DE102004014777A1 - Bahnfangvorrichtung einer Rollenrotations-Druckmaschine - Google Patents

Abstract

Bahnfangvorrichtung (1) einer Rollenrotations-Druckmaschine (3), mit einer angetriebenen Fangwalze (11), über die im Normalbetrieb eine Bedruckstoffbahn im Wesentlichen berührungslos läuft, und einer im Falle eines Bahnrisses an deren Oberfläche anlegbaren, drehbar gelagerten Klemmwalze (23), die beim Anlegen die Bahn zwischen sich und der Fangwalze festklemmt, sowie einer Antriebseinrichtung zum Bewegen der Klemmwalze (23) zur Fangwalze (11) hin, wobei die Antriebseinrichtung einen elektropneumatischen Antrieb (33) als schnellwirkenden Zug-Antrieb, insbesondere vom Typ des "pneumatischen Muskels", aufweist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Bahnfangvorrichtung einer Rollenrotations-Druckmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Das Reißen einer Bedruckstoffbahn in einer derartigen Druckmaschine nach Durchlaufen des letzten Druckwerks, speziell in einem nachgeschalteten Trockner, ist ein in seinen Auswirkungen auf den Maschinenbetrieb gravierendes Ereignis. Würde man für den Fall des Eintretens dieses Ereignisses keine Vorkehrungen treffen, würde die gerissene – und damit spannungslos gewordene – Bedruckstoffbahn in das Druckwerk zurückgewickelt, was dort erhebliche Schäden und Ausfallzeiten der Druckmaschine zur Folge hätte.
• Es ist daher seit langem bekannt, in derartigen Druckmaschinen Bahnfangvorrichtungen der gattungsgemäßen oder zumindest einer ähnlichen Art vorzusehen, mit denen die negativen Auswirkungen eines Reißens der Bedruckstoffbahn erheblich vermindert werden und insbesondere kostspielige Schäden am Druckwerk verhindert werden können.
• Während etwa in der DE 37 35 330 A1 noch eine Saugwalzen/Druckdüsen-Anordnung zum Auffangen und Ableiten einer gerissenen Bedruckstoffbahn vorgesehen war, ging man später von diesem – betriebskostenintensiven und relativ störanfälligen – Prinzip ab und verfeinerte das Prinzip eines Ableitens der gerissenen Bedruckstoffbahn mittels einer angetriebenen Fangwalze (auch bezeichnet als Aufwickelwalze) und einer im Ansprechen auf einen Bahnriss schnell an diese anlegbaren Klemm- oder Trolleywalze.
• Dieses Prinzip ist in mehreren auf die Anmelderin bzw. deren Rechtsvorgängerin zurückgehenden Druckschriften, etwa der DE 38 22 496 C2 , der EP 0 476 437 B1 , der EP 0 703 077 B1 oder der EP 0 824 071 B1 in verschiedenen Entwicklungsstufen und Ausgestaltungen beschrieben.
• In der EP 0 703 077 B1 wird vorgeschlagen, die nach dem letzten Druckwerk angeordnete Trenn- und Haltevorrichtung mit einer gewissen Zeitverzögerung anzusteuern, die entweder über ein Verzögerungsglied gezielt bereitgestellt wird oder aus einer Ansprechträgheit der Trenn- und Haltevorrichtung selbst resultiert.
• In der EP 0 824 071 B1 wird vorgeschlagen, die auf einem bewegbaren Träger angeordnete Klemm- bzw. Trolleywalze (in dieser Veröffentlichung als „Rotor" bezeichnet) über eine Betätigungseinrichtung mit einem Pneumatikzylinder über eine konstruktiv aufwendige Kurbel-Kniehebel-Anordnung an die Fangwalze anzudrücken. Weiterhin soll der Pneumatikzylinder zum Andrücken mit hohem Druck beaufschlagbar sein und die Rotoranordnung letztlich mit reduziertem Druck an die Fangwalze andrücken. Zur Realisierung dieser Druckabsenkung ist in einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Anordnung ein Ausdehnungsraum vorgesehen, mit dem der Pneumatikzylinder verbindbar ist und der insbesondere einen absperrbaren Entlüftungsausgang haben kann.
