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Die Erfindung bezieht sich auf einen Falzzylinder mit einem steuerkurvenunabhängigen Antrieb für Falzkomponenten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf ein Verfahren nach dem Patentanspruch 12 sowie auf einen Falzapparat nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 15 und auf eine Rotationsdruckmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 16.
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WO 98/06581 A1 offenbart einen Zylinderantrieb für Zylinder von Rotationsdruckmaschinen. Der Antriebsmotor des Zylinders ist an einer das Zylinderlager aufnehmenden Exzenterbuchse angeflanscht und wird bei Verstellung der Exzenterbuchse durch einen Stellzylinder synchron zum Zylinder mitbewegt. Der Antriebsmotor und der Zylinderzapfen sind über eine zwischengeschaltete Kupplung miteinander verbunden.
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Aus
DE 195 30 956 A1 und
DE 196 16 629 A1 sind Vorrichtungen zur Umstellung eines produktführenden Zylinders am Falzapparat bekanntgeworden. Diese offenbaren eine Vorrichtung zur Umstellung eines produktführenden Zylinders eines Falzapparates von Sammel- auf Nichtsammelproduktion und umgekehrt. Der Sammelzylinder ist am Umfang mit mindestens einen Falzmesser und mindestens einem Satz Halteelementen ausgestattet. Ferner ist sowohl eine Falzmessersteuerscheibe, deren Umfangskontur eine Steuerkurve für die Bewegung von Falzmessern erzeugende Betätigungselemente bildet, als auch eine Halteelementesteuerscheibe vorgesehen, deren Umfangskontur eine Steuerkurve für die Bewegung von Halteelementen erzeugenden Betätigungselemente bildet. Eine Vorrichtung zur antriebsunabhängigen Bewegung einer der Steuerscheiben für eine Umschaltung zwischen Sammel- und Nichtsammelproduktion ist ebenso vorgesehen, wie automatisch aktivierbare Stellelemente zur Radialbewegung der Betätigungselemente der Falzmesser und der Halteelemente, die Betätigungselemente sowohl axial als auch radial bewegen. Der in den beiden letztgenannten Publikationen gezeigte mechanische Aufwand zur Ansteuerung der Falzelemente und der Verschiebbarkeit der diese betätigenden Steuerkurven ist sehr hoch.
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Bei Rotationsdruckmaschinen nachgeordneten Falzapparaten sind die falzproduktführenden Zylinder mit Falzkomponenten, wie beispielsweise Falzmesser, Falzklappen, Punkturennadeln oder die Exemplare ergreifenden Haltevorrichtungen versehen. Diese Falzkomponenten werden in der Regel durch Steuerrollen angetrieben, die auf Kurvenabschnitten laufen, die den Betätigungszeitpunkt der Steuerrolle der entsprechenden Falzkomponente festlegen. Die Oberflächen der Steuerkurven werden in speziellen Fertigungsschritten hergestellt, geschliffen und mit einer extrem hohen Oberflächengüte bearbeitet. Zur Lebensdauererhöhung werden die Oberflächen, auf denen die Steuerrollen ablaufen, ein- oder mehrstufigen Härtungsverfahren unterzogen. Die Steuerkurve für die Falzkomponenten stellen daher aufwendig herzustellende und damit extrem teure Bauteile in einem Falzapparat dar.
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Bei den konventionellen Kurven/Steuerrollenanordnungen zum Antrieb von Falzkomponenten eines Falzapparates, tritt bei hohen Geschwindigkeiten ein Abheben der Steuerrolle an den Laufflächen der Kurven, verursacht durch die Fliegkraftwirkung, auf. Demzufolge sind die Steuerrollen mit hohen Vorspannkräften beaufschlagt, um ein Abheben der Rollen von den Laufflächen der Kurven zu unterdrücken. Eine unerwünschte Begleiterscheinung der die Steuerrollen beaufschlagenden Vorspannkräfte sind die hohen Kräfte, denen die Bauteile damit zwangsläufig ausgesetzt sind, welche zu einer vorzeitigen schleichend eintretenden Materialermüdung führen können.
