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Die
Erfindung betrifft einen Zylinder zur Bearbeitung von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Derartige
Zylinder werden insbesondere in papierverarbeitenden Maschinen,
wie etwa in Falzapparaten, eingesetzt. Der Falzmesserzylinder eines solchen
Falzapparates umfasst im allgemeinen als zwei Funktionsgruppen einerseits
Haltevorrichtungen wie etwa Greifer oder Punkturleisten zum Halten eines
zu falzenden Produktes am Zylinder und andererseits Falzmesser,
die in einer bestimmten Phase der Drehung des Falzmesserzylinders
aus dessen Mantel herausgefahren werden, um jeweils das von einer
Haltevorrichtung gehaltene Produkt entlang einer Falzlinie in eine
Falzklappe eines nachgeordneten Falzklappenzylinders einzuführen. Um
Druckerzeugnisse in unterschiedlichen Formaten falzen zu können, muss
der Abstand zwischen Haltevorrichtungen einerseits und Falzmessern
andererseits am Umfang des Falzmesserzylinders einstellbar sein. Andererseits
muss dieser Abstand im Betrieb des Falzapparates streng konstant
gehalten werden. Zu diesem Zweck sind zwei Sätze von Flanschen oder Speichen,
die jeweils die verschiedenen Funktionselemente tragen, miteinander über ein
Ausgleichsgetriebe gekoppelt, welches durch Drehen einer Stellwelle
eine Verstellung der Funktionsgruppen gegeneinander in Umfangsrichtung
erlaubt, andererseits aber so ausgelegt ist, dass bei stehender
Stellwelle beide Funktionsgruppen mit exakt gleicher Geschwindigkeit
rotieren.
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Wenn
ein solches Ausgleichsgetriebe die einzige Kopplung zwischen den
zwei Funktionsgruppen darstellt, so verbleibt durch Spiel des Ausgleichsgetriebes
eine unerwünschte
Restbeweglichkeit der Funktionsgruppen gegeneinander. Außerdem sind die
Funktionsgruppen im Betrieb starken zyklisch wechselnden Kräften ausgesetzt,
die, wenn sie nicht abgefangen werden, eine erhebliche Belastung
des Ausgleichsgetriebes darstellen. Wenn diese Belastung zu einer
Beschädigung
des Ausgleichsgetriebes führt
und die Kopplung der zwei Funktionsgruppen aneinander verloren geht,
so kann dies zu schwerwiegenden Folgeschäden im Falzapparat führen. Es ist
daher wichtig, über
eine höchst
zuverlässige
und extrem starke Kopplung der Drehung von Punkturleisten bzw. Greifern
einerseits und Falzmessern andererseits in einem Falzmesserzylinder
zu verfügen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinder zur Bearbeitung
von Werkstücken,
insbesondere Druckerzeugnissen zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass die Kopplungsposition des Zylinders durch reibschlüssige Pressung stufenlos
einstellbar und absolut spielfrei ist.
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Vorzugsweise
erstrecken sich die einander zugewandten Oberflächen, zwischen denen der Reibschluss
hergestellt wird, in radialer Richtung. Denkbar ist aber auch, eine
Kopplung durch Reibschluss zwischen sich in Umfangsrichtung erstreckenden
Oberflächen
herzustellen.
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Die
Plattenstücke,
an denen sich die aneinander zu pressenden Oberflächen befinden,
sind vorzugsweise Teil von Flanschen oder Speichen, die am Zylinder
notwendigerweise vorhanden sind, um die am Umfang des Zylinders
angeordneten Funktionsgruppen mit einer Welle des Zylinders zu verbinden.
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Eine
Möglichkeit,
den Reibschluss herzustellen, ist, die betreffenden Plattenstücke in sich
zu verformen. Dies ist allerdings schwierig, wenn die Plattenstücke selbst
eine tragende Funktion im Zylinder haben und eine dementsprechend
hohe Materialstärke
aufweisen. In einem solchen Fall ist es auch denkbar, in einem der
Plattenstücke
eine Zunge freizuschneiden, die leichter zu verformen ist als das
unversehrte Plattenstück,
oder, in bevorzugter Weise, in einem der Plattenstücke einen
Durchgang mit einem darin verschiebbaren Pufferkörper zu schaffen, wobei dann
das Stellglied eingerichtet ist, um eine axiale Verschiebung des
Pufferkörpers
anzutreiben.
