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P ap ierb ahnsp annungs regler an Rotationsdruckmaschinen Die Erfindung
betrifft einen Papierbahnspannungsregler an Rotationsdruckmaschinen mittels eines
endlosen, an der Papierrolle entlanglaufenden Gurtes, der von einem Pendelarin getragen
und von der Druckmaschine über ein Regelgetriebe mit stetig veränderbarem Übersetzungsverhältnis
angetrieben wird.
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Bei den bisher bekannten zahlreichen Ausführungen dieser Art erhält
das Regelgetriebe seinen das Verändern des Übersetzungsverhältnisses bewirkenden
Steuerimpuls von dem Ausschlag einer Spannwalze, welche in eine Bahnschleife taucht
und die Bahn spannung abtastet. Diese Spannungsregler sprechen erst an, wenn die
Spannung in der Bahn bereits eine Abweichung vom Sollwert aufweist; ihre Impulsgabe
wird erst mit dem Ausschlagen der Spannwalzenarme wirksam. Diese bekannten Regler
haben daher den Nachteil, daß sie träge ansprechen, die jeweils eingeleitete Regulierung
über das Ziel hinausgeht und in folgedessen zu einem ständigen Pendeln der Spannung
führen, was vor allem bei Mehrfarbendruckmaschinen höchst unerwünscht ist.
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Man hat zwar versucht, die genannte unerwünschte Überregulierung
in ihrer Auswirkung zu mindern, indem man entweder die Ansprechempfindlichkeit erhöhte,
z. B. durch Einschaltung elektrischer Schalteinreichungen, oder der Überregulierung
zuvorzukommen versuchte, z. B. durch selbsttätiges Auslöschen der Impulsgabe unmittelbar
nach ihrer Einleitung. Alle diese Einrichtungen machen den Regler nur noch komplizierter
und störanfälliger. Das Grundübel beseitigen sie nicht. Die Zuhilfenahme besonderer
Hilfskraftmittel, z. B. Elektrizität, Hydraulik bringt dabei weitere Unsicherheiten
in das Regelsystem.
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Diese Mängel beseitigt die Erfindung dadurch, daß das Regelgetriebe
den das Verändern des über setzungsverhältnisses bewirkenden Steuerimpuls von dem
mit zunehmender Abnahme des Papierrollendurchmessers entstehenden Ausschlag des
Pendelarmes oder eines dem gleichen Programm folgenden sonstigen Organs erhält.
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Die Erfindung geht von der an sich bekannten Tatsache aus, daß sich
die lebendige Kraft der sich drehenden Papierrolle mit zunehmender Abnahme ihres
Durchmessers vermindert. Dies hat man bisher nur insoweit berücksichtigt, als bei
Papierrollenbremsen durch die vom Absenken des Gurtes hervorgerufene Richtungsänderung
der aus der Gurtspannung resultierenden Kraft so das Drehmoment gleichzuhalten versucht
wurde, daß sich ihr wirksamer Hebelarm an der Schwenkachse des Gurtträgers vergrößert,
während die Federspannung des Gurtes nachläßt. Gemäß der Erfindung wird jedoch nunmehr
der Ausschlag des den Gurt tragenden Pendelarmes als Steuerimpuls für das Regelgetriebe
des Gurtantriebs benutzt. Die Ver stellung des Regelgetriebes erfolgt damit nach
einem ganz bestimmten Programm. Gegenüber allen bisher bekannten Regelsystemen mit
aus vom Sollwert abreichenden Pendelzuständen resultierendem Regelzustand wird also
gemäß der Erfindung ein unter fester Kontrolle gehaltener Regelzustand geschaffen.
Praktische Erprobungen haben überraschenderweise gezeigt, daß damit tatsächlich
eine Konstauffialtung der Papierbahuspannung zu erreichen ist, wie das in einem
bisher noch nicht bekannten Ausmaß der Fall war.
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Denn selbst eine zusätzlich noch eingeschaltete Spannungswalze als
zusätzliches Regelimpulsgabe-Organ braucht bei einwandfrei rund gewickelten Papierrollen
während ihres gesamten Ablaufs nicht anzusprechen, so daß eine solche nur noch als
Sicherheitsorgan bei stark unrund gewickelten und schlagenden Rollen zu dienen braucht.
