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Die
Erfindung betrifft ein Schwertfalzwerk gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch
1 sowie ein Verfahren zum automatischen Einstellen der Falzschwerthöhe in einem
Schwertfalzwerk gemäß Patentanspruch
5.
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Schwertfalzwerke
sind aus dem Stand der Technik in großer Anzahl bekannt. Derartige Schwertfalzwerke
weisen in der Regel ein Falzschwert auf, das von einem Antrieb im
Wesentlichen vertikal bewegbar ist und dem ein Falzwalzenpaar zugeordnet
ist. Die Wirkungsweise eines Schwertfalzwerkes ist derart, dass
ein blattförmiger
Bedruckstoff, der zwischen dem Falzschwert und den Falzwalzen angeordnet
ist, durch den Schwerthub soweit zwischen die Falzwalzen geschoben
wird, dass diese den Bogen erfassen, falzen und weitertransportieren.
Dabei sind die Eintauchtiefe des Falzschwerts in dem Bereich zwischen
den Falzwalzen sowie die Neigung des Falzschwerts zur Ebene, in der
die Achsen der Falzwalzen liegen, wichtig. Ist die Eintauchtiefe
zu gering, erfassen die Falzwalzen den blattförmigen Bedruckstoff nicht wunschgemäß, ist die
Eintauchtiefe zu groß,
kann das Falzschwert selbst zwischen die Falzwalzen geraten und
zu einem Maschinenstopp führen.
Daher ist es wichtig, die optimale Eintauchtiefe des Falzschwerts
in den Bereich zwischen den Falzwalzen einzustellen.
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Die
Falzschwerter der bekannten Technik bestehen aus massenreichen bewegten
Bauteilen, welche entweder im Falzbetrieb mit hohem technischem
Aufwand oder im Stillstand der Maschine mittels Werkzeugen in Höhe und Neigungen
verstellbar sind. Beispiele dafür
finden sich in der deutschen Patentschrift
DE 102 14 911 , der deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 29 468 , der deutschen
Offenlegungsschrift
DE 40 18
707 , der deutschen Offenlegungsschrift
DE 40 18 707 der europäischen Patentanmeldung
EP 987 210 , der europäischen Patentanmeldung
EP 1 354 835 und dem US-Patent
US 4,568,319 .
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Ein
Falzschwert ist dabei typischerweise an einem taktmäßig bewegten
Führungsrohr
angeordnet, das in Gleitlagerbuchsen läuft, die mit dem Gestell starr
verbunden sind. Je nach technischer Ausführung der Falzschwerteinheit
ist in dem Führungsrohr
die Mechanik für
eine manuelle bzw. mechanische Höhenverstelleinheit
des Falzschwerts integriert. Nachteilig daran ist, dass durch die
aufwendige Technik der Höhenverstelleinheiten
der Falzschwerter das Schwertfalzwerk in Leistung und Geschwindigkeit
begrenzt ist. Da der Mechanismus für die Höhenverstellung im bewegten
Teil integriert ist, führt
dies bei hohen Taktzahlen zu Systemschwingungen mit erheblicher
Geräuschentwicklung
und die Teile verschleißen
verhältnismäßig schnell.
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Daher
wäre ein
Schwertfalzwerk wünschenswert,
das auch für
schnell laufende Falzprozesse einen leisen und verschließarmen Betrieb
ermöglicht
und mit dem die Verstellung der Höhe und Neigung des Falzschwerts
relativ zum Falzgut bei laufender Maschine einfach ist. Es ist daher
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schwertfalzwerk zu entwickeln,
mit dem dies möglich
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Schwertfalzwerk mit einem gerätefesten
Gestell, einem Schwert und einem Antrieb, wobei der Antrieb geeignet
ist, einen Schwerthub im Wesentlichen vertikal entlang einer Führungseinheit
zu verursachen, um in einem blattförmigen Bedruckstoff einen Schwertfalz
zu erzeugen, mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Patentanspruch
1 gelöst.
Die Aufgabe wird außerdem
durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 5 gelöst.