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Als
Stellglied fungiert vorzugsweise ein hydraulischer oder pneumatischer
Zylinder.
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Um
die ausübbare
Anpresskraft zu erhöhen, greift
das Stellglied vorzugsweise über
einen untersetzenden Hebel am Pufferkörper an.
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Auch
die Ausbildung des am Pufferkörper angreifenden
Arms des Hebels als Exzenter dient dazu, die Anpresskraft zu steigern.
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Um
ein Steckenbleiben des Exzenters in angepresster Position zu vermeiden,
weist dieser vorzugsweise einen drehbaren Kern und einen um den Kern
wälzgelagert
drehbaren Ring auf, der mit dem Pufferkörper wechselwirkt.
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Wenn
das Stellglied einfach wirkend ist, so ist vorzugsweise eine durch
die Wirkbewegung des Stellgliedes spannbare Rückstellfeder zum Rückstellen
des Stellgliedes vorgesehen.
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Diese
Rückstellfeder
kann platzsparend in einer Aussparung des dem Hebel zugewandten
Plattenstücks
aufgenommen sein und über
einen in der Aussparung geführten
Stößel an dem
Hebel angreifen. Um ein versehentliches Entweichen des Stößels aus
der Aussparung zu verhindern, erstreckt sich dieser vorzugsweise
durch eine Bohrung des dem Hebel zugewandten Plattenstücks und
zusätzlich
durch ein Loch des vom Hebel abgewandten Plattenstücks. Um
eine Verdrehung der Plattenstücke gegeneinander
nicht zu verhindern, muss dieses letztere Loch als Langloch ausgeführt sein.
An einem vom Hebel abgewandten Ende kann der Stößel mit einem Sicherungskörper versehen
sein, der breiter als das Langloch ist und so ein Herausfallen des
Stößels ausschließt.
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Um
eine starke Rückstellkraft
bei kurzem Hub zu erzeugen, ist eine Tellerfeder als Rückstellfeder
bevorzugt.
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Stellglied
und Rückstellfeder
können
so angeordnet sein, dass eine Wirkbewegung des Stellgliedes eine
Pressung der zwei Oberflächen
gegeneinander erzeugt und eine Rückstellbewegung
der Rückstellfeder
auf eine Freigabe der Pressung hinwirkt. So wird die Stellkraft
des Stellgliedes zum Erzeugen des Anpressdrucks genutzt. Alternativ
ist auch eine Anordnung möglich,
bei der die Rückstellfeder
eine Pressung der zwei Oberflächen
gegeneinander erzeugt und die Wirkbewegung des Stellgliedes auf
eine Freigabe der Pressung hinwirkt. Diese Abwandlung hat den Vorteil,
dass auch wenn bei einem Ausfall der Versorgung des Stellgliedes
dieses kraftlos wird, eine feste Pressung der zwei Oberflächen gegeneinander
und damit ein Fortbestehen der Kopplung gewährleistet ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
folgenden näher
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 einen Teilschnitt durch
den Falzmesserzylinder eines Falzapparates gemäss einer ersten Ausgestaltung
der Erfindung;
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2 eine vergrößerte Darstellung
des in 1 mit X bezeichneten
Ausschnitts;
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3 einen Schnitt entlang
der Linie III-III aus 1;
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4 einen Teilschnitt der 1 durch einen Falzmesserzylinder
gemäss
einer abgewandelten Ausgestaltung der Erfindung.
