DE19532856A1 - Bogendruckmaschine mit Zuführvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bogendruckma­ schine mit einer Zuführvorrichtung, die die Bögen auf die Mantelfläche eines mit konstanter Winkelge­ schwindigkeit rotierenden Druckzylinders transpor­ tiert, wobei die Zuführvorrichtung einen bewegli­ chen Schwinger umfaßt, der die Bögen mit einer Greifvorrichtung aufnimmt, sie nach Beschleunigung auf eine rotierende Übergabetrommel leitet, die den Bogen auf den Druckzylinder führt, und der Schwin­ ger vor Aufnahme eines weiteren Bogens verzögert wird.

Druckmaschinen lassen sich in Rotationsdruckmaschi­ nen, bei denen das zu bedruckende Material in durchgehender Bahn zugeführt wird, und Bogendruck­ maschinen unterteilen, die einzelne Bögen einzie­ hen. Während sich im ersteren Fall sehr hohe Druck­ geschwindigkeiten erreichen lassen, wenn sich die Materialbahn gleichförmig durch das Druckwerk be­ wegt, sind Bogendruckmaschinen einer Begrenzung ih­ rer Leistungsfähigkeit unterworfen, die durch die maximal mögliche Zuführgeschwindigkeit der einzeln Bögen gegeben ist.

Um einerseits die Rotation des Druckzylinders mit einer möglichst hohen, konstanten Winkelgeschwin­ digkeit zu ermöglichen und andererseits das zuge­ führte Material, in der Regel Papier, während des Einzugs nicht über die Reißgrenze hinaus zu bela­ sten, erfolgt der Einzug mittels einer Zuführvor­ richtung unter Verwendung eines beweglichen Schwin­ gers. Er erfaßt die Bögen mit einer Greifvorrich­ tung und übergibt sie auf eine, meist ebenfalls mit einem Greifer versehene, rotierende Übergabetrom­ mel, die den Bogen ihrerseits unmittelbar oder durch weitere Transportzylinder auf den Druckzylin­ der führt, der die Farbe aufbringt. Während die Übergabetrommel in der Regel gleichfalls mit kon­ stanter Geschwindigkeit rotiert, erfolgt die Bewe­ gung des Schwingers in der Weise, daß er während der Aufnahme der Bögen steht und seine Geschwindig­ keit zum Übergabezeitpunkt maximal ist, das heißt der Schwinger ist beständig Beschleunigungs- und Bremsvorgängen unterworfen. Seine Bewegungsform ist dabei entweder kreisförmig umlaufend oder oszillie­ rend, wobei insbesondere im letzteren Fall das Ei­ gengewicht zweckmäßig minimiert wird. Zur Lei­ stungssteigerung der Zuführvorrichtung und damit der Bogendruckmaschine ist es bekannt, die Bögen vor Aufnahme durch Saugwalzen vorzubeschleunigen oder den vor- und rückwärts beschleunigten Schwin­ ger seinerseits auf einer Rangertrommel zu befesti­ gen, die sich kontinuierlich dreht.

In allen Fällen besteht das Problem einer zeitlich nicht konstanten Leistungsaufnahme durch den Schwinger, die sich speziell bei hohen Druckge­ schwindigkeiten, das heißt Beschleunigungen, stö­ rend auf den Gleichlauf der Druckmaschine auswirken kann. Im Extremfall kann der Kraftstoß während der Schwingerbeschleunigung zur Vernichtung des Druck­ bildes führen.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, eine Bogendruckmaschine in der Weise weiterzuentwickeln, daß eine zeitlich kon­ stante Leistungsaufnahme der Zuführvorrichtung er­ folgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schwinger durch mechanische Übertragungs­ elemente mit einem oszillatorisch oder rotatorisch bewegten Ausgleichskörper verbunden ist, die Bewe­ gung des Schwingers und des Ausgleichskörpers mit­ einander derart gekoppelt sind, daß der Ausgleichs­ körper während einer in Bewegungsrichtung positiven oder negativen Beschleunigung des Schwingers eine Beschleunigung mit entgegengesetztem Vorzeichen er­ fährt und die vom Schwinger und dem Ausgleichskör­ per abgegebene kinetische Energie im wesentlichen vom jeweils anderen Bauelement aufgenommen wird.

