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Die
Erfindung bezieht auf eine Einrichtung zum Antrieb eines Falzmessers.
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Die
japanische Gebrauchsmusteroffenlegung
JP 63-133559 U offenbart
eine Schlagfalzvorrichtung, bei der zur Erzeugung eines zweiten
Längsfalzes
in einem Falzexemplar ein Falzmesser eingesetzt wird. Das Falzmesser
ist an zwei rotierenden Antriebskurbeln aufgenommen und taucht mit
seiner Längsseite
in den Spalt zwischen zwei Falzwalzen ein und bildet somit den Falzrücken eines
zweiten Längsfalzes
am Falzexemplar aus. Die beiden, das Falzmesser aufnehmenden Kurbelscheiben,
sind zur Synchronisierung der Vertikalbewegung mit einem gezahnten
Riemen oder einem Keilriemen oder auch über eine Rollenkette miteinander
gekoppelt, wobei die äußeren Umfangsflächen der
Kurbelscheiben je nach verwendetem Transmissionskörper als
gezahnte Abschnitte, als Keilriemenscheiben oder als Kettenlaufräder ausgebildet
sein können.
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EP 0 453 832 B1 bezieht
sich auf eine oszillierende Falzvorrichtung, wobei ein oszillierend
angetriebenes Falzmesser durch mindestens zwei lineare Vorschub- Kurbelmechanismen
gehalten wird, die entlang der Längsrichtung
des oszillierenden Falzmessers vorgesehen sind. Jede der linearen
Vorschubkurbelmechanismen weist zwei Kurbelglieder auf, die sich
wechselseitig in entgegengesetzte Richtung drehen, wobei alle Kurbelglieder
den gleichen Hub haben. Jeder der linearen Vorschub-Kurbelmechanismen
weist zwei Verbindungsgestänge
auf, von denen jedes mit einem oberen Ende versehen, mittels eines
Lagestiftes mit einen der beiden Kurbelglieder verbunden und jedes
mit einem unteren Ende ausgestattet ist, welches über einen
Lagerstift koaxial mit einem oberen Ende des oszillierenden Falzmessers
in Verbindung steht. Alle Verbindungsgestänge haben die gleiche Länge und
die beiden Kurbelglieder jeder der linearen Vorschub-Kurbelmechanismen
ist entlang der Längsrichtung
des oszillierenden Falzmessers angetrieben.
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Aus
DE 91 15 031 U1 ist
eine Falzvorrichtung für
Rollenrotationsdruckmaschinen bekannt. Diese dient zur Herstellung
eines Längsfalzes
in Transportrichtung der Druckexemplare der nach dem Zylinder-Querfalz
erzeugt wird, mit einem parallel zur Transportrichtung angeordneten
Falzmesser. Das an zwei mit gleicher Drehzahl rotierenden parallelen
Antriebskurbeln aufgenommene Falzmesser mit quer zur Transportrichtung
verlaufenden Achsen der Kurbelzapfen und an zwei diesen zugeordneten
Zusatzkurbeln wird von diesen auf- und abbewegt und stößt in seiner
unteren Stellung die Druckexemplare zwischen zwei angetriebene Falzwalzen,
wobei der Kurbelradius r
1 der Antriebskurbel
dem Kurbelradius r
2 einer Zusatzkurbel entspricht
und die Zusatzkurbel am Kurbelzapfen der Antriebskurbel koaxial
gelagert ist. Über
ein Zahnradgetriebe mit gleicher Drehzahl wie die Antriebskurbel,
aber mit entgegengesetzter Drehrichtung zu dieser, ist die Zusatzkurbel
derart antreibbar, daß der
Kurbelzapfen der Zusatzkurbel eine geradlinige senkrechte Hubbewegung
ausführt, wobei
der Drehzapfen der Zusatzkurbel ein Stirnrad trägt, das über ein mit dem Drehzapfen
umlaufendes Zwischenrad auf einer zentrisch zum Antriebszapfen der
Antriebskurbel feststehend gelagerten Außenverzahnung eines Sonnenrades
abrollt.
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DE 43 35 049 A1 bezieht
sich auf eine Falzvorrichtung mit einem System zum Umwuchtausgleich.