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Demgemäß ist der
Antrieb des Schwertfalzwerks an einer Schwenkplatte angeordnet,
wobei die Schwenkplatte einen gerätefesten Drehpunkt aufweist,
um den die Schwenkplatte zur Höhenanpassung
des Falzschwerts drehbar angeordnet ist. Die Höhenanpassung des Falzschwerts
funktioniert also durch die Verschwenkung des Antriebs selbst, so dass
oberer und unterer Totpunkt des Schwerthubs entlang der Führungseinheit
zur Höhenanpassung verschoben
wird. Dadurch dass der ganze Antrieb auf nur einer Schwenkplatte
angeordnet ist, ergeben sich alle Höhenänderungen automatisch durch
diese einzige Schwenkbewegung der Schwenkplatte. Dieses Verschwenken
ist sehr leicht automatisierbar. Außerdem entfällt die gesamte mitbewegte
Mechanik zur Höhenverstellung,
da die Höhenverstellung selbst
und auch der Antrieb nicht am Schwerthub des Falzschwerts teilhaben.
Dadurch werden die Anzahl der Teile, die für den Schwerthub erforderlich
sind, verringert. Entsprechend können
kleinere Motoren für
den Antrieb genutzt werden, die Herstellungskosten sinken und der
Betrieb des Schwertfalzwerks wird auch wirtschaftlicher.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schwertfalzwerks
ist die Führungseinheit
drehbar am Gestell gelagert, um eine Neigungsanpassung des Falzschwerts relativ
zur Ebene des blattförmigen
Bedruckstoffs durchführen
zu können.
Auf diese Weise lassen sich vorteilhaft sowohl die Neigung als auch
die Höhe
des Falzschwertes beeinflussen, ohne dass zusätzliche bewegte Teile verwendet
werden müssen
und auch die Mittel zur Neigungsanpassung des Falzschwerts müssen nicht mitbewegt
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Schwertfalzwerkes
umfasst der Antrieb eine Antriebsscheibe mit einer exzentrischen
Schubstange, wobei die Schubstange das Falzschwert entlang der Führungseinheit
in im Wesentlichen vertikaler Richtung bewegt. Vorteilhafterweise
liegt die Drehachse der Führungseinheit
im Wesentlichen auf der Achse der Antriebsscheibe. Da allerdings
die Drehachse der Führungseinheit
gerätefest
ist, wird durch das Verschwenken der Schwenkplatte mit dem Antrieb
die Antriebsscheibenachse verschoben, so dass Drehachse und Antriebsscheibenachse
etwas voneinander entfernt sind.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
umfasst folgende Schritte:
- a) Bereitstellen
eines Schwertfalzwerks mit einem Schwert und einem Antrieb, wobei
der Antrieb geeignet ist, einen Schwerthub im Wesentlichen vertikal
entlang einer Führungseinheit
zu verursachen, um in einem blattförmigen Bedruckstoff einen Schwertfalz
zu erzeugen,
- b) Bewegen des Schwerts in eine Position, so dass das Schwert
wahrscheinlich nicht während eines
Schwerthubs das Falzen des blattförmigen Bedruckstoffs bewirkt,
insbesondere durch Verschieben des unteren Totpunkts des Schwerthubs,
- c) Auslösen
eines Schwerthubs,
- d) Überprüfen, ob
der Schwerthub das Falzen des blattförmigen Bedruckstoffs bewirkt,
- e) automatisches, inkrementelles Absenken des unteren Umkehrpunkts
des Schwertes,
- f) automatische Wiederholung der Schritte c) bis e) bis der
Schwerthub das Falzen des blattförmigen
Bedruckstoffs bewirkt. Das Bewirken des Falzens des blattförmigen Bedruckstoffs
geschieht durch das Einschieben des blattförmigen Bedruckstoffs zwischen
die gegenläufigen
Falzwalzen.
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Vorteilhafterweise
umfasst der Schritt d) des Überprüfens ein
automatisches Überprüfen, insbesondere
mit einem Sensor. Zwar wäre
es auch möglich,
dass die Überprüfung, ob
der blattförmige
Bedruckstoff tatsächlich
gefalzt wird, auch durch einen Bediener erfolgt, vorteilhafterweise
geschieht dies aber durch einen Sensor, etwa einen Lichttaster.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
umfasst das Verfahren den Schritt einer automatischen Neigungsanpassung
des Schwertes, so dass das Schwert bei jedem Schwerthub im Wesentlichen
horizontal bleibt. Besonders vorteilhaft, erfolgt auch der Schritt
des Auslösens
automatisch. In diesem Fall läuft
das gesamte Verfahren automatisch ab. Beispielsweise kann eine Steuerung
aufgrund der bekannten Dicke bzw. des Materials des blattförmigen Bedruckstoffs die
Position berechnen, in die das Falzschwert im Schritt b) wenigstens
gebracht werden muss, um zu gewährleisten,
dass der Schwerthub das Falzen des blattförmigen Bedruckstoffs wahrscheinlich
nicht bewirkt. Es ist natürlich
denkbar, das Verfahren auch rückwärts ablaufen
zu lassen, also eine Position zu wählen, in der der blattförmige Bedruckstoff
sicher gefalzt wird, und dann ein automatisches inkrementelles Anheben
des unteren Umkehrpunkts durchgeführt wird, bis gerade nicht
mehr gefalzt wird. Aufgrund der Gefahr, dass das Falzschwert zwischen
die Falzwalzen gerät,
ist diese Herangehensweise nicht besonders vorteilhaft. Außerdem würde in einer
derartigen Betriebsform jedes Mal ein neuer Bogen gefalzt, während in
der erfindungsgemäßen vorteilhaften
Betriebsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das
Verfahren mit einem einzigen Bogen durchlaufen werden kann.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schwertfalzwerks
wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen
näher beschrieben.
