DE10239398A1

DE10239398A1 - Vorrichtung zur Übernahme einer Bogenhinterkante von einem vorgeordneten Zylinder und zur Übergabe an ein Greifersystem, insbesondere in Bogenrotationsdruckmaschinen

Info

Publication number: DE10239398A1
Application number: DE10239398A
Authority: DE
Inventors: Andreas Fricke; Michael Puckl; Ludwig Reinhard; Matthias Schuster; Gunter Siebdrath
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2003-04-10
Also published as: JP2003118073A; JP4319822B2; US20030057643A1; US6752392B2

Abstract

Eine Vorrichtung zur Übernahme einer Bogenhinterkante (16) von einem vorgeordneten Zylinder (10) und zur Übergabe an ein Greifersystem, insbesondere Wendegreifer (15) einer nachgeordneten Trommel (13), insbesondere in Bogenrotationsdruckmaschinen, besitzt ein Sauger-Führungsgetriebe mit einem bewegbar gelagerten Saugerträger (19), an dem unterdruckbeaufschlagte Saugerköpfe (21) angeordnet sind. DOLLAR A Eine wesentliche Besonderheit ist darin zu sehen, dass der Saugerträger (19) als quer zu seiner Längsachse (26) verschwenkbares Rohrteil mit in seinem Inneren verlaufendem Saugluftkanal (30) ausgebildet ist und aus kohlefaserverstärktem Kunststoff-Laminat besteht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Vorrichtung der vorbezeichneten Art ist durch die DE 198 33 903 A1 bekannt geworden. Das Funktionsprinzip einer derartigen sog. Eintrommelwendung bedingt die Speicherung des zu wendenden Bogens auf dem vorgelagerten Druckzylinder. Das Erfassen und Abnehmen der Hinterkante muss somit durch Sauger erfolgen. Diese übergeben die Hinterkante, bevor die Vorderkante von den Druckzylindergreifern freigegeben wird, an Greifer der Wendetrommel. Um für diese Übergabevorgänge möglichst große Maschinen-Winkelintervalle zur Verfügung zu haben und den hinteren Bogenbereich möglichst tangentenstetig vom Druckzylinder abschälen und an weitere Greiferorgane der Wendetrommel übergeben zu können, ist mit dem Ansaugen der Hinterkante frühestmöglich zu beginnen. Die Sauger, die sich an einem Saugerträger befinden, sind dabei entlang einer Bahnkurve zu bewegen, die drei prozessbedingte Abschnitte enthält. In allen drei Abschnitten werden außerdem spezielle Lagewinkel der Saugflächen zum Druckzylinder, zum abzuschälenden hinteren Bogenbereich und zur Auflage des Wendetrommelgreifers, an den die Bogen-Hinterkante übergeben wird, gefordert.
Um die genannten Bewegungsabschnitte zu realisieren, die innerhalb eines Zylinder- Drehwinkels von ca. 25° auszuführen sind, ist ein dynamisch stabiles Führungsgetriebe notwendig. Eine Voraussetzung dafür ist eine Massebelegung der Getriebeglieder, die der Größe der von ihnen ausgeführten Bewegung umgekehrt proportional ist.
Da der Saugerträger extreme Wege und Drehwinkel überstreicht und somit einer extremen Beschleunigung unterliegt, sind Masse und Massenträgheitsmoment möglichst klein zu halten. Anderseits ist eine hinreichende Steifigkeit dieses Bauteils erforderlich, um die notwendige Stabilität für den Bogentransport zu besitzen und gegenüber Havariefällen (z. B. Bogen-Hineinziehen und -Verknüllen) unempfindlich zu sein. Den vorgenannten Anforderungen wird das bekannte Sauger-Führungsgetriebe nach DE 198 33 903 Al nicht optimal gerecht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen massearmen Sauger-Träger zu schaffen, der trotzdem gute Steifigkeitseigenschaften, vergleichbar denen einer entsprechenden Stahlkonstruktion, besitzt.
Gemäss der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Grundgedankens der Erfindung sind den Patentansprüchen 2-20 zu entnehmen.
Der erfindungsgemäße Saugerträger, einschließlich der mit ihm mechanisch und pneumatisch verbundenen Elemente, stellt ein massearmes Bauteil mit dennoch hoher Steifigkeit dar. Hierdurch wird die Belastung der Getriebeglieder und Gelenke des Sauger- Führungsgetriebes wesentlich verringert, was vorteilhafterweise zu einer Reduzierung der trägheitsbedingten Verformungen führt. Gleichzeitig wird die Eigenfrequenz des Getriebes erhöht, wodurch sich unerwünschte Resonanzen auf höhere Antriebswinkelgeschwindigkeiten verlagern. Beide Effekte erhöhen die Arbeitsgenauigkeit des Getriebes und die maximal mögliche Betriebsdrehzahl.
