DE102006005121A1

DE102006005121A1 - Falzwerk einer Druckmaschine mit mindestens einer Steuervorrichtung für Funktionseinheiten

Info

Publication number: DE102006005121A1
Application number: DE200610005121
Authority: DE
Inventors: Peter Mayr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-02-04
Filing date: 2006-02-04
Publication date: 2007-08-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Falzwerk einer Druckmaschine mit mindestens einer Steuervorrichtung (1) für Funktionseinheiten (2, 13, 14) im Falzwerk, wobei die Steuervorrichtung (1) mindestens einen Arbeitskolben (3), mindestens einen Steuerkolben (5), mindestens einen Verdichterraum (4) und mindestens einen Speicher (10) aufweist, wobei der Speicher (10) ein Fluid für den Verdichterraum (4) binhaltet und der Steuerkolben (5) von zumindest einem Antrieb (11) antreibbar ist und eine Bewegung des Steuerkolbens (5) das Fluid im Verdichterraum (4) verdichtet oder druckentlastet und dadurch den Arbeitskolben (3) und die Funktionseinheiten (2, 13, 14) bewegt, wobei der Steuerkolben (5) mindestens einen Steuerkanal (6) aufweist mit mindestens einer Einlassöffnung (7) und mindestens einer Auslassöffnung (8) und abhängig von der Position des Steuerkolbens (5) die Fluidzufuhr oder die Fluidabfuhr vom Speicher (10) in den Verdichterraum (4) und der Druckaufbau oder Druckabbau im Verdichterraum (4) einstellbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Falzwerk einer Druckmaschine mit mindestens einer Steuervorrichtung für Funktionseinheiten.

Die Ansteuerung beziehungsweise die Bewegung von Funktionseinheiten, wie beispielsweise Punkturen, Falzmesser, Falzklappen, Greifer, Hefter oder Weichen in Zylindern des Falzwerkes einer Druckmaschine, wird bislang mechanisch realisiert. Beispielsweise kommen hierfür Steuerelemente zum Einsatz, die eine ähnlich Funktion wie bei einer Nockenwelle aufweisen. Dabei kann das Steuerelement eine Steuerkurve in Form einer Kontur mit Erhöhungen oder Vertiefungen aufweisen. Über eine Relativbewegung des Steuerelementes zum Zylinder des Falzwerkes werden die Funktionseinheiten auf diesem Zylinder durch die Steuerkurve angesteuert und über die Abmessung der Kontur, der Erhöhung oder der Vertiefungen werden Auslenkungen der Funktionseinheiten vorgegeben.

Nachteil an dieser mechanischen Steuerung der Funktionseinheiten ist, dass eine Änderung der Steuerparameter, wie zeitliche Ansteuerung, Bewegungshübe der Funktionseinheit, nur mit hohem Aufwand realisierbar ist. Dies ist meist nur mit einem Austausch des Steuerelementes oder Veränderungen an jeder Funktionseinheit verbunden. Außerdem ist ein Eingriff in die Steuerung der Funktionseinheiten von außen, während des Betriebes des Falzwerkes beziehungsweise der Druckmaschine, nicht möglich.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Falzwerk einer Druckmaschine mit mindestens einer Steuervorrichtung für Funktionseinheiten zur Verfügung zu stellen, im dem eine individuelle Ansteuerung der Funktionseinheiten und eine individuelle Einstellung der Steuerparameter ermöglicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt der Erfinder ein Falzwerk einer Druckmaschine mit mindestens einer Steuervorrichtung für Funktionseinheiten im Falzwerk vor, wobei die Steuervorrichtung mindestens einen Arbeitskolben, mindestens einen Steuerkolben, mindestens einen Verdichterraum und mindestens einen Speicher aufweist, wobei der Speicher ein Fluid für den Verdichterraum beinhaltet und der Steuerkolben von zumindest einem Antrieb antreibbar ist und eine Bewegung des Steuerkolbens das Fluid im Verdichterraum verdichtet oder druckentlastet und dadurch den Arbeitkolben und die Funktionseinheiten bewegt, wobei der Steuerkolben mindestens einen Steuerkanal aufweist mit mindestens einer Einlassöffnung und mindestens einer Auslassöffnung und abhängig von der Position des Steuerkolbens die Fluidzufuhr oder die Fluidabfuhr vom Speicher in den Verdichterraum und der Druckaufbau oder Druckabbau im Verdichterraum einstellbar sind.

