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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen automatischen Non-Stop-Stapelwechsel in
einer Bogen verarbeitenden Maschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Von
der Erfindung betroffen sind flächige
Bedruckstoffe verarbeitende Maschinen, insbesondere Bogendruckmaschinen,
mit mindestens einer Verarbeitungsstation in Form eines Druckwerks,
einem die Verarbeitungsstation beschickenden Bogenanleger, sowie
einem die verarbeiteten Bogen zu Stapeln ordnenden Ausleger und
einem Hilfsstapelträger,
der in einer Ausfahrrichtung aus einer Bereitschaftsposition in
eine Arbeitsposition und umgekehrt verstellbar ist und aus hinsichtlich
ihrer Biegesteifigkeit in vorteilhafter Weise wandelbaren Ablageelementen
aufgebaut ist.
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Als
Ablageelemente in Hilfsstapeleinrichtungen sind so genannte Schnur-
und Bandreihen, Tuchflächen,
Rollladen, Stabroste, Teleskopstäbe oder
Bänder
und Stapelrechen seit längerem
bekannt. Diese verschiedenartig ausgebildeten Ablageelemente werden
entweder manuell oder motorisch betätigt. Eine spezielle Ausprägung stellen
gelenkige Stäbe
dar, die Platz sparend "aufgewickelt" werden können und
die durch den Reststapel eingeleitete Streckenlast mit hinreichender
Steifigkeit aufnehmen können.
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In
DE 42 15 791 C2 wird
ein Stapeltisch mit einer Einrichtung zum Erneuern oder Abnehmen
eines Stapels während
des fortlaufenden Betriebes einer bogenverarbeitenden Maschine vorgestellt.
Als Ablageelemente sind Ketten vorgesehen, die nach Auflage auf
den Tragelementen in Richtung der Gewichtskraft des Stapels tragfähig d.h.
biegesteif sind. Hierbei stützen
sich die äußeren u-förmigen Kettenglieder
mit ihrem Steg auf der Oberseite der inneren Kettenglieder ab.
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Auch
in
DE 44 24 287 C2 wird
eine gliederkettenartige Ausbildung der Ablageelemente beschrieben.
Die so genannten Rollstäbe
bestehen aus hintereinander angeordneten, sich über Lagerbolzen gegeneinander
abstützenden
inneren Stabgliedern sowie einem äußeren Stabglied und einem am äußeren Stabglied
angreifenden, die inneren Stabglieder sowie die Lagerbolzen verbindenden
Spannseil.
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In
DE 102 33 786 A1 ist
eine flächige
Bedruckstoffe verarbeitende Maschine mit einem Hilfsstapelträger beschrieben.
Die Ablageelemente werden aus gelenkigen Stäben gebildet, deren so genannte
Tragglieder eine jeweilig entgegen der Einschubrichtung weisende
Verlängerung
die in Einschubrichtung weisende Verlängerung des übernächsten in
Einschubrichtung nachlaufenden Traggliedes untergreift.
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Nachteilig
an diesen Vorrichtungen ist, dass die gelenkkettenartige Anordnung
der Tragglieder zu Markierungen auf dem Bedruckstoff neigt. Durch schlechte
Planlage und/oder Welligkeit der Hilfsstapelunterseite und der Oberseite
des neuen Stapels können
durch die Bewegungsfugen der Tragglieder bei der Rückfahrt
der nur in einer Richtung gelenkigen Ablageelemente Beschädigungen
an den aufliegenden Bogen entstehen. Prinzipbedingt kommt es durch
das leichte Verkanten zwischen Tragelementen und Hilfsstapel einerseits
und dem neuen Stapel andererseits zu hohen Zugkräften. Des Weiteren sind zur
Realisierung mehrerer derartiger Ablageelemente eine hohe Anzahl
von sehr präzise
gefertigten Einzelteilen erforderlich. Die Drehgelenkbolzen und
die Bohrungen in den einzelnen Traggliedern sind im Betrieb einem
normalen Verschleiß unterworfen.
