个驱动器连接并通过可切换的离合器与链驱动装置连接；页张输送系统具有至少一个传感器，用于监测错误和/或故障；所述离合器‑制动器‑组合、所述离合器以及所述至少一个传感器与所述机器控制装置形成数据交换连接，用于切换所述离合器‑制动器‑组合并且必要时与传感器的测量结果相关地切换离合器。本发明还涉及快速关断所述的平台式‑页张模切和/或压印机的方法。

Description

具有监测传感器的模切机和用于快速关断这种机器的方法
技术领域
本发明涉及平台式-页张模切和/或压印机以及用于快速关断这种平台式-页张模切和/或压印机的方法。
背景技术
以闭合几何形状的剪裁模的切割称为模切，该剪裁模可以为圆形、椭圆形或多边形以及任何形式的不规则形状。在印后加工中进行的加工、如利用冲孔器进行模切、切角和索引模切也属于该领域。模切是向着模切垫块或向着凸模来进行，部分地也是剪切过程。由塑料、箔材料、纸、纸板、纸板盒或瓦楞纸制成的包装材料主要以页张规格、但也以带材规格被模切。但在模切过程中也可以附加地在有用部分中施加沟纹线或拱花。因为最终产品是在技术和图形的实施方面极高要求的包装(例如用于化妆品、香烟、药物、食品等等的包装)，所以不仅对包装材料本身提出特殊的要求，而且为了最佳的结果也要求具有最小公差的模切工具以及极其精确且工作可靠的模切机。平台式模切装置能最佳地符合这些要求。在此，在加工页张的情况中将已印刷的和在托板上叠置的页张供应给模切机。在该机器中，待模切的页张在定向装置中被精确地定向、由抓取器车承接并且精确地在模切装置中定位在被固定支承的下台与可通过肘杆或偏心传动装置竖直运动的上台之间。也公开了以下所述的机器：在这些机器中，下台朝固定的上台运动。
在用于对由纸、纸板和类似物构成的页张进行模切、压印、清废、必要时有用部分分离和收集的公知的页张模切和压印机中公开了借助抓取器车使页张运动通过机器的各个站。相应的抓取器车具有抓取器桥，抓取器固定在该抓取器桥上，所述抓取器抓持页张的前端部。此外，抓取器车具有侧面的行驶车，所述行驶车与输送系统的循环链连接并且抓取器车由此运动通过机器。通过这种使页张穿过机器的运动方式实现了高的机器功率，因为页张在机器的前后相继设置的各个站、特别是模切、清废和有用部分分离站(cutting-stripping-blanking)中依次被加工。
例如由DE 30 44 083 A1和US 7,658,378 B2公开了一种这样的平台式模切机。两个台配备切割和开槽工具或相应的配合工具，利用它们从节拍地引导至台面之间的页张模切出有用部分并且同时压入对于整齐折叠所需的沟纹。在随后的清废装置中通过清废工具机械地去除掉废料。根据机器的装备，最后可以将模切出的有用部分在为此设置的有用部分分离装置中分离。
在本申请之前的现有技术中的页张模切机中，以及因此也在海德堡印刷机械股份公司型号为Dymatrix 106的页张模切机中，页张输送系统的链驱动装置在过载的情况下借助实施为定点离合器的过载离合器与驱动器分离。所述过载可以例如由于抓取器桥与工具碰撞或者由于纸张堵塞而产生。定点离合器实施为止动离合器，所述止动离合器可以在一个角位置中止动。在过载离合器的区域中集成触发传感器，从而所述触发传感器可以确定离合器的触发并且传送给驱动器。因此，接着驱动器的飞轮质量通过可控制的气动缸与驱动系分离并且同时通过制动器、即通过所谓的离合器制动器组合来制动所述驱动系。这种实施方案的缺点有两种：定点离合器的触发力矩必须如此高地设置，使得在完整的周期、也就是机器角0°至360°期间的正常机器运行的情况下，所述离合器不被触发。第二，存在这样的风险：由于过载离合器触发并且与其相关联地取消输送链与加工站、特别是模切站的往复运动的同步，固定在输送链上的抓取器桥与下降的模切工具或清废工具或放置工具相撞并且从而被破坏。