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht, die im Folgenden näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 - schematisch - eine Zylinderanordnung einer Bogenrotationsdruckmaschine, mit Wendetrommelgreifer und - teilweise dargestelltem - Sauger- Führungsgetriebe,
Fig. 2 den aus Fig. 1 ersichtlichen Teil des Sauger-Führungsgetriebes in perspektivischer Darstellung, und
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2.
In Fig. 1 bezeichnet 10 einen Zylinder, z. B. Druckzylinder, der einen Bogen 11 transportiert. Die Drehrichtung des Zylinders 10 markiert ein Pfeil 12. Ein dem Zylinder 10 unmittelbar nachgeordneter weiterer Zylinder ist mit 13 beziffert. Hierbei handelt es sich um eine Wendetrommel, deren Drehrichtung durch einen Pfeil 14 angedeutet ist. An der Wendetrommel 13 und mit dieser umlaufend ist ein insgesamt mit 15 bezeichnetes Greifersystem angeordnet, welches dazu vorgesehen ist, den Bogen 11 an dessen Hinterkante 16 zu übernehmen und zu wenden.
Damit die Bogen-Hinterkante 16 und somit der Bogen 11 von dem Greifersystem 15 erfasst werden kann, muss zunächst die Bogen-Hinterkante 16 vom Zylinder 10 abgehoben werden. Hierzu dient ein insgesamt mit 17 bezifferter Sauger, der im Einzelnen insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist. Der durch ein - in der Zeichnung nur teilweise dargestelltes - Sauger-Führungsgetriebe betätigte Sauger 17 ist ebenfalls an der Wendetrommel 13 mit dieser umlaufend angeordnet. Durch das Sauger-Führungsgetriebe wird der Sauger 17 bzw. dessen Saugerköpfe (s. Fig. 2) entlang einer in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie 18 angedeuteten Bahnkurve bewegt, die drei prozessbedingte Abschnitte enthält: Ansaugabschnitt a, Abschälabschnitt b und Übergabeabschnitt c. In allen drei Abschnitten muss außerdem für spezielle Lagewinkel der Saugflächen zum Zylinder 10, zum abzuschälenden hinteren Bogenbereich 16 und zur Auflage des Wendetrommelgreifers 15, an den die Bogen-Hinterkante 16 übergeben wird, gesorgt werden.
Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht (vgl. aber auch Fig. 3), weist der Sauger 17 einen rohrförmigen Saugerträger 19 mit polygonalem oder kreisförmigem Querschnitt auf, in den Saugerrohre 20 eingesetzt sind. Am freien Ende der Saugerrohre 20 sind Saugerköpfe 21 befestigt. Weiterhin sind mit dem rohrförmigen Saugerträger 19 Gelenkhebel 22, 23 unlösbar form- und stoffschlüssig verbunden, in die jeweils zwei Metallbuchsen 24, 25 als Gelenkelemente einlaminiert sind. Die Gelenkhebel 22, 23 bilden zusammen mit den Gelenkelementen 24, 25 kinematisch notwendige Bestandteile des Saugergetriebes. Dabei können die Metallbuchsen 24, 25 als Aufnahmen für Wälzlager bzw. Gelenkbolzen (nicht gezeigt) dienen oder direkt mit den Gelenkelementen benachbarter Glieder des Sauger-Führungsgetriebes in drehbeweglicher Verbindung stehen. Um den Sitz der Metallbuchsen 24, 25 im Gelenkhebel 22 bzw. 23 formschlüssig zu verbessern, kann die umgebende innere Mantelfläche des jeweiligen Gelenkhebels 22 bzw. 23 strukturiert (z. B. gerändelt) sein.
Der rohrförmige Saugerträger 19 enthält mehrere Lagen Kohlefasergewebe, die eine gezielte Faserausrichtung für eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit besitzen. Dazu wird vorzugsweise im Außenbereich des rohrförmigen Saugerträgers 19 in einer Dicke von ca. 50% der Gesamt-Wandstärke des Kohlefaseraufbaus eine +45°/-45°-Faseranordnung bezüglich der Längsachse 26 zur Aufnahme der Torsionsbelastung realisiert. Im inneren Bereich des Kohlefaseraufbaus ist eine einheitlich in Richtung der Längsachse 26 gerichtete 0°-Faseranordnung zur Erzielung einer hohen Biegesteifigkeit vorgesehen.