Ein sich vergrößerndes
Gelenkspiel macht sich in einer Zunahme der maximalen Durchbiegung
unter Last schnell bemerkbar.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, in einer Vorrichtung nach dem Obergriff
des Patentanspruchs 1 die Nachteile der bekannten Vorrichtungen
zu vermeiden.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe gestaltet sich nach den Merkmalen des Patentanspruchs
1.
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Erfindungsgemäß wird in
vorteilhafter Weise die Ausführung
der für
den Stapelwechsel erforderlichen Tragstäbe durch flexible Elemente
gebildet.
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Hierbei
ist besonderes vorteilhaft, dass die Ablageelemente durch ihre beidseitig
ausgeprägte Biegsamkeit
zum einen aus einer Platz sparenden Bereitschaftsposition durch
eine genutete Non-Stop-Palette in die Arbeitsposition geschoben werden
können
und zum anderen bei der Rückfahrt aus
der Arbeitsposition zwischen den beiden Stapeln mit geringst möglicher
Zugkraft bewegt werden können.
Ein Verkanten der Ablageelemente zwischen den beiden Bogenstapeln
wird hierbei prinzipbedingt minimiert.
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In
der Arbeitsposition werden die aus mehrlagig aufeinander angeordneten
Blattfedern aufgebauten Ablageelemente durch das form- oder kraftschlüssige Unter
binden von Relativbewegungen zwischen den Blattfedern in deren Längsrichtung
zur Aufnahme der durch das Reststapelgewicht eingeleiteten anteiligen
Streckenlast hin reichend versteift. Durch die stetigen, ununterbrochenen
Kontaktflächen
dieser flexiblen Ablageelemente können die Markierungen minimiert
werden. Darüber
hinaus besteht die Möglichkeit
die „Losbrechkraft" der zu bewegenden
Ablageelemente durch eine bedruckstoffschonende Druckluftunterstützung zu
verringern.
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Das
Absinken der Reststapeloberfläche kann
darüber
hinaus durch das Herausziehen von einzelnen Blattfedern aus dem
Mehrschichtstab feinstufig erfolgen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführung
besteht in der Anordnung eines druckbeaufschlagten, in der Höhe expandierbaren
Elementes zwischen den jeweils äußeren Blattfedern
des flexiblen Ablageelementes.
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Weitere
erfindungsgemäße Verbesserungen ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Im
Folgenden werden anhand von zeichnerischen Darstellungen Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher
dargestellt und erläutert.
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Darin
zeigen:
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1 eine Übersicht über einen
Bogenanleger mit einer erfindungsgemäßen Hilfsstapeleinrichtung,
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2 eine
Darstellung einer ersten Variante des flexiblen und verriegelbaren
Ablageelementes,
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3 eine
Darstellung einer zweiten Variante des flexiblen Ablageelementes
mit der Möglichkeit einer
feinstufigen Höhenreduzierung
vor dem Herausziehen desselben,
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4 eine
Darstellung einer dritten Variante des flexiblen Ablageelementes
mit einer Luftführung zur
pneumatischen Schmierung der beiden Reibpaarungen zur Minimierung
der Haft- und Gleitreibung, und
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5 eine
Darstellung einer vierten Variante des flexiblen Ablageelementes
mit einem innenliegenden fluidischen Membran-Aktuator zur Erhöhung der
Biegesteifigkeit.
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In 1 ist
der Bereich eines Bogenanlegers 5 mit einer erfindungsgemäßen Anordnung
einer Hilfsstapeleinrichtung 22 mit flexiblen Ablageelementen 23 dargestellt.