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Angesichts des aufgezeigten technischen Problems liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Erzielung eines geringen Wartungsbedarfes einen kostengünstigen Ersatz der Kurvensteuerung herbeizuführen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Falzzylinder nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch das Verfahren nach den Merkmalen des Patentanspruchs 12 sowie durch einen Falzapparat nach den Merkmalen des Patentanspruchs 15 und durch eine Rotationsdruckmaschine nach den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst.
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Die mit der erfindungsgemäßen Lösung einhergehenden Vorteile sind vielfältiger Natur. Die an den Stirnseiten der Falzexemplare führenden Zylinder vorgesehenen Steuerkurven für die die Falzkomponenten betätigenden Steuerrollen können entfallen, ferner die mit dieser Steuerungsart bei Montage der Zylinder einhergehenden aufwendigen Montagearbeiten wie Drehmomentvoreinstellung etc. Dadurch kann eine kostengünstigere Montage und Wartung der Falzzylinder erreicht werden; aufwendig und teuer herzustellende Bauteile wie beispielsweise Steuerungskurven, deren Oberflächen extrem genau zu bearbeiten sind und die bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten erforderlichen Vorspanneinrichtungen für die auf der Kurvenlauffläche ablaufenden Steuerrollen, können entfallen.
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In Weiterbildung des der Erfindung zugrundeliegenden Gedankens kann jedem der Antriebe für die Falzkomponenten ein separater Geschwindigkeitsregler zugeordnet sein, wie ebensogut ein den separaten Antrieben gemeinsamer Geschwindigkeitsregler außerhalb des Falzzylinders vorgesehen sein könnte. Im vorliegenden Kontext ist Falzzylinder so zu verstehen, daß Falzmesserzylinder, Falzklappzylinder, separate Punkturenzylinder, Sammelzylinder und Greiferzylinder sowie Transportzylinder vom Oberbegriff Falzzylinder umfaßt sind.
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Zur Rückmeldung und Erfassung der tatsächlichen Position der Falzkomponenten können diesen vorteilhaft Drehgeber zugeordnet werden, die ein sehr hohes Auflösungsvermögen beispielsweise bis zu 213 Skalenteilungen aufweisen können. Die Drehgeber können den Falzkomponenten direkt zugeordnet sein, um deren aktuelle und tatsächliche Position zu erfassen.
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Die Referenzposition des Falzapparates oder der diesem vorgeschalteten Rotationsdruckmaschine wird bevorzugt zwischen einem stationären Bauteil und einem rotierenden Bauteil über ein Sender-/Empfängerpaar ermittelt und übertragen. Als rotierendes Bauteil seien für den Falzapparat beispielsweise der die Exemplare von der Materialbahn abtrennende Schneidzylinder und für die Rotation der Übertragungszylinder einer der Druckwerke genannt.
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Sind die Geschwindigkeitsregler für die Antriebe der Falzkomponenten beispielsweise auf den Wellen der Falzkomponenten selbst aufgenommen, kann die Referenzposition via Lichtwellenleiter über Faseroptik oder ähnliche Einrichtungen an den Geschwindigkeitsregler übertragen werden. Mittels der Sender-/Empfangsteile läßt sich die Referenzposition somit an eine Vielzahl von Falzkomponenten individuell zugeordneter Geschwindigkeitsregler übertragen. Die Falzkomponenten wie beispielsweise Falzmesser, der bewegliche Teil der Falzklappe, Punkturen und Greifer an den Zylinder können entweder unmittelbar durch die auf den Betätigungswellen aufgenommenen Antriebe oszillierend bewegt werden. Andererseits können zwischen den die Falzkomponenten aufnehmenden Wellen und den Antrieben, Übertragungselemente wie Riemen, Zahnräder oder dergleichen vorgesehen sein. Zur Erreichung eines möglichst geringen Trägheitsmomentes können bei gleichzeitig gewährleisteter ausreichender mechanischer Festigkeit die Falzkomponenten aufnehmende Wellen aus Titan oder Titanlegierungen gefertigt werden.