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1 zeigt einen Teilschnitt
durch einen Falzmesserzylinder gemäss einer ersten Ausgestaltung
der Erfindung. Eine stählernde
Welle 01 des Zylinders ist an ihren zwei Enden in Seitengestellplatten 05 eines
Falzapparates drehbar gehalten, von denen eine in der 1 ausschnittweiße gezeigt
ist. Die Welle 01 trägt
zwei Plattenstücke 02,
z. B. zwei kreisrunde Flansche 02, wobei in der 1 nur der wellennahe Bereich
eines der Flansche 02 gezeigt ist, und die zwei Stirnflächen des
Falzmesserzylinders bilden. Die zwei Flansche 02 sind in
ihrem nicht gezeigten Randbereich durch Längsträger verbunden, die in regelmäßigen Winkelabständen Punkturleisten,
Greifer oder andere Haltevorrichtungen für Druckprodukte tragen.
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Die
Welle 01 kreuzt die Seitengestellplatte 05, konzentrisch
umgeben von einer Hülse 03.
Die Hülse 03 trägt an ihrem
dem Flansch 02 zugewandten Ende ein Plattenstück 04,
z. B. einen Flansch 04, von dem wiederum nur der wellennahe
Bereich in der 1 gezeigt
ist. Der Flansch 04 sowie ein gleichartiger an der nicht
gezeigten zweiten Stirnseite des Falzmesserzylinders angeordneter
Flansch tragen in ihrem Außenbereich
Falzmesser.
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Derartige
Haltevorrichtungen und Falzmesser sind bekannt; da sie mit der vorliegenden
Erfindung nicht in einem direkten Zusammenhang stehen, sind sie
in der 1 nicht dargestellt
und werden auch im folgenden nicht weiter erläutert.
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Die
Flansche 02; 04 erstrecken sich parallel in radialer
Richtung der Welle 01 mit einem Abstand a von ca. 1 mm
zwischen einander zugewandten Oberflächen. Die Hülse 03 mit dem Flansch 04 ist über einen
begrenzten Winkelbereich um die Welle 01 drehbar, um den
Abstand zwischen Haltevorrichtungen und Falzmessern in Umfangsrichtung
des Zylinders einzustellen. Vorzugsweise sind die Welle 01 und
die Hülse 03 über ein
an der Außenseite
der Seitengestellplatte 05 angeordnetes Ausgleichsgetriebe aneinander
gekoppelt; sie könnten
jedoch auch völlig frei
gegeneinander drehbar sein.
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Die
Flansche 02; 04 können zur Gewichtseinsparung
durchbrochen sein, soweit dies im Rahmen der erforderlichen mechanischen
Festigkeit möglich
ist. Im Extremfall können
sie auf einzelne Speichen reduziert sein.
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In
einem parallel zur Welle 01 orientierten Durchgang 06 des
Flansches 02 ist ein Pufferkörper 07 axial verschiebbar
angeordnet. Die Innenflächen des
Durchgangs 06 sind mit einer reibungsvermindernden Auskleidung 08,
z.B. aus Filz, Kunststoff oder dergleichen versehen, die den Pufferkörper 07 in
axialer Richtung verkantungsfrei führt.
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3 zeigt einen Schnitt III-III
durch den Pufferkörper 07 und
dessen Umgebung in der in 1 mit
III-III bezeichneten Ebene. Seitlich des Durchgangs 06 sind
zwei Lagerböcke 09 am
Flansch 02 verschraubt, die eine Welle 11 drehbar
halten. Die Welle 11 ist aufgebaut aus drei zylindrischen
Abschnitten 12; 13; 14 mit zunehmendem
Radius, wobei die zwei Abschnitte 12; 14 mit dem
kleinsten und dem größten Radius
koaxial und der dazwischenliegende Abschnitt 13 zu den
Abschnitten 12; 14 exzentrisch ist. Der Abschnitt 13,
z. B. Exzenter 13, trägt
an seinem Umfang ein Lager 16, z. B. ein Nadellager 16, dessen äußerer Lagerring
an der Oberfläche
des Pufferkörpers 07 anliegt.
Ein Stift 17 erstreckt sich quer durch eine Bohrung des
Abschnitts 14 sowie durch zwei Zinken eines den Abschnitt 14 gabelartig umgreifenden
Hebelarms 18. An ein freies Ende des Hebelarms 18 greift
wie wiederum in 1 gezeigt eine
Kolbenstange 19 eines Zylinders 21, z. B. Hydraulikzylinders 21 oder
Pneumatikzylinder 21 an, dessen Mantel mit der Welle 01 an
einen an der Welle 01 fest verschraubten Arm 22 angelenkt
ist.
