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StaDeleinrichtuna insbesondere für Druckmaschinen
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Die Erfindung betrifft eine Stapeleinrichtung insbesondere für Druckmaschinen
zum Stapeln von Papierblättern oder dergleichen mit an den Vertikalseiten des Papierstapels
angeordneten Rütteleinrichtungen zum Zusammenschieben der ankommenden Papierblätter
exakt übereinander, wobei die Rütteleinrichtungen Antriebe zum Hin- und Herschwingen
von Rüttelplatten oder dergleichen aufweisen. Derartige Stapeleinrichtungen werden
meist am Auslaufende einer Druckmaschine angeordnet, um die fertig gedruckten Papierblätter
sauber für den Transport und die Weiterverarbeitung zu stapeln.
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Damit die Papierblätter exakt übereinander zu liegen kommen, werden
meist an drei freien Seiten des Papierstapels Rütteleinrichtungen angeordnet, die
parallel zu den Stapelseiten verlaufende Rüttelplatten aufweisen. Diese Rüttelplatten
werden über Antriebe hin- und herbewegt, wobei sie die ankommenden
Papierblätter
derart zusammenschieben, daß sie exakt übereinander liegen.
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Als Antrieb für die Rütteleinrichtungen werden meist mechanische Kurbel-
oder Nockentriebe verwendet. Diese Antrieb sind jedoch mechanisch sehr kompliziert
und deshalb teuer und wartungsaufwendig. Außerdem erzeugen sie nicht unbeträchtliche
Unwuchten, die zudem mit Lärm verbunden sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Stapeleinrichtung
der eingangs genannten Art einen Antrieb bzw. Antriebe zu finden, die möglichst
einfach und wenig störanfällig aufgebaut sind und zudem wenig Lärm erzeugen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antriebe
als elektromagnetische Schwinger ausgebildet sind, deren Schwingfrequenz über eine
Steuereinrichtung erheblich gegenüber der Netzfrequenz herabgesetzt ist. Derartige
Schwinger sind außerordentlich robuste Bauteile und zudem wesentlich kostengünstiger
als die aufwendigen Kurbel-oder Nockentriebe. Zudem sind die bregtentlassen so gering,
daß kaum Schwingungen übertragen werden und deshalb die Lärmentwicklung auch sehr
gering ist.
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Dabei hat sich gezeigt, daß die Papierblätter durch die erhebliche
Herabsetzung der Schwingfrequenz gegenüber der Netzfrequenz wesentlich exakter übereinander
gestapelt werden. In dieser Hinsicht besonders gute Ergebnisse werden durch eine
Herabsetzung der Schwingfrequenz im Bereich zwischen 30 und 2 Hertz erzielt, wobei
in diesem Bereich ein Wert von etwa
lo Hertz als optimal ermittelt
wurde.
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Das Ubereinanderstapeln der Papierblätter kann darüberhinaus noch
dadurch verbessert werden, daß die Schwingfrequenz durch entsprechende Ausbildung
der Steuereinrichtung von der Netz frequenz überlagert wird. Die Rüttelplatten führen
dann neben den relativ langsamen Hubbewegungen mit Schwingfrequenz zusätzlich schnelle
Rüttelbewegungen mit Netzfrequenz aus, was offenbar das Übereinanderschieben der
Papierblätter sehr begünstigt.
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Die Überlagerung der Schwingfrequenz mit der Netzfrequenz kann beispielsweise
dadurch geschehen, daß die Steuereinrichtung aus einem im Stromkreis der Schwinger
angeordneten Schalter und einer Steuerschaltung zur Betätigung des Schalter mit
Schwingfrequenz besteht. Es hat sich gezeigt, daß den schwingfähigen Teilen des
aus Rüttelplatten und Schwinger bestehenden Systems durch Ein- und Ausschalten des
Stromkreises mit Schwingfrequenz eine mit dieser Frequenz hin- und herschwingende
Hubbewegung erzielt werden kann, die zusätzlich mit einer Netzfrequenzschwingung
überlagert ist. Der Schalter ist dabei zweckmäßigerweise als elektronischer Periodengruppenschalter
ausgebildet, der beispielsweise aus einem im Stromkreis liegenden Triac und der
Steuerschaltung für die Zündung des Triacs bestehen kann.
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Zur Vermeidung von Zündstörungen ist es dann empfehlenswert, den Periodengruppenschalter
als sogenannten Nullspannungsschalter auszubilden. Auf diese Weise ist gewährleistet,
daß die Schaltvorgänge immer bei Nullspannung erfolgen.