发明内容
因此，本发明的任务在于提供一种平台式-页张模切和/或压印机，其中，在出现过载的情况中确保更好地保护驱动器，并且在机器由于过载而关断的情况中进一步降低了抓取器桥以及加工工具的破坏。还描述了一种如何实施所述平台式-页张模切和/或压印机的具有所述优点的快速关断的方法。
所述任务通过平台式-页张模切和/或压印机解决，所述平台式-页张模切和/或压印机用于加工特别是由纸、纸板、纸板盒或者塑料构成的页张并且具有页张输送系统、至少一个具有往复运动的工具的加工站、至少一个用于驱动所述页张输送系统以及所述至少一个加工站的驱动器以及机器控制装置。优选的是，对于页张输送系统和加工站设置一个共同的驱动器。所述页张输送系统具有优选两个、替代地也可具有多个环绕的、基本上平行的链，这些链具有在其上固定的、具有抓取器的抓取器车，以及具有用于驱动所述链的链驱动装置，其中，这些链与所述链驱动装置啮合。所述链驱动装置则通过驱动系与所述驱动器连接。根据本发明，所述驱动系通过可切换的离合器-制动器-组合与所述驱动器连接并且通过可切换的离合器与所述链驱动装置连接。所述页张输送系统以有利的方式具有至少一个传感器，用于监测所述页张输送系统的错误和/或故障；并且所述离合器-制动器-组合、所述离合器以及至少一个传感器都与所述机器控制装置形成数据交换连接，用于切换所述离合器-制动器-组合并且必要时根据所述传感器的测量结果切换所述离合器。换句话说，所述页张输送系统的至少一个传感器持续地监测所述页张输送系统的可能的过载、将测量结果尤其通过数据线传送给机器控制装置，在所述机器控制装置中进行所述测量结果的分析处理并且在超过所述机器控制装置中储存的允许的额定值的情况下可以触发所述离合器-制动器-组合并且必要时也可以触发所述离合器。在机器的这个配置方案中特别有利的是，可以在机器控制装置中储存可以不仅存储一个允许的额定值作为临界值，而且相反还可以储存复数个额定值变化曲线、也就是说与机器角相关的允许值。也可能的是，不仅储存一个额定值，而且储存一个公差带，所述公差带同时包括最大值监测(也就是说预防碰撞)和最小值监测(也就是说探测输送链的链裂纹)。
在本发明的平台式-页张模切和/或压印机的有利的改进方案中，所述至少一个传感器设置在所述链驱动装置的力流中、特别是在所述链驱动装置的链轮中或者在所述链轮的入口曲线或者出口曲线中。替代地或者附加地，所述传感器也可以集成在链驱动装置的链张紧器中。替代地或者附加地，所述传感器也可以测量由磨损引起的链伸长、也就是说每两个链销之间的间距的变化。替代地或者附加地，所述传感器也可以位于至少一个链中和/或至少一个抓取器车中。由此可以直接立即测量以及监测主要的力。
在此，所述传感器可以实施为力传感器、位移传感器、温度传感器或者光学传感器。替代的是，所述传感器也可以实施为声学传感器，所述声学传感器相对于页张输送系统稍稍有间距地设置在机器中并且可以探测与正常输送噪声的偏离。力传感器和位移传感器可以特别是在链张紧器的区域中使用。借助温度传感器可以探测链导向装置或者链的温度并且在缺乏润滑的情况下快速反应。声学传感器可以例如在链导向轨道有故障的情况中用于识别声音样式以及声音样式的变化。接触传感器可以在抓取器桥的前棱边上用于探测单个的纸或者累积的纸。也可以实现传感地分析处理所述页张输送系统的区域中的振动。
本发明还涉及一种快速关断方法，用于在页张输送系统的区域中出现错误和/或故障的情况下快速关断如上所述的平台式-页张模切和/或压印机，其具有以下步骤：
