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Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet des rotativen Stanzens von bogen- oder bahnförmigen Bedruckstoffen, bevorzugt aus Papier, Karton, Pappe oder Kunststoff.
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Stand der Technik
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Beim rotativen Stanzen bzw. Rotationsstanzen wird der Bedruckstoff in einem Stanzspalt zwischen einem Stanzzylinder und einem Gegenzylinder gestanzt. Bogenförmiger Bedruckstoff wird dabei auf dem Gegenzylinder bzw. dessen Umfangsoberfläche von Greifern gehalten und geführt. Das Stanzen kann z.B. dem Herstellen von Nutzen dienen, welche später aus dem Bedruckstoff ausgebrochen und getrennt werden. Das rotative Stanzen kann in einer Druckmaschine erfolgen, welche wenigstens ein Druckwerk, z.B. ein Offsetdruckwerk, und ein integriertes, dem Druckwerk nachgeordnetes Rotationsstanzwerk umfasst. Der Stanzzylinder trägt als Stanzwerkzeug eine wechselbare platten- oder hülsenförmige Stanzform mit mehreren Stanzmessern. Stanzabfälle, z.B. „Reste“ zwischen den Nutzen, können von der Oberfläche des Stanzzylinders abgesaugt werden.
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Für ein störungsfreies rotatives Stanzen ist eine ausreichende und konstante Pressung zwischen den Zylindern eines Stanzwerks erforderlich. Aufgrund von Wärmeausdehnung der Seitenwand einer Maschine kann es zu störenden Änderungen des Abstands der Zylinder und daher der Pressung kommen. Bereits kleinste Maßänderungen können dabei das Stanzergebnis negativ beeinflussen und z.B. zu Problemen beim Ausbrechen oder Absaugen führen. Dieses Problem gilt es zu lösen.
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Die
JP H 11-254652 (A ) offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Regeln der Pressung zwischen zwei Walzen eines Farbwerks mit einem Abstandsensor. Das Rotationsstanzen wird in dem Dokument nicht behandelt.
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Aufgabe
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik zu schaffen, welche es insbesondere ermöglicht, Zylinder-Abstandsänderungen und daher insbesondere Änderungen der Pressung beim Rotationsstanzen und damit einhergehende Probleme zu vermeiden.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Eine erfindungsgemäße Bedruckstoff verarbeitende Maschine mit einer Vorrichtung zum Messen und Regeln des thermisch veränderlichen Abstands zweier Rotationsachsen, umfasst: wenigstens eine Seitenwand mit einem ersten Lager und einem zweiten Lager, wobei die Seitenwand überwiegend aus einem ersten Material mit einem ersten thermischen Längenausdehnungskoeffizienten besteht; einen - im ersten Lager rotierbar gelagerten - ersten Zylinder mit einer ersten Rotationsachse; einen - im zweiten Lager rotierbar gelagerten - zweiten Zylinder mit einer zweiten Rotationsachse; einen Stab, wobei der Stab überwiegend aus einem - vom ersten Material verschiedenen - zweiten Material mit einem zweiten thermischen Längenausdehnungskoeffizienten besteht, der zweite thermische Längenausdehnungskoeffizient kleiner oder größer als der erste thermische Längenausdehnungskoeffizient ist; und der Stab mit einem ersten Ende beim ersten Lager an der Seitenwand befestigt ist; einen Sensor, wobei der Sensor entweder beim zweiten Lager an der Seitenwand befestigt ist und der Sensor einer Referenzfläche eines zweiten Endes des Stabes gegenüberliegt oder der Sensor an einem zweiten Ende des Stabes befestigt ist und einer - beim zweiten Lager an der Seitenwand befestigten - Referenzfläche gegenüber liegt und wobei der Sensor den thermisch veränderlichen Abstand zur Referenzfläche misst und einer Regelungseinrichtung zum Regeln des Abstands der ersten und der zweiten Rotationsachse zuführt.
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„Bedruckstoff“ kann Folgendes umfassen: Papier, Karton, Pappe oder Kunststofffolie, jeweils als Bogen oder als Bahn, bevorzugt als Bogen.
