DE10213978A1 - Verfahren zum Querschneiden einer laufenden Bahn - Google Patents

Verfahren zum Querschneiden einer laufenden Bahn

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Abstract

Um ein Verfahren zum Querschneiden einer laufenden Bahn (1) zu schaffen, bei dem das erforderliche Beschleunigungsmoment des Messerzylinders (2) niedrig ist, wird der Messerzylinder (2) nach dem Schnitt unter Drehrichtungsumkehr verzögert und danach bis zum nächsten Schnitt auf die Bahngeschwindigkeit beschleunigt, wobei der Umfangsabstand (L¶Z¶) des Messerzylinders (2) zwischen zwei nacheinander schneidenden Schneidmessern (3) kleiner als die Abschnittlänge (L¶A¶) bemessen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Querschneiden einer laufenden Bahn mittels eines Messerzylinders mit mindestens einem Schneidmesser, das um eine zur Schneidlinie parallele Achse rotiert.
  • Die DE 100 30 055 A1 zeigt ein Verfahren zum Querschneiden einer Bahn mit einem Messerzylinder auf. Um die Länge der geschnittenen Produkte (Abschnittlänge) zu variieren, wird der Messerzylinder außer während des Schnittes mit einer von der Bahngeschwindigkeit abweichenden Umfangsgeschwindigkeit betrieben. Bei kleinen Abschnittlängen oder auch wenn der Messerzylinder mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Schneidmesser besitzt, muss die Geschwindigkeitsänderung bei kleinen Umfangswegen vollzogen werden. Das erfordert hohe Beschleunigungen mit kräftiger Dimensionierung des Antriebsmotors und entsprechenden praktischen Realisierungsgrenzen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Querschneiden zu schaffen, bei dem das erforderliche Beschleunigungsmoment des Messerzylinders niedrig ist.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Zur Erzielung eines niedrigen Beschleunigungsmomentes des Messerzylinders bei hohen Geschwindigkeitsänderungen wird ein niedriges Trägheitsmoment angestrebt. Zwar hat das einen geringen Durchmesser und in Folge dessen einen im Vergleich zur Abschnittlänge häufig kleinen Umfang des Messerzylinders zur Folge. Somit reduzieren sich in gleichem Maße die zur Verfügung stehenden Umfangsbereiche zur Durchführung der Geschwindigkeitsänderung. Durch eine Drehrichtungsumkehr des Messerzylinders nach dem Schnitt werden die Bereiche der Geschwindigkeitsänderung jedoch verlängert, indem diese überlappend gestaltet werden. Ein Überlappen der Bereiche der Geschwindigkeitsänderung bei Abschnittlängen größer dem Umfang des Messerzylinders hat den Vorteil, dass das für die Änderung der Geschwindigkeit benötigte maximale Antriebsmoment des Motors sinkt, da sich der Brems- und Beschleunigungsweg bezogen auf den Umfang des Messerzylinders aufgrund der Überlappung bis annähernd zum doppelten Umfangswert erhöhen lässt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.
  • Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt:
  • Fig. 1 eine Vorrichtung zum Querschneiden einer Bahn
  • Fig. 2 den Verlauf des benötigten Antriebsmoments für den Messerzylinder am Beispiel eines mit einem Schneidmesser bestückten Messerzylinder
  • Fig. 3 den Drehwinkel des Messerzylinders gegenüber der Bahnposition, bezogen auf eine Abschnittlänge.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zum Querschneiden einer Bahn 1 weist einen Messerzylinder 2 auf, der mit einem Schneidmesser 3 bestückt ist, das bei der Drehung des Messerzylinders 2 um dessen Drehachse rotiert, die parallel zur Schneidlinie liegt. Das Schneidmesser 3 arbeitet mit einem Gegenmesser 4 zusammen, das ortsfest angeordnet ist. Ebenso könnte das Gegenmesser 4 um eine Achse rotieren oder als Schneidleiste ausgeführt sein, die beispielsweise in einem Falzzylinder (z. B. einem Falzmesserzylinder eines Falzapparates) angeordnet ist. Das Schneidmesser 3 und das Gegenmesser 4 können vorteilhaft mit einem Winkelversatz zur auszuführenden Schneidlinie angeordnet sein, um einen sogenannten Scherenschnitt auszuführen. Am Messerzylinder 2 können auch mehrere Schneidmesser gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet sein. Beispielhaft wurde in Fig. 1 ein zweites Schneidmesser dünn mit eingezeichnet und mit in Klammern gesetzter Position 3 versehen. Der Messerzylinder 2 wird von einem Motor 5 in Form eines Elektromotors angetrieben.
