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Die Erfindung betrifft einen Zylinder für die Bearbeitung von Flachmaterial gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
EP 1 972 588 A1 und der
WO 2005/102891 A1 ist bekannt, Werkzeuge wie etwa Falzmesser, Punkturleisten, Greifer oder dergleichen an einem solchen Zylinder einerseits über eine Kurvenscheibe, deren Umfang von einer jedem Werkzeug zugeordneten Abtasteinrichtung abgetastet wird und andererseits über eine Deckscheibe zu steuern, wobei die Deckscheibe in Bezug auf die Kurvenscheibe drehbar ist, um unter bestimmten Bedingungen die Abtasteinrichtung daran zu hindern, der Kontur der Kurvenscheibe zu folgen und so die durch die Kontur der Kurvensscheibe programmierte Bewegung des Werkzeugs zu unterdrücken. Die Kurvenscheibe ist ortsfest, um die Werkzeugbewegung immer dann auszulösen, wenn das Werkzeug eine bestimmte Stelle seiner Kreisbahn durchläuft. Um der Kontur der Kurvenscheibe exakt zu folgen, ist die Abtasteinrichtung mit hohem Druck an die Kontur angepresst. Sie unterliegt daher einem beträchtlichen Verschleiß. Die Gestalt der Deckscheibe muss exakt an die Form der Kurvenscheibe und die zu steuernde Werkzeugbewegung angepasst sein; eine Deckscheibe, die in der Lage ist, unterschiedliche Betriebsmodi der Werkzeugbewegung wie etwa verschiedene Arten des Sammelbetriebs zu steuern, hat eine komplexe Gestalt und ist dementsprechend aufwendig und teuer in der Fertigung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinder für die Bearbeitung von Flachmaterial zu schaffen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die herkömmliche, komplizierte und anwendungsspezifische Form der Deckscheibe durch Elemente ersetzt wird, die einfach geformt und dementsprechend preiswert zu fertigen sind und allenfalls geringe Anpassung an eine spezifische Anwendungssituation erfordern.
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Diese Vorteile werden erreicht, indem bei einem Zylinder für die Bearbeitung von Flachmaterial mit einem um eine Drehachse drehbaren Zylinderkörper, einer Kurvenscheibe, deren Umfang in Bezug auf die Drehachse wenigstens einen Umfangsabschnitt mit großem Radius und einen Umfangsabschnitt mit kleinem Radius aufweist, wenigstens einem am Zylinderkörper montierten Werkzeug und wenigstens einer Abtasteinrichtung zum Abtasten des Umfangs der Kurvenscheibe und Steuern einer Arbeitsbewegung des Werkzeugs entsprechend dem Radius des jeweils abgetasteten Umfangsabschnitts eine Deckscheibe um eine gegen die Drehachse versetzte Achse zwischen einer Freigabestellung, in der eine Aussparung der Abtasteinrichtung zugewandt ist und die Abtasteinrichtung in der Lage ist, den Umfangsabschnitt mit kleinem Radius der Kurvenscheibe abzutasten, und einer Sperrstellung drehbar ist, in der ein Umfangsabschnitt der Deckscheibe mit großem Radius die Abtasteinrichtung berührt und diese daran hindert, den Umfangsabschnitt mit kleinem Radius der Kurvenscheibe abzutasten. Durch geeignetes Drehen der Deckscheibe kann die Abtastung der Kurvenscheibe nach Belieben gesperrt oder freigegeben werden.
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Die Deckscheibe kann kontinuierlich oder intermittierend drehangetrieben sein. Da der Radius der Deckscheibe wesentlich kleiner sein kann als der einer herkömmlichen, um die Drehachse des Zylinders rotierenden Deckscheibe, ist ihr Trägheitsmoment gering, und es genügt – insbesondere im Falle eines intermittierenden Antriebs – eine geringe Antriebsleistung, um die Deckscheibe schnell zwischen Freigabe- und Sperrstellung umzuschalten.
