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I. Anwendungsgebiet
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Die vorliegende Endung betrifft eine
Antriebseinrichtung sowie ein Verfahren zum Antreiben mehrerer Arbeitswalzen
in einer Vorrichtung zum Ver- und/oder Bearbeiten vereinzelter Zuschnitte, insbesondere
in einer Briefhüllen-
oder Kartonagenherstellungsmaschine. Unter Briefhüllen werden
sowohl Umschläge
als auch Versandtaschen verstanden.
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Unter den bekannten Briefhüllenherstellungsmaschinen
befinden sich sogenannte Blattmaschinen, die am Maschineneingangsende
fertig zugeschnittene Briefhüllenzuschnitte
einziehen, und sogenannte Bahnmaschinen, die am Maschineneingangsende
von einer Vorratsrolle eine noch zurecht zu schneidende Papierbahn
einziehen.
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Im Gegensatz zu den Bahnmaschinen
werden die Blattmaschinen naturgemäß ausschließlich von Briefhüllenzuschnitten
durchlaufen. In den Bahnmaschinen liegen Briefhüllenzuschnitte erst dann vor,
wenn die eingezogene Papierbahn innerhalb der Maschine entsprechend
zurecht geschnitten wurde.
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Unabhängig von der Art der Briefhüllenherstellungsmaschine
ist es wichtig, dass die Briefhüllenzuschnitte
taktgenau in Durchlaufrichtung durch die Maschine geführt bzw.
transportiert werden. Nur der taktgenaue Transport der Briefhüllenzuschnitte gewährleistet,
dass die diversen Stationen einer Briefhüllenherstellungsmaschine, wie
beispielsweise Falt-, Druck- oder Gummierstationen, die von ihnen zu
verrichtenden Arbeitsschritte an den Briefhüllenzuschnitten in der gewünschten
Weise vornehmen.
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Für
den Transport bzw. die Bearbeitung der Briefhüllenzuschnitte in der Briefhüllenherstellungsmaschine
ist üblicherweise
eine Vielzahl von Arbeitswalzen bzw. -zylindern vorgesehen. Der
rotative Antrieb benachbarter Arbeitswalzen erfolgt meist dadurch,
dass eine der Arbeitswalzen motorisch angetrieben wird und die übrigen Arbeitswalzen
von der angetriebenen Arbeitswalze über zwischengeschaltete Zahnradgetriebe
gedreht werden. Dabei wird häufig
ein schiebender Antrieb verwirklicht, d.h. die in Durchlaufrichtung
der Briefhüllenzuschnitte
hinterste Arbeitswalze wird motorisch angetrieben und schiebt die
weiter vorne liegenden Arbeitswalzen über die zwischengeschalteten
Zahnradantriebe an.
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Da Zahnradgetriebe bzw. Zahnradpaarungen
immer ein gewisses Zahnspiel aufweisen und sich dieses Zahnspiel
mit zunehmendem Abstand von der motorisch angetriebenen Arbeitswalze
addieren kann, passiert es häufig,
dass Arbeitsvorgänge,
die von verschiedenen Arbeitswalzen an demselben Briefhüllenzuschnitt
nacheinander vorzunehmen sind, nicht lagegenau zueinander erfolgen.
Für derartige
Arbeitsvorgänge
ist es wünschenswert,
die beteiligten Arbeitswalzen untereinander spielfrei anzutreiben.
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Dieselben Lagegenauigkeitsprobleme
treten auch bei Kartonagenmaschinen auf.
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Aus der
US 3,186,316 A ist eine Briefhüllenherstellungsmaschine
bekannt, bei der ein erster, gemeinsamer Antrieb den Schließklappenfalzmechanismus,
den Schließklappenfaltmechanismus
und den Briefhüllenzufuhrmechanismus
antreibt. Ein zweiter, gemeinsamer Antrieb ist mit dem Bodenklappenfalzmechanismus
sowie dem Bodenklappenfaltmechanismus antriebsverbunden. Mit dieser
Art der Zuordnung bestimmter Arbeitsstationen zu gemeinsamen Antrieben
soll es erleichtert werden, die Briefhüllenherstellungsmaschine auf
die Herstellung unterschiedlicher Briefhüllengrößen und/oder -arten umzurüsten. Vorschläge, die
beteiligten Arbeitswalzen spielfrei anzutreiben, werden nicht gemacht.