Die vorgeschlagene Druckmaschine weist einen Aus­ gleichskörper auf, der oszillatorisch oder rotato­ risch bewegt ist. Er ist mit dem Schwinger durch mechanische Übertragungselemente in der Weise ge­ koppelt, daß er stets mit entgegengesetztem Vorzei­ chen wie der Schwinger beschleunigt wird, also wäh­ rend einer Beschleunigung des Schwingers verzögert und während dessen Verzögerungsvorgang beschleunigt wird. Somit erfolgen Verzögerungsvorgänge nicht, wie bei herkömmlichen Systemen üblich, als Brems­ vorgänge unter Erzeugung von Wärme, sondern mittels der Beschleunigung des Ausgleichskörpers. Durch ge­ eignete Wahl der Massen, Bewegungsabläufe und Kopp­ lungselemente ist realisierbar, daß die kinetische Energie des aus Schwinger und Ausgleichskörper be­ stehenden Systems zeitlich konstant ist, wobei ge­ gebenenfalls auch-die Energieaufnahme von Übertra­ gungselementen zu berücksichtigen ist. Denkbar ist auch die Verwendung mehrerer Ausgleichskörper, die mit dem Schwinger gekoppelt sind.

Auf diese Weise wird erreicht, daß die zum Antrieb des Schwingers notwendige Energie während seiner Beschleunigung überwiegend von der kinetischen En­ ergie des Ausgleichskörpers bereitgestellt und wäh­ rend des Verzögerungsvorgangs durch ihn aufgenommen wird. Der Antrieb ist lediglich dazu notwendig, die zeitlich etwa gleichbleibenden Reibungsverluste auszugleichen sowie das Papier zu beschleunigen und kann daher mit nahezu konstanter Leistung erfolgen. Damit werden Gleichlaufschwankungen der Druckma­ schine, insbesondere des Druckzylinders, fast voll­ ständig vermieden, so daß auch bei hoher Laufge­ schwindigkeit und stoßartiger Schwingerbeschleuni­ gung keine Störung des Druckbildes auftritt.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist der Ausgleichskörper eine oszillatorisch oder rotatorisch bewegte Ausgleichsmasse, die in bezug auf den Bewegungsablauf, das Trägheitsmoment und die Masse in etwa dem Schwinger entspricht. Schwin­ ger und Ausgleichskörper sind in diesem Fall einan­ der weitgehend ähnliche, phasenverschoben gegenein­ ander bewegte Körper, zwischen denen beständig ein Energieaustausch in der oben beschriebenen Weise stattfindet.

Alternativ ist der Ausgleichskörper unabhängig von der Gestalt und dem Bewegungsablauf des Schwingers eine rotierende Scheibe oder Trommel. Sie wird wäh­ rend der Beschleunigungsphasen des Schwingers abge­ bremst und während der Verzögerung beschleunigt, so daß auch in diesem Fall eine konstante kinetische Energie des Systems aus Ausgleichskörper und Schwinger gewährleistet ist.

