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Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Maschine 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 der grafischen Industrie und dort insbesondere im Bereich des Weiterverarbeitens von flachem Bedruckstoff, wie z.B. Papier, Karton oder Pappe, durch rotatives Stanzen.
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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. Alternativ kann das rotative Stanzen in einer separaten Stanzmaschine erfolgen. 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 gleichbleibende 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 Messerverformungen und/oder zu Problemen beim Ausbrechen oder Absaugen führen. Dieses Problem gilt es zu lösen.
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Die
DE 10 2013 208 909 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum rotativen Stanzen einer Bahn mit einem Werkzeugzylinder und einem Gegenzylinder. Die Breite des Stanzspaltes wird in einer Ausführungsform während des Stanzens mittels einer kontaktlosen, optischen Sensoreinrichtung gemessen. Es erfolgt eine Anpassung des Stanzspaltes an unterschiedliche Stärken eines Trägermaterials oder an unterschiedliche Höhen von Schneiden. Die Sensoreinrichtung sitzt neben den Zylindern und beansprucht dort wertvollen Bauraum. Optische Sensoren sind zudem bekanntermaßen sehr schmutzempfindlich.
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Die in einem entfernten, technischen Gebiet liegende
DE 10 2010 045 036 A1 offenbart eine Einrichtung zum Befestigen einer Druckplatte an einem Formzylinder einer Druckmaschine. In einem Kanal des Zylinders ist ein Sensor zum Messen der Dehnung der Druckplatte angeordnet.
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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 im Stanzwerk und hierdurch hervorgerufene Änderungen der Pressung beim Rotationsstanzen sicher zu erkennen, um durch Pressungsänderungen entstehende Probleme verhindern oder wenigstens minimieren zu können.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
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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 Maschine zum Bearbeiten von Bedruckstoff, umfassend einen ersten Zylinder und einen mit dem ersten Zylinder zusammen arbeitenden zweiten Zylinder sowie eine Messvorrichtung zum Messen des Abstands des ersten Zylinders vom zweiten Zylinder mit einem berührungslos arbeitenden Abstandssensor, zeichnet sich dadurch aus, dass der erste oder zweite Zylinder einen Zylinderkanal umfasst und einen Messzylinder derart bildet, dass der Abstandssensor im Zylinderkanal angeordnet ist oder dass der Abstandssensor ein induktiver Sensor und im Zylinderkanal angeordnet ist.
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„Bedruckstoff“ meint Papier, Karton, Pappe (auch Wellpappe), Kunststofffolie oder Metallfolie, jeweils als Bogen.
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„Abstand“ meint den Anstand der Umfangsoberfläche (bzw. des Mantels) des ersten Zylinders von der Umfangsoberfläche (bzw. des Mantels) des zweiten Zylinders im Spalt zwischen den beiden Zylindern (oder kurz: die Spalthöhe). Ist der Sensor mit seiner Messzelle nicht direkt auf der Umfangsoberfläche des Messzylinders positioniert, sondern höher oder tiefer, so muss diese Abweichung zur Korrektur berücksichtigt (d.h. zum Wert der Messung addiert bzw. subtrahiert) werden. „Messwert“ meint daher den tatsächlich gemessenen Wert der Messung oder den derart korrigierten Wert der Messung, je nach Position des Sensors bzw. dessen Messzelle. Die zu messende Spalthöhe liegt im Bereich unter 1 Millimeter und z.B. etwa bei 0,5 Millimeter. Die erforderliche Messgenauigkeit bei temperaturbedingten Abstandsänderungen (Änderungen der Spalthöhe) liegt im Mikrometerbereich.
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Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise, Zylinder-Abstandsänderungen und hierdurch hervorgerufene Änderungen der Pressung beim Rotationsstanzen sicher zu erkennen, um durch Pressungsänderungen potentiell entstehende Probleme verhindern oder wenigstens minimieren zu können. In vorteilhafter Weise ist es erfindungsgemäß möglich, Zylinder-Abstandsänderungen direkt im Spalt zwischen den Zylindern und hochpräzise zu messen.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung im Zylinderkanal kann wertvoller Bauraum neben den Zylindern eingespart und für andere Komponenten verwendet werden. Zudem erlaubt das Messen mit einem im Kanal angeordneten Sensor, den Sensor näher am Messort zu platzieren und dadurch genauere Messungen durchzuführen.
