DE10311393B4 - Falzzylinder mit an seiner Mantelfläche verstellbaren Elementen - Google Patents

Abstract

Falzzylinder (01), der an seiner Mantelfläche verstellbare Elemente (03) zum Verstellen des Umfangs des Falzzylinders (01) trägt, wobei eine Stellbewegung der verstellbaren Elemente (03) über ein an einer Stirnseite des Falzzylinders (01) angeordnetes Ritzel (07) antreibbar ist, wobei das Ritzel (07) an einen zum Falzzylinder (01) koaxialen und relativ zum Falzzylinder (01) drehbaren Zahnkranz (08) gekoppelt ist, wobei der drehbare Zahnkranz (08) eine Innenverzahnung aufweist, wobei ein Ausgleichsgetriebe (17; 31) mit einem Antriebsanschluss (23; 36), einem Stellanschluss (19) und einem Abtriebsanschluss (24; 33) angeordnet ist, wobei an dem Abtriebsanschluss (24; 33) ein den Zahnkranz (08) antreibendes Zahnrad (14) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenverzahnung des Zahnkranzes (08) das Zahnrad (14) zum Antreiben des Zahnkranzes (08) angreift, dass der Falzzylinder (01) und der Zahnkranz (08) von einem gemeinsamen Motor angetrieben sind, dass der gemeinsame Motor an einem zweiten Zylinder (02) angreift, und dass von der Achse (B) des zweiten...