Da die kinetische Energie eines Körpers proportio­ nal dem Quadrat seiner Geschwindigkeit ist, kann er bei geringer Geschwindigkeit nur dann große Ener­ giemengen aufnehmen und abgeben, wenn die Beschleu­ nigung sehr hoch ist. Dies würde bei einem Still­ stand des Ausgleichskörpers zu stoßartigen Kräften führen, die den Druckvorgang beeinträchtigen, so­ fern die übertragene Energiemenge pro Zeiteinheit nicht gegen Null geht. Um dieses Erfordernis zu vermeiden, ist im Fall eines rotierenden Aus­ gleichskörpers bevorzugt seine Winkelgeschwindig­ keit stets größer als Null, schwankt also zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert. Mit zunehmen­ der Minimalgeschwindigkeit nimmt die maximale Be­ schleunigung bei zeitlich konstanter Energieauf­ nahme bzw. -abgabe ab, so daß vorgegebene Grenz­ werte der Beschleunigung unterschreitbar sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient die Übergabetrommel der Zuführvorrichtung als Ausgleichskörper, so daß ihre Winkelgeschwindigkeit variiert. Zum Zeitpunkt ihrer Aufnahme des Bogens ist die Rotationsgeschwindigkeit der Übergabetrom­ mel minimal und somit die Geschwindigkeit des Schwingers maximal. Während des nachfolgenden Ver­ zögerungsvorgangs des Schwingers wird die Trommel zunehmend beschleunigt, bis ihre Geschwindigkeit zum Zeitpunkt der Übergabe des Bogens auf den Druckzylinder bzw. an weitere Transportwalzen maxi­ mal ist. Die Vorteile dieser Ausgestaltung der Er­ findung sind zweifach: Einerseits verlängert sich der Beschleunigungszeitraum des Bogens, so daß er­ heblich höhere maximale Geschwindigkeiten erzielbar sind, ohne in den Bereich der Reißgrenze des Mate­ rials zu gelangen. Andererseits verringert sich die Zahl der beweglichen Bauteile der Zuführvorrichtung und vereinfacht damit den Aufbau der Druckmaschine wesentlich, da auf einen zusätzlichen Ausgleichs­ körper verzichtet werden kann.

Zweckmäßig beträgt in diesem Fall der Winkel zwi­ schen den Übergabepunkten des Bogens vom Schwinger auf die Übergabetrommel und von der Übergabetrommel auf den Druckzylinder, bzw. weitere Transportzylin­ der, etwa 90° in Drehrichtung der Übergabetrommel. Während einer Umdrehung erfährt die Übergabetrommel jeweils zwei Brems- und Beschleunigungsphasen, die jeweils von gleicher Länge sind, so daß die maxi­ male Beschleunigung, d. h. die mechanische Beanspru­ chung der Bauteile, begrenzt wird. Der zeitliche Ablauf ist dabei wie folgt: Zum Zeitpunkt der Über­ nahme des Bogens ruht der Schwinger, während die Trommel ihre Maximalgeschwindigkeit hat. Anschlie­ ßend verzögert die Trommel unter Beschleunigung des Schwingers mit dem aufgenommenen Bogen während des ersten Viertels ihres Umlaufes auf ihre Minimalge­ schwindigkeit, bei der sie den Bogen vom Schwinger übernimmt. Im nachfolgenden Viertel des Umlaufes bremst der Schwinger bis zum Stillstand ab, wobei die Trommel wieder beschleunigt, bis sie nach einem halben Umlauf ihre Maximalgeschwindigkeit wieder erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt übergibt sie den Bogen an den Druckzylinder. Im Verlauf der zweiten Hälfte des Umlaufes erfolgt in analoger Weise die Rückführung von Schwinger und Übergabetrommel zur Ausgangsposition.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Drehachse der Übergabetrommel exzentrisch angeordnet ist. Die vorteilhafte Folge ist ein ungleichförmiger Bewe­ gungsablauf der Übergabetrommel.

Vorteilhafte Übertragungsvorrichtungen zur Kopplung der Bewegung von Schwinger und/oder Ausgleichskör­ per untereinander oder mit einem Antrieb sind ins­ besondere Kurven- oder Kurbelgetriebe. Im einfach­ sten Fall wird der Schwinger durch eine Übergabe­ trommel mit auf ihrer Drehachse befestigten Kurven­ scheiben angetrieben, an deren Umfang er über Rol­ len anliegt. Dabei wird die Zahl der Übertragungs­ elemente auf vorteilhafte Weise minimiert. Weiter­ hin gestattet die Ankopplung des Antriebs über Kur­ venscheiben oder Kurbelwellen seine gleichförmige Bewegung unabhängig vom Bewegungszustand der Bau­ elemente.

Ein Beispiel einer zweckmäßigen Bewegungskopplung lassen sich ebenso wie weitere Einzelheiten, Merk­ male und Vorteile der Erfindung dem nachfolgenden Beschreibungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in prinzipienhafter Darstellung

Fig. 1 Übersichtsdarstellung einer erfindungs­ gemäßen Druckmaschine,

Fig. 2 Kopplung von Schwinger und Übergabe­ trommel,

Fig. 3 Bewegungsablauf eines Schwingers mit gleichartigem Ausgleichskörper.