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Um unterschiedliche Betriebsmodi des Zylinders bequem realisieren zu können, ist die Deckscheibe vorzugsweise durch einen von einem Antrieb des Zylinderkörpers unabhängigen Elektromotor angetrieben.
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Zum Umschalten zwischen der Freigabestellung und der Sperrstellung genügt es, wenn die Deckscheibe mit einem einzigen Drehsinn drehbar ist. Dadurch kann der Antrieb der Deckscheibe einfach gehalten werden.
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Die Drehachse der Deckscheibe kann in Bezug auf ein Gestell fest sein, in dem der Zylinderkörper drehbar gehalten ist. So könnte zum Beispiel eine Deckscheibe so platziert sein, dass Abtasteinrichtungen von Falzmessern des Zylinderkörpers jeweils dann die Deckscheibe passieren, wenn die Falzmesser einen Übergabespalt zu einem Falzklappenzylinder durchlaufen. So kann eine einzige Deckscheibe genügen, um sämtliche Werkzeuge eines gleichen Typs am Zylinderkörper zu steuern.
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Einer bevorzugten alternativen Ausgestaltung zufolge ist die Drehachse der Deckscheibe am Zylinderkörper fest, so dass die Deckscheibe auf einer Kreisbahn umläuft, wenn der Zylinderkörper rotiert. Da bei dieser Ausgestaltung die Lage der Drehachse der Deckscheibe auch in Bezug auf die Werkzeuge und die diesen zugeordneten Abtasteinrichtungen fest ist, bewirkt die Drehung des Zylinderkörpers keinen Reibverschleiß zwischen Abtasteinrichtung und Deckscheibe.
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Um die Abtasteinrichtungen verschiedener Werkzeuge individuell steuern zu können, ist zweckmäßigerweise jeder von ihnen eine Deckscheibe zugeordnet.
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Vorzugsweise ist ein Teil des Umfangs der Deckscheibe ein auf die Drehachse der Deckscheibe zentrierter Kreisbogen. So lange dieser Umfangsabschnitt der Abtasteinrichtung zugewandt ist, befindet sich die Deckscheibe in der Sperrstellung; in der Freigabestellung ist der Abtasteinrichtung eine Aussparung zugewandt, die vorzugsweise den restlichen Umfang der Deckscheibe ausfüllt.
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Der Umfangsabschnitt erstreckt sich vorzugsweise über einen Winkel von wenigstens 180°. Eine solche Deckscheibe ist – auch wenn sie kontinuierlich drehangetrieben ist – geeignet, um Nichtsammeln sowie Zweifach- und Dreifachsammelbetrieb zu unterstützen. Sollen mehr Produkte gesammelt werden, sind Winkel von über 240° oder gar über 270° besonders bevorzugt.
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Wenn die Abtasteinrichtung eine am Umfang der Kurvenscheibe abrollende Rolle aufweist, ist diese vorzugsweise unabhängig von einem die Deckscheibe abtastenden Tastkörper drehbar.
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Bei dem Tastkörper kann es sich insbesondere um eine zweite Rolle handeln.
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Einer bevorzugten Weiterbildung zufolge ist die Kurvenscheibe gleichläufig mit dem Zylinderkörper drehangetrieben. Dadurch verringert sich der Weg, den die Abtasteinrichtung am Umfang der Kurvenscheibe zurücklegt, und infolge dessen auch der zwischen beiden auftretende Reibverschleiß.
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Um sicher zu stellen, dass mit der drehangetriebenen Kurvenscheibe ein Werkzeug einmal pro Umdrehung des Zylinderkörpers betätigt werden kann, ist die Kurvenscheibe zweckmäßigerweise n-zählig rotationssymmetrisch und mit dem (n + 1)/n-fachen oder dem (n – 1)/n-fachen der Drehgeschwindigkeit des Zylinderkörpers drehangetrieben.