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„Stab“ kann Folgendes umfassen: ein längliches und bevorzugt massives, z.B. metallenes Element mit bevorzugt annähernd rechteckigem oder quadratischem Querschnitt, d.h. ein Element, welches eine im Verhältnis zu seiner Breite deutlich größere Länge aufweist, z.B. mehr als das Fünffache oder Zehnfache.
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Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise, Zylinder-Abstandsänderungen und daher insbesondere Änderungen der Pressung beim Rotationsstanzen und damit einhergehende Probleme zu vermeiden.
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Ein besonderer Aspekt der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Stab mit seinem ersten Ende beim ersten Lager an der Seitenwand befestigt ist und somit ein erster Befestigungspunkt gebildet ist. Ein zweiter Befestigungspunkt ist an der Seitenwand beim zweiten Lager gebildet, bei dem in vorteilhafter Weise der Sensor oder die Referenzfläche befestigt sind. Die beiden Befestigungspunkte liegen somit entfernt zu einander aber jeweils bei einem der beiden Lager, deren Abstand geregelt werden soll.
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Ein weiterer besonderer Aspekt der Erfindung ist darin zu sehen, dass die thermischen Längenausdehnungskoeffizienten der Seitenwand und des Stabes unterschiedlich zueinander gewählt sind. Die Längenausdehnung des Stabes bei Erwärmung ist bevorzugt geringer als die der Seitenwand in Fällen mit dicker Seitenwand (Dicke der Seitenwand größer als10 mm). Die Längenausdehnung des Stabes bei Erwärmung ist bevorzugt höher als die der Seitenwand in Fällen mit dünner Seitenwand (Dicke der Seitenwand kleiner als10 mm). Im ersten Fall ist Fe65Ni35-Invar ein bevorzugtes Material, im zweiten Fall Aluminium.
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Diese beiden Aspekte der Erfindung führen zusammen zum dem Vorteil, dass mit einfachen Mitteln eine präzise Messung oder Überwachung der Längenausdehnung der Seitenwand möglich ist. Die Messung kann kontinuierlich, quasikontinuierlich oder getaktet erfolgen. Basierend auf dieser Messung ist ein Regeln des Abstands der Zylinderachsen möglich (Vergleich Soll-/Istwert). Hierzu kann vorgesehen sein, wenigstens eine der beiden Zylinderachsen radial verstellbar zu lagern.
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Bei der Messung kann die Wärmeausdehnung des Stabes vernachlässigt werden, wenn der thermische Längenausdehnungskoeffizient des Stabes sehr viel kleiner als derjenige der Seitenwand ist. Andernfalls - und weniger bevorzugt - muss die Wärmeausdehnung des Stabes beim Regeln berücksichtigt werden, wozu dessen thermischer Längenausdehnungskoeffizient und seine Temperaturänderung bekannt sein müssen. Insofern kann auch eine Temperaturmessung mittels Temperatursensor erforderlich sein. Eine Temperaturmessung des Stabes ist jedenfalls einfacher möglich, als eine Temperaturmessung der Seitenwand.
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Bevorzugt liegt der Wert der Länge des Stabes im Bereich von 200 bis 800 Millimetern, besonders bevorzugt im Bereich von 400 bis 600 Millimetern oder im Bereich von 500 bis 600 Millimetern.
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Erfindungsgemäß ist der Stab mit seinem ersten Ende beim ersten Lager an der Seitenwand befestigt. Zudem ist erfindungsgemäß der Sensor entweder beim zweiten Lager an der Seitenwand befestigt oder die Referenzfläche beim zweiten Lager an der Seitenwand befestigt. Die jeweils genannte Befestigung kann dabei so gewählt sein, dass der (radiale) Abstand der Befestigung bzw. des Befestigungspunktes von einem jeweiligen Lageraußenring (des ersten oder zweiten Lagers) im Bereich von 0 bis 100 Millimetern liegt, bevorzugt bei etwa 10 Millimetern.