Die Übersichtsdarstellung in Fig. 1 zeigt eine er­ findungsgemäße Druckmaschine, deren zentrales Bau­ teil ein Druckzylinder (1) ist, dessen Mantelfläche über einen weiteren Zylinder (2) mit der auf den zu bedruckenden Bogen (3) aufzubringenden Farbe be­ schichtbar ist. Die Zuführung des Bogens (3) zum Druckzylinder (1) erfolgt durch eine Zuführvorrich­ tung, die aus einem Schwinger (4) und einer Überga­ betrommel (5) besteht. Der Schwinger (4) bewegt sich dabei oszillatorisch zwischen den Endpositio­ nen A und C, wobei er in Position A mittels eines Greifers am Anschlag (6) des Anlegetisches (7) an­ liegende Bögen (3) ergreift und mit dem erfaßten Bogen (3) bis zur Position B beschleunigt, in der er ihn an die Übergabetrommel (5) weiterleitet, die gleichfalls mit einem Greifer versehen ist. Nach­ folgend erfolgt ein Abbremsen des Schwingers (4) bis zum Stillstand in Position C bevor er über Po­ sition D zum Ergreifen eines weiteren Bogens in die Ausgangsposition zurückgeführt wird.

Um eine etwa konstante Energieaufnahme des Zuführ­ systems zu gewährleisten, sind Schwinger (4) und Übergabetrommel (5) in der Weise gekoppelt, daß die Übergabetrommel (5) während der Beschleunigungspha­ sen des Schwingers (4) verzögert und während seiner Verzögerungsphasen beschleunigt wird, wobei jeweils ein Austausch ihrer kinetischen Energie erfolgt. Entsprechend ist die Rotationsgeschwindigkeit der Übergabetrommel (5) minimal, wenn der Bogen in Po­ sition B vom Schwinger (4) übergeben wird bzw. der Schwinger im Punkt D die maximale Geschwindigkeit seines Rücklaufs erreicht. Dagegen ist sie in den Punkten A und C maximal, wenn der Schwinger sich in den Endlagen befindet, wobei in Position C die Übergabe des Bogens (3) an den Druckzylinder (1) erfolgt. Zur Minimierung der Beschleunigungen be­ trägt der Winkel zwischen den markierten Positionen auf der Übergabetrommel, insbesondere zwischen dem Ort B der Übernahme und C der Abgabe des Bogens 900. Der besondere Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Bogen (3) auf der Übergabetrommel (5) weiter beschleunigt wird, das heißt der Beschleunigungszeitraum verlängert sich über den Schwinger hinaus, so daß größere maximale Druckgeschwindigkeiten erreichbar sind.

In Fig. 2 ist die Kopplung zwischen dem Schwinger (4) und der Übergabetrommel (5), die von einem An­ trieb bewegt wird, erkennbar. Die Übergabetrommel (5) ist mit zwei Kurvenscheiben (8, 9) versehen, an denen der um eine Achse (10) drehbare Schwinger (4) über Rollen (11) anliegt. Drehen sich die Kurven­ scheiben (8, 9) um die Drehachse (12), so bewegt sich der Schwinger (4) wie in Fig. 1 beschrieben, da die Rollen (11) stets am Umfang der Kurvenschei­ ben (8, 9) anliegen, so daß eine oszillatorische Bewegung um die Achse (10) erzwungen wird. Die zur Beschleunigung des Schwingers notwendige Energie wird der kinetischen Energie der Übergabetrommel (5) entnommen und beim Abbremsen des Schwingers (4) wieder zurückgeführt, so daß zwangsläufig der oben beschriebene Bewegungsablauf die Folge ist und der Antrieb mit zeitlich nahezu konstanter Leistung er­ folgen kann. Vorzugsweise weicht das Zentrum (13) der Übergabetrommel (5) von ihrer Drehachse (12) ab, so daß die Befestigung exzentrisch ist. Ferner sind Greifvorrichtungen (14, 15) erkennbar, die zur Handhabung der Bögen (3) dienen.