Hierdurch lässt sich ein Falzwerk realisieren, in dem eine mechanische Ansteuerung der Funktionseinheiten entfallen kann. Außerdem wird eine individuelle Ansteuerung der Funktionseinheiten und eine individuelle Einstellung der Steuerparameter ermöglicht. Die genaue Ansteuerung der Steuerungsvorrichtung beziehungsweise deren Antriebe kann durch eine Steuerelektronik realisiert werden. Hierdurch wird im Vergleich zur bisherigen mechanischen Steuerung ein Eingreifen von Außen, auch während des Betriebes des Falzwerkes beziehungsweise der Druckmaschine, in die Steuerung der Funktionseinheiten im Falzwerk möglich.

Der Steuerkanal kann derart ausgebildet sein, dass in einer ersten Stellung des Steuerkolbens eine Verbindung über die Einlassöffnung zwischen Speicher und Verdichterraum besteht. Das hydraulische Fluid kann vom Speicher als Vorratsbehälter somit in den Verdichterraum einfließen.

Weiterhin kann der Steuerkanal derart ausgebildet sein, dass in einer zweiten Stellung des Steuerkolbens der Verdichterraum innerhalb der Steuervorrichtung nach außen dicht abgeschlossen wird und eine Bewegung des Steuerkolbens einen Druckanstieg oder eine Druckabsenkung im Verdichterraum und somit eine Bewegung des Arbeitskolbens bewirkt.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Steuerkanals kann dieser derart ausgebildet sein, dass in einer dritten Stellung des Steuerkolbens der Verdichterraum in zwei Teilräume aufgeteilt wird, wobei der Druck in einem ersten Teilraum trotz weiterer Bewegung des Steuerkolbens konstant bleibt, wenn der Druck im zweiten Teilraum bei Bewegung des Steuerkolbens ansteigt.

Weiterhin kann der Steuerkanal derart ausgebildet sein, dass in einer vierten Stellung des Steuerkolbens einer Verbindung eines Teilraums über die Auslassöffnung zum Speicher besteht. Hierdurch kann die hydraulische Flüssigkeit in diesem Teilraum durch die Auslassöffnung in den Speicher zurückfließen.

Bei den Funktionseinheiten im Falzwerk kann es sich um Punkturen, Falzmesser, Falzklappen, Greifer, Hefter oder Weichen handeln. Es ist von Vorteil, wenn jede Funktionseinheit über eine eigene Steuervorrichtung verfügt. Jedoch ist es auch im Sinne der Erfindung, von einer Steuervorrichtung mehrere Funktionseinheiten anzusteuern. So können zum Beispiel bei einem Falzmesser-/Greiferzylinder alle Falzmesser von einer Steuervorrichtung angesteuert werden, während die Greifer auf demselben Zylinder von einer zweiten Steuervorrichtung angesteuert werden.

In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist die Einlassöffnung derart ausgestaltet, dass sie eine Querschnittskontur aufweist, wobei in Abhängigkeit der wirksamen Querschnittsfläche zwischen Speicher und Einlassöffnung der Beginn des Verdichtungsprozesses im Verdichterraum einstellbar ist. Der Steuerkolben kann drehbar in der Steuervorrichtung angeordnet sein. Durch diese Verdrehfunktion des Steuerkolbens wird es ermöglicht, die Stellung der Funktionseinheiten, zum Beispiel den Öffnungswinkel der Klappenspalte einzustellen.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn der Steuerkolben im Bereich der Auslassöffnung eine umlaufende Nut aufweist. Durch diese umlaufende Nut wird sichergestellt, dass eine Verbindung über den Steuerkanal und die Auslassöffnung in den Speicherraum zur Druckentlastung gewährleistet ist.

In einer möglichen Ausführung der Erfindung kann der Speicher mindestens ein Druck- und Volumenausgleichsmittel, vorzugsweise eine Membran aufweisen. Kommt es in der hydraulischen Flüssigkeit aufgrund von Temperaturschwankungen zu Volumenexpansionen oder Volumenkontraktionen, so können diese über das Druck- oder Volumenausgleichsmittel kompensiert werden.

Die Funktionseinheiten können mit mindestens einem Hebelelement mit dem Arbeitskolben verbunden sein. Durch das mindestens eine Hebelelement können der Angriffswinkel der Kraft zwischen Arbeitskolben und Funktionseinheit(en) eingestellt werden. Werden mehrere Hebelelemente zwischen Arbeitskolben und Funktionseinheit eingesetzt, so können Kraftübersetzungen oder Kraftuntersetzungen realisiert werden.

Die Funktionseinheiten können eine Offen- und eine Geschlossenstellung aufweisen, wobei die Steuervorrichtung die Funktionseinheiten in die Geschlossenstellung bewegt und mindestens ein Rückstellelement je Funktionseinheit die Funktionseinheiten in die Offenstellung zurückbewegt.