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Weiterbildungen der Erfindung
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass der zweite thermische Längenausdehnungskoeffizient kleiner als der erste thermische Längenausdehnungskoeffizient ist, bevorzugt kleiner als 3*10-6 1/Kelvin oder besonders bevorzugt kleiner als 2*10-6 1/Kelvin. Bei einer solchen Wahl des thermischen Längenausdehnungskoeffizienten bzw. bei entsprechender Wahl des bevorzugt metallischen Materials des Stabes kann die Wärmeausdehnung des Stabes in vorteilhafter Weise vernachlässigt werden.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass die erste Rotationsachse und die zweite Rotationsachse parallel ausgerichtet sind.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass der erste Zylinder ein Bedruckstoff-führender Zylinder ist.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass der zweite Zylinder ein Stanzzylinder zur Aufnahme einer Stanzform ist.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass das zweite Lager ein verstellbares Lager ist, welches der Einstellung einer zum Stanzen erforderlichen Pressung zwischen einerseits der Stanzform und andererseits dem Bedruckstoff-führenden Zylinder oder dem Bedruckstoff dient. Das Einstellen der Pressung bzw. des Achsabstands der beiden Zylinder erfolgt durch die Regelungseinrichtung. Hierzu kann diese einen Motor zum Verstellen der Achse wenigstens eines Zylinders ansteuern. Über eine erneute/wiederholte Abstandsmessung und Verstellung kann in bekannter Weise ein Regelkreis aufgebaut werden.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass der Stab mit einem zweiten Ende beweglich an der Seitenwand befestigt ist, insbesondere ein Langloch zur Aufnahme eines an der Seitenwandangeordneten Zapfens aufweist. Der Zapfen führt dabei den Stab bzw. lässt eine Relativbewegung zwischen (sich stärker ausdehnender) Seitenwand und (sich schwächer ausdehnendem) Stab zu.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass das zweite Ende des Stabs einen Hebel bildet, wobei der Sensor oder die Referenzfläche am Hebel angeordnet ist. Der Hebel dient in vorteilhafter Weise der Verstärkung des Messsignals des Sensors.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass der Stab wenigstens ein Biegegelenk umfasst. Dieses ist im Wesentlichen spielfrei.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Maschine eine Bogen-verarbeitende Rotationsstanze mit einem oder mehreren Stanzwerken ist oder eine Druckmaschine mit wenigstens einem Druckwerk und einem oder mehreren nachgeordneten Stanzwerken ist.
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Die Merkmale der Erfindung, der Weiterbildungen der Erfindung und der Ausführungsbeispiele zur Erfindung stellen auch in beliebiger Kombination miteinander vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar. Weiterbildungen der Erfindung können zudem die - im obigen Abschnitt „Technisches Gebiet der Erfindung“ offenbarten - Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aufweisen.
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Ausführungsbeispiele zur Erfindung
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Die Erfindung und deren bevorzugte Weiterbildungen werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Einander entsprechende Merkmale sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Zeichnungen zeigen:
- 1 Eine erfindungsgemäße Maschine;
- 2 Detail einer Alternative; und
- 3 Detail einer weiteren Alternative;
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1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Maschine.
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Eine Bedruckstoff verarbeitende Maschine 1, z.B. eine Druckmaschine, umfasst ein Druckwerk 2, z.B. ein Offsetdruckwerk oder ein Tintendruckwerk, und ein nachgeordnetes Weiterverarbeitungswerk 3, insbesondere ein Stanzwerk 3 (Inline-Werk). In der Maschine kann somit ein Bedruckstoff 4 bedruckt und weiterverarbeitet, insbesondere gestanzt werden. Alternativ kann das Stanzwerk 3 separat betrieben werden (Offline-Werk). Das Stanzwerk3 ist als ein Rotationsstanzwerk 3 ausgebildet. Um die so genannte Pressung im Stanzwerk zu überwachen und einstellen zu können, umfasst die Maschine 1 eine Vorrichtung 5 zum Messen und Regeln eines Abstands zweier Rotationsachsen. Auf diese wird im Folgenden näher eingegangen. Die Pressung wird z.B. auf 22 µm eingestellt und geregelt, bevorzugt auf 1 bis 150 µm und besonders bevorzugt auf 10 bis 50 µm. Die bedeutet: die beiden Zylinder bzw. deren Oberflächen werden aneinander angestellt und dann einander um den Wert der Pressung in Mikrometern angenähert. Dies erfolgt über eine entsprechende Verstellung der beiden Zylinderachsen.