Neben dem Bogenanleger 5 ist eine erste Verarbeitungsstation
einer bogenverarbeitenden Maschine 1 nachfolgend angeordnet,
welche mit dem Bogenanleger 5 zur Zuführung eines Bogenstroms 18 durch
einen Saugbändertisch 17 verbunden
ist. Der Bogenanleger 5 ist in dem Zustand dargestellt,
in dem ein Rest- bzw. Hilfsstapel 19 noch von einer außerhalb
des Stapelbereiches des Bogenanlegers 5 liegenden Bereitschaftsposition
B in eine Arbeitsposition A innerhalb des Stapelbereiches ausgefahrenen
Ablageelementen 23 der Hilfsstapeleinrichtung 22 getragen
wird. Ein neuer Stapel bzw. ein Hauptstapel 20 ist bereits
auf einer Stapeltragplatte 7 positioniert und unmittelbar
unter die Ablageelemente 23 der Hilfsstapeleinrichtung 22 herangeführt worden.
Ein jeweils obenliegende Bedruckstoffbogen des Hilfsstapels 19 wird
von einem darüber
angeordneten Saugkopf 6 an seiner Hinterkante angesaugt und
von dem darunter liegenden Bogen getrennt, um anschließend in
Bogenlaufrichtung L über
eine zurück
geschwenkte Bogenklappe 13 geschoben und zwischen Taktrollen 14 und
einer Förderwalze 15 übernommen
zu werden. Der übernommene
Bogen wird danach von Transportbändern
eines Bändertisches,
der hier als Saugbändertisch 17 ausgebildet ist,
weitergefördert,
während
der Saugkopf 6 bereits den nächsten Bogen vereinzelt und
heranführt.
Ein so erzeugter unterschuppter Bogenstrom 18 wird auf dem
Saugbändertisch 17 einem
Anlagetisch 2 der bogenverarbeitenden Maschine 1 zugeführt. Dort wird
jeder Bogen an Deckmarken 3 und Vordermarken 4 angelegt,
sowie mittels einer nicht dargestellten Seitenzieheinrichtung seitlich
ausgerichtet und danach in die erste Verarbeitungsstation eingezogen.
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Zur
Erzeugung eines stetigen Bogenstroms 18 ist die Einhaltung
einer konstanten Höhenlage
der Stapeloberkante des Hilfsstapels 19 bzw. des Hauptstapels 20 eine
notwendige Voraussetzung. Hierzu wird die Höhenlage der Stapeloberkante
mit einem entsprechenden Sensor erfasst und durch das Nachführen der
Hilfsstapeleinrichtung 22 konstant gehalten. Um einen unterbrechungsfreien
Betrieb zu gewährleisten
wird der von unten, wie gezeigt, herangefahrene Hauptstapel 20 mit
dem Hilfsstapel 19 vereinigt. Dies erfolgt bei synchronem
Hub von Hilfs- und Hauptstapel 19 bzw. 20 durch
das Herausziehen der Ablageelemente 23 der Hilfsstapeleinrichtung 3 in Bogenlaufrichtung
L in die Bereitschaftsposition B.
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Während die
Ablageelemente 23 in ihrer Arbeitsposition A durch eine
form- und/oder kraftschlüssige
Verriegelung eine Last mit hinreichender Biegesteifigkeit aufnehmen
können,
werden sie zum Ausfahren in ihre Bereitschaftsposition B in Bogenlaufrichtung
L biegeweich „geschaltet". So ist es möglich die
derart flexibili sierten Ablageelemente 23 einer kreisbogenförmigen Bahn
mit dem Radius R folgen zu lassen. Dazu werden eine äußere und
eine innere Kreisbogenführung 29 und 30 mit
Gleit- oder Wälzelementen
verwendet. Die Ablageelemente 23 sind einzeln oder gruppenweise
an einer oder an mehreren Schwenktraversen 25 befestigt.
Die kreisbogenförmige
Bewegung wird von einem oder mehreren Schwenkarmen 24 eingeleitet,
welche von einer oder von mehreren Antriebswellen 26 gedreht werden.
Die Bereitschaftsposition B und die Arbeitsposition A sind auch
in Bezug auf die Schwenkarme 24 angezeigt.
