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Die
Erfindung betrifft ein Greifersteuergetriebe zur Steuerung von Greiferbewegungen
an bogenführenden
Rotationskörpern
gemäß dem Oberbegriff des
ersten Anspruches.
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In
Bogendruckmaschinen dienen Greifer an der Peripherie von bogenführenden
Druckzylindern und Übergabetrommeln
zum Bogentransport. Sie erfassen und halten die Vorderkanten der
durch die Bogendruckmaschine zu transportierenden Bogen zwischen
schwenkbaren Greifern und festen Greiferaufschlägen auf der Mantelfläche der
Rotationskörper. Dabei
müssen
die Greifer zum Zwecke der Bogenübergaben
zwischen den bogenführenden
Rotationskörpern
jeweils geöffnet
und geschlossen werden. Zum Halten und passergerechten Führen der
Bogen werden je nach Formatbreite bis zu 40 Greifer auf einer Greiferwelle
angeordnet, die mit korrespondierenden Greiferaufschlägen zusammenwirken.
Die Greifer sind einzeln gefedert, damit alle Greifer eine gleichmäßige Haltekraft
auf die Bogen ausüben.
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Das Öffnen, Schließen und
Halten der Greifer erfolgt durch ein Greifersteuergetriebe. Ein
seitlich auf der Greiferwelle fest angeordneter oder über ein
Vorgelegegetriebe mit der Greiferwelle verbundener Rollenhebel läuft dazu
mit einer Kurvenrolle unter Federdruck auf einer konzentrisch zum
bogenführenden
Rotationskörper
gestellfest angeordneten Greifersteuerkurve ab, wobei die Schwenkbewegungen des
Rollenhebels durch unterschiedliche Abstände der Kurvenpunkte von der
Rotationsachse der Greifersteuerkurve und des bogenführenden
Rotationskörpers
erzeugt werden. Eine an der Greiferwelle in Umfangsrichtung angreifende
Feder, z.B. eine Drehstabfeder in der Greiferhohlwelle, bewirkt
den Kraftschluss zwischen Kurvenrolle und Greifersteuerkurve. Die
Greifersteuerkurvenscheibe ist so ausgebildet, dass die Funktionen
Schließen
und Überdrücken (Halten)
der Greifer formschlüssig
und gegen die Federkraft in den erhöhten Abschnitten der Greifersteuerkurvenbahn
erfolgen, während
in den Kurven "tälern" die Greifer durch
die Wirkung der Feder geöffnet werden.
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Die
Bogenübergabevorgänge finden
innerhalb von wenigen Grad Drehwinkel der Zylinder und Trommeln
statt. Das bedeutet beispielsweise, dass die Öffnungs- und Schließbewegungen
der Greifer bei doppelt großen
Zylindern und Trommeln (zwei gegenüberliegende Greifersysteme)
auf ca. 20° Drehwinkel
begrenzt sind, wobei die Greiferwelle eine Schwenkbewegung von 20
... 30° ausführen muss,
um zu gewährleisten,
dass die schließenden Greifer
in die Bogenbahn um die Bogenkante herum einschwingen und die öffnenden
Greifer aus der Bogenbahn ausschwingen können. Diese Bewegungsabläufe führen zu – mit der
Druckmaschinendrehzahl progressiv steigenden – hohen dynamischen Belastungen
der Greifersteuergetriebe.
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Durch
den Aufbau der Überdrückung beim Greiferschließen und
Halten wird die Greiferwelle gegen den Rollenhebel tordiert und
verspannt. Durch die gleichzeitig öffnenden Greifer werden diese
Verspannkräfte
stoßartig
wieder abgebaut. Dadurch wird das schwingungsfähige System Rollenhebel-Greiferwelle-Greifer
zu Schwingungen angeregt. Da mit steigenden Drehzahlen der Bogendruckmaschine der
Abbau der Greiferkräfte
in immer kürzerer
Zeit erfolgt, erhöht
sich der Energieeintrag in das schwingungsfähige System durch die frei
werdenden Verspannkräfte
und damit erhöhen
sich die Schwingungsamplituden des Rollenhebels bis zum Abheben der
Kurvenrolle von der Steuerkurve. In der Folge entsteht durch das
Aufschlagen der Kurvenrolle auf die Greifersteuerkurvenbahn ein
hoher Lärmpegel und
der Rollen- und Steuerkurvenverschleiß nimmt ebenfalls zu. Weiterhin
fördert
das Schwingen des Greifersystems Dublierfehler beim Druck.