Mit der Erfindung läßt sich mit rein mechanischen und daher einfachen und sicher
zu beherrschenden Mitteln die - Papierbahnspannung ohne Schwankungen konstant halten.
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Bei Papierbahnspannungsreglern an Rotationsdruckmaschinen, bei denen
die Papierbahnspannung durch Abziehen der Bahn von ihrer auf einer abgebremsten
Spindel sitzenden Wickelrolle erzeugt wird, ist es bekannt, das ausgeübte Bremsmoment
während des Ablaufs einer Wickelrolle in Abhängigkeit von der Abnahme ihres Durchmessers
stetig zu verändern. Dies ist notwendig, weil sich der Hebelarm, an dem der Abzug
der Bahn wirksam wird, ständig verkleinert.
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Hierauf braucht jedoch bei Papierbahnspannungsreglern mittels eines
endlosen angetriebenen Gurtes keine Rücksicht genommen zu werden, da ja die Gurt-
geschwindigkeit
im wesentlichen der Bahngeschwindigkeit entspricht, so daß bei der Erfindung die
beschriebene Verstellung des Regelgetriebes eine andere Funktion erfüllt als die
bekannte B remsmoment-Verstell ung, mit deren sonstigen erheblichen Mängeln und
Schwie rigkeiten, wie Unkontrollierbarkeit der Veränderung des Reibungskoeffizienten
und Unmöglichkeit eines positiven Antriebs beim Anlauf der vollen, schweren Wickelrolle,
die von der Erfindung bevorzugte Gattung eines Papierbahnspannungsreglers nicht
zu kämpfen hat. Der Erfindungsgedanke wird daher auch nicht durch bekannte Einrichtungen
nahegelegt, bei welchen zur Verminderung der aufgezählten Schwächen die Bremse der
Wickelrollen durch einen Elektromotor entsprechend dem Durchmesser der Wickelrolle
beeinflußt werden soll, was über auf eine Fotozelle wirkende Lichtstrahlen erfolgt,
deren Richtung um eine zur Wickelrolle parallele Achse geschwenkt wird, so daß sie
jeweils tangential zum Rollenumfang verlaufen.
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Ebensowenig wird der Erfindungsgedanke durch bekannte Vorrichtungen
zum Steuern der Aufwickelspindeldrehzahl bei Schneidmaschinen od. dgl. nahegelegt,
da auch hier die Drehzahl solcher Spindeln mit dem Wachsen ihrer Wickelrollen mehr
und mehr nachgeregelt werden muß. Das für die härtere oder weichere Aufwicklung
maßgebehde Voreilen des Spindelantriebs soll durch Verstellen eines Regelgetriebes
mittels Potentiometers und elektrischen Hilfsmotors veränderbar sein, und zwar in
Überlagerung zu dem in Abhängigkeit vom Wickelrollendurchmesser gesteuerten Nachregeln.
Auch hierbei ist also in gleicher Weise wie beim Verändern des Bremsmoments ein
Verändern der Antriebsdrehzahl in Anpassung an den sich ändernden Wickelrollendurchmesser
notwendig, was aber bei der Erfindung entfällt und wo die Veränderung des übersetzungsverhältnisses
des Regelgetriebes eine ganz andere Funktion zu crfüllen hat, die ihrem eigenen
Gesetz unterworfen ist, das nämlich der Abnahme der Masse mit der Abnahme des Wickelrollendurchmessers
folgt; Damit der Antriebsgurt auch bei Stillstand der Maschine nach einem Papierrollenwechsel
wieder gehoben werden kann, so daß das Regelgetriebe beim Wiederingangsetzen der
Maschine ohne weiteres auf die Umfangsgeschwindigkeit für die volle Papierrolle
eingestellt wird, ist gemäß Weiterbildung des Erfindungsgedankens in den - Übertragungszug
für den Steuerimpuls ein in beiden Bewegungsrichtungen von den Steuerimpuls auf
das Regelgetriebe übertragenden Teilen wirksames Federglied eingeschaltet.