Es zeigen in schematischer Darstellung:
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1 eine
isometrische Vorderansicht des erfindungsgemäßen Schwertfalzwerks,
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2 eine
isometrische Rückenansicht
des erfindungsgemäßen Schwertfalzwerks.
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Die
in den 1 und 2 gezeigte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schwertfalzwerks
ist nur schematisch dargestellt. Weitere zum Betrieb erforderliche
Elemente, wie Lagerung, Antriebe, Steuerung, Gehäuse usw., die nicht erfindungsrelevant
sind, sind nur schematisch oder gar nicht gezeigt, da sie sich für den Fachmann
von alleine ergeben. Insbesondere wurden die übrigen zum Schwertfalzwerk
gehörigen
Gehäuseteile
sowie die Falzwalzen, die sich unterhalb des Falzschwerts befinden, weggelassen.
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An
einer Lagerplatte 1, die fest mit dem nicht gezeigten Gehäuse des
Schwertfalzwerks 20 verbunden ist, ist eine Schwenkplatte 4 angeordnet,
derart, dass diese relativ zur Lagerplatte 1 um den Drehpunkt 10 verschwenkt
werden kann. Ein Antrieb 18 dient dazu, die Schwenkplatte 4 um
den Drehpunkt 10 zu verschwenken auf Anweisung einer Steuerung 17.
Die Steuerung 17 steuert auch den Motor 3 des Falzschwertantriebs
an und steht vorteilhafterweise überdies
mit einer übergeordneten
Falzmaschinensteuerung in Verbindung, von der sie beispielsweise Informationen über die
Dicke und Materialbeschaffenheit sowie die Abmessungen eines blattförmigen Bedruckstoffes 2 erhält.
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Der
Motor 3 treibt über
einen Zahnriemen 13 ein Zahnrad 12 an, das sich
um eine Scheibenachse 19 einer Antriebsscheibe 5 dreht.
An der Antriebsscheibe 5 ist an einem Exzenter die Schubstange 6 angeordnet,
die wiederum an dem Schwertlager 7 befestigt ist, das das
Falzschwert 15 trägt.
Das Schwertlager 7 umfasst Führungsbuchsen, die in zwei
Führungsrohren 8 laufen.
Die Führungsrohre 8 sind
wiederum fest mit einem Aufnahmewinkel 9 verbunden, der
drehbar an der Lagerplatte 1 angeordnet ist. Dabei lässt sich
der Aufnahmewinkel 9 mit den Führungsrohren 8 zur
Neigungseinstellung des Falzschwerts 15 um eine Drehachse 11 drehen.
In 2 sind die Drehachse 11 und die Scheibenachse 19 achsgleich.
Dies ist aber lediglich in einem besonderen Fall so, da die Achslage
der Scheibenachse 19 von der Höheneinstellung des Falzschwerts
durch die Verschwenkung der Schwenkplatte 4 um den Drehpunkt 10 abhängt. Allerdings
handelt es sich bei den Höheneinstellungen
des Falzschwerts 15 in Abhängigkeit von Format und Art
des blattförmigen
Bedruckstoffs 2 im Vergleich zu den Abmessungen des Schwertfalzwerks 20 um
geringe Distanzen, so dass auch bei einer verschwenkten Schwenkplatte 4 die Scheibenachse 19 und
die Drehachse 11 des Aufnahmewinkels 9 im Wesentlichen
achsgleich bleiben. Ein nicht gezeigter Antrieb ist dem Aufnahmewinkel 9 zugeordnet,
so dass die Neigungsanpassung des Falzschwerts 15 ebenfalls
automatisch erfolgen kann. Auf diese Art und Weise sind alle Teile,
die dem Antrieb des Falzschwerts dienen, auf der Schwenkplatte 4 gelagert
und werden entsprechend mit einer Verschwenkung der Schwenkplatte 4 um
den Drehpunkt 10 so bewegt, dass der untere und obere Totpunkt
des Exzenters 14 und damit des Falzschwerts 15 in
der Höhe
verstellt. Das Falzschwert 15 folgt dabei dieser Höhenverstellung
entlang der Führungsrohre 8.