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Sind
die Ablageelemente 23 in ihrer Bewegung in der Bogenlaufrichtung
L nun vollständig
in ihrer Bereitschaftsposition B angelangt und die beiden Stapel 19, 20 vereinigt,
so wird die Hilfsstapeleinrichtung 22 sowie die vordere
und hintere Hilfsstapeltraverse 8 und 9 in ihre
tiefste Lage bewegt und dort gehalten. Die vordere Hilfsstapeltraverse 8 bildet
dabei zweckmäßigerweise
mit den Schlitten 27 der Hilfsstapeleinrichtung eine Einheit.
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Danach
kann ein neuer Stapelwechselvorgang beginnen. Sobald sich die Nuten
der Non-Stop-Palette 21, mit welcher der Hauptstapel 20 eingefahren
wurde, auf der Höhe
der Ablageelementspitzen 38 befinden, wird der Hub der
Hilfsstapeleinrichtung 22 aktiviert und mit dem des Hauptstapels 20 so
synchronisiert, dass die Ablageelementspitzen 38 in die
Nuten der Non-Stop-Palette 21 eingefahren werden können. Dies
erfolgt durch eine Drehung der Schwenkarme 24 im Uhrzeigersinn,
sodass die elastisch gekrümmten
Ablageelemente 23 entgegen der Bogenlaufrichtung L zwischen
den beiden Kreisbogenführungen 29 und 30 hindurch
und unter der angestellten Andruckrolle 31 in die Strecklage
bis hin in die Arbeitsposition A gefahren werden können. Dazu müssen die
Ablageelementspitzen 38 über die hintere Hilfsstapeltraverse 9 hinaus
gefahren werden. Anschließend
werden die Ablageelemente 23 versteift, damit sie die Last
des Hilfsstapels 19 übernehmen können.
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Wenn
die Ablageelemente 23 beispielsweise aus einer mehrlagigen
Anordnung von Blattfedern bestehen, können sie durch das Unterbinden
der relativen Längsbewegungen
zwischen den Blattfedern versteift. Die dazu notwendige Verriegelung
erfolgt mittels kraft- und/oder formschlüssiger Verbindung der Blattfedern über der
hinteren und/oder vorderen Hilfsstapeltraverse 8 bzw. 9.
Auf die Merkmale der weiteren Ausführungsformen wird am Beispiel
der folgenden Darstellungen noch näher eingegangen.
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Nach
der vollständigen Übernahme
des Hilfsstapels 19 durch die Hilfsstapeleinrichtung 22 wird
die genutete Non-Stop-Palette 21 auf der Stapeltragplatte 7 nach
unten gefahren und entnommen. Anschließend wird ein neuer Stapel 20,
der bereits auf einer Non-Stop-Palette 21 aufgesetzt wurde,
auf der Stapeltragplatte 7 positioniert, um ihn zur Vereinigung
mit dem Hilfsstapel 19 nach oben zu heben. Sobald der Hauptstapel
die Ablageelemente 23 der Hilfsstapeleinrichtung 22 erreicht
hat und die Last des Hilfsstapels 19 übernommen hat, können die
Ablageelemente 23, die in ihrer Steifigkeit wandelbar gestaltet
sind, entriegelt werden und so nach oben und nach unten flexibel
elastisch verformbar werden. Hierdurch lassen sich auch bei der
Verarbeitung von welligen Bedruckstoffstapeln niedrige Kräfte zum
Herausziehen der Ablageelemente 23 erreichen.
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In 2 ist
eine erfindungsgemäße Ausführungsform
eines mehrlagig aufgebauten Ablageelementes 32 in einer
ersten Variante gezeigt. In dem dargestellten Aufbau besteht das
Ablageelement 32 beispielhaft aus zwölf einzelnen Blattfedern aus
einem Werkstoff mit hoher Streckgrenze und dabei noch möglichst
großer
elastischer Verformbarkeit. Die Blattfedern sind hier jeweils als
Pakete oberer Blattfedern 33, mittlerer Blattfedern 34 und
unterer Blattfedern 35 dargestellt. Die Anordnung von einzelnen
Blattfedern ermöglicht
es, dass jede einzelne Blattfeder entlang eines Krümmungsradius
R elastisch verformt werden kann. In seiner Arbeitsposition A ist
das verriegelte Ablageelement 32 jedoch im Stande, einen
jeweils anfallenden Anteil der Last des Hilfsstapels 19 aufzunehmen.