Description

• Die Erfindung betrifft einen Falzzylinder mit an seiner Mantelfläche verstellbaren Elementen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Derartige verstellbare Elemente können unterschiedlichen Zwecken dienen. So ist z. B. in DE 38 21 442 C2 ein Falzzylinder beschrieben, an dessen Mantelfläche eine Vielzahl von flexiblen Bügeln angebracht sind, die jeweils an einem ihrer Längsenden fest gehalten sind und deren anderes Längsende in Umfangsrichtung verschiebbar ist, um so diverse Stellungen der Bügel einzustellen, bei denen diese sich je nach Ausmaß der Stellbewegung unterschiedlich weit über die Mantelfläche des Zylinders hinauswölben und so dem Zylinder einen variablen Umfang verleihen.
• DE 39 06 975 A1 beschreibt einen Falzapparat, bei dem die Mantelfläche eines Falzzylinders Segmente umfasst, die mit Hilfe eines Exzentermechanismus in radialer Richtung des Zylinders verstellbar sind, um den Durchmesser des Zylinders so an die Verarbeitung von Produkten unterschiedlicher Stärken anzupassen, dass ein Spalt zwischen dem Zylinder mit den radial verstellbaren Segmenten und einem zweiten Zylinder, welchen die Produkte passieren müssen, auf ein unabhängig von der Stärke der Produkte gleichbleibendes Untermaß einstellbar ist.
• Es ist wünschenswert, die Verstellung der verstellbaren Elemente am laufenden Falzapparat vornehmen zu können, um so Veränderungen, die sich aus einer Verstellung der Elemente ergeben, in der laufenden Produktion verfolgen zu können und so schnell und gezielt eine Feineinstellung vornehmen zu können. Dazu ist es einerseits erforderlich, eine Antriebskraft auf die verstellbaren Elemente bei Drehung des Zylinders gezielt übertragen zu können; andererseits muss sichergestellt sein, dass eine einmal vorgenommene Einstellung während des Betriebs des Falzapparats unverändert erhalten bleibt. Die DE 38 21 442 C2 schlägt zu diesem Zweck ein Ausgleichsgetriebe in Form eines Planetengetriebes vor, von dem ein Antriebsanschluss eine zur Drehung des Zylinders proportionale Drehung empfängt, ein Abtriebsanschluss ein auf der Welle des Zylinder sitzendes, gegen den Zylinder verdrehbares Zahnrad antreibt und dieses wiederum mit einem weiteren Zahnrad drehsteif zusammenhängt, welches an der Stirnseite des Zylinders angeordnete Ritzel drehantreibt, die jeweils die Antriebskraft auf die verstellbaren Elemente übertragen.
• Die US 5 313 883 A zeigt einen Zylinder eines Falzapparates mit verstellbaren Elementen zur Durchmesserveränderung, wobei ein Zahnkranz mit einer Innen- und Außenverzahnung vorgesehen ist, die jeweils mit Rädern gekoppelt sind.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Falzzylinder mit an seiner Mantelfläche verstellbaren Elementen zu schaffen, wobei ein zugehöriges Ausgleichsgetriebe einen einfachen Antrieb aufweist.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
• Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere darin, dass durch die Übertragung einer Drehantriebskraft auf den Zahnkranz an einer Innenverzahnung desselben eine besonders kompakte Bauform erzielbar ist. Insbesondere bei einem Falzmesserzylinder ist nämlich durch eine stirnseitige Öffnung des Zylinders eine Welle eines Falzmesserträgers hindurchgeführt. Dessen exzentrische Anordnung erfordert einen großen Durchmesser der stirnseitigen Öffnung und damit der den Zylinder tragenden Welle auf Seiten dieser Öffnung. Infolgedessen muss ein Zahnrad, das besagtes um die hohle Welle drehbares Zahnrad antreibt, in einer Entfernung von der Achse der Welle angeordnet sein, die größer ist als der Durchmesser ihrer Öffnung. Indem ein solches Zahnrad an einer Innenverzahnung eines Zahnrades angreift, kann es im Inneren der Öffnung an einem Ort platziert werden, der nicht von der Welle des Falzmesserträgers belegt ist, was eine platzsparende Konstruktion ermöglicht.