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Aus der
US 5,176,611 A ist eine separate Baugruppenanordnung
zur Verwendung in einer Briefhüllenherstellungsmaschine
bekannt, mittels der eine Gummierung und eine Abziehfolie auf eine
Klappe einer Briefhülle
aufgebracht und die Briefhüllenklappe
gefaltet wird sowie die fertig gestellten Briefhüllen zur Stapelbildung weitertransportiert
werden. Die bekannte Baugruppenanordnung weist zu den vorgenannten
Zwecken diverse Arbeitswalzen auf, die mittels Zahnrädern angetrieben
werden. Auch hier werden keine Vorschläge gemacht, wie ein spielfreier
Antrieb der Arbeitswalzen bewerkstelligt werden kann.
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In der
DE 43 31 042 A1 wird ein spielfreier Rundtischantrieb
einer an sich gattungsfremden Werkzeugmaschine mit drehbarem Tisch
zur Aufnahme der zu bearbeitenden Werkstücke beschrieben. Als Stand
der Technik wird in diesem Dokument erwähnt, dass in die Tischspindel
der Werkzeugmaschine ein Kompensationsmoment eingeleitet werden
kann. Dies kann entweder mittels eines Bremsrades oder mittels eines
weiteren Antriebs erfolgen, der parallel auf die Tischspindel wirkt.
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a) Technische Aufgabe
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Antriebseinrichtung bzw. ein Verfahren zum Antreiben mehrerer
Antriebswalzen in einer Vorrichtung zum Ver- und/oder Bearbeiten vereinzelter Zuschnitte
zu schaffen, welche bzw. welches es ermöglicht, Arbeitswalzen, welche
an einem Zuschnitt bestimmte Arbeitsvorgänge zueinander lagegenau vornehmen
sollen, spielfrei anzutreiben.
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b) Lösung der Aufgabe
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Diese Aufgabe wird mittels einer
Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. mittels
eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird eine Antriebseinrichtung
zum Antreiben mehrerer Arbeitswalzen in einer Vorrichtung zum Ver-
und/oder Bearbeiten vereinzelter Zuschnitte, welche die Vorrichtung
in einer Durchlaufrichtung durchlaufen und wobei die Arbeitswalzen
jeweils über
ein Zahnradgetriebe bzw. eine Zahnradpaarung miteinander antriebsverbunden
sind und die in Durchlaufrichtung hinterste oder vorderste Arbeitswalze
von einem Antriebsmotor antreibbar ist, vorgeschlagen, die dadurch
gekennzeichnet ist, dass sie eine aktiv oder passiv wirkende Bremseinrichtung aufweist,
mittels welcher die in Durchlaufrichtung vorderste oder hinterste
Arbeitswalze mit einem Bremsmoment beaufschlagbar ist. Bei der Vorrichtung
zum Ver- und/oder Bearbeiten vereinzelter Zuschnitte kann es sich
beispielsweise um eine Briefhüllenherstellungsmaschine
oder um eine Kartonagenherstellungsmaschine handeln. Auch sonstige
Maschinen, bei denen zuvor vereinzelte Zuschnitte lagegenau gehandhabt
werden müssen,
können
mit der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung
versehen werden.
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Die mit der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung
angetriebenen Arbeitswalzen führen
verschiedene Arbeitsvorgänge
an jeweils einem Zuschnitt durch, welche aufgrund der Spielfreiheit
des Arbeitswalzenantriebsstrangs lagegenau zueinander erfolgen können. Unter
Arbeitswalzen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Walzen verschiedenster Art,
beispielsweise Bodenfaltzylinder, Gegendruckzylinder, Vorbruchzylinder
und auch reine Transportwalzen zu verstehen.