Der Antrieb, der den Steuerkolben bewegt, kann als Linearantrieb ausgeführt sein. Dabei kann beispielsweise der Steuerkolben magnetisch durch den Linearantrieb bewegt werden. Alternativ oder ergänzend dazu kann der Antrieb aber auch als pneumatischer oder hydraulischer Zugdruckzylinder aufgebaut sein.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1: eine seitliche Schnittansicht durch einen Falzmesser- bzw. Greiferzylinder mit bekanntem Steuerelement;
2: eine seitliche Schnittansicht durch eine neue Steuervorrichtung, mit angesteuerter Falzklappe;
3 bis 6: eine seitliche Schnittansicht durch die Steuervorrichtung aus 2, wobei jeweils eine unterschiedliche Stellung des Steuerkolbens eingenommen wird;
7: eine Draufsicht auf den Steuerkolben und auf die Öffnungen des Steuerkanals im Steuerkolben.
Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 in größerem Detail beschrieben.
Die 1 zeigt einen Falzmesser- bzw. Greiferzylinder 12, mit bekannter mechanischer Steuerung der Bewegungsabläufe der Greifer 13 und der Falzmesser 14. Entlang des Umfangs des Falzmesser- bzw. Greiferzylinders 12 sind abwechselnd drei Greifer 13 und drei Falzmesser 14 angeordnet. Die Greifer 13 und die Falzmesser 14 sind jeweils auf einem Hebel- beziehungsweise wippenden Element angebracht, welches um eine Schwenkachse 15 verschwenkbar ist. In Richtung Zylinderrotationsachse befindet sich an jedem Hebel- beziehungsweise wippenden Element eine Laufrolle 16. Ist die Druckmaschine in Betrieb, so rotiert der Falzmesser- bzw. Greiferzylinder 12 und es kommt zu einer Relativbewegung zwischen Falzmesser- bzw. Greiferzylinder 12 und Steuerscheibe 17. An der Steuerscheibe 17 ist eine Nocke angebracht, die bei Rotation des Falzmesser- bzw. Greiferzylinders 12 abwechselnd die Laufrollen 16 der Greifer 13 und der Falzmesser 14 berührt beziehungsweise abfährt. Durch dieses periodische Verschieben der Laufrollen 16 durch die Nocke werden die Hebel- beziehungsweise wippenden Elemente jeweils um ihre Schwenkachse 15 gedreht, wodurch die Greifer 13 und die Falzmesser 14 bewegt werden. Über nicht dargestellt Federelemente werden die Greifer 13 und die Falzmesser 14 nach Passieren der Nocke wieder in ihre ursprüngliche Lage zurückbewegt. Allein über die Nockenhöhe wird die jeweilige Verschwenkbewegung der Greifer 13 und der Falzmesser 14 mechanisch gesteuert.
In den nachfolgenden Figuren wird eine neue Steuervorrichtung für Funktionseinheiten im Falzwerk einer Druckmaschine beschrieben, die eine individuelle Ansteuerung der Funktionseinheiten und eine individuelle Einstellung der Steuerparameter ermöglicht.
Die 2 zeigt eine seitliche Schnittansicht durch eine neue Steuervorrichtung 1, die hier eine Falzklappe 2 eines Falzwerkzylinders in einer Druckmaschine ansteuert. Die Steuervorrichtung 1 weist einen Verdichterraum 4 auf, in dem ein fluides Medium, vorzugsweise eine inkompressible Hydraulikflüssigkeit oder ein Gas, von einem Steuerkolben 5 verdichtet wird. Der Steuerkolben 5 wird von einem Antrieb 11 bewegt. Wird das Fluid im Verdichterraum 4 verdichtet, so wird durch den entstehenden Druck ein mit dem Verdichterraum 4 in Verbindung stehender Arbeitskolben 3 bewegt. Der Arbeitskolben 3 ist über Hebelemente 3.1 mit der Falz klappe 2 verbunden und kann die beiden Klappenelemente 2.1 der Falzklappe 2 schließen. Geöffnet werden die Klappenelemente 2.1 der Falzklappe 2, durch ein nicht dargestelltes Federelement, welches bei Druckabfall im Verdichterraum 4 den Arbeitskolben zurückbewegt und gleichzeitig die Klappenelemente 2.1 auseinander bewegt.
Das Fluid für den Verdichterraum 4 befindet sich zunächst im Speicher 10. Über einen Steuerkanal 6 im Steuerkolben 5 mit einer Einlassöffnung 7 und einer Auslassöffnung 8 und über die Position des Steuerkolbens 5 wird die Fluidzufuhr, die Fluidabfuhr, der Druckaufbau und der Druckabbau im Verdichterraum 4 geregelt.