通过机器控制装置将测量结果与所述机器控制装置中储存的和/或计算出的额定值进行比较。在发现与所储存的和/或所计算的额定值有偏差的情况下进行立即关断设置在驱动器与驱动系之间的离合器-制动器-组合，用于将所述驱动系与所述驱动器分离并且用于制动所述驱动系。这可以无问题地在任何时间点上进行，因为此外确保了所有机器构件的同步性、也就是说具有抓取器桥的输送链相对于加工站的往复运动的工具的同步性。在下一步骤中，检验瞬时的机器角并且当往复运动的工具与抓取器车不存在碰撞危险的情况下立即切换驱动系与链驱动装置之间的离合器，用于将链驱动装置与驱动系分离。在存在碰撞危险的情况下，必要时可以进行所述离合器的延时切换，所述离合器可以如此延时，使得不再存在碰撞危险。由此虽然需容忍必要时一有故障的抓取器桥由于太高的过载而被破坏，但具有的优点是，所有正好处于加工工具的下方区域中的抓取器桥不被破坏。
在此，根据本发明的方法以及上述的根据本发明的模切机都具有以下优点：
-可以单独测量并且监测在输送链的驱动侧以及操作侧出现的力。
-不仅可以监测最大力，而且可以定义许多其它标准，这允许显著提早地关断机器，例如可以探测磨损并且预防性地关断机器并且更换已磨损的部件。
-可以显著减小由于过载而关断的损害后果，因为避免了抓取器桥与往复运动的工具碰撞。
-可切换的离合器可以比定点离合器成本低廉地实施。
在根据本发明的用于快速切换的方法的尤其有利的并且因此优选的改进方案中，额定值与机器角和/或机器速度和/或待加工的页张的页张重量相关，因为所出现的力基本上与这些因素相关。这些额定值可以或是通过机器控制装置计算或是储存在所述机器控制装置中。
在根据本发明的方法的改进方案中，测量结果在与额定值比较之前经历一计算。因此，例如在驱动侧和操作侧上测量到的力可以形成差，可将测量结果关于时间求导，以便能够更好地分析其变化。
在根据本发明的方法有利的改进方案中，计算出的用于与测量值作比较的额定值可以是之前测量结果的平均值。因此可以形成例如来自之前十次测量的测量结果的与机器角相关的平均值。这允许能够更快地探测偏差。由此也可以考虑到由于机器中的润滑剂的变热而变化的力。
关于本发明的其它优点和结构以及功能方面有利的构型方案由说明书以及参照附图的实施例说明得出。
附图说明
本发明应根据实施例更详细地说明。其以示意图示出：
图1：根据本发明的页张模切机；
图2：根据现有技术的页张输送系统的驱动器；
图3a：根据本发明的页张输送系统的驱动器；
图3b：图3a的链驱动装置的细节视图；
图4a：对于根据图2的驱动器的力曲线图；
图4b：对于根据图3a的根据本发明的驱动器的力曲线图。
相互对应的元件和构件在附图中以相同的参考标记表示。
具体实施方式
在图1中示出了用于对纸、纸板、塑料和类似物制成的页张进行模切、清废、有用部分分离和收集的页张模切和压印机100的原理结构。页张模切和压印机100具有续料器1、模切和/或压印站2、清废站3和具有放置和有用部分分离站的收料器4，它们由共同的机器壳体5承载和包围并且由驱动器705驱动。从一侧、即所谓的操作侧可接近模切和/或压印站2、清废站3、收料器4；页张模切和压印机100的驱动系位于对置的侧、即所谓的驱动侧上。机器控制装置15控制页张模切和压印机100内部的流程。
页张6通过续料器1从页张叠堆6.1通过所谓的抽吸头18分单、供应给页张输送系统7并且由固定在抓取器车8的抓取器桥上的抓取器抓住其前缘并且在页张输送方向B上被间歇地牵引通过页张模切和压印机100的不同的模切和/或压印站2、清废站3和收料器4。
页张输送系统7具有多个抓取器车8，从而多个页张6可以同时在不同的模切和/或压印站2、清废站3和收料器4中被加工。抓取器车8由链驱动装置驱动，所述链驱动装置在图2和图3a进一步示出。
模切和/或压印站2由下压板、即所谓的下台/下压板9，以及上压板、即所谓的上台/上压板10组成。上台/上压板10可以被竖直往复运动地支承并且设有具有模切和开槽刀的上工具30。下台/下压板9被固定地支承在机器壳体中并且设有与模切和开槽刀配合的配合板20。替代的是，上台/上压板10静止并且下台/下压板9运动。在压印时，代替模切和开槽工具地使用压印工具，其尤其具有所谓的压印凸版的形式。