• Das in den Zahnkranz eingreifende Zahnrad ist zweckmäßigerweise an einen Abtriebsanschluss eines Ausgleichsgetriebes angeschlossen, und ein Antriebsanschluss dieses Ausgleichsgetriebes ist an die Drehung des Zylinders gekoppelt, so dass der Zylinder und der Zahnkranz in einer festen Phasenbeziehung zueinander rotieren, wenn gleichzeitig der Stellanschluss des Ausgleichsgetriebes stillsteht. Solange Zylinder und Zahnkranz mit fester Phasenbeziehung rotieren, wird keine Stellbewegung der Stellelemente angetrieben; diese ist ausschließlich über den Stellanschluss des Ausgleichsgetriebes gesteuert.
• Die Ritzel, welche die Stellbewegung der verstellbaren Elemente antreiben, sind vorzugsweise an eine Außenverzahnung des Zahnkranzes gekoppelt.
• Um eine feste Phasenbeziehung zwischen Zahnkranz und Zylinder zu garantieren, sind beide von einem gemeinsamen Motor angetrieben. Diverse Möglichkeiten der Führung des Antriebsstrangs vom Motor zum Zylinder bzw. zum Zahnkranz werden in der Beschreibung erläutert.
• Das Ausgleichsgetriebe ist als Planetengetriebe oder, unter dem Gesichtspunkt der Kompaktheit bevorzugt, als „Harmonic-Drive"-Getriebe (HD-Getriebe) realisiert.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
• Es zeigen:
• 1 eine perspektivische Ansicht eines Falzzylinders und eines Messerzylinders eines Falzapparats gemäß der Erfindung;
• 2 eine schematische Darstellung des Getriebes des Falzapparats aus 1;
• 3 eine Variante des Getriebes aus 2;
• 4 und 5 zwei Varianten einer zweiten Ausgestaltung des Getriebes;
• 6 und 7 zwei Varianten einer dritten Ausgestaltung des Getriebes.
• 1 zeigt einen Zylinder 01, z. B. einen Falzzylinder 01 und einen Zylinder 02, z. B. einen Messerzylinder 02 eines Falzapparats gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. Der Messerzylinder 02 ist mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor direkt verbunden. Ein Antriebsstrang des Falzzylinders 01 verläuft vom Antriebsmotor über den Messerzylinder 02 und ein zwischen den Zylindern 01; 02 angeordnetes, nicht gezeigtes Getriebe.
• Der Messerzylinder 02 trägt zwei sich über seine gesamte axiale Breite erstreckende Messer zum Durchtrennen eines endlosen Materialstrangs, z. B. eines Papierstrangs in einzelne in dem Falzapparat zu falzende Produkte. Die Messer sowie Greifer oder Punkturnadeln des Falzzylinders 01, die zum Halten der vereinzelten Produkte dienen, sind, da an sich bekannt, in der Figur nicht dargestellt. Flexible Elemente 03, z. B. Bügel 03 an der Oberfläche des Zylinders 01 sind, wie aus der eingangs zitierten DE 38 21 442 C2 bekannt, an einem ihrer Enden fest und am anderen in Umfangsrichtung verschiebbar am Mantel des Falzzylinders 01 gehalten. Die verschiebbaren Enden sind in axialer Richtung des Falzzylinders 01 betrachtet von beiden Seiten geführt, d. h. sie können im wesentlichen keine Bewegung in axialer Richtung ausführen. Von den verschiebbaren Enden der Bügel 03 aus ins Innere des Falzzylinders 01 gerichtete Stifte greifen jeweils in schräge Schlitze 04 (siehe 2) einer im Inneren des Falzzylinders 01 verborgenen, axial verschiebbaren Leiste 06 ein. Jede dieser Leisten 06 weist an ihrem Stirnende ein Innengewinde auf, in das eine Gewindewelle eingreift. Jede in dem Falzzylinder 01 drehbar aber axial fest gehaltene Gewindewelle trägt an einem Ende ein Antriebsrad 07, insbesondere ein Ritzel 07, das an der Stirnseite des Faltzylinders 01 sichtbar ist. Die Ritzel 07 kämmen mit einen Stellring 08, insbesondere mit einer Außenverzahnung eines Zahnkranzes 08, der an der Stirnseite des Faltzylinders 01 drehbar, eine zentrale Öffnung 09 umgebend, angeordnet ist.