In den 3 bis 6 wird die Funktion der Fluidzufuhr, der Fluidabfuhr, der Druckaufbau und der Druckabbau im Verdichterraum 4 erläutert. In diesen Figuren wird jeweils eine seitliche Schnittansicht durch die Steuervorrichtung 1 aus 2 gezeigt, wobei eine unterschiedliche Stellung des Steuerkolbens 5 eingenommen wird.
In der in 3 dargestellten Stellung des Steuerkolbens 5 befindet sich die Einlassöffnung 7 des Steuerkanals 6 in Verbindung mit dem Speicher 10 für das Fluid. Das Fluid kann über den Steuerkanal 6 in den Verdichterraum 4 gelangen. In dieser Stellung des Steuerkolbens 5 ist der Verdichterraum 4 ohne Druckbeaufschlagung und die Klappenelemente 2.1 der Falzklappe 2 sind geöffnet. Um Volumenexpansionen beziehungsweise Volumenkontraktionen des Fluids, zum Beispiel aufgrund von Temperaturschwankungen, und damit einhergehende Druckschwankungen zu kompensieren, kann im Speicher 10 eine elastische Membran eingelassen sein.
In der in 4 dargestellten seitlichen Schnittansicht durch die Steuervorrichtung 1 wurde der Steuerkolben 5 durch den Antrieb 11 ein wenig weiter nach rechts bewegt. Hierdurch wird die Einlassöffnung 7 vom Speicher 10 getrennt und der Verdichterraum 4 geschlossen. Das Fluid im Verdichterraum 4 wird durch die Be wegung des Steuerkolbens 5 verdichtet und bewegt den Arbeitskolben 3 nach oben, wodurch durch die Hebelelemente 3.1 die Klappenelemente 2.1 der Falzklappen 2 aufeinander zu bewegt werden.
In der in 5 dargestellten seitlichen Schnittansicht durch die Steuervorrichtung 1 wurde der Steuerkolben 5 durch den Antrieb 11 noch ein wenig weiter nach rechts bewegt. Der Verdichterraum 4 wird nun durch den Steuerkolben 5 in zwei Teilräume 4.1 und 4.2 aufgeteilt. Trotz Bewegung des Steuerkolbens 5 ändert sich der Druck im Verdichterraum 4.2 nicht. Lediglich der Restverdichterraum 4.1 erfährt bei weiterer Bewegung des Steuerkolbens 5 eine Druckerhöhung. Der im Verdichterraum 4.2 anliegende konstante Druck hält die Klappenelemente 2.1 der Falzklappen 2 geschlossen.
In 6 wurde der Steuerkolben 5 durch den Antrieb 11 noch ein wenig weiter nach rechts bewegt. Der Druck im Verdichterraum 4.2 bleibt nach wie vor bestehen. Da in dieser Stellung des Steuerkolbens 5 die Auslassöffnung 8 mit dem Druckspeicher 10 in Verbindung steht kann das unter Druck befindliche Fluid im Restverdichterraum 4.1 durch den Steuerkanal 6 in den Speicher 10 abfließen.
Die 7 zeigt eine Draufsicht auf den Steuerkolben 5 und auf die Einlassöffnung 7 und die Auslassöffnung 8 des Steuerkanals 6. Die Öffnungskontur der Einlassöffnung 7 weist eine von oben in 7 nach unten sich verengenden Querschnittfläche auf. Über einen in der Steuervorrichtung 1 drehbar angeordneten Steuerkolben 5 und über die wirksame Querschnittsfläche der Einlassöffnung 7 kann der zeitliche Beginn der Verdichtung im Verdichterraum 4 eingestellt werden. Wird beispielsweise durch Verdrehen des Steuerkolben 5 die obere und größerer Querschnittfläche der Einlassöffnung 7 mit dem Speicher 10 verbunden, so ist der Verdichterraum länger über den Steuerkanal 6 und der Einlassöffnung 7 mit dem Speicher 10 verbunden, wodurch der Verdichtungsvorgang im Verdichterraum 4 zeitlich verzögert beginnt. Wird der Steuerkolben 5 in Richtung der kleinere Querschnittfläche der Einlassöffnung 7, dem unteren Bereich der Einlassöffnung 7 in
7 gedreht, so beginnt der Verdichtungsvorgang im Verdichterraum 4 schneller, da der Verdichterraum 4 schneller vom Speicher 10 getrennt wird. Über eine umlaufende Nut 9 im Bereich der Auslassöffnung 8 um den Steuerkolben 5 wird bei Verdrehung des Steuerkolbens 5 in der Steuervorrichtung 1 sichergestellt, dass ein Abfluss des Fluids in den Speicher 10 ermöglicht wird.