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Durch das erfindungsgemäß weiterhin offenbarte Verfahren werden zur Erzielung eines steuerkurvenunabhängigen Betriebes von am Umfang eines Falzzylinders aufgenommenen Falzkomponenten, zunächst die Referenzposition des Falzapparates und/oder der diesem vorgeschalteten Rotationsdruckmaschine bestimmt. Danach werden die aktuellen, tatsächlichen Positionen der Falzkomponenten ermittelt und der Versatz zwischen Referenzposition und der aktuellen Position an die Antriebe übermittelt. Als Bezugsposition zur Bestimmung der Referenzlage kann einerseits die Position des Schneidzylinders oder die des Übertragungszylinders eines Druckwerkes dienen.
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Erfindungsgemäße Falzzylinder und das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zum Betrieb von Falzkomponenten lassen sich an Falzapparaten mit und ohne Sammelmodus vorteilhaft einsetzen, wobei die Exemplarstärke durchaus variabel gehalten werden kann, je nach Produktionserfordernis in der Druckerei.
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Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
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Es zeigt
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1 den schematischen Aufbau eines exemplarführenden Falzzylinders, an dem als Falzkomponenten Falzmesser und Punkturennadeln, im Schnitt einander gegenüberliegend, aufgenommen sind und
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2 eine Geschwindigkeitsregelung für die Antriebe der am Falzzylinderumfang aufgenommenen Falzkomponenten.
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Aus der Darstellung gemäß 1 geht der schematische Aufbau eines exemplarführenden Falzzylinders 7 hervor, an dessen die Exemplare führende Oberfläche beispielsweise Falzmesser und Punkturennadeln aufgenommen sein können, die über diesen jeweils zugeordnete Antriebe einzeln ansteuerbar sind. In den Seitenwänden 28, 29 eines Falzapparates ist in Lager 9, 10 die Zylinderachse 27 des Falzzylinders 7 aufgenommen. Der Falzzylinder 7 weist auf der Antriebsseite zwei Antriebsräder 23 bzw. 24 auf, die in jeweiliger Antriebsräderzüge auf der Antriebsseite des Falzapparates integriert sind. Mittels des außen liegenden Antriebsrades 23 wird der Zylinderzapfen 11 der Zylinderachse 27 angetrieben. An dieser sind die Falzzylindersegmente 17 und 30 aufgenommen, die im in 1 dargestellten Beispiel Falzkomponenten 20a aufnehmen. Die Falzkomponente 20a können beispielsweise Punkturennadeln 21 sein.
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Mittels des weiteren Antriebsrades 24 auf der Antriebsseite des Falzapparates werden über einen hülsenförmigen, den Zylinderzapfen 11 umschließenden Ansatz Segmente 12, 31 des Falzzylinders 7 angetrieben, an denen hier Falzelemente 20a in Gestalt eines Falzmessers 22 aufgenommen sind. Durch die Lagerung der Falzkomponenten 20a, 20b in Segmenten des Falzzylinders 7 lassen sich die Falzkomponenten 20a, 20b in Bezug aufeinander je nach Falzmodus – im Querfalzmodus Doppelparallelfalz oder Deltafalz – einstellen; die Umstellungen der Segmente 17, 30 einerseits in Bezug auf die Segmente 12, 31 andererseits erfolgt im Stillstand des Falzapparates – etwa im Rahmen der Neueinrichtung eines Druckauftrages.