Fig. 3 stellt den Bewegungsablauf einer alternati­ ven Ausführung einer Druckmaschine dar, bei dem der Schwinger (4) mit einer Ausgleichsmasse (16) zusam­ menwirkt, die ihm in Ausführung und Gestalt im we­ sentlichen entspricht und eine vergleichbare Bahn beschreibt. In Position A, also in seinem Umkehr­ punkt, erfaßt der Schwinger (4) mit der Greifvor­ richtung (14) einen Bogen (3), während die Aus­ gleichsmasse (16) sich mit maximaler Geschwindig­ keit in Pfeilrichtung bewegt. Zum Zeitpunkt B der Übergabe des Bogens (3) an die Übergabetrommel (5) hat der Schwinger seine Maximalgeschwindigkeit er­ reicht, während sich die Ausgleichsmasse (16) in Endposition befindet und die Richtung ihrer Bewe­ gung umkehrt. Position C zeigt den Schwinger (4) seinerseits stillstehend in Endposition, während die gesamte kinetische Energie an die mit maximaler Geschwindigkeit nach unten bewegte Ausgleichsmasse (16) übertragen ist. Der Bogen (3) ist zu diesem Zeitpunkt bereits an die Übergabetrommel (5) über­ geben. Position D zeigt die Situation beim Rücklauf des Schwingers (4) mit maximaler kinetischer Ener­ gie, während sich die Ausgleichsmasse (16) im unte­ ren Umkehrpunkt befindet.

Im Ergebnis wird die kinetische Energie des Schwin­ gers beständig mit der Ausgleichsmasse ausge­ tauscht, so daß der Antrieb zum Ausgleich von Rei­ bungsverlusten und zum Beschleunigen des Papiers mit nahezu konstanter Leistung erfolgen kann und stoßweise Belastungen der Maschine vermieden wer­ den.

Claims (8)

1. Bogendruckmaschine mit einer Zuführvorrichtung, die die Bögen auf die Mantelfläche eines mit kon­ stanter Winkelgeschwindigkeit rotierenden Druckzy­ linders transportiert, wobei die Zuführvorrichtung einen beweglichen Schwinger umfaßt, der die Bögen mit einer Greifvorrichtung aufnimmt, sie nach Be­ schleunigung auf eine rotierende Übergabetrommel leitet, die den Bogen auf den Druckzylinder führt, und der Schwinger vor Aufnahme eines weiteren Bo­ gens verzögert wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Schwinger (4) durch mechanische Übertragungs­ elemente mit einem oszillatorisch oder rotatorisch bewegten Ausgleichskörper verbunden ist,
• - die Bewegung des Schwingers (4) und des Aus­ gleichskörpers miteinander derart gekoppelt sind, daß der Ausgleichskörper während einer in Bewe­ gungsrichtung positiven oder negativen Beschleuni­ gung des Schwingers (4) eine Beschleunigung mit entgegengesetztem Vorzeichen erfährt
• - und die vom Schwinger (4) und dem Ausgleichskör­ per abgegebene kinetische Energie im wesentlichen vom jeweils anderen Bauelement aufgenommen wird.

2. Druckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ausgleichskörper eine oszillato­ risch oder rotatorisch bewegte Ausgleichsmasse (16) ist.

3. Druckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ausgleichskörper eine rotierende Trommel ist.

4. Druckmaschine nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Winkelgeschwindigkeit eines rotierenden Ausgleichs­ körpers größer als Null ist.

5. Druckmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskörper die Über­ gabetrommel (5) ist.

6. Druckmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Winkel zwischen den Übergabepunk­ ten des Bogens (3) vom Schwinger (4) auf die Über­ gabetrommel (5) und von der Übergabetrommel (5) auf den Druckzylinder (1) etwa 90° in Drehrichtung der Übergabetrommel (5) beträgt.

7. Druckmaschine nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergabe­ trommel (5) exzentrisch auf ihrer Drehachse (12) befestigt ist.

8. Druckmaschine nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung der Bewegungen von Schwinger (4) und/oder Aus­ gleichskörper und einem Antrieb durch Kurvenschei­ ben (8, 9) und/oder Kurven- oder Kurbelgetriebe er­ folgt.