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Bevorzugt kommt ein induktiver Sensor zum Einsatz. Dieser ist zur erforderlichen Messung im Mikrometer-Bereich kostengünstiger als ein optischer Sensor und fordert weniger Bauraum und kann daher in vorteilhafter Weise im Zylinderkanal angeordnet werden. Darüber hinaus ist der induktive Sensor sehr schmutzunempfindlich (anders als z.B. ein kapazitiver Sensor) und erlaubt daher in vorteilhafter Weise auch in verschmutzen Umfeld (z.B. Papierstaub) präzise Messungen über lange Zeiträume. Die erfindungsgemäße Anordnung des Sensors erlaubt schließlich in vorteilhafter Weise eine Messung direkt im Spalt.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Maschine einen Rechner umfasst oder der Maschine ein Rechner zugeordnet ist und dass der Messzylinder einen Drehübertrager zum Übertragen von Abstands-Messwerten an den Rechner umfasst.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Maschine einen digitalen Speicher umfasst oder der Maschine ein digitaler Speicher zugeordnet ist und dass der Rechner einen Mittelwert aus mehreren minimalen Abstands-Messwerten errechnet und diesen als Referenzwert in dem digitalen Speicher ablegt.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Maschine einen Stellantrieb zum Einstellen des Abstands der beiden Zylinder voneinander umfasst und dass der Rechner weitere Abstands-Messwerte mit dem Referenzwert vergleicht und bei grenzwertüberschreitender Abweichung den Abstand der beiden Zylinder voneinander durch Ansteuern des Stellantriebs korrigiert.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass der Abstandssensor zumindest teilweise außerhalb der Umfangs-Kontur des Messzylinders angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Sensor vom Messzylinder näher an den gegenüber liegenden Zylinder herangerückt und die Messgenauigkeit erhöht werden kann.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass der erste Zylinder ein Stanzzylinder und der zweite Zylinder der Messzylinder ist.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass auf der Umfangsoberfläche des Stanzzylinders eine Stanzform aufgenommen ist.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Stanzform ein mit Stanzmessern bestücktes Stanzblech ist.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass dem Stanzzylinder eine Absaugung zugeordnet ist.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass der zweite Zylinder zugleich ein Bedruckstoff fördernder Zylinder und der Messzylinder ist.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass der Abstandssensor den Abstand während des rotativen Stanzens von bogenförmigem Bedruckstoff misst.
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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.
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Einander entsprechende Merkmale sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Zeichnungen zeigen:
- 1 bis 3 Eine erfindungsgemäße Maschine; und
- 4 Diagramm mit Abstands-Messwerten.
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Die 1 bis 3 zeigen jeweils dasselbe bevorzugte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Maschine, allerdings zu nacheinander folgenden Zeitpunkten während des Betriebs der Maschine.
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1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschine 1, insbesondere eines Rotationsstanzwerkes in einer Druckmaschine oder eines separaten Rotationsstanzwerkes. In der Maschine wird ein Bedruckstoff 2, insbesondere ein Papier- oder Kartonbogen, bearbeitet bzw. rotationsgestanzt.
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Die Maschine umfasst einen ersten Zylinder 3, welcher als ein Stanzzylinder ausgebildet ist, und einen zweiten Zylinder 4, welcher als ein Gegenzylinder zu dem Stanzzylinder ausgebildet ist. An der Umfangsoberfläche 3a des ersten Zylinders ist ein Stanzblech als Stanzform 5 aufgenommen, welches Stanzmesser 6 zum Stanzen des Bedruckstoffs 2 aufweist. Ausgestanzte Stellen des Bedruckstoffs werden über eine Absaugung 7 von der Stanzform 5 entfernt und aus der Maschine 1 befördert.
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Der Gegenzylinder 4 weist eine kreisförmige Kontur 4a auf, welche zu einem zur Zylinderachse des zweiten Zylinders senkrechten Schnitt durch dessen Umfangsoberfläche korrespondiert. Des Weiteren weist der zweite Zylinder wenigstens einen Zylinderkanal 8 auf (im Beispiel sind zwei Kanäle gezeigt, d.h. es handelt sich um einen doppeltourigen Zylinder). In dem Zylinderkanal ist ein Greifer für das Halten des Bedruckstoffs 2 angeordnet. Dieser Greifer taucht im Betrieb in einen Kanal des ersten Zylinders 3.
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Der Abstand des ersten Zylinders 3 vom zweiten Zylinder 4 ist über einen Stellantrieb 9, z.B. ein Elektromotor, einstellbar (siehe Doppelpfeil der entsprechenden Stellbewegung 16). Die Stellbewegung erfolgt bevorzugt auf einer Verbindungslinie der beiden Zylinderachsen. Durch diese Einstellung wird die Pressung für das Stanzen eingestellt.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der zweite Zylinder bzw. der Gegenzylinder 4 als Messzylinder 10 ausgebildet. Alternativ könnte auch der erste Zylinder 3 bzw. der Stanzzylinder als Messzylinder 10 ausgebildet sein. Der Messzylinder weist in seinem Zylinderkanal 8 eine Messvorrichtung 11 auf. Diese Messvorrichtung ist bevorzugt als ein induktiver Abstandssensor 12 ausgebildet.