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Auf der der Antriebsseite des Falzzylinders 7 mit den beschriebenen Antriebsräderzügen 23 bzw. 24 gegenüberliegenden Seite befindet sich in einer Bohrung 16 in der Seitenwand 29 ein Sender-/Empfängerpaar 5a, 5b. Das Sendeteil 5a befindet sich auf der Außenseite der Seitenwand 29, während das Empfangsteil 5b im Zylinderachszapfen 13 aufgenommen ist. Aus diesem erstrecken sich Lichtwellenleiter 6, die mit den Geschwindigkeitsreglern 2 an den Antrieben 1 für die Falzkomponenten 20a, 20b verbunden sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind im Schnitt durch den Falzzylinder 7 nur die beiden in der Schnittebene gegenüberliegende Falzkomponenten 20a, 20b dargestellt. In der Praxis sind jedoch an der Peripherie eines Falzzylinders 7 bis zu zehn Falzkomponenten 20a, 20b je nach Durchmesser aufgenommen, die mit separaten Antrieben 1 versehen werden können, jeweils über Lichtleiter 6 mit einem Empfangsteil 5b im Inneren des Zylinderzapfens 13 verbunden.
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Im dargestellten Beispiel sind die Antriebe 1 jeweils direkt mit den Wellen 14, 15 der Falzkomponenten 20a, 20b verbunden, die oszillierenden Bewegungen um ihre jeweiligen Drehachsen 25a bzw. 25b ausführen. Es ist jedoch ebensogut möglich zwischen den Antrieben 1 und der Falzmesserwelle 14 bzw. der die Punkturennadeln 21 aufnehmenden Punkturenwelle 15 Übertragungselemente wie Zahnriemen, Riemen oder Zahnräder, Zahnketten o. ä. vorzusehen.
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Über eine hier nur schematisch dargestellte Drehdurchführung mit einer Wicklung 26 auf der Außenseite des Zylinderzapfens 13 und einer in einem Verteilergehäuse 8 drehfest aufgenommenen Wicklung 4 werden die Antriebe 1 elektrisch angeschlossen. Jedem der Antriebe 1 für die Falzkomponenten 20a, 20b ist am Geschwindigkeitsregler 2 ein Drehgeber 3 zugeordnet, mit welchem die aktuelle Drehlage der jeweiligen Falzkomponenten 20a, 20b in Bezug auf die Drehachse 15a, 15b dedektiert werden kann und an den Geschwindigkeitsregler 2 zurückgemeldet werden kann. Als Encoder 3 lassen sich sehr vorteilhaft hoch auflösende Drehgeber einsetzen, die ein Auflösungsvermögen in der Größenordnung von 213 Skalenteilungen haben. Damit ist eine Rückmeldung der genauen Position einer Falzkomponente 20a, 20b an den Geschwindigkeitsregler 2 gewährleistet. Der Geschwindigkeitsregler 2 kann anstelle jedem einzelnen Antrieb 1 separat auch außerhalb des Falzapparates an der Gehäusewand 29 aufgenommen sein – etwa in einem Schaltkasten oder einer Steuerung – und die Regelung der Antriebe 1 der Falzkomponenten 20a, 20b von dort aus übernehmen.
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Werden als Antriebe 1 beispielsweise bürstenlose Elektromotoren eingesetzt, geht der erforderliche Wartungsaufwand für diese Antriebe erheblich zurück, da die Motorbauteile kaum mehr Verschleiß ausgesetzt sind und deshalb durchaus im Inneren eines Falzapparates eingebaut werden können. Mittels der bürstenlos ausgeführten Antriebe 1 lassen sich die Falzkomponenten 20a, 20b über Sender-/Empfängerkombination 5a, 5b via Lichtleiter 6 ohne mechanische Komponenten direkt ansteuern und oszillierend um ihre jeweiligen Drehachsen 14, 15 antreiben.
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Zur Herabsetzung der bei höheren Betriebsgeschwindigkeiten auftretenden Kräfte, insbesondere der auftretenden Trägheitskräfte, können die Falzmesserwelle 14 bzw. die Punkturenwelle 15 aus Titan oder Titanlegierungen gefertigt werden.
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In 2 ist die Geschwindigkeitsregelung für die Falzkomponenten 20a, 20b prinzipiell dargestellt.