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Um
ein Abheben der Rolle von der Greifersteuerkurvenbahn zu verhindern,
müsste
die Federkraft, d.h. die Anpresskraft der Kurvenrolle an die Greifersteuerkurve
in unvertretbar hohem Maße
vergrößert werden.
Bei allen bisher praktisch zur Anwendung kommenden Greifersteuergetrieben
wird deshalb zugelassen, dass der Kraftschluss vorübergehend
verloren geht und die Kurvenrolle im Extremfall kurzzeitig von der
Greifersteuerkurve abhebt. Zur Einschränkung der Greiferschwingungen
und des Rollen- und Kurvenverschleißes muss die maximale Druckmaschinendrehzahl
entsprechend begrenzt werden.
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Aus
der
EP 0841 161 B1 ist
es bekannt, durch einen zusätzlichen
Gegenrollenhebel mit einer Gegenkurvenrolle, die auf einer Parallelkurve
abrollt, ein Abheben der Kurvenrolle über den gesamten Kurvenweg
zu verhindern. Nachteilig daran ist der Fertigungsaufwand und die
präzise
Justage für
die zusätzliche
Kurvenscheibe, da sonst infolge mangelnder Synchronität der Kurvenbahnen
Biegebeanspruchungen auf die Rollenhebel wirken. Aus der
DD 75 744 ist es bekannt,
eine Kurvenrollenpaar permanent zwischen zwei äquidistanten Greifersteuerkurven
zu führen
(Nutkurve). Nachteilig an dieser Lösung ist auch hierbei der hohe
Fertigungsaufwand für
die zusätzliche
Kurve und für
deren exakte Ausrichtung zur Gewährleistung
des erforderlichen konstanten Abstandes zwischen der Innen- und
der Außenkurve. Mittel
zur Verschleiß-
und Spielkompensation sind nicht vorgesehen. Darüber hinaus besteht Verklemmungsgefahr
für die
Kurvenrollen durch Verschmutzung der Nut.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Abheben der Kurvenrolle
von der Greifersteuerkurvenbahn mit minimalem Aufwand zu verhindern,
um somit Voraussetzungen für
weitere Drehzahlsteigerungen der bogenführenden Rotationskörper zu
schaffen. Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch ein Greifersteuergetriebe mit den Merkmalen des ersten
Anspruchs gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen
des Greifersteuergetriebes sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass nur an den Greifersteuerkurvenabschnitten,
an denen ein Abheben der Kurvenrolle tatsächlich eintritt, ein Gegenkurvensegment
angeordnet wird, das durch Formschluss das Abheben des Rollenhebels
sicher verhindert und aufgrund seiner geringen Abmessungen leicht
montier- und justierbar ist, geringe Kosten verursacht und nur geringen
zusätzlichen
Bauraum beansprucht.
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Lediglich
zum Zeitpunkt des Greiferöffnens wird
kurzzeitig ein Formschluss mit dem Gegenkurvensegment erzeugt, so
dass kein ständiger
Rollkontakt und dadurch verursachter zusätzlicher Verschleiß eintritt.
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Die
Erfindung soll an zwei Ausführungsbeispielen
für eine
Greifersteuerung an einem Druckzylinder einer Bogenrotationsdruckmaschine
näher erläutert werden.
Die dazugehörigen
Zeichnungen haben folgende Bedeutung:
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1 Darstellung
einer Greifersteuerung mit Außenkurvensegment
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2 Darstellung
einer Greifersteuerung mit Innenkurvensegment und zusätzlichem
Gegenrollenhebel
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3 schematische
Darstellung der Greifersteuerung mit radialer Bezugsbasis für Innenkurvensegmente
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Das
Greifersteuergetriebe des Druckzylinders besteht aus einer in einem
Greiferkanal an der Peripherie des Druckzylinders drehbeweglich
gelagerten, federbelasteten Greiferwelle 4, der zumindest an
einer Seite ein Rollenhebel 3 mit einer Kurvenrolle 2 drehfest
zugeordnet ist, wobei die Kurvenrolle 2 mit einer im Gestell
der Druckmaschine konzentrisch zum Druckzylinder angeordneten Greifersteuerkurve 1 im
Eingriff steht (1). Der Rollenhebel 3 kann ebenso über ein
bekanntes (nicht dargestelltes) Getriebe 13 (Vorgelegegetriebe)
mit der Greiferwelle 4 gekoppelt sein, welches die Schwenkbewegungen des
Rollenhebels 3 auf die Greiferwelle 4 überträgt. Mehrere über die
Breite des Zylinders nebeneinander auf der Greiferwelle 4 angeordnete
Greifer 5 wirken zum Festklemmen der zu bedruckenden Bogen auf
fest am Greiferkanal angeordnete korrespondierende Greiferaufschläge 6.