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Weiter ist gemäß der Erfindung in den Übertragungszug für den Steuerimpuls
ein Differentialgetriebe eingeschaltet, von dem ein Glied willkürlich mittels eines
Handrades oder mittels eines Motors verstellbar ist, was an sich bekannt ist. Ohne
gegenseitige Beeinflussung oder Störung kann somit jederzeit die absolute Größe
der von dem Regelgetriebe ausgeübten Über-oder Untersetzung verstellt werden.
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Ferner ist gemäß der Erfindung das Verstellglied des Differentialgetriebes
als Schneckenrad ausgebildet oder mit einem solchen verbunden, dessen Schnecke mit
einer an eine Papierspannwalze gekoppelten Schiebemuffe verbunden ist und auf einer
Achse axial verschiebbar sowie mittels eines Schiebekeiles mitdrehbar sitzt, wobei
an dieser Achse das Handrad oder der Motor angreift. Damit wird die schon angedeutete
Steuerimpulsgabe von einer Spannwalze dem Regelsystem als zusätzliche Si-cherheitsmaßnahme
zugegliedert, die ebenfalls oime Beeinträchtigung der Impulsgabe vom Gurtträger
ist. Die hiermit mögliche Impuls-
gabe kommt praktisch nur bei anormalen Störungen,
wie z. B. durch starkes Schlagen unrund gewickelter Rollen, zum Einsatz.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung verdeutlichen die ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnungen.
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Es zeigen Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht von der Seite, Fig.
2 einen Ausschnitt in größerem Maßstab, Fig. 3 eine zu Fig. 2 senkrechte Ansicht,
zum Teil im Schnitt, mit in eine Ebene verschwenkt gezeichneten Teilkomplexen.
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Zwischen den Seitengestellen 1 sind die Schwenkarme 2 eines Doppelrollenträgers
drehbar gelagert. In dem einen, ahwärtsstehenden Arm 2 ist die eben ablaufende Papierrolle
3, im aufwärtsstehenden Arm eine neue volle Rolle 3' gelagert: Von der Papierrolle
3 ist der Strang 4 über die Papierleitwalze 5 und von dieser über die Federwalze
6 gezogen, welche die Schwankungen der Papierbahn bei unrunden Rollen auffängt.
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Die Papierbahn 4 läuft weiter über die Spannwalze 7 und von dieser
über die Papierleitwalzen 8 und 9 zum Druckwerk.
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Die Spannwalze 7 ist auf einer Traverse 10 (Fig. 2,3) drehbar gelagert,
die in den beiden Hebelarmen 11 befestigt ist. Die beiden Hebelarme 11 sind auf
Spindel 12 befestigt, die in den Seitenwänden 1 drehbar gelagert ist.
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Auf der Spindel 12 ist neben der einen Seitenwand der Hebelarm 15
befestigt, an dem mittels Bolzens 16 das Federstängchen 17 aufgehängt ist, das in
einer Konsole 18 geführt ist. Die Konsole 18 ist an der Seitenwand befestigt. Die
auf das Federstängchen aufgeschobenen Druckfedern 19 und 20 stützen sich einerseits
gegen das Federstängchen 17 und andererseits gegen die Konsole 18 ab und dienen
zur Vorspannung der Spannwalze an Stelle von Gewichten oder anderer Belasteinrichtungen.
Auf dem anderen Ende der Spindel 12 sitzt fest eine Hülse 21 mit einer Quernut 22,
in welcher ein Bolzen 23 mit einer Laufrolle 24 eine Kurbel bildet. Der Bolzen 23
kann in der Ouernut 22 so verstellt werden, daß der Kurbel radius vergrößert oder
verkleinert wird, um die Wirkung des Hebelausschlages der Spannwalze 7 auf die Verstelleinrichtung
zum stufenlosen Getriebe des Papierrollenantriebgurtes zu steigern oder zu mindern.