抓取器车8将页张6从模切和/或压印站2输送到随后的、配备有清废工具21、有用部分分离格栅或清废床(下工具)23的清废站3中。在清废站3中，借助清废工具21、有用部分分离格栅或清废床(下工具)23将不需要的废料段11从页张6向下冲出，由此使得废料段11落入到被推入所述站下面的车式容器12中或者从那里输送走。
页张6从清废站3到达收料器4中，在那里，页张6或者仅被简单地放置或者同时进行相应页张6的各个有用部分的分离。为此，收料器4具有清废工具21、有用部分分离格栅或清废床(下工具)23。收料器4也可以包括托板13，各个页张6或有用部分以收纸叠堆14的形式堆叠在该托板上，从而在达到确定的叠堆高度之后可以将具有收纸叠堆14的托板13从页张模切和压印机100的区域移走。为了在更换叠堆期间不需要使页张模切和压印机100停机，可以使用辅助叠堆装置(未示出)。
图2示出了根据现有技术的页张输送系统7，所述页张输送系统例如在本申请之前的海德堡印刷机械股份公司型号为Dymatrix 106的页张模切机中应用。页张输送系统7具有配备导轨的输送链701，其中，在所述输送链上固定有抓取器车8，所述抓取器车具有用于抓取这里未示出的页张6的抓取器。输送链701由链驱动装置704驱动，所述链驱动装置实施为链轮。链驱动装置704则通过驱动系710与驱动轮707连接。驱动轮707与页张模切和压印机100的驱动器705连接。在页张输送系统7的区域中出现错误或故障的情况下(所述错误或故障可能导致破坏页张模切和压印机100的配合板20、清废工具21、有用部分分离格栅或清废床(下工具)23、上工具30、页张输送系统7的抓取器车8或者链驱动装置704、驱动系710、驱动器705)，通过关断驱动马达来仅关断页张模切和压印机100并不足够。因此，在链驱动装置704的区域中设有过载-定点离合器703。这种离合器实施为止动离合器，在周向上看，所述离合器只能在一个角位置中止动。过载-定点离合器703具有固定设置的分离力。一旦超过所述分离力，所述离合器就触发并且使链驱动装置704与驱动系710分开。一旦过载-定点离合器703触发，则离合器制动器组合706也被操纵。离合器制动器组合706具有可切换的气动缸709作为离合器，所述气动缸使驱动器705以及所述驱动器的飞轮质量708都与驱动轮707分开。另外，离合器制动器组合706还具有制动器，所述制动器作用在驱动轮707上并且制动整个驱动系710并且因此也制动模切和/或压印站2、清废站3、收料器4以及页张输送系统7。
图3a示出了根据本发明的页张模切和压印机100的页张输送系统7。在此，页张输送系统7与图2中所示相同地构成。然而，其区别在于输送链701的驱动器。因此，代替过载-定点离合器703而在链驱动装置704的区域中设置可切换的离合器713。所述可切换的离合器与机器控制装置15连接并且可以由所述机器控制装置触发。另外，设置传感器712，用于监测页张输送系统7的错误或故障。在此，传感器712可以集成到输送链701中并且与所述输送链一起运动，从而传感器712可以直接测量输送链701中的链张力。替代的是，传感器712可以设置在链张紧器715的区域中并且实施为力或位移传感器并且由此间接地通过所述链张紧器715的力或位移变化来检测输送链701的链张力。一个另外的替代方案是声学传感器712，所述声学传感器持续检测由页张输送系统7所产生的噪声并且探测与正常的噪声电平的偏差。声学传感器712也可以设置在抓取器桥的前棱边上并且实施为接触传感器，以便因此能够探测堵纸的积聚或处于抓取器桥前面的纸。在此，所有传感器712都与机器控制装置15形成数据交换连接并且可以与所述机器控制装置通过数据线或者无线地连接。在机器控制装置15中进行测量结果的分析处理并且进行由传感器712所检测的实际值与机器控制装置15中存储的或由所述机器控制装置计算出的额定值的对比。在不允许的偏差的情况下，离合器制动器组合706和/或可切换的离合器713可以由机器控制装置15触发。