• Eine Drehung des Zahnkranzes 08 relativ zum Zylinder 01 treibt eine Drehung der Ritzel 07 und über diese eine axiale Verschiebung der Leisten 06 an. Diese bewirkt über die Schlitze 04 eine Verschiebung der beweglichen Enden der Bügel 03 in Umfangsrichtung und damit eine mehr oder weniger starke Vorwölbung der Bügel 03 über die Umfangsfläche des Zylinders 01 hinaus.
• Bei der hier gezeigten Ausgestaltung sind drei Ritzel 07 jeweils entsprechend drei in Umfangsrichtung des Falzzylinders 01 aufeinanderfolgenden Gruppen von Bügeln 03 vorgesehen.
• Durch die zentrale Öffnung 09 greift ins Innere des Faltzylinders 01 exzentrisch eine Welle 11 eines Falzmesserträgers oder Spiders ein. Der Spider trägt an zwei diametral gegenüberliegenden Armen 12 in 1 verdeckte Falzmesserwellen, an denen jeweils ein kammähnliches Falzmesser 13 montiert ist. Das Falzmesser 13 rotiert um die Falzmesserwelle gekoppelt an die Drehung des Spiders um die Welle 11. Aus Schlitzen zwischen den Bügeln 03 herausragende Spitzen eines der Falzmesser 13 sind in 1 zu sehen.
• In der Öffnung 09 ist ferner ein Zahnrad 14 exzentrisch angeordnet, das mit einer Innenverzahnung des Zahnkranzes 08 kämmt. Das Zahnrad 14 ist über eine Welle 16 starr an ein in der Übersetzung veränderbares Getriebe 17, ein Ausgleichsgetriebe 17 wie z. B. als sogenannter Wave Generator oder Harmonic-Drive-Getriebe 17 (HD-Getriebe 17) ausgeführtes Differenzialgetriebe gekoppelt. Die innere Struktur des Getriebes 17 und seine Beziehung zu einem Stellantrieb 18 und dem Messerzylinder 02 sind am besten in dem Schema der 2 zu erkennen. Der Stellantrieb 18 ist in 1 als ein Motor 18 gezeigt; es könnte sich aber auch um einen arretierbaren, handgetriebenen Antrieb handeln.
• Das Schema der 2 gibt den in 1 gezeigten Aufbau in Form eines idealisierten Schnitts wieder. Der Stellantrieb 18 greift über einen Stellanschluss 19, z. B. eine Stellwelle 19 am HD-Getriebe 17 an. Die Stellwelle 19 hat einen unrunden Abschnitt 21, genauer gesagt, von elliptischem Querschnitt , auch als Rotor 21 bezeichnet, auf dem, getrennt durch Lager, z. B. Kugellager mit entsprechend der Form des Rotors 21 elliptischem Querschnitt, eine flexible Hülse 22 aufgezogen ist. Die außenverzahnte Hülse 22 kämmt an zwei Stellen ihres Umfangs mit Innenverzahnungen von zwei sie umgebenden, nebeneinander angeordneten Hohlrädern 23; 24 von kreisrundem Querschnitt. Das Hohlrad 23, das den Antriebsanschluss des HD-Getriebes 17 bildet, trägt eine Außenverzahnung 26, an der ein durch Zahnräder 27; 28; 29 gebildeter Antriebsstrang angreift. Das Zahnrad 29 ist koaxial zum Messerzylinder 02 und mit diesem drehfest verbunden.
• Das den Abtriebsanschluss des HD-Getriebes 17 bildende Hohlrad 24 ist über die Welle 16 drehfest mit dem in den Zahnkranz 08 eingreifenden Zahnrad 14 verbunden.
• Das Verhältnis der Drehzahlen von Messerzylinder 02 und Falzzylinder 01 entspricht dem Verhältnis der Zahl der Gruppen von parallelen Bügeln 03 des Falzzylinder 01 zur Zahl der Messer des Messerzylinders 02 und beträgt im hier betrachteten Fall 3:2. Die Zahnzahlen auf dem Antriebsstrang des Zahnkranzes 08 sind so festgelegt, dass der Zahnkranz 08 mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Falzzylinder 01 rotiert, solange die Stellwelle 19 steht, so dass die Leiste 06 sich nicht axial verschiebt und die Form der Bügel 03 unverändert bleibt. Ein Drehen an der Stellwelle 19 bewirkt eine Verdrehung des Zahnkranzes 08 in Bezug auf den Falzzylinder 01 und damit eine Verformung der Bügel 03, die den Umfang des Falzzylinders 01 verändert.
• Bei der Variante der 3 ist das HD-Getriebe 17 durch ein Getriebe 31, z. B.
• Ausgleichsgetriebe 31, z. B. ein Planetengetriebe 31 ersetzt. Die Stellwelle 19 greift an einem Sonnenrad 32 des Planetengetriebes 31 an, eine Außenverzahnung 34 eines Hohlrades 33 dient als Antriebsanschluss für den gebildeten Antriebsstrang durch die Zahnräder 27; 28; 29, und ein Planetenträger 36 ist drehfest mit dem Zahnrad 14 verbunden. Die Arbeitsweise der Variante ist die gleiche wie bei der zuvor mit Bezug auf 1 und 2 beschriebenen Ausgestaltung.