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Auf einem in der Seitenwand 1 befestigten Bolzen25 ist ein Schwenkhebel
26 drehbar gelagert, in dessen Schlitz 27 der Kurbelbolzen 23 eingreift. Am äußeren
Ende des Schwenkhebels 26 ist der Bolzen 28 verschraubt, der zwischen die Bunde
29 der Schnecke 30 greift. Die Schnecke 30 ist durch Keil 31 auf einer Achse 32
so geführt, daß sie auf ihr in Achsrichtung durch den Schwenkhebel 26 mit seinem
Bolzen 28 hin-und hergeschoben bzw. stillgehalten werden kann. Die Achse 32 ist
in den Böckchen 33, 34 drehbar gelagert und gegen Axialverschiebung gesichert. Auf
der Achse 32 sitzt entweder ein Handrad35 (Fig. 2) oder ein Motor 134 (Fig. 1),
mit dem die Achse 32 mit Keil 31 gedreht werden kann. Der Motor 134 wird vom Bedienungsstand
des Maschinenmeisters aus durch die Betätigung der Druckknöpfe 341 vor- oder rücltläufig
eingeschaltet.
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Die Schnecke 30 hat Eingriff in das Gehäuseschnekkenrad 36 des Differentialgetriebes
D (Fig. 3), das auf der Vorgelegewelle 37 lose drehbar sitzt, die mit den Kugellagern
38, 39 in den Gestellwänden 1 gelagert ist.
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An dem Gehäuseschneckenrad 36 ist ein Stegbolzen 41 befestigt, welcher
das Planetenrad 40 trägt. Mit diesem kämmt ein Kegelrad 42, das auf der Welle 37
verstiftet
ist, sowie ein Kegelrad 43, das lose auf der Welle 37
gelagert ist. Auf der Nabe des Kegel rades 43 ist das Schneckenrad 44 mittels Keiles
befestigt.
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Das Schneckenrad 44 ist von einer Glocke 45 umgeben, die mit ihrer
Nabe im Lagerbock 46 schwenkbar gelagert ist. Auf der Vorgelegewelle 37 ist ein
Kettenrad 47 befestigt, das über die Kette 48 das Kettenrad 49 eines stufenlosen
Regelgetriebes 50 treibt. Der Antrieb des Regelgetriebes 50 erfolgt mittels Keilriemenantriebes
51 von der Keilriemenscheibe 52 des Maschinenantriebes 53; der Abtrieb über Keilriemenrad
60 und Keilriemen 61 auf das Keilriemenrad 62 auf der Gurtantriebswelle 63. Das
stufenlose Regelgetriebe 50 kann auch durch Handrad 54 eingeregelt werden.
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Als Spannungsanzeiger dient ein auf der Spindel 12 angebrachten Zeiger
55, der auf der Skala 56 die eingeregelte Spannung anzeigt. Bei Anordnung der Rollenständer
unterhalb der Druckwerke befindet sich oben am Falzapparat ein weiterer Spannungsanzeiger
57, der durch den Potentiometer 58 an der Spindel 12 betätigt wird.
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Die Arbeitsweise der Spannungseinstell- und Spannwalzenspannungsregelvorrichtung
ist folgende: Die Papierspannung wird für eine bestimmte Papierqualität nach Erfahrungswerten
bekannterweise dadurch eingestellt, daß der Federdruck der Feder 19 auf dile Federstange
17 verstärkt oder gemindert wird. Die Schubkraft der Feder 19 bewirkt, daß über
das Federstängchen 17 und Hebel 15 die in den beiden Hebelarmen 11 lagernde Spannwalze
7 in der zwischen der Federwalze 6 und Papierleitwalze 8 gebildeten Papierbahnschleife
die Papierbahn 4 spannt.
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I,äßt die Bahnspannung nach, dann machen Hebel 11 und Spindel 12
eine Schwenkbewegung, die durch die Kurbel, die aus den Teilen 21, 22, 23 und 24
besteht, auf den Hebel 26 übertragen wird.
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Der Bolzen 23 mit der Rolle 24 greift in den Schlitz 27 des Hebels
26 ein und verschwenkt diesen dann durch den Ausschlag des Hebels 11. Der Ausschlag
des Hebels 26, dessen Bolzen 28 zwischen Bunde 29 der Schnecke 30 eingreift, verschiebt
diese auf der Achse 32 durch Keil 31, geführt in Achsrichtung.