Das Falzmesser ist mit seinen Enden an zwei bezüglich des Falzmessers frei
drehbaren und einstückig
mit zwei Schwingarmen an jeweils einem der Enden aufgehängt, wobei
die Schwingarme an ihren entgegengesetzten Enden über zwei
parallele horizontale Wellen in eine Drehung um ihre Längsachse in
entgegengesetzte Richtung zueinander versetzt werden. Die rotierenden
Wellen lassen sich gleichzeitig derart in einer Drehung um zwei
horizontale und parallele Zentralachsen in jeweils entgegengesetzte
Richtung versetzen, so daß bei
einer vollständigen
Umdrehung der beiden rotierenden Wellen um die parallelen Zentralachsen
die zwei von den Schwingarmen angetriebenen entgegengesetzten Enden
des Falzmessers zwei parallele vertikale Geradenabschnitte zwischen
einer abgesenkten Position und einer erhöhten Position des Falzmessers
beschreiben, wobei das Falzmesser in einer abgesenkten Position
das Exemplar zwischen zwei Falzwalzen stößt, auf diese Weise den Längsfalz
in dem Exemplar ausbildet und weiterhin mit einem System zum Ausgleich
der im Betrieb durch das Falzmesser hervorgerufenen dynamischen
Belastungskräfte
versehen ist, welches zwei jeweils drehbar an den Antriebswellen
zur Rotation der zwei Schwingarme befestigte Aufsätze umfaßt, so daß die Aufsätze den entgegengesetzt
gerichteten Rotationsbewegungen der Schwingarme erfolgen.
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Schließlich ist
aus
US 45 09 939 A eine
Falzeinrichtung für
eine bahnverarbeitende Rotationsmaschine bekannt geworden. Mittels
des dort offenbarten Falzmessers wird nach Querfalzvorgängen an Falzzylindern
am Falzexemplar der zweite Längsfalz, sich
parallel zur Exemplarförderrichtung
erstreckend, ausgebildet. Das Falzmesser ist an zwei Antriebskurbeln
aufgenommen, welche identische Umfangsgeschwindigkeiten aufweisen
und welche das Falzmesser der zweiten Längsfalzeinheit auf- und abbewegen.
In seiner unteren Arbeitsposition stößt das Falzmesser die Exemplare
an ihrem noch auszubildenden Falzrücken zwischen die Umfangsflächen zweier angetriebener
Falzwalzen ein, die unterhalb des das Exemplar abstützenden
Falztisches aufgenommen sind. Jede der Kurbelscheiben, die die Vertikalbewegung
des Falzmessers an das Falzmesser übertragen, nimmt eine zusätzliche
Kurbel auf. Die Antriebskurbeln an den Kurbelscheiben nehmen jeweils
ein Element der erwähnten
zusätzlichen
Kurbel auf, wobei dieses Element an den jeweiligen Antriebskurbeln
koaxial aufgenommen ist. Mittels eines Zahnräderzuges wird die zusätzliche
Kurbel derart angetrieben, daß sie
dieselbe Umfangsgeschwindigkeit, jedoch in entgegengesetzter Drehrichtung
angetrieben ist, so daß ein
Kurbelzapfen der zusätzlichen
Kurbel eine exakt vertikal verlaufende Hubbewegung beschreibt.
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Die
aus dem Stande der Technik skizzierten Systeme machen allesamt von
Riementrieben, Kurbeln und Zahnräderzügen Gebrauch,
sind mithin sehr aufwendig herzustellen. Die Fertigung der mechanischen
Bauteile ist zudem unvermeidbar mit Toleranzen verbunden, die einerseits
Umwuchterscheinungen bei höheren
Produktgeschwindigkeiten hervorrufen können, und damit verbundenen
vorzeitigen Verschleiß der
Komponenten nach sich ziehen können.
Neben der zu gewährleistenden
vollständigen Kapselung
des Antriebes gegen Schmiermittelaustritt, die sehr aufwendig sein
muß, um
eine Verschmutzung der Exemplare zu vermeiden, sind die bisherigen
Falzmesserantriebskonzepte durch rotierende Massen in ihrer Geschwindigkeit
eingeschränkt.
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Angesichts
der aus dem Stande der Technik bekannten Lösungen liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, die Anzahl rotierender, den Antrieb des Falzmessers
realisierender Bauteile weitestmöglich zu
reduzieren und auf diese Weise höhere
Produktionsgeschwindigkeiten zu erreichen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Die
mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren
Vorteile liegen darin, daß sich
erfindungsgemäß die mechanischen
Bauteile, die eine Schmiermittelversorgung benötigen, eliminieren lassen,
so daß zum
einen die Verschmutzungsgefahr von fertigen Falzexemplaren drastisch
abnimmt. Mit der erfindungsgemäßen Lösung können die
mit fertigungstechnisch bedingten Toleranzen behafteten Bauteile
entfallen, so daß sich
die Standzeit des Falzmesserantriebes erheblich verlängern läßt.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens sind die unteren
Spulenköpfe
zu einem separaten Spulenkopfpaar sowie die oberen beiden, die Führungselemente
des oberen Falzmessers umfangenden Spulenköpfe separat paarweise ansteuerbar,
so daß beide
Enden in den Spulenköpfen
parallel geführt
werden können
und die Genauigkeit und die erforderliche Präzision bei der Erzeugung des
zweiten Längsfalzes
im Falzexemplar gewährleistet
werden kann.