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Der Sensor 12 misst einen Abstand D (vgl. 3 und 4) zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinder 3, 4 bzw. deren Mantelflächen, im Spalt zwischen den beiden Zylindern. Dieser Abstand kann mehrfach gemessen werden, so dass mehrere Abstands-Messwerte Dn erhalten werden. Diese Messwerte werden (z.B. digitalisiert) über einen Drehübertrager 13 des zweiten Zylinders 4 und eine Leitung 13a an einen Rechner 14 übertragen. Der Rechner ermittelt aus den Messwerten Dn einen Referenzwert DR und speichert diesen in einem digitalen Speicher 14a ab. Weichen spätere Messwerte Dn von dem abgespeicherten Referenzwert DR ab, so kann der Rechner 14 den Stellantrieb 9 über eine Steuerleitung 15 derart ansteuern, dass der Abstand D korrigiert wird, insbesondere dem Referenzwert DR angeglichen wird, oder geregelt wird. Diese Korrektur kann automatisch oder erst nach Freigabe durch einen Bediener erfolgen. Das Berechnen des Referenzwerts DR (sowie das hierfür notwendige Messen der Dn ) erfolgt bevorzugt vor der eigentlichen Produktion von Stanzprodukten. Während der Produktion erfolgt dann eine Überwachung des Abstands D bzw. gemessener Dn gegenüber dem Referenzwert DR (Soll-Ist-Wert-Vergleich).
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In 2 ist dieselbe Maschine dargestellt, jedoch zu einem etwas späteren Zeitpunkt im Vergleich zur 1. Es ist erkennbar, dass der zweite Zylinder 4 sich in einer anderen Winkelposition als in 1 befindet. Während in 1 der Sensor 12 noch ins Leere misst, erfasst der Sensor 12 in 2 bereits die Oberfläche des ersten Zylinders 3. Die Messwerte Dn sind daher noch zu groß.
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In 3 ist wiederum dieselbe Maschine gezeigt, wobei sich der zweite Zylinder 4 nun in einer weiteren Winkelposition im Vergleich zu den Winkelpositionen der 1 und 2 befindet. Der Sensor 12 ist nun der Oberfläche des ersten Zylinders im Spalt direkt gegenüber angeordnet und misst in diesem Moment den tatsächlichen Abstand D zwischen den beiden Zylindern 3 und 4. Dieser Abstand D kann als ein Minimalwert der Messwerte Dn während einer Umdrehung des Messzylinders 10 berechnet werden.
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4 zeigt ein Diagramm mit Abstandsmesswerten Dn , welche mittels der erfindungsgemäßen Maschine gemessen wurden, bzw. eine Messwert-Kurve. Auf der horizontalen Achse des Diagramms ist der Drehwinkel α des Messzylinders 10 aufgetragen, insbesondere von 0 bis 360°. Auf der vertikalen Achse des Diagramms ist der Abstand D bzw. sind die Abstandsmesswerte Dn aufgetragen.
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Es ist erkennbar, dass während einer 360°-Drehung des Messzylinders 10 eine Reihe von Messwerten Dn ermittelt wird. Diese Reihe umfasst Werte, die beim Messen „ins Leere“ erhalten werden (rechte und linke Flanke der gezeigten Messwert-Kurve) und daher unbrauchbar sind. Die Reihe umfasst (in der Mitte der gezeigten Messwert-Kurve bzw. zwischen den beiden vertikalen, gestrichelten Linien) brauchbare Messwerte, welche einen minimalen Wert Dmin umfassen. Für jede Umdrehung wird Dmin ermittelt und Dn = Dmin in die Berechnung von D übernommen. Die gemessenen Dmin weisen übliche Messwertfehler auf. Mehrere solcher minimaler Messwerte über mehrere 360°-Umdrehungen des Messzylinders 10 können in die Berechnung des Referenzwertes DR einfließen. Diese Berechnung kann eine Mittelwert-Berechnung sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Maschine
- 2
- Bedruckstoff
- 3
- erster Zylinder (insbesondere Stanzzylinder)
- 3a
- Umfangsoberfläche des ersten Zylinders
- 4
- zweiter Zylinder (insbesondere Gegenzylinder)
- 4a
- Kontur
- 5
- Stanzform (insbesondere Stanzblech)
- 6
- Stanzmesser
- 7
- Absaugung
- 8
- Zylinderkanal
- 9
- Stellantrieb
- 10
- Messzylinder
- 11
- Messvorrichtung
- 12
- induktiver Abstandssensor
- 13
- Drehübertrager
- 13a
- Leitung
- 14
- Rechner
- 14a
- digitaler Speicher
- 15
- Steuerleitung
- 16
- Stellbewegung
- D
- Abstand
- Dn
- Abstands-Messwerte
- DR
- Referenzwert
- Dmin
- minimaler Messwert
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013208909 A1 [0005]
- DE 102010045036 A1 [0006]