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Durch den Axialschub wirkt die Schnecke 30 als Zahnstange und verdreht,
in die Zähne des Differentialgehäuserades 36 eingreifend, dieses und bringt das
Planetenrad 40 auf dem Bolzen 41 in Umlauf, so daß das Rad 42 und damit die Welle
37 mit dem Kettenrad 47 sich drehen und so mittels der Kette 48 das stufenlos regelbare
Getriebe 50 verstellt. Durch den Ausschlag der Pendelwalze 7 erhält damit der Antriebgurt
65 fiir die Papierrolle eine andere Umfangsgeschwindigkeit, und die Papierbahn wird
dadurch wieder auf die normale, ursprünglich eingesteLlte Spannung gebracht.
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Es ist ein besonderes Merkmal der Erfindung, daß die Schnecke 30
einmal als Zahnstange ein Verstellglied bildet, das von der Pendelwalze 7 in Achsrichtung
verschoben das Differentialrad 42 verstellt, zum anderen als Schnecke wirkt, wenn
die Achse 32 mittels Handrades 35 oder des durch die Druckknöpfe 341 in Gang gesetzten
Motors 34 verdreht wird und durch den Keil 31 die Schnecke 30 mitgedreht wird, wodurch
das Differentialgetriebe D und damit das stufenlos regelbare Getriebe des Papierrollenantriebsgurtes
auch bei unveränderter Lage der Schwenkwalze 7 verdreht werden kann. Dies dient
zur Einregulierung jeder gewünschten Umfangsgeschwindigkeit, damit die für eine
bestimmte Papierqual ität entsprechende Papierbahnspannung erreicht wird. Die Stellung
und Belastung
der Pendelwalze 7 wird durch diese Handhabung der Getriebeeinstellvorrichtung
nicht beeinflußt.
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Bei der beschriebenen Verstellung des Rades 42 des Differentials
von dem Schneckenrad 36 aus ist vorausgesetzt, daß das Differentialrad43 feststeht.
Dies Festhalten geschieht von dem Rad 45, mit dem Rad 43 verkeilt ist und mit dem
eine Zahn stange 85 kämmt, die in der Glocke 45 geführt ist. Diese Zahnstange 85
kann aber auch ihrerseits verschoben werden und verdreht bei feststehendem Schneckenrad
36 das Rad 42, womit ebenfalls das Regelgetriebe 50 verstellt wird. Die Verschiebung
der Zahnstange 85 erfolgt in Abhängigkeit von der Verkleinerung des Papierrollendurchmessers.
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Auf der Antriebsachse 63 sitzt nämlich die Keilriemenrolle 64, welche
den Gurt 65 treibt, der endlos über die Leitrolle66 geführt und mit seinem unteren
losen Trum die Papierrolle 3' im Bogen umschlingt. Zum Absenken des Gurtes 65 mit
der stetig kleiner werdenden Papierrolle 3' ist die Leitrolle 66 in den Gurttragarmen
67 aufgehängt, die ihrerseits auf der Schwenkachse 68 befestigt sind. Auf der Schwenkachse
68 ist ein Kurvenstück 69 befestigt, das durch die Rolle70 des Hubgelenks 71 gehoben
werden kann, wenn die Rollentragarme 2 verschwenkt werden. Dadurch wird der Gurt
65 von der Papierrolle 3' beim Rollenwechsel abgehoben.
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Auf der Schwenkachse 68 sitzt ferner der Gelenkhebel 72, der mit seinem
Bolzen 73 in den Kurvenschlitz 74 des Gelenkstückes 75 eingreift, das auf dem Bolzen
76 einstellbar festgeklemmt ist, der im Seitengestell 1 drehbar gelagert ist und
den Gelenkhebel 77 trägt, der mit seinem Bolzen 78 in die Rastkurven 79 des Gelenkstückes
80 eingreift. Dieses Gelenkstück 80 ist auf dem Bolzen 81 fest verstiftet, der in
dem Gestell 1 drehbar gelagert ist und einen mit ihm fest verbundenen Hebel 82 trägt,
dessen Bolzen 83 in eine Nut des Gleitstückes 84 eingreift. Das Gleitstück 84 ist
mit seiner Bohrung auf die Zahnstange 85 aufgeschoben, gegen das sich die auf die
Zahnstange 85 aufgeschobenen Druckfedern 86 und 87 abstützen. Die Feder 87 drückt
andererseits gegen einen Bund der Zahnstange 85, die Feder 87 gegen die Muttern
88, deren Federdruck eingestellt werden kann. Die Federn 86, 87 und das Gleitstück
84 bilden also ein elastisches Zwischenglied zwischen den Gurttragarmen 67 und dem
Regelgetriebe 50 und ermöglichen somit auch bei Stillstand der Ma-Maschine, wenn
also das Regelgetriebe nicht verstellt werden kann, ein Verdrehen des Rollenträgers.