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Ein
in 2 vergrößert gezeigter
Stößel 23 ist
in eine Aussparung 24 des Flansches 02 axial verschiebbar
eingefügt.
Eine Vorderseite des zylindrischen Stößels 23 ist durch
eine ebenfalls in der Aussparung 24 untergebrachte Feder 26,
z. B. Rückstellfeder 26 die
in einer Form einer Tellerfeder 26 ausgebildet ist und
gegen einen mittleren Abschnitt des Hebelarms 18 gedrückt. Der
Stöpsel 23 ist
nach hinten durch einen Stift 27 verlängert, der sich durch eine Bohrung
am Boden der Aussparung 24 und anschließend durch ein Langloch 28
im Flansch 04 erstreckt. Das Langloch 28 ist kreisbogenförmig und
koaxial zur Welle 01, so dass der Stift 27, solange
er nicht die Enden des Langlochs 28 erreicht, eine Verdrehung der
Flansche 02; 04 gegeneinander nicht behindert. Eine
am rückwärtigen Ende
des Stifts 27 ausgeschraubte Sicherungsmuffe 29 ist
breiter als das Langloch 28 und macht ein Herausfallen
des Stößels 23 aus
der Aussparung 24 unmöglich.
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Wenn
der Hydraulikzylinder 23 mit Druckfluid beaufschlagt wird
und die Kolbenstange 19 ausfährt, so bewirkt dies ein Schwenken
des Hebelarms 18 im Uhrzeigersinn um die Achse der Welle 11.
Die daraus resultierende Drehung der Welle 11 mit dem exzentrischen
Abschnitt 13 presst den äußeren Ring des Nadellagers 16 gegen
den Pufferkörper 07 und
diesen gegen den Flansch 04. Der Hub des Pufferkörpers 07,
der erforderlich ist, um die zwischen ihm und dem Flansch 04 wirkende
Presskraft von praktisch 0 auf mehrere 1.000 Newton zu bringen,
beträgt
nur Bruchteile eines Millimeters. Da die Bewegungsfreiheit der Kolbenstange 19 des
Hydraulikzylinders 21 mehrere Millimeter bis Zentimeter
betragen kann, kann das Übersetzungsverhältnis am
Hebelarm 18 und dem exzentrischen Abschnitt 13 leicht
so gewählt
werden, dass Stellkräfte
des Hydraulikzylinders 21 lediglich in der Größenordnung
von wenigen 100 Newton oder darunter erforderlich sind, so dass
ein kleiner, preiswerter Hydraulikzylinder eingesetzt werden kann
und keine übermäßig hohen
Antriebsdrücke
für den
Hydraulikzylinder erforderlich sind.
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Der
Hydraulikzylinder 21 ist ein einfach wirkender Zylinder 21,
d. h., die Kolbenstange 19 ist zwar in der Lage, Druck
auf den Hebelarm 18 auszuüben, aber keinen Zug. Wenn
bei einem Produktwechsel der Abstand zwischen Punkturleisten und Falzmessern
geändert werden
soll und zu diesem Zweck der Reibschluss zwischen dem Pufferkörper 07 und
dem Flansch 04 aufgehoben werden muss, so geschieht dies
durch Ablassen des Drucks im Zylinder 21, woraufhin sich
die zuvor unter dem Druck des Hydraulikzylinders 21 gestauchte
Rückstellfeder 26 streckt
und den Stößel 23 gegen
den Hebelarm 18 treibt. Dadurch wird einerseits die Kolbenstange 19 in den
Zylinder 21 zurückgeschoben,
andererseits wird durch die Drehung des exzentrischen Abschnitts 13 dessen
Druck gegen den Pufferkörper 7 aufgehoben, und
der Reibschluss zwischen den Flanschen 02; 04 geht
verloren. Die Flansche 02; 04 können nun
in gewünschter
Weise gegeneinander verdreht und anschließend durch erneutes Ausfahren
der Kolbenstange 19 von neuem aneinander verriegelt werden.