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Die
Greifer 5 werden entsprechend dem Bewegungsgesetz der Greifersteuerkurve 1 über den entlang
der feststehenden Greifersteuerkurve 1 mit dem Druckzylinder
umlaufenden Rollenhebel 3 und die Greiferwelle 4 bewegt,
so dass die Greifer 5 geöffnet oder geschlossen werden.
Dabei werden die Greifer 5 entgegen der Kraft einer in
Umfangsrichtung der Greiferwelle 4 angreifenden Feder (nicht dargestellt)
mittels Formschluss mit dem Rollenhebel 3 durch die Greifersteuerkurve 1 in
die Schließstellung
gedreht. Die Federkraft kann beispielsweise durch Torsion einer
Drehstabfeder in einer Greiferhohlwelle oder mit einer am Umfang
der Greiferwelle 4 tangential angreifenden Feder erzeugt
werden. Die Öffnung
der Greifer 5 erfolgt in den tiefer liegenden Greifersteuerkurvenabschnitten
(Kurventäler)
durch die Federkraft. Das Bewegungsgesetz der Greifersteuerkurve 1 ist
dabei so ausgelegt, dass die Greifer 5 während ihrer
Rotation um die Zylinderachse den Bogen im Übernahmebereich zum vorgeordneten Zylinder/zur
vorgeordneten Trommel übernehmen, danach
schließen
und geschlossen bleiben, bis die Greifer 5 im folgenden Übergabebereich öffnen und den
Bogen an einen/eine nachgeordnete(n) Zylinder/Trommel übergeben.
Danach bleiben die Greifer 5 bis zur Übernahme des nächsten Bogens
offen.
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Das
erfindungsgemäße Greifersteuergetriebe
ist derart ausgestaltet, dass in den radial nach innen abfallenden
Greifersteuerkurvenabschnitten, in denen die Greifer 5 öffnen und
dabei die Greifer 5, der Rollenhebel 3 und die
Kurvenrolle 2 durch den schnellen Abbau der Torsion der
Greiferwelle 4 zu Schwingungen angeregt werden, die zum
Abheben der Kurvenrolle 2 führen können, Gegenkurvensegmente 7 konzentrisch
zur Drehachse der Greifersteuerkurve 1 angeordnet sind,
die einen zusätzlichen Anschlag
für die
Schwingbewegungen des Rollenhebels 3 bilden. Der Rollenhebel 3 trägt dazu
eine zusätzliche
Gegenkurvenrolle 8, die auf den Gegenkurvensegmenten 7 abläuft. Die
Gegenkurvensegmente 7 sind kurze Kurvenbahnabschnitte in
einer Ebene parallel zur Ebene der Greifersteuerkurve 1,
die die ebenfalls in der zweiten Ebene laufenden Gegenkurvenrolle 8 im
Bereich der abfallenden Greifersteuerkurve 1 formschlüssig führen. Die
Greifersteuerkurve 1 und das jeweilige Gegenkurvensegment 7 bilden somit
kurzzeitig und nur im Bereich der Greiferöffnungspunkte eine Zwangsführung für die Drehwinkellage
der Greiferwelle 4, wobei die Kurvenbahnen der Gegenkurvensegmente 7 so
auf die Greifersteuerkurve 1 abgestimmt sind und die Gegenkurvensegmente 7 radial
und in Umfangsrichtung so justiert werden, dass die Drehwinkellage
der Greiferwelle 4 spielfrei und ohne Verspannung des Rollenhebels 3 vorgegeben
wird.
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In
einer ersten Ausführungsvariante
(1) sind die Gegenkurvensegmente 7 an
jedem Greiferöffnungsabschnitt
der Greifersteuerkurve 1 als zur Greifersteuerkurve 1 äquidistan te
Außenkurvensegmente 7.A ausgestaltet,
die die Gegenkurvenrolle 8 auf einer zur Greifersteuerkurve 1 "parallelen" Innenbahn führen.