Neben dieser vorteilhaften Wirkung hat das elastische Zwischenglied 86, 87 und 84
die Wirkung, bei darauffolgendem Anlauf der Maschine das Regelgetriebe 50 selbsttätig
wieder so einzuregeln, daß der Gurttrieb 65 wieder die dem Durchmesser der vollen
eingelegten Papierrolle entsprechende Geschwindigkeit hat. Das geschieht folgendermaßen:
Die Maschine wurde stillgesetzt zu einem Zeitpunkt, als eine Papierrolle auf den
geringstmöglichen Durchmesser abgelaufen war. Die Gurtarme 67 waren abgesunken und
hatten über das Regelgestände 72 mit 83 und Differentialgetriebe D das Regelgetriebe
50 so eingestellt, daß die Geschwindigkeit des Gurtes 65 die Papierbahnspannung
bei diesem geringen Papierrollendurchmesser aufrechterhielt. Wird nun bei Stillstand
der Maschine die Rolle gewechselt, so werden die Tragarme 67 gehoben. Durch die
Sperre des stillstehenden Regelgetriebes 50 ist es nicht möglich, dieses für den
neuen Rollendurchmesser zu verstellen.
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Durch die Hebung der Gurttragarme 67 wird nur die Feder 87 zusammengedrückt.
Wird nun die Maschine in Lauf gesetzt, ist die Widerstandssperre des Regel getriebes
50 aufgehoben und der Druck der vorgespannten
Feder 87 vermag die
Zahnstange 85 zu verschieben, so daß über das Differentialgetriebe D das stufenlose
Regelgetriebe verstellt wird. Damit erhält also der Gurt automatisch die für die
große Papierrolle gemäße Geschwindigkeit.
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Bei Rollenwechsel während des Laufs vollzieht sich folgender Vorgang:
Die Bahnspannung ist durch die beschriebene Spannungseinstellvorrichtung eingestellt
und ebenso das Regelgetriebe, so daß der Gurt die für den größten Rollendurchmesser
passende Geschwindigkeit erhält. Bei kleiner werdendem Papierrollendurchmesser verschwenken
die sich absenkenden Tragarme 67 die Schwenkachse 68. Der darauf befestigte Gelenkhebel
72 bewegt, durch seinen Bolzen 73 in den Kurvenschlitz 74 eingreifend, das Gesenkstück
75. Das Gelenkstück 77 macht diese Bewegung mit und verschwenkt mit seinem Bolzen
78, in die Rastkurve 79 eingreifend, das Gelenkstück 80; damit schwenkt auch der
Bolzen 81 mit dem Hebel 82, dessen Bolzen 83, in das Gleitstück 84 eingreifend,
über die Feder 87 die Zahnstange 85 nach abwärts schiebt. Diese verstellt über das
Differential D das Regelgetriebe 50. Im Zuge der Absenkung der Gurtarme 67 wird
somit die Gurtgeschwindigkeit stetig auf die jeweilige Schwungmasse der Papierrolle
bei jedem Durchmesser angepaßt, so daß die Papierspannung stets so gleich bleibt,
daß die Spannwalze 7 normalerweise gar nicht erst in Tätig keit zu treten braucht.
Ist nun diese immer kleiner werdende Rolle auf ein bestimmtes Maß abgeIaufen, dann
setzt sich das Kurvenstück 69 auf die Rolle 70 des Hubgelenkes 71. Die Rollentragarme
2 werden nun verschwenkt. Die kleine Rolle schwenkt nach unten und eine neue volle
Rolle nach oben. Dabei hebt das Hubgelenk 71 die Gurttragarme nach oben. Dadurch
verstellt automatisch das Hebelgesperre die ganze Antriebseinrichtung, so daß die
Umfangsgeschwindigkeit des Gurtes 65 wieder dem Durchmesser der großen vollen Papierrolle
entspricht. Das Regelspiel kann von neuem beginnen.