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Die Zahl n ist vorzugsweise gleich 2 oder um 1 kleiner als die Zahl der Werkzeuge des Zylinders.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Teilansicht eines Falzzylinders;
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2 einen Teilschnitt des Falzzylinders in einer sich radial und axial erstreckenden Ebene;
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3 eine schematische Stirnansicht auf den Falzzylinder in axialer Richtung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels;
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4 bis 7 jeweils Seitenansichten des Falzzylinders in verschiedenen Phasen seiner Drehung.
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1 zeigt als Beispiel für einen Zylinder einen Falzmesserzylinder einer Rotationsdruckmaschine, dessen Zylinderkörper 01 als Werkzeuge 02, beispielsweise drei Falzmesser 02 trägt, von denen eines gestrichelt in ausgefahrener Stellung gezeigt ist. Alternativ oder auch an demselben Zylinderkörper 01 könnten als Werkzeuge 02 hier nicht dargestellte Greifer oder Punkturleisten vorgesehen sein. Der Zylinderkörper 01 ist hier der Einfachheit halber als Zylinder im engen, geometrischen Sinne dargestellt, doch versteht sich, dass in der Praxis von der geometrischen Zylinderform abgewichen werden kann, sofern die Form des Zylinderkörpers 01 es zulässt, Druckerzeugnisse am Umfang des Zylinderkörpers 01 auf einer kreis- oder kreissektorförmigen Bahn zu fördern. Insbesondere kann die Mantelfläche des Zylinderkörpers 01 aus einer Mehrzahl von gegeneinander verstellbaren, vorzugsweise in Umfangsrichtung verstellbaren Segmenten aufgebaut sein.
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Die Ein- und Ausfahrbewegung jedes Falzmessers 02 ist durch eine Abtasteinrichtung 03 gesteuert. Die Abtasteinrichtungen 03 umfassen jeweils an einem über eine Stirnfläche 04 des Zylinderkörpers 01 überstehenden Ende einer jeweils eines der Falzmesser 02 tragenden Welle 06 einen in Bezug auf die Drehachse des Zylinderkörpers 01 schräg einwärts gerichteten Arm 07, der an seinem freien Ende eine drehbare Rolle 08 trägt. Eine nicht gezeigte, im Innern des Zylinderkörpers 01 untergebrachte Feder beaufschlagt die Rolle 08 gegen den Umfang einer – bei dieser Ausgestaltung drehfest mit einem eine Welle 11 des Zylinderkörpers 01 tragenden, nicht dargestellten Gestell verbundenen Kurvenscheibe 09.
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In einem Zwischenraum zwischen der Kurvenscheibe 09 und der Stirnfläche 04 des Zylinderkörpers 01 sind drei Deckscheiben 13 angeordnet. 1 zeigt von diesen drei Deckscheiben 13 und den Abtasteinrichtungen 03 jeweils nur eine. Wie insbesondere in 3 zu erkennen, haben die Deckscheiben 13 die Form einer auf einem Teil ihres Umfangs beschnittenen Kreisscheibe, wobei ein kreisbogenförmiger Umfangsabschnitt 14 der Deckscheibe 13 einen Winkel α von über 180° in Bezug auf eine Drehachse 16 der Deckscheibe 13 aufspannt.
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In der in 1 dargestellten Konfiguration ist der Umfangsabschnitt 14 der Deckscheibe 13 nach außen gekehrt, und ein Tastkörper 17, insbesondere eine zweite Rolle 17 des Arms 07 liegt an dem Umfangsabschnitt 14 an. Dadurch ist die Rolle 08 daran gehindert, einen kreisbogenförmigen Umfangsabschnitt 18 mit kleinem Radius der Kurvenscheibe 09 abzutasten. Der Arm 07 wird durch die Deckscheibe 13 in derselben Orientierung gehalten, die er auch einnimmt, wenn die Rolle 08 an einem Umfangsabschnitt 19 mit großem Radius der Kurvenscheibe 09 anliegt. Die Deckscheibe 13 verhindert dadurch, dass das von der Abtasteinrichtung 03 gesteuerte Falzmesser 02 ausfährt. (Dies ist der Grund, weswegen die ausgefahrene Stellung des Falzmessers 02, die es einnehmen würde, wenn die Rolle 08 den Umfangsabschnitt 18 abtasten könnte, in der 1 gestrichelt dargestellt ist.)