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Die
Gegenkurvenrolle 8 kann zentrisch oder exzentrisch zur
Kurvenrolle 2 am vorhandenen Rollenhebel 3 gelagert
sein. Es ist aber ebenso möglich, die
Gegenkurvenrolle 8 an einem zusätzlichen Gegenrollenhebel 9 zu
lagern, der dazu zweckmäßig in einem
Winkel kleiner als 90° zum
Rollenhebel 3 drehfest angeordnet ist.
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In
einer zweiten Ausführungsvariante (2)
sind die Gegenkurvensegmente 7 als zusätzliche Innenkurvensegmente 7.I im
Bereich der Greiferöffnungspunkte
ausgebildet, die in Umfangsrichtung entsprechend des Abstandes von
Kurvenrolle 2 und Gegenkurvenrolle 8 zur Greifersteuerkurve 1 versetzt
sind. Die Gegenkurvenrolle 8 ist an einem Gegenrollenhebel 9 gelagert,
der in einem stumpfen oder gestreckten Winkel (90° bis 180°) zum Rollenhebel 3 an
der Greiferwelle 4 drehfest angeordnet ist. Rollenhebel 3 und
Gegenrollenhebel 9 bilden somit einen mittig gelagerten
zweiseitigen Hebel, dessen Drehwinkellage von der Greifersteuerkurve 1 und dem
jeweiligen Innenkurvensegment 7.I spielfrei vorgegeben
ist.
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Die
Gegenkurvensegmente 7 sind dazu entsprechend des Rollenabstandes
auf die Greiferöffnungspunkte
in Umfangsrichtung justierbar. Zur leichteren radialen Justierung
der Gegenkurvensegmente 7 bei der Montage erhält die Greifersteuerkurve 1 eine
konzentrische Bezugsbasis (3).
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Dazu
ist ein zur Drehachse der Greifersteuerkurve 1 bzw. zur
Achse des Druckzylinders konzentrischer Ring 12 vorzugsweise
in Form eines Absatzes in die Greifersteuerkurve 1 eingearbeitet,
auf den die Gegenkurvensegmente 7 zur einfacheren Justierung
aufgesetzt und in Umfangsrichtung auf den Greiferöffnungspunkt
justiert werden können,
ohne deren radialen Abstand zur Zylinderachse zu verändern.
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Zur
Rotationsbeschleunigung der Gegenkurvenrolle 8 und zur
Vermeidung von Stoßgeräuschen durch
das Anschlagen der Gegenkurvenrolle 8 an das Gegenkurvensegment 7 auch
bei Drehrichtungsumkehr weisen die Gegenkurvensegmente 7 An-
und Ablaufabschnitte 10, 11 mit sich der Gegenrolle 8 annähernden
Bahnabschnitten auf. Insbesondere der Anlaufabschnitt 10 ist
mit einem Elastomer hoher Verschleißfestigkeit ausgerüstet, um
Stoßbeanspruchungen
durch die auflaufende Gegenkurvenrolle 8 zu kompensieren
und die Gegenkurvenrolle 8 möglichst schlupffrei auf die
Relativgeschwindigkeit gegenüber
den fest angeordneten Gegenkurvensegmenten 7 zu beschleunigen.
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Der
Gegenrollenhebel 9 ist vorzugsweise quasielastisch ausgebildet,
um durch eine Hebelvorspannung das spielfreie Anliegen der Kurvenrollen 2, 8 an
den Steuerkurven 1, 7 im Bereich der Greiferöffnungspunkte
auch bei geringer Justagegüte
zu gewährleisten.
Die Quasielastizität
und damit eine geringere Festigkeit des Gegenrollenhebels 9 ist
möglich,
weil er nur kurzzeitig im Bereich des Gegenkurvensegmentes 7 auf
Biegung beansprucht wird, wobei die hohen Greiferüberdrückungskräfte zu diesem Zeitpunkt
bereits abgebaut sind und nicht mehr als Biegekräfte auf den Gegenrollenhebel 9 wirken.
Die Gegenkurvenrolle 8 kann aber auch anstelle oder zusätzlich zum
quasielastischen Gegenrollenhebel 9 mit einem Exzenterlager
ausgestattet sein, um Oberflächenabtrag
durch Verschleiß und
ggf. Spiel zwischen Gegenkurvenrolle 8 und Gegenkurvensegment 7 zu
kompensieren. Ebenso ist eine radiale Verstellmöglichkeit für die Gegenkurvensegmente 7 zur Kompensation
von Verschleiß und
Spiel möglich.