  • Der Messerzylinder 2 schneidet bei einer vollständigen Umdrehung beim Durchgang des Schneidmessers 3 am Gegenmesser 4 von der Bahn 1 einen Bogen 6 ab. Es kann sich auch um eine sog. Signatur oder ein Produkt handeln. Während des Schnittes ist die Umfangsgeschwindigkeit des Schneidmessers 3 etwa gleich der Geschwindigkeit der Bahn 1. Der Bogen hat die Abschnittlänge LA und der Messerzylinder 2 einen Umfang LZ am Schneidenbereich des Schneidmessers 3. Bei mehreren Schneidmessern 3 am Messerzylinder 2 drückt LZ den Umfangsabstand zwischen zwei nacheinander schneidenden Schneidmessern 3 aus. Der Umfang LZ des Messerzylinders ist kleiner bemessen als die Abschnittlänge LA. Vorteilhaft wird im Ausführungsbeispiel das Verhältnis LA zu LZ im Bereich B2 des Balkenelements in Fig. 2 ausgewählt. In diesem Bereich B2 wird der Messerzylinder 2 vorteilhaft mit Drehrichtungsumkehr betrieben. Im Einzelnen wird der Messerzylinder 2 nach dem Schnitt unter Drehrichtungsumkehr verzögert und danach bis zum nächsten Schnitt auf die Bahngeschwindigkeit beschleunigt. Dadurch sinkt das für die Änderung der Umfangsgeschwindigkeit benötigte maximale Antriebsmoment M des Motors 5, da sich der Brems- und Beschleunigungsweg bezogen auf den Umfang LZ des Messerzylinders 2 aufgrund der Überlappung bis zum annähernd doppelten Umfangswert erhöhen lässt. Das Antriebsmoment M nimmt dann den in Fig. 2 gestrichelt dargestellten Verlauf (Messerzylinder 2 mit einem Schneidmesser 3 bestückt). Unter Vorgabe des Grenzwertes des maximalen Antriebsmoments M2 ist der Bereich B2 für die Motordimensionierung absteckbar. Ohne Richtungsumkehr würde sich der Grenzwert des maximalen Antriebsmoments M1 ergeben.
  • Der Vorteil der Momentenreduzierung durch Geschwindigkeitsumkehr ist nutzbar, wenn das zu schneidende Verhältnis zwischen Abschnittlänge LA und Umfang LZ des Messerzylinders 2 im Feld b der Fig. 2 liegt. Wenn außerdem für den Betrieb der Betriebspunkt G1, bei dem es bei der Geschwindigkeitsänderung des Messerzylinders 2 zu dessen kurzzeitigem Stillstand kommt, ausgespart wird, lässt sich das Antriebsmoment auf den Grenzwert M2 beschränken. Ein weiterer Bereich B1 für den Betrieb der Vorrichtung mit einem maximalen Antriebsmoment M2 ist in Fig. 2 angegeben.
  • Bei dem Betrieb mit Richtungsumkehr wird die Drehrichtung des Messerzylinders 3 in einem beschränkten Bereich einer Umdrehung bzw. in einem Bereich zwischen zwei aufeinander schneidenden Schneidmessern 3 bei der Mehrfachanordnung von Schneidmessern 3 auf dem Messerzylinder 2 umgekehrt. Das Verfahren benutzt die aktuelle Lage und Geschwindigkeit der Bahn 1 und ordnet dieser den Drehwinkel φ bzw. die Winkelgeschwindigkeit des Messerzylinders 2 zu. Im Bereich der Überlappung der Brems- und Beschleunigungswege hat ein Punkt am Umfang des Messerzylinders 2 für eine beschränkte Zeitdauer ein entgegengesetztes Vorzeichen zur Bewegungsrichtung der Bahn 1. Zur technischen Umsetzung der (Winkel-)Lagen bzw. (Winkel-)Geschwindigkeiten von Bahn 1 und Messerzylinder 2 werden nachfolgende Kriterien durch das dargestellte Verfahren zur Erzeugung der Zuordnungsvorschrift erfüllt:
    • - Stetigkeit der Winkellage sowie der ersten Ableitung der Winkellage des Messerzylinders 2
    • - Verhindern des Überfahrens der Schnittposition während der Phase der Geschwindigkeitsänderung
    • - Bereich übereinstimmender Geschwindigkeit zwischen einem Punkt auf dem Messerzylinderumfang und der Bahn 1 während des Schnittes sowie in einem festlegbaren Bereich vor und nach dem Schnittzeitpunkt, wobei diese Bereich vor und nach dem Schnitt nicht notwendigerweise gleich groß sein müssen
    • - Feststellung der Erfüllung obiger Kriterien (Stabilität der Zuordnungsvorschrift) mit Hilfe von Kennzahlen.
  • Für die Berechnung der Ausgleichsbewegung wurde beispielhaft ein Polynom dritter Ordnung (kubische Splines) als geeignet ermittelt. Entsprechend einem solchen Polynom ist in Fig. 3 der Drehwinkel φ des Messerzylinders 2 über der Bahnposition s, bezogen auf die Abschnittlänge LA, dargestellt. Eine Rechen- und Speichereinheit 7 steht mit einer Motorregelung 8 des Motors 5 des Messerzylinders 2 in Verbindung und gibt die diese Funktion umsetzenden Steuerbefehle, abgestimmt mit der Lage des Druckbildes der Bahn 1, weiter an die Motorregelung 8 (Fig. 1). Bezugszeichenliste 1 Bahn
    2 Messerzylinder
    3 Schneidmesser
    4 Gegenmesser
    5 Motor
    6 Bogen
    7 Rechen- und Speichereinheit
    8 Motorregelung
    LA Abschnittlänge
    LZ Umfang Messerzylinder
    B1 Bereich
    B2 Bereich
    M Antriebsmoment
    M1 max. Antriebsmoment ohne Richtungsumkehr
    M2 max. Antriebsmoment mit Richtungsumkehr
    a Feld
    b Feld
    s Bahnposition
    G1 Betriebspunkt
    φ Drehwinkel

