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Die Erfindung betrifft ein Greifersteuergetriebe zur Steuerung von Greiferbewegungen an bogenführenden Rotationskörpern nach Anspruch 1.
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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-G reifer 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.
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Aus der
DE 75 744 A 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 Grefersteuerkurve 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 äquidistante 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:
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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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Bezugszeichenliste
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- 1
- Greifersteuerkurve
- 2
- Kurvenrolle
- 3
- Rollenhebel
- 4
- Greiferwelle
- 5
- Greifer
- 6
- Greiferaufschlag
- 7
- Gegenkurvensegment
- 7.A
- Außenkurvensegment
- 7.1
- Innenkurvensegment
- 8
- Gegenkurvenrolle
- 9
- Gegenrollenhebel, Rollenhebel
- 10
- Anlaufabschnitt
- 11
- Ablaufabschnitt
- 12
- konzentrischer Ring
- 13
- Getriebe