在图3b中示出了链驱动装置704的细节视图并且示出了传感器712的另外的布置可能性方案：因此，传感器712可以例如集成到输送链701的入口曲线中并且实施为应变片。此外，传感器712可以直接集成在链驱动装置704中。可以设置一个抗剪销714作为附加的安全装置，所述抗剪销设置在链驱动装置704与驱动系710之间并且所述抗剪销针对在页张模切和压印机100运行中在链驱动装置704上可能出现的最大转矩进行设计。
在图4a和4b中示出了输送链701中的有效力FK与机器角ρ的关系。在图4a中示出了根据现有技术的页张模切机中的力变化曲线，而图4b示出了根据本发明的页张模切和压印机100的力变化曲线。在根据现有技术的页张模切和压印机100中对于过载-定点离合器703设定分离力FA。只要输送链701中的有效力FK低于这个临界值，过载-定点离合器703就不被触发。附加地示出了抓取器桥的断裂力FB。从该图显而易见的是，抓取器桥的断裂所需的力比分离力FA小得多。也就是说，尽管抓取器桥已破坏，过载-定点离合器703仍不被触发并且所述离合器制动器组合仍不会激活，从而在页张模切和压印机100的进一步运行中，机器的其它设备可能被破坏。从图4b中显而易见的是，在根据本发明的页张模切和压印机100中没有设置在机器角ρ上恒定的分离力FA，而是相反地在机器控制装置15中储存取决于机器角ρ的链力，所述链力在该图表中以虚线示出。如果超过该允许的力(这由传感器712探测并且由机器控制装置15分析处理)，则由机器控制装置15触发所述离合器制动器组合706并且必要时也触发所述可切换的离合器713。换句话说，不再监测恒定的最大力，而是定义一与时间相关的、必要时具有公差带的额定力，所述额定力考虑所述输送链701中关于机器角ρ的力变化曲线。由此可以分别提早检测出允许的有效力FK中的偏差并且可以及时使页张模切和压印机100停机，以防止进一步的破坏。在此，在机器控制装置15中尤其可以存储多个力变化曲线。
参考标号表
1 续料器
2 模切和/或压印站
3 清废站
4 收料器
5 机器壳体
6 页张
6.1 页张叠堆
7 页张输送系统
8 抓取器车
9 下台/下压板
10 上台/上压板
11 废料段
12 车式容器
13 托板
14 收纸叠堆
15 机器控制装置
16 具有用于定向页张的单元的供应台
18 抽吸头
20 配合板
21 清废工具
23 有用部分分离格栅或清废床(下工具)
30 上工具
100 页张模切和压印机
701 输送链
703 过载-定点离合器
704 链驱动装置
705 驱动器
706 离合器制动器组合
707 驱动轮
708 飞轮质量
709 可切换的气动缸
710 驱动系
711 入口曲线
712 传感器
713 可切换的离合器
714 抗剪销
715 链张紧器
B 页张输送方向
E 页张输送平面
F 力
FK 有效力
FA 分离力
FB 断裂力
ρ 机器角

Claims (12)