Claims (6)

1. Verfahren zum Querschneiden einer laufenden Bahn (1), insbesondere in einer Rollenrotationsdruckmaschine, mit einem Messerzylinder (2) mit mindestens einem Schneidmesser (3), das um eine zur Schneidlinie parallele Achse rotiert, wobei die Bahn (1) mit einer annähernd konstanten Geschwindigkeit bewegt wird und der Messerzylinder (2) beim Schnitt mit einer etwa der Bahngeschwindigkeit entsprechenden Umfangsgeschwindigkeit betrieben wird, ansonsten der Messerzylinder (2) mit sich ändernder Umfangsgeschwindigkeit betrieben wird, wobei der Messerzylinder (2) im Umfangsabstand zwischen zwei nacheinander schneidenden Schneidmessern (3) abweichend von der Abschnittlänge (LA) bemessen ist.
2. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messerzylinder (2) nach dem Schnitt unter Drehrichtungsumkehr verzögert und danach bis zum nächsten Schnitt auf die Bahngeschwindigkeit beschleunigt wird, wobei der Umfangsabstand (LZ) des Messerzylinders (2) zwischen zwei nacheinander schneidenden Schneidmessern (3) kleiner als die Abschnittlänge (LA) bemessen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messerzylinder (2) mit einem oder mehreren Schneidmessern (3) betrieben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung des Messerzylinders (2) in Abhängigkeit vom Bahnlauf nach einer Funktion erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messerzylinder (2) während des Schnittes lagesynchron zur Bahn (1) betrieben wird.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsbereich für variable Abschnittlänge (LA) in Einklang mit dem zulässigen Antriebsmoment (M2) eines den Messerzylinder (2) antreibenden Motors (5) und dem Umfangsabstand (LZ) zweier nacheinander schneidender Schneidmesser (3) auf dem Messerzylinder (2) ausgewählt wird.
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