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In einer gedrehten Konfiguration der Deckscheibe 13, wenn eine Aussparung 21 der Deckscheibe 13 nach außen gewandt ist, behindert die Deckscheibe 13 die Bewegung des Arms 07 nicht, und die Rolle 08 kann der Umfangskontur der Kurvenscheibe 09 exakt folgen.
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2 zeigt einen Teilschnitt in radialer und axialer Richtung durch den Endbereich des Zylinderkörpers 01 gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. Man erkennt die Stirnfläche 04 und die den Arm 07 tragende, sich durch eine Bohrung der Stirnfläche 04 erstreckende Welle 06, die von dem Arm 07 getragenen Rollen 08; 17, sowie ein Stück der Kurvenscheibe 09. Die Rollen 08; 17 berühren jeweils den Umfangsabschnitt 19 der Kurvenscheibe 09 bzw. den Umfangsabschnitt 14 der Deckscheibe 13. Die Deckscheibe 13 ist auf einer Welle 22 eines im Innern des Zylinderkörpers 01 angebrachten Elektromotors 23 montiert. Bei dieser Ausgestaltung ist jeder Deckscheibe 13 ein eigener Elektromotor 23 zugeordnet, der selektiv ansteuerbar ist. Um den Zylinder in einem Einfach- oder Mehrfach-Sammelbetriebsmodus zu betreiben, genügt es, den Elektromotor 23 einer jeden Deckscheibe 13 periodisch so anzusteuern, dass die Deckscheibe 13 ein oder mehrere Male nacheinander, wenn sie den Umfangsabschnitt 18 mit kleinem Radius der Kurvenscheibe 09 passiert, in der Sperrstellung der 1 befindet und bei einem darauf folgenden Durchgang die Freigabestellung mit nach außen gekehrter Aussparung 21 einnimmt. Solange die Deckscheibe 13 die Rolle 08 daran hindert, den Umfangsabschnitt 18 abzutasten, bleibt das zugehörige Falzmesser 02 eingefahren, und es können im Laufe mehrerer Umdrehungen des Zylinderkörpers 01 mehrere Druckerzeugnisse auf einem Umfangsfeld des Zylinderkörpers 01 gesammelt werden. Wenn die Deckscheibe 13 sich in der Freigabestellung befindet, tastet die Rolle 08 den Umfangsabschnitt 18 ab, so dass das Falzmesser 02 ausfährt und die gesammelten Produkte in an sich bekannter Weise gemeinsam an einen (nicht dargestellten) Falzklappenzylinder übergeben werden.
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Es genügen hierfür einfache Elektromotoren 23 mit fest vorgegebener Drehrichtung, da die Deckscheibe 13 durch Drehen in einer gleichen Richtung von der Sperrstellung in die Freigabestellung und zurück versetzt werden kann.
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3 zeigt eine schematische Stirnansicht des Zylinderkörpers 01 gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung. Anstatt über einzelne Elektromotoren 23 sind die Deckscheiben 13 hier gekoppelt drehangetrieben. Ein Zahnriemen 24 umschlingt auf den Wellen 22 der Deckscheiben 13 innerhalb des Zylinderkörpers 01 angebrachte Zahnräder 26 und ein zentrales Antriebsrad 27. Das Antriebsrad 27 ist kontinuierlich angetrieben, das Verhältnis seiner Drehgeschwindigkeit zu der des Zylinderkörpers 01 ist einstellbar; zum Beispiel derart, dass die Drehgeschwindigkeit der Deckscheiben 13 halb so groß ist wie die des Zylinderkörpers 01. So befindet sich zum Beispiel die in 2 in ihrer Sperrstellung den Umfangsabschnitt 18 mit kleinem Radius passierende Deckscheibe 13' nach einer halben Umdrehung des Zylinderkörpers 01 in der in 2 als gestrichelter Umriss dargestellten Position und Orientierung. Wenn die Deckscheibe 13' nach einer weiteren halben Umdrehung des Zylinderkörpers 01 wieder den Umfangsabschnitt 18 erreicht, ist sie um weitere 90° in die Freigabestellung gedreht. Das heißt, bei jedem zweiten Durchgang durch den Umfangsabschnitt 18 fährt der Deckscheibe 13' zugeordnete Falzmesser 02 aus, so dass Zweifach-Sammelbetrieb möglich ist.