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Zur
Herabsetzung der Masse des Falzmessers und damit zur Herabsetzung
der von den Spulenköpfen
zu bewegenden Masse, ist das Falzmesser mit Durchbrechungen versehen.
Die Durchbrechungen dienen ferner der Lärmreduzierung bei der oszillierenden
Auf- und Abwärtsbewegung
des Falzmessers. Um die Stoßbelastung
der mechanischen Komponenten gering zu halten, sind zwischen den magnetisierbaren
Spulenköpfen
Dämpfungselemente
eingelassen, die die auftretende Energie weitestgehend dissipieren.
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Zur
paarweisen Ansteuerung der Spulenköpfe zur Auf- und Abwärtsbewegung
des Falzmessers ist ein elektrischer Schwingkreis besonders vorteilhaft.
In diesen lassen sich mittels eines Ansteuersignales aktivierbare
Unterbrecherschalter integrieren. Das Ansteuersignal für die jeweiligen
Unterbrecherschalter kann diesen jeweils individuell zugeführt werden.
Gemäß des ebenfalls
offenbarten Verfahrens zur Erzeugung der Vertikalbewegung eines Falzmessers 1,
einer zweiten Längsfalzeinrichtung
in einem Falzapparat, sind mittels eines elektrischen Schwingkreises
magnetisierbare Spulenköpfe
vorgesehen, die die vertikale Auf- und Abwärtsbewegung des Falzmessers
erzeugen.
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Anhand
einer Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert:
Es zeigt:
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1 die
Seitenansicht eines in vertikaler Richtung bewegbaren Falzmessers
mit elektromagnetischem Antrieb,
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2 die
Ansicht des Falzmessers von vorne in einer Position oberhalb der
Mantelfläche
der Falzwalzen,
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3 der
Verlauf der Bewegung des Falzmesers in seinen Phasen,
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4 die
Ansteuerschaltung ausgebildet als elektrischer Schwingkreis und
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5 die
Sequenz der Ansteuersignale TTL, die an die verschiedenen Unterbrecherschalter übermittelt
werden.
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1 zeigt
die Seitenansicht eines in vertikaler Richtung auf- und abbewegbaren
erfindungsgemäß angetriebenen
Falzmessers einer zweiten Längsfalzeinrichtung
im Falzapparat einer Rotationsdruckmaschine.
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Das
Falzmesser 1 – oft
auch als Falzschwert bezeichnet – weist an seinen Enden jeweils
Führungselemente 3, 4 auf,
die als Spulenkerne wirkend in diese umfangende Spulenköpfe 5, 7; 6, 8 eintauchen.
Zur Herabsetzung der Masse des Falzmessers 1, ebenso wie
zur Reduzierung der auftretenden Massenträgheitskräfte am Falzmesser 1,
ist das Blatt des Falzmessers mit Durchbrechungen 2 versehen. Die
Konfiguration der Durchbrechungen 2 oder Öffnungen 2 im
Material des Falzmessers 1 ist unerheblich, vorteilhaft
ist deren Ausbildung als Bohrungen, da diese sich einfach fertigen
lassen.
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Die
Führungselemente 3, 4,
ausgeführt
als Spulenkerne, sind von den Spulenköpfen 5, 7; 6, 8 jeweils
umfangen. Die Spulenköpfe 5, 7; 6, 8 sind
an Spulenkopfträgern 9, 10, 11 und 12 aufgenommen. Zwischen
den Spulenkopfträgern 9 und 10 bzw. 11 und 12 sind
Dämpfungselemente 19, 20 angeordnet, die
der Dämpfung
der Stöße dienen,
die beim Einstoßen
des Falzmessers 1 zwischen die Falzwalzen 21, 23 auftreten.