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4 zeigt einen partiellen
Schnitt ähnlich dem
der 1 durch eine leicht
abgewandelte Ausgestaltung, wobei man zusätzlich zu der Welle 01, der
Hülse 03 und
deren Flanschen 02 bzw. 04 noch zwei Zahnräder 31; 32 erkennt,
die jeweils an einer vom Falzmesserzylinder abgewandten Seite der
Seitengestellplatte 05 an der Welle 01 bzw. der
Hülse 03 fest
angebracht sind. Das an der Welle 01 montierte Zahnrad 31 kämmt mit
einem Zahnrad eines nicht dargestellten Schneidzylinders und gewährleistet eine
feste Phasenlage der am Flansch 02 befestigten Haltevorrichtungen
in Bezug auf die Ränder
der vom Schneidzylinder geschnittenen Druckerzeugnisse unabhängig von
der Stellung der Flansche 02; 04 relativ zueinander.
Entsprechend sorgt das mit einem (nicht gezeigten) Falzklappenzylinder
kämmende Zahnrad 32 für eine korrekte
Phasenlage der von dem Flansch 04 getragenen Falzmesser
in Bezug auf den Falzklappenzylinder.
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Wenn
der Hydraulikzylinder 21 kraftlos ist und der Pufferkörper 07 nicht
gegen den Flansch 04 drückt,
so hat die Hülse 03 ein
geringfügiges
axiales Spiel, sodass die Flansche 02; 04 gegeneinander verdrehbar
sind. Wenn die Kolbenstange 19 ausgefahren wird und infolgedessen
der Pufferkörper 07 gegen
den Flansch 04 gepresst wird, so weicht die Hülse 03 zurück, bis
die zwei Zahnräder 31; 32 miteinander
in reibschlüssigen
Kontakt kommen. Die Verriegelung der Flansche 02; 04 gegeneinander wird
bei dieser Ausgestaltung also hergestellt durch eine Klemmung der
Hülse 03 mit
Flansch 04 und Zahnrad 32 zwischen dem Pufferkörper 07 einerseits und
dem Zahnrad 31 andererseits.
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Bei
den oben betrachteten Ausgestaltungen ist das Stellglied 21 im
Inneren des Falzklappenzylinders, zwischen den Paaren von Flanschen 02; 04 angeordnet.
Dies hat den Vorteil, dass eine kompakte Bauform möglich ist;
ansonsten wäre
natürlich
durchaus möglich,
das Stellglied 21 außerhalb
des Falzklappenzylinders, evtl. sogar außerhalb der Seitengestellplatten 05,
anzubringen.
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Ein
Stellglied 21 und der mit ihm zusammenwirkende Pressmechanismus
wie oben beschrieben kann selbstverständlich auch zweimal in einem
Zylinder 21, jeweils an entgegengesetzten Stirnseiten, oder
auch mehrmals an einer gleichen Stirnseite angeordnet sein.
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- 01
- Welle
- 02
- Plattenstück, Flansch
- 03
- Hülse
- 04
- Plattenstück, Flansch
- 05
- Seitengestellplatte
- 06
- Durchgang
- 07
- Pufferkörper
- 08
- Auskleidung
- 09
- Lagerbock
- 10
-
- 11
- Welle
- 12
- Abschnitt
(11)
- 13
- Abschnitt,
Exzenter (11)
- 14
- Abschnitt
(11)
- 15
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- 16
- Lager,
Nadellager
- 17
- Stift
- 18
- Hebelarm
- 19
- Kolbenstange
- 20
-
- 21
- Stellglied,
Zylinder, Hydraulikzylinder, Pneumatikzylinder
- 22
- Arm
- 23
- Stößel
- 24
- Aussparung
(02)
- 25
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- 26
- Feder,
Rückstellfeder,
Tellerfeder
- 28
- Langloch
- 29
- Sicherungsmuffe
- 30
-
- 31
- Zahnrad
- 32
- Zahnrad
- a
- Abstand