• Bekannt ist weiterhin – etwa aus der DE 38 22 496 C2 –, die Klemm- bzw. Trolleywalze mit ihrem Träger (der Trolleytraverse) durch eine verriegelbare Federanordnung gegen die Fangwalze vorzuspannen. Im Störfall (Bahnriss) wird diese Federanordnung, die insbesondere mehrere starke Druckfedern umfasst, entriegelt und drückt die Trolleywalze unter Einklemmen der Bedruckstoffbahn an die Fangwalze an.
• Es hat sich bei Untersuchungen des Erfinders gezeigt, dass die bekannten Betätigungseinrichtungen und damit die Bahnfangvorrichtungen im Hinblick auf die ständig steigenden Arbeitsgeschwindigkeiten moderner Rollenrotations-Druckmaschinen und der hiermit erhöhten Bahnlaufgeschwindigkeiten (derzeit bis zu 18 m/s) zu langsam arbeiten.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe der Bereitstellung einer schneller wirkenden Bahnfangvorrichtung zu Grunde, die gleichwohl einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein soll.
• Diese Aufgabe wird durch eine Bahnfangvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Die Erfindung schließt den wesentlichen Gedanken ein, die Betätigungs- bzw. Antriebseinrichtung für die auf der Trolleytraverse angeordnete Klemmwalze mit einem besonders schnell wirkenden elektropneumatischen Antrieb auszubilden. Sie schließt weiter den Gedanken ein, diesen Antrieb als Zug-Antrieb auszuführen und ihm insbesondere eine – konstruktiv besonders einfach und damit kostengünstig zu gestaltende – Hebel-Lagerung zur Verbindung mit der Trolleytraverse zuzuordnen. Schließlich gehört zur Erfindung der Gedanke des Einsatzes eines sog. „pneumatischen Muskels" im elektropneumatischen Antrieb. Ein solcher pneumatischer Muskel kontrahiert mit extrem kurzer Ansprechzeit und stellt eine hohe Zugkraft bereit, sobald Druckluft in sein Inneres geleitet wird.
• In vorteilhafter Weise lässt sich dieser erfinderische Gedanke realisieren im Zusammenhang mit einem modularen Aufbau der Klemm- bzw. Trolleywalze aus einer Mehrzahl aneinander gereihter Walzenmodule mit jeweils eigener Trolleytraverse und Hebel-Lagerung und eigenem elektropneumatischem Antrieb. Dieser modulare Aufbau ermöglicht den Einsatz eines pneumatischen Muskels in kommerziell verfügbarer Konfiguration für jedes der Module.
• Die vorgeschlagene Bahnfangvorrichtung einer typischen Rollenrotations-Druckmaschine lässt sich vorteilhaft realisieren, indem jeder elektropneumatische Antrieb einen „pneumatischen Muskel" aufweist, der z. B. 50 bis 200 mm Länge und 8–12 mm Innendurchmesser hat.
• Im Interesse einer besonders kurzen Ansprech- bzw. Wirkungszeit der Bahnfangvorrichtung kommt es nach Überlegungen des Erfindes in erheblichem Maße auch auf eine Massereduzierung der bewegten Teile der Bahnfangvorrichtung an. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass die Traverse und Hebel-Lagerung und/oder die Trolleywalze zur Minimierung der bewegten Massen in Leichtbau aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere mit einer Masse von 1000 g oder weniger pro Modul, ausgeführt sind. Hiermit ist eine allen Stabilitätsanforderungen genügende Traversen/Walzen-Anordnung verfügbar, die besonders schnell in Wirkstellung zu bringen ist.
• Die vorgenannten Aspekte der Erfindung entfalten sich in besonders sinnvoller Weise in einer typischen Einsatzsituation, bei der der oder jeder elektropneumatische Antrieb (speziell „pneumatischer Muskel") mit einer Druckluftquelle der Druckmaschine verbunden ist, die typischerweise einen Maximaldruck von etwa 6 bar bereitstellt. Dies ist in Druckereien, die Rollenrotations-Druckmaschinen einsetzen, normalerweise der Fall.