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Zur
Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung:
Die
Gegenkurvensegmente 7 sind den Greiferöffnungspunkten zugeordnet.
Ein Greiferöffnungspunkt wird
durch einen radial abfallenden Kurvenabschnitt der Greifersteuerkurve 1 gebildet.
In diesem Bereich schwenkt der Rollenhebel 3 nach innen
und dreht die Greiferwelle 4 in die Greiferöffnungsposition.
Dabei werden zunächst
die Torsionskräfte
der Greiferwelle 4 zur Greiferüberdrückung und danach die Federkräfte der
Greiferöffnungsfeder
schlagartig abgebaut, so dass die Greiferwelle 4 zu Torsionsschwingungen angeregt
wird. Dies führt
bei hohen Drehzahlen zu wechselnden Anpresskräften bis hin zum Abheben der
Kurvenrolle 2 vom abfallenden Steuerkurvenabschnitt. Um
das Rückschwingen
und Abheben der Kurvenrolle 2 zu verhindern, wird kurzzeitig
zum Zeitpunkt des Greiferöffnens
eine zusätzliche
Drehwinkelbegrenzung für
die Greiferwelle 4 aktiv, indem ein Formschluss der Gegenkurvenrolle 8 mit
dem Gegenkurvensegment 7 hergestellt wird.
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Die
Gegenkurvenrolle 8 setzt auf das Gegenkurvensegment 7 auf,
sobald die Kurvenrolle 2 in ein Kurvental zwecks Greiferöffnung einläuft und
zwingt die Kurvenrolle 2 dazu, dem Verlauf (Bewegungsgesetz)
der Greifersteuerkurve 1 zu folgen.
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In
der ersten Ausführungsform
mit einseitig an der Greiferwelle angeordneten Rollenhebeln 3, 9 verhindern
Außenkurvensegmente 7.A als
direkt wirkende äußere Anschläge für die Gegenkurvenrolle 8 das
Abheben der Kurvenrolle 2. In der zweiten Ausführungsform
wird der Zwangslauf der Kurvenrolle 2 durch Innenkurvensegmente 7.I bewirkt.
In dem Moment, in dem die Kurvenrolle 2 – dem Verlauf
der Greifersteuerkurve 1 folgend – sich nach innen bewegt, läuft die
Gegenkurvenrolle 8 auf einem radial nach außen ansteigenden
Kurvenabschnitt eines Außenkurvensegmentes 7.A ab,
wobei der Gegenrollenhebel 9 nach außen geschwenkt wird. Die Schwenkbewegung
des Gegenrollenhebels 9 wird über die Greiferwelle 4 auf
den Rollenhebel 2 übertragen
und presst die Kurvenrolle 2 spielfrei auf die Greifersteuerkurve 1.
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Die
Gegenkurvensegmente 7 erstrecken sich lediglich entlang
der schwingungsgefährdeten Greiferöffnungsbahnabschnitte
der Greifersteuerkurve 1, so dass wenig zusätzlicher
Bauraum beansprucht wird. Wegen der separat montierbaren Gegenkurvensegmente 7 ist
deren Montage und Justierung unkompliziert. Eine Verklemmungsgefahr
oder Schwergängigkeit
des erfindungsgemäßen Greifersteuergetriebes
besteht infolge der einseitigen Rollenführungen nicht.
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Die
erfindungsgemäße Unterstützung der Federwirkung
durch Formschluss einer zusätzlich
an der Greiferwelle 4 angeordneten Gegenkurvenrolle 8 mit
einem Gegenkurvensegment 7 im Bereich der durch Federwirkung
eingeleiteten Drehbewegung einer Greiferwelle ist auch für die Fälle anwendbar,
in denen Greifer unter Federwirkung geschlossen werden.
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- 1
- Greifersteuerkurve
- 2
- Kurvenrolle
- 3
- Rollenhebel
- 4
- Greiferwelle
- 5
- Greifer
- 6
- Greiferaufschlag
- 7
- Gegenkurvensegment
- 7.A
- Außenkurvensegment
- 7.I
- Innenkurvensegment
- 8
- Gegenkurvenrolle
- 9
- Gegenrollenhebel,
Rollenhebel
- 10
- Anlaufabschnitt
- 11
- Ablaufabschnitt
- 12
- konzentrischer
Ring
- 13
- Getriebe