Die Saugerrohre 20 besitzen eine gezielt einheitlich gerichtete 0°-Faseranordnung entlang ihrer jeweiligen Längsachse 27 zur Erzielung einer hohen Biegesteifigkeit. An den freien Enden der Saugerrohre 20 sind - zur Armierung der Saugerköpfe 21 und zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber der über die Saugerköpfe 21 eingeleiteten Querkraft - durch Umfangswicklungen hergestellte Ringe aus Kohlefaser-Kunststoff angeordnet (nicht dargestellt).
Die Gelenkhebel 22, 23 sind aus einem Einzelroving (Einzelfasern) und Gewebe gefertigt. Der Roving in den Gelenkhebeln 22, 23 ist nach einer speziellen Ablageanordnung verarbeitet, um einen optimalen belastungsgerechten Faserverlauf zu garantieren.
Die Gelenkhebel 22, 23 sind mit dem rohrförmigen Saugerträger 19 form- und stoffschlüssig verklebt. In gleicher Weise ist mit dem rohrförmigen Saugerträger 19 ein Saugluftstutzen 28 verklebt, der zusammen mit dem rohrförmigen Saugerträger 19 und den Saugerrohren 20 zur Versorgung der Saugerköpfe 21 mit getakteter Saugluft dient.
Beim Ansaugen der Bogenhinterkante 16 (Fig. 1) bewirkt der Saugluftstrom zunächst ein dynamisches Anspringen des Bogens 11 an die Saugerköpfe 21. Nachdem sich der Bogen 11 an die Saugerköpfe 21 angelegt hat, werden diese durch den Bogen 11 abgedichtet. In den pneumatisch verbundenen - in Fig. 3 mit 29, 30 und 31 bezifferten - Saugkanälen von Saugluftstutzen 28, Saugerträger 19 und Saugerrohren 20 erhöht sich der Unterdruck zu einem maximalen statischen Wert, wodurch der Bogen 11 gehalten wird.
Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass - zur Minimierung des zu evakuierenden Volumens und zur Beschleunigung des zeitkritischen Aufbaus des Unterdrucks - die Querschnittsabmessungen der Saugkanäle 30, 31 bis auf den notwendigen Strömungsquerschnitt reduziert werden, der zum Hinterkantenanspringen erforderlich ist. Dazu sind - wie aus Fig. 3 hervorgeht - der rohrförmige Saugerträger 19 und die Saugerrohre 20 mit einem massearmen duromeren Schauminlett 32 bzw. 33 ausgekleidet. Dieses besteht aus einem reaktiven geschlossenzelligen Polyurethanschaum, vorzugsweise mit einer Rohdichte von etwa 50 g/dm³. Durch eine gezielte Temperaturführung besitzt das Hartschauminlett einen integralen Aufbau, der sich durch eine dichte Randschicht der dem Vakuum bzw. dem Kohlefaser zugewandten Bereiche mit einer Dichte von ca. 800 g/dm³ und eine leichte Schaumstruktur im Inneren des Inletts mit einer Dichte von ca. 20 g/dm³ auszeichnet.
Während der luftdurchströmte Querschnitt 31 in den Saugerrohren 20 ca. 20-40% des Saugerrohr-Außendurchmessers beträgt, besitzt der Saugluftkanal 30 im rohrförmigen Saugerträger 19 eine Querschnittsfläche von 10-30% der Querschnittsfläche, die von der inneren Kohlefaserkunststoff-Mantelfläche 34 aufgespannt wird.
Die beschriebene Ausführung eines massearmen Saugerträgers 19, inklusive Gelenkhebel 22, 23, Saugluftstutzen 28 und Saugerrohre 20, mit hinreichender Bauteilsteifigkeit senkt die Belastung der Getriebeglieder und Gelenke des Sauger-Führungsgetriebes, was zu einer Reduzierung der trägheitsbedingten Verformungen führt. Gleichzeitig wird die Eigenfrequenz des Getriebes erhöht, wodurch sich unerwünschte Resonanzen auf höhere Antriebswinkelgeschwindigkeiten verlagern. Beide Effekte erhöhen die Arbeitsgenauigkeit des Sauger-Führungsgetriebes und die maximal mögliche Betriebsdrehzahl. Bezugszeichenliste 10 Zylinder
11 Bogen
12 Drehrichtung des Zylinders 10
13 Wendetrommel
14 Drehrichtung der Wendetrommel 13
15 Greifersystem
16 Bogen-Hinterkante
17 Sauger
18 Bahnkurve
19 Saugerträger
20 Saugerrohr
21 Saugerkopf
22 Gelenkhebel
23 Gelenkhebel
24 Metallbuchse
25 Metallbuchse
26 Längsachse des Saugerträgers 19
27 Längsachse des Saugerrohrs 20
28 Saugluftstutzen
29 Saugluftkanal
30 Saugluftkanal
31 Saugluftkanal
32 Hartschauminlett
33 Hartschauminlett
34 Kohlefaser-Kunststoff-Mantelfläche