• Die erfindungsgemäße Antriebslösung ermöglicht zudem in besonders vorteilhafter Weise eine Einstellung der benötigten Anpresskraft der Klemm- bzw. Trolleywalze an die Fangwalze in Wirkstellung. Hierzu ist vorgesehen, dass zwischen den elektropneumatischen Antrieb und die Druckluftversorgung ein Druckminderer oder -regler zur Einstellung eines Eingangs-Druckwertes des Antriebes auf die benötigte Anpresskraft der Trolleywalze an die Fangwalze geschaltet ist. Dieser Druckminderer kann fest justiert sein und wird dann mit geeigneten Parametern für den konkreten Anwendungsfall ausgewählt. Alternativ ist auch der Einsatz einstellbarer Druckminderer möglich, die zwar etwas kostenaufwendiger sind, aber Vorteile im Entwurfsprozess und bei der Logistik der Bauteile für Vorrichtungen in verschiedenen Einsatzgebieten erbringen.
• Speziell in Verbindung mit den beiden letztgenannten vorteilhaften Ausführungen der Erfindung ist noch eine weitere Fortbildung sinnvoll, bei der eingangsseitig des elektropneumatischen Antriebs ein Druckluftspeicher zum Ausgleich von Druckschwankungen oder – insbesondere – zur permanenten Bereithaltung eines für die verzögerungsfreie Aktivierung des pneumatischen Muskels oder der pneumatischen Muskel ausreichenden Druckluftvolumens vorgesehen ist. Ein solcher Druckluftspeicher kann vorteilhaft insbesondere in Konstruktionsteilen der Bahnfangvorrichtung realisiert sein, die dann natürlich luftdicht abgeschlossen sind. Weiter vorteilhaft ist die Nutzung eines solchen Speichers zur Bereitstellung von Druckluft mit erhöhtem Druckpegel, z. B. im Bereich von 10–15 bar, zur weiteren Erhöhung der Ansprechgeschwindigkeit im Bedarfsfall.
• Eine vorteilhafte Konstruktion der Kraftübertragung sieht vor, dass die Hebel-Lagerung der oder jeder Trolleywalze einen im Wesentlichen L-förmigen Betätigungshebel aufweist. Dieser ist derart angeordnet, dass der elektropneumatische Antrieb an einem Ende eines Schenkels des „L" angreift, im oder nahe dem Schnittpunkt beider Schenkel des „L" eine Schwenkachse verläuft und am Ende des anderen Schenkels des „L" die Trolleywalze angeordnet ist. Diese Hebel-Lagerung ist einfach und kostengünstig unter Einsatz von Normteilen und wenigen speziell konfigurierten Komponenten herstellbar und für eine effiziente Kraftübertragung bestens geeignet.
• Anstelle der erwähnten Hebelkonstruktion kann die Klemmwalze auch in einer Linearführung gelagert sein, wobei dann das Heranziehen an die Fangwalze eine Anbringung des ortsfesten Endes des pneumatischen Muskels an einem Konstruktionsteil der Anordnung erfordert, welches in Bezug auf die Fangwalze der Klemmwalze gegenüberliegt.
• Zur Verhinderung von unerwünschten Klebeeffekten und einem hierdurch möglicherweise verursachten Aufwickeln des Endes einer abgerissenen Papierbahn auf die Fangwalze ist deren Oberfläche nicht über die gesamte Länge glatt durchgehend gestaltet. In zweckmäßiger Ausführung hat sie in gleichmäßigen Abständen aufgezogene Gummireifen, mit denen allein eine abzuleitende gerissene Bahn in Kontakt kommt. Die Klemmwalze hat dem entsprechend Gummirollen, die in ihrer Lage zu den Gummireifen der Fangwalze korrespondieren, und bewirken, dass die Bedruckstoffbahn lokal nur zwischen den einander gegenüberliegenden Gummireifen/-rollen eingeklemmt wird und tangential über die Fangwalze abgeleitet wird. Die Wahl von Gummi oder Elastomer für die Oberfläche dieser Kontaktabschnitte der Fangvorrichtung mit der Bahn bewirkt auch eine Stoßdämpfung beim Heranführen der Klemmwalze an die Fangwalze, die die an sich bereits weitgehend stoß- und ruckfreie Arbeit des pneumatischen Muskels vervollkommnet.
• Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im Übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Von diesen zeigen
• 1 eine schematische Darstellung einer Rollenrotations-Druckmaschine mit Bahnfangvorrichtung,
• 2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführung der Bahnfangvorrichtung dieser Druckmaschine und
• 3 eine Seitenansicht der Bahnfangvorrichtung nach 2.