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Das
Einstellen, insbesondere vollautomatische Einstellen der optimalen
Falzschwerthöhe
erfolgt nun wie folgt: Zunächst
wird eine Position des Falzschwerts 15 vorberechnet, insbesondere
aus den von der Steuerung 17 gewonnenen Daten hinsichtlich
des Formats, der Materialbeschaffenheit und der Falzart des blattförmigen Bedruckstoffs 2,
so dass einerseits sich das Falzschwert 15 im oberen Totpunkt
der Hubbewegung soweit über
der Ebene des blattförmigen
Bedruckstoffs 2 befindet, so dass dieser problemlos zwischen
das Falzschwert 15 und die Falzwalzen einlaufen kann. Andererseits
stößt das Falzschwert
im unteren Totpunkt des Schwerthubs den blattförmigen Bedruckstoff 2 nicht
zwischen die Falzwalzen, so dass diese den blattförmigen Bedruckstoff 2 nicht
erfassen und nicht falzen. Die Neigung des Schwertes ist während dieses
Vorganges vorteilhafterweise parallel der Ebene des blattförmigen Bedruckstoffes 2.
Liegt der blattförmige
Bedruckstoff 2 bereit, wird der Schwerthub ausgelöst und im Anschluss überprüft, ob der
blattförmige
Bedruckstoff gefalzt wurde. Erfindungsgemäß sollte dies nicht der Fall
sein, ansonsten muss die Position wenigstens des unteren Totpunkts
des Schwerthubs angehoben werden und das Verfahren erneut durchgeführt werden.
In der Regel wird aber beim ersten Auslösen des Schwerthubs der blattförmige Bedruckstoff 2 nicht gefalzt
und entsprechend wird im Anschluss an die Überprüfung automatisch der untere
Umkehrpunkt um ein Inkrement abgesenkt. Nun wird wieder der Schwerthub
ausgelöst, überprüft, ob der
blattförmige Bedruckstoff 2 gefalzt
wurde und wieder automatisch abgesenkt, bis der Schwerthub das Falzen
des blattförmigen
Bedruckstoffs 2 bewirkt hat. Dann endet das Verfahren und
das Schwert 15 befindet sich nun +/– ½ Inkrement in der optimalen
Höheneinstellung.
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Die Überprüfung, ob
der Schwerthub das Falzen des blattförmigen Bedruckstoffs 2 bewirkt
hat, erfolgt über
einen Lichttaster 16, der im Bereich der Falzwalzen angeordnet
ist und detektiert, ob der blattförmige Bedruckstoff 2 durch
die Falzwalzen kommt. Ermittelt die Steuerung 17 am Sensor 16, dass
dies nicht der Fall ist, steuert die Steuerung 17 den Motor 18 an,
das Schwenklager 4 um ein Inkrement zu verschwenken und
im Anschluss den Motor 3 um einen weiteren Schwerthub durchzuführen. Es kann
auch vorgesehen sein, nach dem Erreichen der Höheneinstellung, bei der erstmals
der blattförmige Bedruckstoff 2 gefalzt
wird, den unteren Totpunkt des Schwerthubs noch einmal um ein bestimmtes
Maß abzusenken,
um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass
alle blattförmigen
Bedruckstoffe 2 auch tatsächlich von dem Falzschwert 15 zwischen
die Falzwalzen eingeschoben wird.
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- 1
- Lagerplatte
- 2
- blattförmiger Bedruckstoff
- 3
- Motor
- 4
- Schwenkplatte
- 5
- Antriebsscheibe
- 6
- Schubstange
- 7
- Schwertlager
- 8
- Führungsrohr
- 9
- Aufnahmewinkel
- 10
- Drehpunkt
- 11
- Drehachse
- 12
- Zahnrad
- 13
- Zahnriemen
- 14
- Exzenter
- 15
- Schwert
- 16
- Sensor
- 17
- Steuerung
- 18
- Antrieb
- 19
- Scheibenachse
- 20
- Schwertfalzwerk