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Die Referenzposition des Falzapparates oder der diesem vorgelagerten Rotationsdruckmaschine wird mittels eines Lichtwellenleiters 6 an den Geschwindigkeitsregler 2 übertragen, der seinerseits den Antrieb 1 – hier ausgeführt als bürstenloser Elektromotor – entsprechend der Geschwindigkeit, in der die dem Falzapparat vorgelagerte Rotation betrieben wird, regelt. Je höher die Betriebsgeschwindigkeit der Rotationsdruckmaschine ist, desto weniger Zeit steht für die Einfahr- und Ausfahrbewegungen beispielsweise des Falzmessers 22 und der Punkturennadeln 21 am Falzzylinder 7 zur Verfügung. Werden die Antriebe 1 an beweglichen Falzklappen an einem Falzklappenzylinder eingesetzt, so ist zu berücksichtigen, daß je nach Anzahl der Seiten des quer zu falzenden Exemplares die beweglichen Falzklappenteile um so weiter öffnen müssen, je mehr Seiten das in diese via Falzmesser 22 einzustoßende Exemplar aufweist, um einen korrekten Falzrücken am Exemplar auszubilden.
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Für die oszillierenden Bewegungen der Falzmesser 22 um die Falzmesserwelle 14 der Punkturennadeln 21 um die Punkturenwelle 15 steht bei höheren Betriebsgeschwindigkeiten der Rotation eine kürzere Zeitspanne zur Verfügung, welche über die geschwindigkeitsabhängige Ansteuerung der bürstenlosen Antriebe 1 der Falzkomponenten 20a, 20b zu kompensieren ist. Über den Falzkomponenten 20a, 20b jeweils zugeordnete Encoder 3 läßt sich deren tatsächliche Drehlage erfassen und an die Geschwindigkeitsregler 2 zurückmelden. Eine Referenzposition 18 des Falzapparates läßt sich über die Abfrage der Drehlage des Schneidzylinders im Falzapparat zuverlässig detektieren, während zur Detektion der Referenzposition der Rotation ein Übertragungszylinder eines ausgewählten Druckwerkes dazu ausersehen werden kann. Der zwischen der Referenzposition 18 des Falzapparates oder der Rotation und der tatsächlichen Position der Falzkomponenten 20a, 20b bestehender Versatz 19 findet bei der Ansteuerung des Geschwindigkeitsreglers 2 ebenfalls Berücksichtigung, sobald eine Ansteuerung der die Falzkomponenten 20a, 20b antreibenden bürstenlosen Antriebe 1 erfolgt.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich die Falzkomponenten am Umfang exemplarführender Falzzylinder von der Betriebsgeschwindigkeit des Falzapparates oder der Rotation geführt, betreiben. Wird eine Referenzposition 18 aus der Drehlage eines Übertragungszylinders eines Druckwerkes der Rotation gewonnen, läßt sich der Falzapparat synchron zur Rotation führen, so daß der Falzapparat im Gleichlauf zur vorgeschalteten Rotation ohne jeglichen zeitlichen Nachlauf zu dieser betrieben werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antrieb
- 2
- Regler
- 3
- Encoder
- 4
- Stator
- 5a
- Sender
- 5b
- Empfänger
- 6
- Lichtleiter
- 7
- Zylinder
- 8
- Verteilergehäuse
- 9
- Lager
- 10
- Lager
- 11
- Zylinderzapfen
- 12
- Segment
- 13
- Zylinderachszapfen
- 14
- Falzmesserwelle
- 15
- Punkturenwelle
- 16
- Bohrung
- 17
- Falzzylinderstirnwand
- 18
- Referenzgeber
- 19
- Versatz
- 20a
- Falzkomponente
- 20b
- Falzkomponente
- 21
- Punkturennadeln
- 22
- Falzmesser
- 23
- Antriebsrad Zylindersegment
- 24
- Antriebsrad Segment
- 25a
- Drehachse
- 25b
- Drehachse
- 26
- Statorwicklung
- 27
- Zylinderachse
- 28
- Seitenwand
- 29
- Seitenwand
- 30
- Falzzylinderstirnwand
- 31
- Segment