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Bei der Bremseinrichtung kann es
sich um an sich herkömmliche
Bremsen, wie beispielsweise Scheibenbremsen, Backenbremsen, Wirbelstrombremsen
oder elektromagnetische Bremsen handeln. Vorzugsweise wird als Bremseinrichtung
neben dem die hinterste oder vorderste Arbeitswalze antreibenden
Antriebsmotor ein zweiter Motor verwendet. Er wirkt als Brems- oder
Gegenmotor. Besonders vorteilhaft ist es, wenn. das auf die vorderste
oder hinterste Arbeitswalze aufzubringende Bremsmoment variabel
eingestellt werden kann. Erfindungsgemäß wird dabei das Bremsmoment
in Abhängigkeit
von der Größe des Nennmoments
des die hinterste oder vorderste Arbeitswalze antreibenden Antriebsmotors eingestellt.
Beispielsweise kann das Bremsmoment weniger als 50 %, vorzugsweise
weniger als 20 %, insbesondere weniger als 10 % des Nennmoments des
Antriebsmotors betragen. Als vorteilhaft hat sich insbesondere ein
Bremsmoment in dem Bereich von 5 % bis 20 % des Nennmoments des
Antriebsmotors ergeben.
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Als Bremseinrichtungen können aktive Bremseinrichtungen
oder passive Bremseinrichtungen verwendet werden. Unter einer aktiven
Bremseinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise
ein Motor zu verstehen, der an der vordersten oder hintersten Arbeitswalze
des Arbeitswalzenstrangs ein Brems- bzw. drückendes Gegenmoment erzeugt,
welches auch bei Stillstand der Arbeitswalzen wirkt. Im Gegensatz
dazu handelt es sich um eine passive Bremseinrichtung im Sinne der
vorliegenden Erfindung, wenn auf die vorderste Arbeitswalze bei
Stillstand kein Bremsmoment mehr ausgeübt wird, wie beispielsweise
bei einer Scheibenbremse.
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Bei Verwendung einer aktiven Bremseinrichtung
gewährleistet
das erfindungsgemäße Verfahren somit,
dass nicht nur während
der Antriebsphase der Arbeitswalzen durch den Antriebsmotor, sondern
im Bedarfsfall auch bei Stillstand der Arbeitswalzen ein die Zahnspielfreiheit
bewirkendes Gegenmoment auf die vorderste oder hinterste Arbeitswalze
aufgebracht werden kann.
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Ein weiteres Beispiel für eine passive
Bremseinrichtung ist eine Arbeitsstation der Vorrichtung zum Ver-
und/oder Bearbeiten vereinzelter Zuschnitte selbst. Weist diese
Arbeitsstation zwischen ihren bewegten und unbewegten Teilen eine
verhältnismäßig hohe
Eigenreibung auf und wird sie antriebsmäßig mit der vordersten oder
hintersten Arbeitswalze der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung verbunden,
so wirkt sie an dieser Arbeitswalze als Bremseinrichtung im Sinne
der vorliegenden Erfindung. Eine Saugbandtransportstation, in der
die Zuschnitte während
des Transports in Durchlaufrichtung mittels Saugluft an wenigstens
einem Transportband oder -gurt gehalten werden, ist ein Beispiel
für eine
Arbeitsstation mit relativ hoher Eigenreibung.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beispielhaft in Zusammenhang mit einer
Briefhüllenherstellungsmaschine
sowie anhand der beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines Abschnitts einer Briefhüllenherstellungsmaschine;
und
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2 eine
schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung in
dem Abschnitt gemäß 1.