Die als Führung
der Führungselemente 3, 4 dienenden
Spulenköpfe 5, 7,
oberhalb des Falzmessers 1 und die Spulenköpfe 6, 8,
unterhalb des Falzmessers 1 sind derart gefertigt, daß eine verkantungsfreie
Führung
der Führungselemente 3, 4 gewährleistet
ist. Die Spulenköpfe 5, 7; 6, 8 lassen
sich hier paarweise gemeinsam ansteuern, wobei zur Abwärtsbewegung 28 des
Falzmessers 1 die unteren Spulenköpfe 6, 8 paarweise
durch eine Ansteuerschaltung 31 gemäß 4 angesteuert
werden können,
während
zur Erzeugung einer Aufwärtsbewegung 29 des
Falzmessers 1 die oberen beiden Spulenköpfe 5 und 7 zusammen
angesteuert werden. Die Lage und Orientierung der einzelnen als
Antrieb und Führung
des Falzmessers 1 gleichermaßen dienenden Spulenköpfe 5, 7; 6, 8 wird
durch eine aus Querträgern 15, 16,
Längsträgern 13, 14 sowie
Seitenrahmen 17, 18 gebildeten Rahmenstruktur
gewährleistet.
Eine Beibehaltung der Lage der Spulenköpfe 5, 7; 6, 8 ist
deshalb so bedeutsam, da bei Verlassen ihrer ausgerichteten Position,
die exakte Führung
des jeweiligen als Führungselement
dienenden Spulenkerns 3, 4 durch die Spulenköpfe 5, 7; 6, 8 nicht
mehr vollständig
gewährleistet
sein kann. Dies kann zur Verkantung der als Führungselemente 3, 4 dienenden
Spulenkerne in ihren als Führung
dienen den Spulenköpfen 5, 7; 6, 8 führen, ferner
kann eine Erhöhung
der auftretenden Reibkräfte
die Folge sein. Eine Erhöhung
der Reibkraft indessen mindert die Einstoßkraft des Falzmessers 1 zur
Ausbildung des Falzrückens
zwischen die rotierenden Mäntel
der Falzwalzen, was wiederum eine Einbuße an Exemplarqualität wegen
mangelnder Ausbildung des Falzrückens
zur Folge haben kann.
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In
der Vorderansicht des Falzmessers 1 ist die Rahmenstruktur
ersichtlich, die aus den querverlaufenden Spulenkopfträgern 11 und 12 zwischen den
Seitenrahmen 17 und 18 gebildet ist. Unterhalb der
Rahmenstruktur befinden sich die angetriebenen Falzwalzen 21 und 22,
die durch ihre Rotation im Rotationssinne 25 die Ausbildung
des Falzrückens 27 am
Falzexemplar 26 vollenden. Die Umfangsflächen 24 der
angetriebenen Falzwalzen 21 und 22 erfassen das
Falzexemplar 26 dank der Eintauchbewegung des Falzmesers 1 in
den Falzwalzenspalt 23. Zur Erleichterung der Erfassung
des Falzexemplares 26 im Falzwalzenspalt 23 kann
die Oberfläche 24 der Falzwalzen 21, 22 angerauht
sein oder einer auf andere Weise ausgebildete, die Griffigkeit erhöhende Struktur
aufweisen.
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3 zeigt
die Phasen der Bewegung des Falzmessers, welche durch die erfindungsgemäße Antriebskonfiguration
erzielbar sind.
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Mit
Bezugszeichen 28 ist die Abwärtsbewegung des Falzmessers 1 bezeichnet,
die durch Magnetisierung des unteren Spulenkopfpaares 6, 8 durch die
Ansteuerschaltung 31 erfolgt. Die etwas langsamer ablaufende
Aufwärtsbewegung 29 des
Falzmessers 1 findet ihre Rechtfertigung daran, daß während der
bei der Aufwärtsbewegung 29 des
Falzmessers 1 verstreichenden Zeit die Passage der gesamten
Exemplarlänge
durch den Falzwalzenspalt 23 erfolgt. Mit Bezugszeichen 30 ist
ein Haltezeit bezeichnet, in der das Falzmesser 1 in seiner
Ruheposition verbleibt, bis das nächstfolgende Falzexemplar 26 auf den
Falztisch oberhalb der Falzwalzen 21, 22 so ausgerichtet
ist, daß dessen
Einstoßen
in den Falzwalzenspalt 23 erfolgen kann.
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4 zeigt
die Ansteuerschaltung für
die Spulenköpfe,
die als elektrischer Schwingkreis ausgebildet werden kann.
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Im
elektrischen Schwingkreis 31 sind drei Unterbrecherschalter 34, 35 und 36 vorgesehen,
die allesamt individuell durch das Ansteuersignal 33 angesteuert
werden können.
Im parallelen Ast des Schwingkreises 31 liegen jeweils
ein Widerstand Rt, – bezeichnet mit Bezugszeichen 38 sowie
die Spulenköpfe 5, 7; 6, 8,
wobei die Spulenköpfe
jeweils einen Widerstand RL und die Spulen 40 umfassen.