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Schließlich umfasst die Maschine 1 eine Seitenwand 6, z.B. auf der so genannten Bedienseite. Die Seitenwand besteht überwiegend aus einem ersten Material, bevorzugt Metall und z.B. Gusseisen, mit einem ersten thermischen Längenausdehnungskoeffizienten. Auf der gegenüberliegenden Seite, der so genannten Antriebsseite, befindet sich ebenfalls eine Seitenwand. Im Folgenden wird exemplarisch die Bedienseite beschrieben. Die Antriebsseite kann entsprechend ausgebildet sein.
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In der Seitenwand 6 ist ein erster Zylinder7, insbesondere ein Bedruckstoff-führender Zylinder, mit einem seiner beiden Zylinderzapfen drehbar in einem ersten Lager 8 gelagert. Der Zylinder 7 umfasst eine erste Rotationsachse 9. In der Seitenwand 6 ist auch ein zweiter Zylinder 10, insbesondere ein Stanzzylinder, mit einem seiner beiden Zylinderzapfen drehbar in einem zweiten Lager 11 gelagert. Das Lager 11 ist als ein Verstelllager mit einem Lageraußenring (einer verstellbare Kurvenscheibe) ausgebildet und erlaubt ein radiales Verstellen des Zylinders bzw. einer zweiten Rotationsachse 12. Auf dem Zylinder 10 ist eine Stanzform 13 zum Rotationsstanzen des Bedruckstoffs 4 aufgenommen, z.B. magnetisch.
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In 1 ist ein Stab 14 als Teil der Vorrichtung 5 dargestellt. Der Stab umfasst ein erstes Ende 15 und ein zweites Ende 16. Das erste Ende ist beim ersten Lager 8 an der Seitenwand 6 befestigt, z.B. angeschraubt. Das zweite Ende ist beim zweiten Lager 11 beweglich an der Seitenwand befestigt, bevorzugt mittels eines Langlochs 17 und eines darin beweglichen, an der Seitenwand angeordneten Zapfens 18. Der Stab besteht aus einem - vom ersten Material verschiedenen - zweiten Material, bevorzugt ein Metall, mit einem zweiten thermischen Längenausdehnungskoeffizienten. Der zweite thermische Längenausdehnungskoeffizient ist kleiner als der erste thermische Längenausdehnungskoeffizient. Der Stab kann aus Eisen-Nickel-Legierungen bestehen, z.B. aus Fe65Ni35-Invar (65 % Eisen und 35 % Nickel). Der Stab kann eine Länge von 560 Millimetern aufweisen
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Eine Temperaturzunahme, z.B. der Umgebung bzw. der Luft und z.B. durch Abwärme eines Trockners, führt zu einer Wärmeausdehnung der Seitenwand 6 und des Stabs 14, wobei sich die Seitenwand aufgrund deren thermischen Längenausdehnungskoeffizienten mehr als der Stab ausdehnt. Hierdurch ändert sich der Abstand der beiden Rotationsachsen 9 und 12. Abstand kann also zunehmen und dabei die Pressung abnehmen.
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Die Vorrichtung 5 umfasst als weiteren Teil einen Sensor 19, bevorzugt ein Abstandssensor, und eine Referenzfläche 20 des Stabes 14. Der Sensor misst den (thermisch veränderlichen) Abstand 21 zur Referenzfläche. Der Sensor kann ein wegmessender Sensor sein, welcher bevorzugt kapazitiv misst. Bei einer Temperaturzunahme ändert sich der Abstand 21. Der Sensor ist an der Seitenwand 6 oder an einem Träger an der Seitenwand angeordnet, z.B. angeschraubt. Der Abstand liegt bevorzugt im Bereich von 1 bis 3 mm.
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Ein erster Befestigungspunkt 22 ist durch die Befestigung des Stabes 14 an der Seitenwand 6 gebildet, ein zweiter Befestigungspunkt 23 durch eine Befestigung des Sensors 19 an der Seitenwand und ein dritter Befestigungspunkt 24 durch die Befestigung des Zapfens 18.
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1 zeigt weiterhin eine Regelungseinrichtung 25 und einen Motor 26. Die Regelungseinrichtung ist eingangsseitig mit dem Sensor 19 und ausgangsseitig mit dem Motor verbunden.