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Um allgemein n-fach-Sammelbetrieb zu ermöglichen, wird das Drehzahlverhältnis von Antriebsrad 27 und Zylinderkörper 01 so festgelegt, dass bei jeweils einer von n Umdrehungen des Zylinderkörpers 01 die Deckscheibe 13' den Umfangsabschnitt 18 in Freigabestellung, d. h. mit nach außen gedrehter Aussparung 21, passiert. Dazu müssen auf n Umdrehungen des Zylinderkörpers 01 n – 1 oder n + 1 Umdrehungen der Deckscheiben 13 kommen. Wenn α den Winkel bezeichnet, den der Umfangsabschnitt 18 mit Bezug auf die Drehachse 16 des Zylinderkörpers 01 aufspannt, dann erfordert n-fach-Sammelbetrieb eine Winkelausdehnung des kreisbogenförmigen Umfangsabschnitts 14 von wenigstens 2π(n – 1)/n + α/n.
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Da bei den Ausgestaltungen der 1 und 3 die Kurvenscheibe 09 ortsfest ist, tastet die Rolle 08 mit jeder Umdrehung des Zylinderkörpers 01 den gesamten Umfang der Kurvenscheibe 09 ab. Um den damit verbundenen Reibverschleiß zu vermindern, ist einer dritten Ausgestaltung der Erfindung zufolge die Kurvenscheibe 09 gleichläufig mit dem Zylinderkörper 01, aber mit einer abweichenden Drehgeschwindigkeit drehangetrieben. Wenn einer dritten Ausgestaltung zufolge der dreifeldrige Zylinderkörper 01 in an sich bekannter Weise mit einem zweifeldrigen Schneidzylinder zusammenwirkt, um zu falzende Druckerzeugnisse von einer Endlosbahn abzuschneiden, kann zum Beispiel die Kurvenscheibe 09 an den Schneidzylinder gekoppelt sein, um wie dieser mit zwei Dritteln der Drehgeschwindigkeit des Zylinderkörpers 01 zu rotieren.
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Die 4 bis 7 veranschaulichen Aufbau und Betrieb eines Zylinders gemäß dieser dritten Ausgestaltung. Der Übersichtlichkeit halber ist von den drei Abtasteinrichtungen 03 und Deckscheiben 13 des Zylinderkörpers 01 in den 4 bis 7 nur jeweils eine gezeigt; von den anderen ist jeweils nur die Welle 06 angedeutet. Die Kurvenscheibe 09 ist hier zweizählig rotationssymmetrisch, das heißt, eine Drehung um 180° überführt die Kurvenscheibe 09 in sich selbst; an ihrem Umfang gibt es je zwei Umfangsabschnitte 18 mit kleinem und zwei Umfangsabschnitte 19 mit großem Radius.
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4 zeigt den Zylinderkörper 01 und die Kurvenscheibe 09 in einer Ausgangskonfiguration, als Null-Grad-Stellung bezeichnet, in der das von der Abtasteinrichtung 03 gesteuerte Falzmesser 02 einen Übergabespalt zu einem Falzklappenzylinder 12 passiert. Die Deckscheibe 13 befindet sich in Sperrstellung, während sie einen Umfangsabschnitt 18 mit kleinem Radius der Kurvenscheibe 09 passiert. Die Abtasteinrichtung 03 ist daher gesperrt, und das Falzmesser 02 bleibt im Zylinderkörper 01 verborgen.