Der parallele Ast des Schwingkreises 31 kann durch die Ansteuerung
des Unterbrecherschalters 35 an- und abgeschaltet werden.
Eine gestufte Ansteuerung der jeweiligen Spulenköpfe 5, 7 bzw. 6, 8 paarweise, kann
durch Einkoppeln des Widerstandes Rt – bezeichnet
mit Bezugszeichen 38 – erzielt
werden. Hinter der Spannungsquelle 32, die den elektrischen Schwingkreis 31 mit
Spannung versorgt, ist ein erster Umlenkschalter 34 plaziert,
welchem ein Widerstand R1 – bezeichnet
mit Bezugszeichen 37 – parallel
geschaltet ist. Auch dieser Unterbrecherschalter kann durch das
Auswertesignal 33 individuell angesteuert werden.
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Gemäß 5 ist
die sequentiell erfolgende Ansteuerung der Unterbrecherschalter 34, 35 und 36 wiedergegeben
und zwar für
die Aufwärtsbewegung 29 des
Falzmessers 1, wie auch für dessen Abwärtsbewegung 28.
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Zunächst erfolgt
eine Ansteuerung des Unterbrecherschalters 34 (S1), leicht
zeitverzögert
hierzu eine Ansteuerung des Unterbrecherschalters 35 (S2),
während
der Unterbrecherschalter 36 (S3) geöffnet wird, so daß die die
Aufwärtsbewegung 29 erzeugenden
Spulenköpfe 5, 7 paarweise
magnetisiert sind. Der Unterbrecherschalter 36 (S3) bleibt
geöffnet,
bis der Unterbrecherschalter 35 (S2), vor dem parallelen
Ast des elektrischen Schwingkreises 31 liegend, wieder
angesteuert wird, diese öffnet
durch Rücksetzung
Ansteuersignales 33 von 1 auf 0, so daß die Magnetisierung des oberen
Spulenkopfpaares 5, 7 zusammenbricht. Gemäß des unteren
Teiles des Diagramms gemäß 5 wird
durch Ansteuerung mittels des Unterbrecherschalters 35 (S2)
des unteren Spulenkopfspaar 6, 8 magnetisiert.
Nach Aufbau des Magnetfeldes wird der Unterbrecherschalter 34 (S1)
angesteuert, das Falzmesser 1 wird freigegeben und stößt das entsprechend
auf der Oberfläche
des Falztisches positionierte Falzexemplar in den Falzwalzenspalt 23 zwischen
den angetriebenen Falzwalzen 21 und 22 ein.
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Die
Magnetisierung und Ansteuerung der Spulenköpfe 5, 7; 6, 8 erfolgt
im ms-Takt, so daß sich unter
Berücksichtigung
der Trägheit
des Falzmessers 1 und der Spulenkerne 3, 4 sowie
der Aufbauzeit der Mangetfelder Falzgeschwindigkeiten zwischen 40.000
Exemplaren/h und 75.000 Exemplaren/h erzielen lassen.
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- 1
- Falzmesser
- 2
- Öffnungen
- 3
- Führungselement
- 4
- Führungselement
- 5
- Spulenkopf
- 6
- Spulenkopf
- 7
- Spulenkopf
- 8
- Spulenkopf
- 9
- Spulenkopfträger
- 10
- Spulenkopfträger
- 11
- Spulenkopfträger
- 12
- Spulenkopfträger
- 13
- Längsträger
- 14
- Längsträger
- 15
- Querträger
- 16
- Querträger
- 17
- Seitenrahmen
- 18
- Seitenrahmen
- 19
- Dämpfungselement
- 20
- Dämpfungselement
- 21
- Falzwalzen
- 22
- Falzwalzen
- 23
- Falzwalzenspalt
- 24
- Falzwalzenmantel
- 25
- Rotationssinn
- 26
- Falzexemplar
- 27
- Falzrücken zweiter
Längsfalz
- 28
- Abwärtsbewegungsphase
Falzmesser
- 29
- Aufwärtsbewegungsphase
Falzmesser
- 30
- Haltephase
Falzmesser
- 31
- Ansteuerschaltungsschaltbild
- 32
- Spannungsquelle
- 33
- Ansteuersignal
- 34
- Unterbrecherschalter
S1
- 35
- Unterbrecherschalter
S2
- 36
- Unterbrecherschalter
S3
- 37
- Widerstand
R1
- 38
- Widerstand
Rt
- 39
- Widerstand
RL
- 40
- Spule
L