Die Versteifung des Ablageelementes 32 in Form des gezeigten
mehrlagigen Biegebalkens erfolgt durch eine form- und/oder kraftschlüssige Blockierung
der relativen Längsbewegung
zwischen den einzelnen Blattfedern. Diese Verriegelung kann erfindungsgemäß entweder
im Bereich der vorderen und/oder hinteren Hilfsstapeltraverse 8 bzw. 9 erfolgen.
Hierzu können
wie angedeutet Verriegelungselemente 39 bzw. 40 verwendet
werden. Die Verriegelungselemente 39, 40 können als
zylindrische oder konische Stifte ausgebildet sein, die innerhalb
entsprechender Bohrungen 36, 37 starr oder radial
expandierbar ausgeführt
sein können.
Im Bereich der Lasteinleitung wird das mehrlagige Ablageelement 32 durch
die aus dem anteiligen Hilfsstapelgewicht resultierende Flächenpressung auf
die oberste Blattfeder zusammengedrückt. Dadurch wird einer unerwünschten
Ausknickbewegung des Ablageelementes 32 entgegenwirkt.
Durch eine unterschiedliche Gestaltung der Lagerbedingungen des
Ablageelementes 32 in Form eines Biegebalkens auf zwei
Stützen
und die Anzahl parallel angeordneten Ablageelementen 32 lässt sich
die maximale Durchbiegung begrenzen.
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In 3 ist
eine weitere Ausführungsform
eines mehrlagigen Ablageelementes 32 gezeigt, die durch
das Herausziehen einiger innenliegender Blattfedern, z.B. des Paketes
der mittleren Blattfedern 34, in der Höhe verkleinerbar ist. Nach
dem Deaktivieren der Verriegelungselemente 39 bzw. 40 kann
der Abstand zwischen den Stapeln 19 bzw. 20 auf
diese Weise verringert werden, um das Absinken der Stapeloberkante
des Hilfsstapels 19 beim vollständigen Ziehen der Ablageelemente 32 zu
minimieren. Die Steifigkeit des restlich noch verbleibenden flexiblen Ablageelementes 32 wird
ebenfalls herabgesetzt. Damit wird das Herausziehen der so modifizierten Ablageelemente 32 zusätzlich erleichtert,
da eine optimale Anpassung an ggf. unebene Stapeloberflächen zwischen
Hilfsstapel 19 und Hauptstapel 20 möglich wird.
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In 4 ist
eine spezielle Ausführungsform eines
mehrlagigen Ablageelementes 32 dargestellt. Innerhalb des
Ablageelementes 32 ist eine jeweils sich überlappende
Anordnung von Langlochbohrungen 41 im Bereich des Pakets
der mittleren Blattfedern 34 vorgesehen. Mittels einer
entsprechend für jedes
Ablageelement 32 vorgesehenen Druckluftversorgung kann
daher ein Druckluftstrom 43 durch das Ablageelement 32 geleitet
werden. Der Druckluftstrom 43 beaufschlagt Auslassbohrungen 42,
die in den oberen und den unteren Blattfedern 33 bzw. 35 angeordnet
sind. Durch die aus den Auslassbohrungen 42 austretende
Druckluft werden die beiden Reibpaarungen zwischen den Bedruckstoffoberflächen an
der Unterseite des Hilfsstapels 19 bzw. an der Oberseite
des Hauptstapels 20 und dem flexiblen Ablageelement 32 aktiv
pneumatisch „geschmiert". Damit wird an den
Reibstellen die Haftreibung verringert und es kann ein markierungsfreies
Heraus ziehen der Ablageelemente 32 zwischen dem Hilfsstapel 19 und
dem Hauptstapel 20 gewährleistet
werden.