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1 zeigt
eine schematische Seitenansicht eines Teils einer Briefhüllenherstellungsmaschine,
in der stark vereinfacht nur einige Komponenten des gezeigten Maschinenabschnitts
dargestellt sind. In 1 rechts
ist ein Blatteinzug 11 zu erkennen, von welchem bereits
vereinzelt vorliegende Briefhüllenzuschnitte
eingezogen werden. In Durchlaufrichtung R der Briefhüllenzuschnitte
schließt
sich eine Druck- und Vorbruchstation 12 an, in der die
Briefhüllenzuschnitte
nach Bedarf auf den späteren
Außen- und/oder
Innenseiten der Briefhüllen
bedruckt und die Faltlinien vorgebrochen werden. In Durchlaufrichtung
R schließt
sich an die Druck- und Vorbruchstation 12 eine Fensterschneidestation 13 an,
die das Adressfenster aus den Briefhüllenzuschnitten ausschneidet.
Am linken Rand der 1 ist
außerdem ein
Saugbandtransport 14 zu erkennen, der die Briefhüllenzuschnitte
von der Fensterschneidestation 13 übernimmt und weitertransportiert
oder oberhalb dessen weitere Bearbeitungsschritte an den Briefhüllenzuschnitten
vorgenommen werden.
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2 zeigt
die Bereiche Drucken, Drucktrocknung und Vorbruch des in 1 dargestellten Abschnitts
der Briefhüllenherstellungsmaschine
in Seitenansicht. Es handelt sich um die Druck- und Vorbruchstation 12,
die insgesamt zehn Arbeitswalzen bzw. Wellen umfaßt. Die
Briefhüllenzuschnitte durchlaufen
die Druck- und Vorbruchstation 12 in 2 gemäß Pfeil
R von rechts nach links.
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Die fett gestrichelte Linie in 2 deutet die Bahn an, entlang
welcher die Briefhüllenzuschnitte die
zehn Arbeitswalzen durchlaufen. Dabei ist unerheblich, ob die Zuschnitte
von dem in 1 gezeigten
Blatteinzug 11 her in Durchlaufrichtung R zugeführt werden
oder ob ein nicht dargestellter Rollenvorsatz mit Schneidwerk vorgesehen
ist, der eine Briefhüllenmaterialbahn
abrollt, zurecht schneidet und die dadurch entstandenen Zuschnitte
von oben zuführt,
wie das rechte Anfangsende der Bahn 15 in 2 andeutet.
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Die in Durchlaufrichtung R hinterste
Arbeitswalze 1 übernimmt
den Zuschnitt vom Blatt- oder Bahnbereich
der Maschine. Die sich anschließende Arbeitswalze 2 dient
als Gegendruckzylinder eines nicht gezeigten Innendruckwerks zum
Bedrucken der Innenseiten der Zuschnitte und die Walzen 3 und 4 transportieren
den Zuschnitt zur Gegendruckwalze 5 eines nicht gezeigten
Außendruckwerks
zum Bedrucken der Außenseiten
der Zuschnitte. Die Arbeitswalzen 6 und 7 dienen
als Drucktrocknungsstrecke. Die Transportwalze 8 übernimmt
die Briefhüllenzuschnitte
von der Transportwalze 7 und transportiert sie zur Vorbruchwalze 9,
bevor die in Durchlaufrichtung R vorderste Transportwalze 10 den
Zuschnitt übernimmt.
Die Arbeitswalzen 2, 5 und 9 führen somit
an den Briefhüllenzuschnitten
Arbeitsvorgänge
aus, die lagegenau zueinander erfolgen müssen.
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Bei der gezeigten Ausführungsform
wird die Arbeitswalze 1 von einem Antriebsmotor M1 derart angetrieben,
dass sie sich im Uhrzeigersinn dreht. Diese Drehbewegung der Arbeitswalze 1 wird über in 2 nicht gezeigte Zahnradgetriebe
zwischen den Arbeitswalzen 1 und 2, 2 und 3, 3 und 4, 4 und 5, 5 und 6, 6 und 7, 7 und 8, 8 und 9 sowie 9 und 10 bis auf
die in Durchlaufrichtung R vorderste Arbeitswalze 10 übertragen.
Bei den jeweiligen Zahnradgetrieben handelt es sich vorzugsweise
ausschließlich
um zwei ineinander eingreifende Zahnräder. Alternativ sind selbstverständlich auch
andere Zahnradkombinationen denkbar, sofern sie zweckmäßiger sind.