1: Steuervorrichtung
2: Falzklappe
2.1: Klappenelement
3: Arbeitskolben
3.1: Hebel
4: Verdichterraum
4.1: Restverdichterraum
4.2: Verdichterraum mit konstantem Druck
5: Steuerkolben
6: Steuerkanal
7: Einlassöffnung
8: Auslassöffnung
9: Nut
10: Speicher
11: Antrieb
12: Falzmesser- bzw. Greiferzylinder
13: Greifer
14: Falzmesser
15: Schwenkachse
16: Laufrolle
17: Steuerscheibe mit Nocke

Claims

Falzwerk einer Druckmaschine mit mindestens einer Steuervorrichtung (1) für Funktionseinheiten (2, 13, 14) im Falzwerk, wobei die Steuervorrichtung (1) mindestens einen Arbeitskolben (3), mindestens einen Steuerkolben (5), mindestens einen Verdichterraum (4) und mindestens einen Speicher (10) aufweist, wobei der Speicher (10) ein Fluid für den Verdichterraum (4) beinhaltet und der Steuerkolben (5) von zumindest einem Antrieb (11) antreibbar ist und eine Bewegung des Steuerkolbens (5) das Fluid im Verdichterraum (4) verdichtet oder druckentlastet und dadurch den Arbeitkolben (3) und die Funktionseinheiten (2, 13, 14) bewegt, wobei der Steuerkolben (5) mindestens einen Steuerkanal (6) aufweist mit mindestens einer Einlassöffnung (7) und mindestens einer Auslassöffnung (8) und abhängig von der Position des Steuerkolbens (5) die Fluidzufuhr oder die Fluidabfuhr vom Speicher (10) in den Verdichterraum (4) und der Druckaufbau oder Druckabbau im Verdichterraum (4) einstellbar sind.
Falzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkanal (6) derart ausgebildet ist, dass in einer ersten Stellung des Steuerkolbens (5) eine Verbindung über die Einlassöffnung (7) zwischen Speicher (10) und Verdichterraum (4) besteht.
Falzwerk nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten Stellung des Steuerkolbens (5) der Verdichterraums (4) innerhalb der Steuervorrichtung (1) nach außen dicht abgeschlossen ist und eine Bewegung des Steuerkolbens (5) einen Druckanstieg oder Drucksenkung im Verdichterraum (4) und eine Bewegung des Arbeitskolbens (3) bewirkt.
Falzwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einer dritten Stellung des Steuerkolbens (5) der Verdichterraum (4) in zwei Teilräume (4.1, 4.2) aufgeteilt ist, wobei der Druck in einem Teilraum (4.2) trotz weiterer Bewegung des Steuerkolbens konstant bleibt.
Falzwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer vierten Stellung des Steuerkolbens (5) eine Verbindung eines Teilraumes (4.2) über die Auslassöffnung (8) zum Speicher (10) besteht.
Falzwerk nach einem oder mehreren der Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheiten im Falzwerk als Punkturen, Falzmesser (14), Falzklappen (2), Greifer (13), Hefter oder Weichen ausgebildet sind.
Falzwerk nach einem oder mehreren der Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Funktionseinheit (2, 13, 14) über eine Steuervorrichtung (1) verfügt.
Falzwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (7) eine Querschnittkontur aufweist, wobei in Abhängigkeit der wirksamen Querschnittsfläche zwischen Speicher (10) und Einlassöffnung (7) der Beginn des Verdichtungsprozesses im Verdichterraum (4) einstellbar ist.
Falzwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (5) drehbar in der Steuervorrichtung (1) angeordnet ist.
Falzwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (5) im Bereich der Auslassöffnung (8) eine umlaufende Nut (9) aufweist.
Falzwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (10) mindestens ein Druck- und Volumenausgleichsmittel, vorzugsweise eine Membran, aufweist.
Falzwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheiten (2, 13, 14) mit mindestens einem Hebelelement (3.1) mit dem Arbeitskolben (3) verbunden sind.
Falzwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheiten (2, 13, 14) eine Offen- und eine Geschlossenstellung aufweisen, wobei die Steuervorrichtung (1) die Funktionseinheiten in die Geschlossenstellung bewegt und mindestens ein Rückstellelement die Funktionseinheiten (2, 13, 14) in die Offenstellung zurückbewegt.
Falzwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (11) ein Linearantrieb ist.
Falzwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (11) ein pneumatischer oder hydraulischer Zug-/Druckzylinder ist.