Claims

1. Vorrichtung zur Übernahme einer Bogenhinterkante (16) von einem vorgeordneten Zylinder (10) und zur Übergabe an ein Greifersystem, insbesondere Wendegreifer (15) einer nachgeordneten Trommel (13), insbesondere in Bogenrotationsdruckmaschinen, mit einem Sauger-Führungsgetriebe, das einen bewegbar gelagerten Saugerträger (19) aufweist, an dem unterdruckbeaufschlagte Saugerköpfe (21) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugerträger (19) als senkrecht zu seiner Längsachse (26) bewegbares Rohrteil mit in seinem Inneren verlaufendem Saugluftkanal (30) ausgebildet ist und aus kohlefaserverstärktem Kunststoff-Laminat besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugerköpfe (21) jeweils über in Reihe beabstandet quer zur Saugerträger- Längsachse (26) am Saugerträger (19) angeordnete Saugerrohre (20) mit dem rohrförmigen Saugerträger (19) mechanisch und pneumatisch verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Saugerrohre (20) aus kohlefaserverstärktem Kunststoff-Laminat bestehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass - zur Zuführung der Saugluft - am rohrförmigen Saugerträger (19) ein Saugluftstutzen (28) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Saugerträger (19) und Saugerrohre (20) innen mit einem den Saugluft- Strömungsquerschnitt (30 bzw. 31) reduzierenden Schauminlett (32 bzw. 33) ausgekleidet sind (Fig. 3).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Saugluftkanals (30) im rohrförmigen Saugerträger (19) 10-30% des durch den kohlefaserverstärkten Kunststoffmantel (34) vorgegebenen Innenquerschnitts beträgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugluft-Strömungsquerschnitt (31) innerhalb der Saugerrohre (20) jeweils 20-40% des gesamten Saugerrohrquerschnitts beträgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schauminlett (32 bzw. 33) aus einem massearmen duromeren Kunststoff besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hartschauminlett (32 bzw. 33) aus einem reaktiven geschlossenzelligen Polyurethanschaum besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der massearme duromere Kunststoff eine Rohdichte von etwa 50 g/dm³ besitzt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das (Hart-) Schauminlett (32 bzw. 33) einen integralen Aufbau aufweist, derart, dass es sowohl in seiner an den Saugluftkanal (30 bzw. 31) angrenzenden Innenschicht wie auch in seiner an das Kohlefasermaterial angrenzenden Außenschicht eine (hohe) Dichte von ca. 800 g/dm³ und in seinem dazwischenliegenden Inneren eine leichte Schaumstruktur von ca. 20 g/dm³ aufweist.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die am rohrförmigen Saugerträger (19) angreifenden Gelenkhebel (22, 23) wie auch der Saugluftstutzen (28) aus kohlefaserverstärktem Kunststoff-Laminat bestehen.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Saugerträger (19), Saugerrohre (20), Gelenkhebel (22, 23) und Saugluftstutzen (28) form- und stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Gelenkhebel (22, 23) und der Saugluftstutzen (28) aus kohlefaserverstärktem Kunststoff-Laminat und Polyurethan-Kern bestehen.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kohlefaserverstärkte Kunststoffmantel (34) des rohrförmigen Saugerträgers (19) aus mehreren Lagen Kohlefasergewebe besteht, die eine gezielte Faserausrichtung für eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit aufweisen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Saugerträger (19) auf etwa 50% der Wandstärke seines Kohlefaseraufbaus (34) eine +45°/-45°-Faseranordnung, bezogen auf seine Längsachse (26), besitzt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Saugerträger (19) auf etwa 50% der Wandstärke seines Kohlefaseraufbaus (34) eine einheitlich in Richtung seiner Längsachse (26) gerichtete 0°-Faseranordnung besitzt.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2-17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlefaseraufbau der Saugerrohre (20) eine einheitlich in Richtung der Längsachse (27) des jeweiligen Saugerrohrs (20) gerichtete 0°-Faseranordnung aufweist.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2-18, dadurch gekennzeichnet, dass an den freien Enden der Saugerrohre (20) durch Umfangswicklungen hergestellte Kohlefaser-Kunststoffringe angeordnet sind, die zur Armierung der Saugerköpfe (21) und zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber der über die Saugerköpfe (21) eingeleiteten Querkraft dienen.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Saugerträger (19) als binäres oder ternäres Getriebeglied ausgebildet ist und dementsprechend zwei bzw. drei integrierte Gelenkelemente (22, 23) des Sauger-Führungsgetriebes besitzt, die mehrfach über die Bauteilbreite angeordnet sein können.