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In der Konfiguration der 5 ist der Zylinderkörper 01 und mit ihm die Abtasteinrichtung 03 um 60° im Gegenuhrzeigersinn gedreht; die Kurvenscheibe 09 ist um die Hälfte schneller, ihr Drehwinkel beträgt 90°, und ihr Umfangsabschnitt 18 hat soeben die Rolle 08 der Abtasteinrichtung 03 hinter sich gelassen. Die Deckscheibe 13 rotiert wie bei der zuvor betrachteten Ausgestaltung halb so schnell wie der Zylinderkörper 01; sie ist nur um 30° weiter gedreht.
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6 zeigt die Konfiguration nach einer Drehung des Zylinderkörpers 01 um 180°. Der Vorsprung der Kurvenscheibe 09 gegenüber der Abtasteinrichtung 03 und der Deckscheibe 13 ist vergrößert, die Abtasteinrichtung 03 befindet sich in der Mitte eines der Umfangsabschnitte 19.
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7 zeigt den Zustand nach einer vollständigen Umdrehung des Zylinderkörpers 01. Die Abtasteinrichtung 03 hat die Ausgangsstellung der 4 wieder erreicht und liegt nun dem zweiten Umfangsabschnitt 18 gegenüber. Die Deckscheibe 13 ist gegenüber der Null-Grad-Stellung um 180° rotiert und befindet sich in ihrer Freigabestellung. Die Abtasteinrichtung 03 kann daher den Umfangsabschnitt 18 abtasten, und das von ihr gesteuerte Falzmesser 02 ist ausgefahren, um gesammelte Produkte an den Falzklappenzylinder 12 zu übergeben.
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Nach einer weiteren Umdrehung des Zylinderkörpers 01 um 360° ist die Ausgangskonfiguration der 4 wiederhergestellt.
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Einer bevorzugten Weiterbildung zufolge ist das Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten von Zylinderkörper 01 und Deckscheibe 13 auf mehrere diskrete, von 1 verschiedene Werte einstellbar. Bei einem Drehzahlverhältnis von 1:3 oder 2:3 durchläuft die Deckscheibe 13 die Übergabestelle zweimal nacheinander in Sperrstellung und erreicht erst bei dritten Durchgang wieder die Freigabestellung der 7. Bei einem Drehzahlverhältnis von 1:4 oder 3:4 folgt erst auf drei Durchgänge in Sperrstellung ein Durchgang in Freigabestellung. Verschiedene Sammelbetriebsarten sind so durch ein einfaches Umschalten des Drehzahlverhältnisses realisierbar. Noch höhere Sammelbetriebsarten sind prinzipiell realisierbar, wenn der kreisbogenförmige Umfangsabschnitt 14 deutlich mehr als die Hälfte des Umfangs der Deckscheibe 13 einnimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Zylinderkörper
- 02
- Werkzeug, Falzmesser
- 03
- Abtasteinrichtung
- 04
- Stirnfläche
- 05
-
- 06
- Welle
- 07
- Arm
- 08
- Rolle
- 09
- Kurvenscheibe
- 10
-
- 11
- Welle
- 12
- Falzklappenzylinder
- 13
- Deckscheibe
- 14
- Umfangsabschnitt
- 15
-
- 16
- Drehachse
- 17
- Tastkörper, Rolle
- 18
- Umfangsabschnitt
- 19
- Umfangsabschnitt
- 20
-
- 21
- Aussparung
- 22
- Welle (13)
- 23
- Elektromotor
- 24
- Zahnriemen
- 25
-
- 26
- Zahnrad
- 27
- Antriebsrad
- 13'
- Deckscheibe
- α
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1972588 A1 [0002]
- WO 2005/102891 A1 [0002]