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Die
Funktion eines in 5 dargestellten Ablageelementes 32 gestaltet
sich derart, dass hier zwischen den oberen und unteren Blattfedern 33 bzw. 35 ein
fluidisch vorzugsweise in der Höhe
verstellbarer Membran-Aktuator 44 angeordnet ist. Zum Ausfahren
eines solchen Ablageelementes 23 in die Arbeitsposition
A befindet sich der Aktuator 44 in seiner niedrigsten Bauhöhe, um das
Durchfahren der Nut der Non-Stop-Palette 21 nicht zu behindern.
Der Membran-Aktuator 44 ist dann in einer drucklosen Ausgangsstellung.
Sobald die Ablageelementspitze 38 die hintere Hilfsstapeltraverse 9 überfahren
hat, kann der fluidische Membran-Aktuator 44 druckbeaufschlagt
und damit in der Höhe
expandiert werden. Hierbei wird der Hilfsstapel 19 von
den derart erhöhten
Ablageelementen 32 stetig von der Palettenoberfläche abgehoben.
Durch das anschließende
Verriegeln der oberen und unteren Blattfedern 33 bzw. 35 in
Verbindung mit der Erhöhung
des vertikalen Abstandes zwischen den unteren Blattfedern 35 und den
oberen Blattfedern 33 steht ein hinreichend steifer Biegebalken.
Damit kann sicher die Übernahme der
anteiligen Hilfsstapellast erfolgen. Nachdem wieder ein neuer Hauptstapel 20 von
unten herangeführt wird,
der die Last des Hilfsstapels 19 übernimmt, werden die druckbeaufschlagten
Aktuatoren 44 der Ablageelemente 32 druckentlastet.
Damit wird die Höhe der
Aktuatoren 44 und damit der Abstand zwischen den oberen
und unteren Blattfedern 33 bzw. 35 wieder auf
die Ausgangsstellung verringert. Nach dem Deaktivieren der Verriegelung
werden die Ablageelemente 32 wieder flexibel und können zwischen
den beiden Stapeln 19 bzw. 20 herausgezogen und
wieder in Ihre Bereitschaftsposition B gefahren werden.
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- 1
- Bogenverarbeitende
Maschine
- 2
- Anlagetisch
- 3
- Deckmarke
- 4
- Vordermarke
- 5
- Bogenanleger
- 6
- Saugkopf
- 7
- Stapeltragplatte
- 8
- Vordere
Hilfsstapeltraverse
- 9
- Hintere
Hilfsstapeltraverse
- 10
- Vordere
Hilfsstapelhubkette
- 11
- Hintere
Hilfsstapelhubkette
- 12
- Antrieb
des Hilfsstapelhubwerks
- 13
- Bogenklappe
- 14
- Taktrollen
- 15
- Förderwalze
- 16
- Bänderwalze
- 17
- Saugbändertisch
- 18
- Unterschuppter
Bogenstrom
- 19
- Hilfsstapel
- 20
- Hauptstapel
- 21
- Non-Stop-Palette
- 22
- Hilfsstapeleinrichtung
- 24
- Schwenkarm
- 25
- Schwenktraverse
- 26
- Antriebswelle
- 27
- Schlitten
- 28
- Schlittenführung
- 29
- äußere Kreisbogenführung
- 30
- innere
Kreisbogenführung
- 31
- Andruckrolle
- 32
- Ablageelement
- 33
- obere
Blattfedern
- 34
- mittlere
Blattfedern
- 35
- untere
Blattfedern
- 36
- vordere
Verriegelungsbohrung
- 37
- hintere
Verriegelungsbohrung
- 38
- Ablageelementspitze
- 39
- vorderes
Verriegelungselement
- 40
- hinteres
Verriegelungselement
- 41
- Langlochbohrungen
- 42
- Auslassbohrungen
- 43
- Druckluftstrom
- 44
- fluidischer
Membran-Aktuator
- A
- Arbeitsposition
- B
- Bereitschaftsposition
- L
- Bogenlaufrichtung