1.一种平台式-页张模切和/或压印机(100)，其用于加工页张，所述平台式-页张模切和/或压印机具有一页张输送系统(7)、至少一个具有往复运动的工具的加工站、至少一个用于驱动所述页张输送系统(7)和所述至少一个加工站的驱动器(705)以及一机器控制装置(15)，其中，所述页张输送系统(7)具有环绕的链(701)和链驱动装置(704)，所述环绕的链具有固定在其上的抓取器车(8)，其中，所述链(701)与所述链驱动装置(704)啮合，并且所述链驱动装置(704)通过驱动系(710)与所述至少一个驱动器(705)连接，其特征在于，所述驱动系(710)通过可切换的离合器-制动器-组合(706，709)与所述至少一个驱动器(705)连接并且通过可切换的离合器(713)与链驱动装置(704)连接；并且所述页张输送系统(7)具有至少一个传感器(712)，用于监测错误和/或故障；并且所述离合器-制动器-组合(706，709)、所述离合器(713)以及所述至少一个传感器(712)与所述机器控制装置(15)形成数据交换连接，用于根据所述传感器(712)的测量结果来切换所述离合器-制动器-组合(706，709)并且切换所述离合器(713)。
2.根据权利要求1所述的平台式-页张模切和/或压印机，其特征在于，在所述机器控制装置(15)中存储有允许的、用于所述传感器(712)的测量结果的额定值。
3.根据上述权利要求中任一项所述的平台式-页张模切和/或压印机，其特征在于，所述至少一个传感器(712)设置在所述链驱动装置的力流中。
4.根据权利要求1或2所述的平台式-页张模切和/或压印机，其特征在于，所述传感器(712)集成在所述链(701)的链张紧器(715)中和/或所述传感器(712)测量链伸长。
5.根据权利要求1或2所述的平台式-页张模切和/或压印机，其特征在于，所述传感器(712)位于至少一个链(701)中和/或至少一个抓取器车(8)中和/或至少一个链轨上。
6.根据权利要求1或2所述的平台式-页张模切和/或压印机，其特征在于，所述传感器(712)实施为力传感器、位移传感器、温度传感器、光学传感器或声学传感器。
7.根据权利要求1所述的平台式-页张模切和/或压印机，其特征在于，所述页张是由纸、纸板、纸板盒或者塑料构成的。
8.根据权利要求3所述的平台式-页张模切和/或压印机，其特征在于，所述至少一个传感器(712)设置在所述链驱动装置的链轮中或者在所述链轮的入口曲线(711)或者出口曲线的区域中。
9.一种快速关断方法，用于在页张输送系统(7)的区域中出现错误和/或故障的情况下快速关断根据上述权利要求中任一项所述的平台式-页张模切和/或压印机(100)，所述快速关断方法具有以下步骤：
a)利用至少一个传感器(712)连续地监测所述页张输送系统(7)；
b)将所述传感器(712)的测量结果(FK)发送给机器控制装置(15)；
c)将所述测量结果(FK)与所述机器控制装置(15)中存储的和/或计算出的额定值(FA)相比较；
d)在发现偏差的情况下立即切换设置在驱动器(705)与驱动系(710)之间的离合器-制动器-组合(706，709)，用于将所述驱动系(710)与所述驱动器(705)分离并且用于制动所述驱动系(710)；
e)检验瞬时的机器角(ρ)，并且当往复运动的工具(30，21)与抓取器车(8)不存在碰撞危险的情况下立即切换驱动系与链驱动装置之间的离合器，当存在碰撞危险的情况下延时地切换驱动系(710)与链驱动装置(704)之间的离合器(713)，用于将所述链驱动装置(704)与所述驱动系(710)分离。
10.根据权利要求9所述的快速关断方法，其特征在于，所述步骤c)中的计算出的额定值是之前测量结果的平均值。
11.根据权利要求9或10所述的快速关断方法，其特征在于，所述步骤c)中的额定值与机器角(ρ)和/或机器速度和/或待加工的页张(6)的页张重量相关。
12.根据权利要求9或10所述的快速关断方法，其特征在于，所述步骤c)中的测量结果在与所述额定值比较之前经历一计算。
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