• 1 zeigt in einer schematischen Darstellung die Anordnung einer Bahnfangvorrichtung 1 in einer Rollenoffset-Druckmaschine 3 mit einem Einzugswerk 5, einer Druckwerk-Gruppe 7 und einem Trockner 9. Die Bahnfangvorrichtung 1 ist in der mit einem Pfeil bezeichneten Bahnlaufrichtung zwischen dem letzten Druckwerk der Gruppe und dem Trockner 9 angeordnet ist. Die Bahnfangvorrichtung 1 weist als Hauptbestandteile eine angetriebene Fangwalze 11 und eine Klemmvorrichtung 13 auf.
• Die Sensorik zur Erfassung eines Bahnrisses ist in 1 nicht gezeigt und wird, da sie nicht zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehört, nachfolgend auch nicht weiter diskutiert.
• 2 und 3 zeigen eine erfindungsgemäße Bahnfangvorrichtung 1 in einem zugehörigen Vorrichtungsrahmen 15 (angeschnitten dargestellt). Die Bahnfangvorrichtung umfasst eine durch einen Motor 17 über einen Riemen- oder Kettentrieb 19 angetriebene Fangwalze 11 in an sich bekannter Ausführung, mit in gleichen Abständen aufgezogenen Gummireifen 21. Die Fangwalze 11 ist in geeigneten Lagern auf zwei Querträgern 15a des Rahmens 15 drehbar gelagert und im normalen Druckmaschinenbetrieb durch den Motor 17 angetrieben.
• Der gemäß 1 als Klemmvorrichtung 13 zu bezeichnende Teil der Bahnfangvorrichtung 1 hat als Kernstück die eigentliche Klemmwalze 23, die aus einer zur Anzahl der Gummireifen 21 auf der Fangwalze 11 korrespondierenden Anzahl von Gummirollen 25 besteht. Diese Gummirollen 25 sind räumlich derart angeordnet, dass sie, bezogen auf die Längsrichtung der Fangwalze 11, in zur Lage der Gummireifen 21 korrespondierender Stellung angeordnet sind. (Möglich sind auch Ausführungen, bei denen nicht allen Gummireifen 21 eine Gummirolle 25 gegenüberliegt). Genauer gesagt, ist die Klemmwalze 23 in der in 2 dargestellten Ausführung aus vier in Achsenrichtung aneinander gereihten (nicht einzeln bezeichneten) Klemmwalzen-Modulen aufgebaut.
• Jedes der Klemmwalzen-Module ist am freien Ende eines Schenkels eines L-förmigen Halters 27 gelagert, an dessen anderem Ende eine Lagerachse 29 parallel zu den Längsachsen von Fangwalze 11 und Klemmwalze 23 verläuft. Die Lagerachse 29 ist ihrerseits an einem zweiten L-förmigen Halter 31 gelagert, der an einem eigens zur Halterung der Lagerachse(n) 29 vorgesehenen Längsträger 15b des Vorrichtungs-Rahmens 15 fest angebracht ist. Am freien Ende des anderen Schenkels des ersten L-förmigen Halters 27 greift die (weiter unten beschriebene) Antriebseinrichtung der Klemmwalze 23 an, so dass der Halter 27 zugleich als Betätigungshebel zu bezeichnen ist.
• Die Antriebseinrichtung jedes auf einem L-förmigen Halter bzw. Betätigungshebel 27 gelagerten Klemmwalzen-Moduls umfasst einen als Zug-Antrieb wirkenden sog. pneumatischen Muskel 33, der bei Beaufschlagung mit Druckluft extrem schnell kontrahiert. Dessen eine Ende ist über einen ersten im Wesentlichen U-förmigen Halter 35 an einem weiteren, eigens zur Halterung des Klemmwalzen-Antriebes vorgesehenen Längsträger 15c des Rahmens 15 gehaltert. Das andere Ende des pneumatischen Muskels 33 ist mittels eines zweiten im Wesentlichen U-förmigen Halters 37 mit dem bereits oben erwähnten freien Ende des kürzeren Schenkels des Halters/Betätigungshebels 27 verbunden.