• Das in 4 gezeigte Schema unterscheidet sich von dem der 2 dadurch, dass das antriebsseitige Hohlrad 23 des HD-Getriebes 17 nicht an den Messerzylinder 02 koppelt, sondern über eine Welle 37 mit einem Zahnrad 38 verbunden ist, welches mit einer Innenverzahnung 39 des Falzzylinders 01 kämmt. Die Welle 16, die das den Zahnkranz 08 antreibende Zahnrad 14 mit dem abtriebsseitigen Hohlrad 24 verbunden, ist hohl und umgibt die Welle 37.
• 5 zeigt eine entsprechende Konstruktion, bei der wiederum das HD-Getriebe 17 durch ein Planetengetriebe 31 ersetzt ist.
• Wie bereits weiter oben erwähnt, trägt der Falzzylinder 01 Halteeinrichtungen wie z. B. Greifer oder Punkturnadeln, die an die Drehung des Zylinders 01 gekoppelt beweglich sind, um sich jeweils an einer festgelegten Aufnahmestelle des Zylinderumfangs an einem dort zugeführten Produkt zu schließen und dieses für den weiteren Transport und die Bearbeitung am Zylinder 01 festzuhalten und sich an einer Abgabestelle wieder zu öffnen, so dass das Produkt an einen weiteren Zylinder oder dergleichen übergeben werden kann. Diese Haltevorrichtungen können in einer Einzel- oder Sammelbetriebsart betrieben werden. In der Einzelbetriebsart öffnen sie sich bei jedem Durchgang durch die Abgabestelle, um das von ihnen gehaltene Produkt freizugeben; in der Sammelbetriebsart durchläuft eine solche Haltevorrichtung jeweils einmal die Abgabestelle, ohne zu öffnen, empfängt dann bei einem erneuten Durchlauf durch die Annahmestelle ein zweites Produkt und gibt beide Produkte bei einem zweiten Durchlauf durch die Abgabestelle gemeinsam ab. Die Bewegung dieser Halteeinrichtungen ist bekannterweise gesteuert mit Hilfe einer (nicht gezeigten) zum Falzzylinder 01 koaxialen Kurvenscheibe, auf der Schwenkarme der Halteeinrichtungen abrollen, und die an einem der Abgabestelle entsprechenden Ort eine Aussparung aufweist, in welcher ein sie passierender Schwenkarm eintaucht, woraufhin sich die entsprechende Halteeinrichtung öffnet und das gehaltene Produkt freigibt. Um im Sammelbetrieb zu erreichen, dass die Halteeinrichtung sich nur bei jedem zweiten Durchgang durch die Abgabestelle öffnet, wird eine zur Kurvenscheibe parallele sog. Deckscheibe eingesetzt, die koaxial zum Falzzylinder 01, allerdings mit der Hälfte von dessen Drehzahl, rotiert. Die Deckscheibe hat einen Abschnitt mit großem Radius, der bei jedem zweiten Durchgang durch die Abgabestelle die Aussparung der Kurvenscheibe verdeckt und ein Öffnen der Halteeinrichtung verhindert, und einen Abschnitt mit geringem Radius, der, wenn er vor der Aussparung liegt, ein Öffnen der Halteeinrichtung erlaubt. Bei der in 6 gezeigten Ausgestaltung der Erfindung ist eine solche Deckscheibe, mit 41 bezeichnet, in den Antriebsstrang des Zahnkranzes 08 integriert. Wie im Schema der 2 verläuft dieser Antriebsstrang vom direkt angetriebenen Schneidzylinder 02 über das starr an dessen Achse B gekoppelte Zahnrad 29 und zwei Zwischenräder 28, 27, wobei das Zwischenzahnrad 27 allerdings nicht direkt mit der Außenverzahnung 26 des Hohlrades 23 kämmt, sondern mit einer Außenverzahnung 42 der Deckscheibe 41, wobei diese wiederum eine mit der Außenverzahnung 26 kämmende Innenverzahnung 43 aufweist.
• Die Relativgeschwindigkeit der Deckscheibe 41 zum Falzzylinder 01 kann je nach Ausführung des Falzapparates verschieden sein.
• Die Übersetzung zwischen der Deckscheibe 41 und dem Zahnkranz 08 wird jedoch so gewählt, dass der Zahnkranz 08 mit der gleichen Geschwindigkeit des Falzzylinders 01 rotiert.
• Wiederum zeigt 7 ein zu 6 analoges Getriebe, bei dem als Ausgleichsgetriebe ein Planetengetriebe 31 vorgesehen ist.