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Der Zylinderzapfen des zweiten Zylinders ist zwischen einer verstellbaren Rolle 27 und zwei weiteren Rollen 28 und 29 derart gelagert, dass eine motorisch bewirkte Verstellbewegung einer Kurvenscheibe 30 zu einer Verstellung des zweiten Zylinders 10 relativ zum ersten Zylinder 7 führt. Hierdurch ändert sich deren Abstand zueinander. Die Rolle 27 wird von einer Feder 31 beaufschlagt.
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Kommt es nun zu einer Abstandsänderung der beiden Rotationsachsen 9 und 12, so wird sich die Seitenwand 6 stärker ausdehnen als der Stab 14. Letzterer kann bei genügend kleinem thermischen Längenausdehnungskoeffizienten als längenkonstant angesehen werden. Der Sensor 19 misst (bevorzugt zyklisch) eine Abstandsänderung und gibt seine Messwerte an die Regelungseinrichtung 25. Diese berechnet eine erforderliche (die Wärmeausdehnung ausgleichende) Stellbewegung und steuert den Motor 26 entsprechend an. Der erste Zylinder 7 wird verstellt und die Pressung zwischen den beiden Zylindern 7 und 10 somit konstant gehalten (geregelt). Die Berechnung kann auf einem Soll-/IstwertVergleich beruhen, wobei der Sollwert zuvor in einem Speicher abgelegt wird. Der Sollwert korrespondiert zu einer Pressung bei so genanntem Gutbogen, d.h. wenn die Maschine nach abgeschlossenen Einstellvorgängen und ggf. Produktion von Makulaturbogen mit der Produktion/dem Bedrucken von „guten“, d.h. fehlerfreien Bogen beginnt.
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2 zeigt ein Detail eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Maschine.
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Der Stab 14 ist in dieser Ausführungsform komplexer ausgebildet. Er weist einen Hebel 14a auf. Der Hebel ist über ein Biegegelenk 14b mit dem Stab verbunden. Zusätzlich ist ein weiteres Biegegelenk 14c vorgesehen. Der Stab mit dem Hebel und den beiden Biegegelenken ist ein einem ersten Befestigungspunkt 22 und ein einem dritten Befestigungspunkt 24 an der Seitenwand 6 befestigt. Die Biegegelenke haben dabei den Vorteil, dass sie spielfrei sind bzw. Gelenkstellen ohne Spiel bilden.
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Eine Wärmeausdehnung der Seitenwand ändert den Abstand der beiden Befestigungspunkte 22 und 24. Der Hebel vergrößert diesen Abstand, so dass der Abstand 21 leichter bzw. mit höherer Genauigkeit messbar wird
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3 zeigt ein Detail eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Maschine.
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In dieser Ausführungsform sind der Sensor 19 am Stab 14 und die Referenzfläche 20 an der Seitenwand 6 befestigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bedruckstoff verarbeitende Maschine/Druckmaschine
- 2
- Druckwerk
- 3
- Weiterverarbeitungswerk/Stanzwerk
- 4
- Bedruckstoff
- 5
- Vorrichtung zum Messen und Regeln eines Abstands
- 6
- Seitenwand
- 7
- erster Zylinder/ Bedruckstoff-führender Zylinder
- 8
- erstes Lager
- 9
- erste Rotationsachse
- 10
- zweiter Zylinder/ Stanzzylinder
- 11
- zweites Lager/Verstell-Lager/Lageraußenring
- 12
- zweite Rotationsachse
- 13
- Stanzform
- 14
- Stab
- 14a
- Hebel
- 14b
- Biegegelenk
- 14c
- weiteres Biegegelenk
- 15
- erstes Ende des Stabs
- 16
- zweites Ende des Stabs
- 17
- Langloch
- 18
- Zapfen
- 19
- Sensor
- 20
- Referenzfläche
- 21
- Abstand
- 22
- erster Befestigungspunkt
- 23
- zweiter Befestigungspunkt
- 24
- dritter Befestigungspunkt
- 25
- Regelungseinrichtung
- 26
- Motor
- 27
- verstellbare Rolle
- 28, 29
- weitere Rollen
- 30
- Kurvenscheibe
- 31
- Feder