• Bei Beaufschlagung mit Druckluft, die durch eine geeignete Sensorik und Steuerung ausgelöst wird, kontrahiert der pneumatische Muskel 33 und zieht das freie Ende des kürzeren Schenkels des Betätigungshebels 27 an, wodurch dieser eine Schwenkbewegung (in 2 und 3 im Uhrzeigersinn) vollführt und die Klemmwalze 23 – unter Festklemmen der dazwischen verlaufenden (in den Figuren nicht dargestellten) Bedruckstoffbahn – in Anlage an die Fangwalze 11 bringt und hierüber ein Ableiten der Bedruckstoffbahn über den Umfang der Fangwalze, genauer gesagt über den Umfang der auf dieser vorgesehenen Gummireifen 21, bewirkt.
• Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen.

Claims (12)

1. Bahnfangvorrichtung (1) einer Rollenrotations-Druckmaschine (3), mit einer angetriebenen Fangwalze (11), über die im Normalbetrieb eine Bedruckstoffbahn im Wesentlichen berührungslos läuft, und einer im Falle eines Bahnrisses an deren Oberfläche anlegbaren, drehbar gelagerten Klemmwalze (23), die beim Anlegen die Bahn zwischen sich und der Fangwalze festklemmt, sowie einer Antriebseinrichtung zum Bewegen der Klemmwalze (23) zur Fangwalze (11) hin, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung einen elektropneumatischen Stellantrieb (33) als schnellwirkenden Zug-Antrieb, insbesondere vom Typ des „pneumatischen Muskels", aufweist.
2. Bahnfangvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektropneumatische Stellantrieb (33) mit der Klemmwalze (23) über eine Hebel-Halterung (27, 29) verbunden ist.
3. Bahnfangvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem elektropneumatischen Stellantrieb eine Linearführung der Klemmwalze (23) zugeordnet ist.
4. Bahnfangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch modularen Aufbau der Klemmwalze (23) aus einer Mehrzahl aneinander gereihter Walzenmodule mit jeweils eigener Hebel-Halterung (27, 29) und eigenem elektropneumatischem Stellantrieb (33).
5. Bahnfangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bewegte Teile, insbesondere die Klemmwalze (23) und/oder die Hebel-Halterung (27, 29) zur Minimierung der bewegten Massen im Wesentlichen in Leichtbau aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere mit einer Gesamtmasse eines Moduls von 1000 g oder weniger, ausgeführt sind.
6. Bahnfangvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder elektropneumatische Stellantrieb (33) einen „pneumatischen Muskel" mit 50 bis 200 mm Länge und 8–12 mm Innendurchmesser aufweist.
7. Bahnfangvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder elektropneumatische Stellantrieb (33) mit einer Druckluftquelle der Druckmaschine verbunden ist, die insbesondere einen Maximaldruck von etwa 6 bar bereitstellt.
8. Bahnfangvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den elektropneumatischen Stellantrieb (33) und die Druckluftversorgung ein Druckminderer oder -regler zur festen oder variablen Einstellung eines Eingangs-Druckwertes des Antriebes auf die benötigte Anpresskraft der Klemmwalze (23) an die Fangwalze (11) geschaltet ist.
9. Bahnfangvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eingangsseitig des elektropneumatischen Stellantriebs (33) ein Druckluftspeicher zum Ausgleich von Druckschwankungen der Druckluftversorgung und/oder zur sofortigen Verfügbarmachung eines hinreichenden Druckluftvolumens vorgesehen ist, der insbesondere in Konstruktionsteilen (15) der Bahnfangvorrichtung (1) realisiert ist.
10. Bahnfangvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckluftspeicher Druckluft mit erhöhtem Druckpegel, insbesondere im Bereich von 10–15 bar, bereitstellt.
11. Bahnfangvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebel-Halterung (27, 29) der Klemmwalze (23) einen im Wesentlichen L-förmigen Betätigungshebel (27) aufweist, wobei der elektropneumatische Antrieb (33) an einem Ende eines Schenkels des „L" angreift, im oder nahe dem Schnittpunkt beider Schenkel des „L" eine Schwenkachse (29) verläuft und am Ende des anderen Schenkels des „L" die Klemmwalze (23) angeordnet ist.
12. Bahnfangvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fangwalze (11) in gleichmäßigen Abständen aufgezogene Gummireifen (21) und die Klemmwalze (23) Gummirollen (25) aufweist, die in ihrer Lage zu den Gummireifen der Fangwalze korrespondieren derart, dass bei einem Bahnriss die Bedruckstoffbahn lokal nur zwischen den Gummireifen und Gummirollen eingeklemmt wird.