01

Zylinder, Falzzylinder

02

Zylinder, Messerzylinder

03

Element, Bügel, flexibel

04

Schlitz

05

06

Leiste

07

Antriebsrad, Ritzel

08

Stellring, Zahnkranz

09

Öffnung (01)

10

11

Welle

12

Arm

13

Falzmesser

14

Zahnrad

15

16

Welle

17

Getriebe, Ausgleichsgetriebe, Hormonic-Drive-Getriebe, HD-Getriebe

18

Stellantrieb, Motor

19

Stellanschluss, Stellwelle

20

21

Abschnitt, unrunder, Rotor

22

Hülse, flexible

23

Hohlrad

24

Hohlrad

25

26

Außenverzahnung

27

Zahnrad, Zwischenrad

28

Zahnrad, Zwischenrad

29

Zahnrad

30

31

Getriebe, Ausgleichsgetriebe, Planetengetriebe

32

Sonnenrad

33

Hohlrad

34

Außenverzahnung

35

36

Planetenträger

37

Welle

38

Zahnrad

39

Innenverzahnung (01)

40

41

Deckscheibe

42

Außenverzahnung (41)

43

Innenverzahnung (41)

B

Achse

Claims (8)

1. Falzzylinder (01), der an seiner Mantelfläche verstellbare Elemente (03) zum Verstellen des Umfangs des Falzzylinders (01) trägt, wobei eine Stellbewegung der verstellbaren Elemente (03) über ein an einer Stirnseite des Falzzylinders (01) angeordnetes Ritzel (07) antreibbar ist, wobei das Ritzel (07) an einen zum Falzzylinder (01) koaxialen und relativ zum Falzzylinder (01) drehbaren Zahnkranz (08) gekoppelt ist, wobei der drehbare Zahnkranz (08) eine Innenverzahnung aufweist, wobei ein Ausgleichsgetriebe (17; 31) mit einem Antriebsanschluss (23; 36), einem Stellanschluss (19) und einem Abtriebsanschluss (24; 33) angeordnet ist, wobei an dem Abtriebsanschluss (24; 33) ein den Zahnkranz (08) antreibendes Zahnrad (14) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenverzahnung des Zahnkranzes (08) das Zahnrad (14) zum Antreiben des Zahnkranzes (08) angreift, dass der Falzzylinder (01) und der Zahnkranz (08) von einem gemeinsamen Motor angetrieben sind, dass der gemeinsame Motor an einem zweiten Zylinder (02) angreift, und dass von der Achse (B) des zweiten Zylinders (02) ein erster Antriebsstrang zum Falzzylinder (01) und ein von dem ersten Antriebsstrang verschiedener zweiter Antriebsstrang (29; 28; 27) zu dem Antriebsanschluss (23; 36) des Ausgleichsgetriebes (17; 31) verläuft.
2. Falzzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Falzzylinder (01) an den Antriebsanschluss (23; 36) des Ausgleichsgetriebes (17; 31) gekoppelt ist und dass Falzzylinder (01) und Zahnkranz (07) in einer festen Phasenbeziehung zueinander stehen, wenn der Stellanschluss (19) still steht.
3. Falzzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsstrang (42) für eine Deckscheibe (41) des Falzzylinders (01) von dem zweiten Antriebsstrang (29; 28; 27) abzweigt.
4. Falzzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsanschluss (23; 36) des Ausgleichsgetriebes (17; 31) durch ein Zahnrad (38) gebildet ist, das mit einer Verzahnung (39) des Falzzylinders (01) kämmt.
5. Falzzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgetriebe (17) ein „Harmonic-Drive"-Getriebe (17) ist.
6. Falzzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgetriebe (31) ein Planetengetriebe (31) ist.
7. Falzzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (08) vom rotatorischen Antrieb des Falzzylinders (01) her angetrieben ist.
8. Falzzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zylinder (02) als Messerzylinder (02) ausgebildet ist.