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In 2 links
ist ein als Bremseinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung
fungierender Brems- bzw. Gegenmotor M2 gezeigt. Er ist vorzugsweise über eine
aus zwei Zahnrädern
bestehende Zahnradpaarung mit der vordersten Arbeitswalze 10 antriebs-
bzw. wirkverbunden und beaufschlagt diese mit einem entgegen der
Antriebswirkung des Antriebsmotors M1 wirkenden Bremsmoment. Dieses Bremsmoment
liegt vorzugsweise im Bereich von 5 % bis 20 % des Nennmoments des
Antriebsmotors M1, beispielsweise bei ca. 10 %.
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Das Bremsmoment bewirkt, dass die
in Rotationsrichtung einer angetriebenen Arbeitswalze rückwärtigen Zahnflanken
des dieser Arbeitswalze zugeordneten Zahnrades immer spielfrei an
den voreilenden Zahnflanken des der antreibenden Arbeitswalze zugeordneten
Zahnrades anliegen. Betrachtet man bei der gezeigten Ausführungsform
beispielsweise die Arbeitswalzen 3 und 4, so ist
die Arbeitswalze 4 die angetriebene Arbeitswalze während die
Arbeitswalze 3 die Funktion der antreibenden Arbeitswalze hat.
Betrachtet man stattdessen die Arbeitswalzen 4 und 5,
so handelt es sich bei der Arbeitswalze 5 um die angetriebene
Arbeitswalze während
die Arbeitswalze 4 die Funktion der antreibenden Arbeitswalze übernimmt.
Dies gilt in entsprechendem Sinne auch für die übrigen Arbeitswalzen 1, 2, 6, 7, 8, 9 und 10.
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Die Verwendung einer aktiven Bremseinrichtung
in Form des Gegenmotors M2 hat gegenüber der Verwendung einer passiven
Bremseinrichtung den Vorteil, dass selbst bei stillstehendem Motor
M1 und somit stillstehenden Arbeitswalzen 1 bis 10 ein Brems-
bzw. Gegenmoment auf den Arbeitswalzenstrang aufgebracht werden
kann. Dies gewährleistet für den Fall,
dass der Antriebsmotor M1 im Stillstand in unerwünschter Weise spielbehaftet
ist, eine erfindungsgemäße Spielfreiheit
zwischen den Arbeitswalzen 1 bis 10 auch bei deren
Stillstand. Dadurch wird die gewünschte
Takt- bzw. Lagegenauigkeit auch nach dem Wiederanfahren des Motors
M1 gewährleistet.
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Alternativ könnte man den Antriebsmotor
M1 und den Bremsmotor M2 in 2 auch
vertauschen, so dass die Arbeitswalze 10 angetrieben und
die Arbeitswalze 1 erfindungsgemäß gebremst wird. Vorzugsweise
wird der Antriebsmotor M1 jedoch an der die Briefhüllenzuschnitte übernehmenden
Stelle des Arbeitswalzenstrangs angeordnet, d.h. bei der gezeigten
Ausführungsform
an der Arbeitswalze 1.
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Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform könnte außerdem die
Anzahl der zu dem erfindungsgemäßen Arbeitswalzenstrang
gehörenden
Arbeitswalzen reduziert werden. Da die Walzen 2, 5 und 9 diejenigen
Arbeitswalzen sind, die hier an den Briefhüllenzuschnitten zueinander
lagegenau auszuführende
Arbeitsschritte vornehmen, wäre
es ausreichend, den Antriebsmotor M1 an der Arbeitswalze 2 und
den Bremsmotor M2 an der Arbeitswalze 9 anzuordnen. Die
Minimalanzahl der Arbeitswalzen des erfindungsgemäßen Arbeitswalzenstrangs
ist lediglich dadurch begrenzt, dass seine hinterste Arbeitswalze und
seine vorderste Arbeitswalze wenigstens diejenigen Arbeitswalzen
mit Lagegenauigkeitsanforderung sein müssen, die in Durchlaufrichtung
R am weitesten voneinander entfernt liegen.