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Eine relativ einfache und zweckmäßige Steuerschaltung
ergibt
sich dann, wenn sie im wesentlichen aus einem Synchronisiergatter zur Erzeugung
netzsynchroner Zündimpulse für den Triac sowie einem Differenzverstärker und einem
Rampengenerator zur zeitlichen Steuerung der Zündimpulsabgabe über einen Endverstärker
besteht. Die zeitliche Steuerung der Zündimpulsabgabe an den Triac kann dabei über
einen periodisch aufzuladenden und über den Rampengenerator schlagartig wieder zu
entladenden Kondensator in der Weise erfolgen, daß dessen jeweilige Spannung in
dem Differenzverstärker mit einer Steuerspannung verglichen wird und eine Zündimpulsabgabe
jeweils dann stattfindet, wenn die Kondensatorspannung größer als die Steuerspannung
ist. Mittels des Kondensators wird also eine Sägezahnspannung erzeugt, die jeweils
bei Überschreiten der Steuerspannung die Abgabe von Zündimpulsen an den Triac zuläßt.
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Der Zeitraum der Zündimpulsabgabe läßt sich bei der obengenannten
Schaltung durch Verstellen der Steuerspannung auf einfache Weise verändern. Die
Schwingfrequenz läßt sich dagegen durch Veränderungen der Kapazität des Kondensators
oder durch Vorschalten eines Widerstandes vor den Kondensator ändern.
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Die Erfindung sieht desweiteren vor, daß der Differenzverstärker einen
Schalter im Endverstärker steuert, mit dem die Zündimpulsabgabe unterbrochen werden
kann.
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Das Synchronisiergatter sollte zusätzlich noch einen Eingang für den
Ist-Wert bei gezündetem Triac aufweisen, damit eine Zündimpulsabgabe bei Phasenverschiebung
zwischen Strom und Spannung unterdrückt wird.
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Auf diese Weise ist gesichert, daß eine Zündung des Triacs nur im
stromlosen Zustand möglich ist.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgeschlagen, daß die
Steuerschaltung im wesentlichen als integrierte Schaltung ausgebildet ist. Dabei
ist es zweckmäßig, daß diese integrierte Schaltung über einen Transformator und
einen externen Gleichrichter gespeist ist.
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Als Schwinger für die Betätigung der Rüttelplatten haben sich sogenannte
Linearvibratoren als zweckmäßig erwiesen.
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Zur weiteren Lärmdämpfung ist es empfehlenswert, die Schwinger einseitig
elastisch aufzuhängen, wobei sich hierfür insbesondere Gummifedern wegen ihrer hohen
Dämpfung anbieten.
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Die Schwinger sollten so mit den Rüttelplatten verbunden sein, daß
diese senkrecht zu den Vertikalseiten des Papierstapels hin- und herbewegt werden.
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Dabei ist es zweckmäßig, die Rüttelplatten zusätzlich zu führen, beispielsweise
durch an ihre Rückseiten angebrachte Führungsstifte, die in stationäre Führungsbuchsen
einfassen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles
näher veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Stapeleinrichtung
für eine Druckmaschine mit Rütteleinrichtungen;
Fig. 2 eine Seitenansicht
einer Rütteleinrichtung gemäß Fig. 1 und Fig. 3 eine Schaltung für eine als Periodengruppenschalter
ausgebildete Steuereinrichtung.
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Die in Fig. 1 in schematischer Darstellung gezeigte Stapeleinrichtung
1 weist einen vertikalen Rahmen 2 auf, an dem höhenverstellbar eine wegen des auf
ihm befindlichen Papierstapels 3 hier nicht sichtbarer Stapelwagen aufgehängt ist.
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An den drei freien Seiten des Papierstapels 3 sind Rütteleinrichtungen
4, 5, 6 angeordnet. Diese Rütteleinrichtungen 4, 5, 6 bestehen jeweils aus einer
Rüttelplatte 7, 8, 9 und einem elektromagnetischen Linearvibrator lo, 11, 12. Die
Rüttelplatten 7, 8, 9 werden durch die Linearvibratoren lo, 11, 12 senkrecht zu
den Seiten des Papierstapels 3 hin- und herbewegt (gestrichelt dargestellt), damit
die von der Druckmaschine in Richtung des Pfeiles A ankommenden Papierblätter derart
zusammengeschoben werden, daß sie exakt übereinander zu liegen kommen. Dabei kann
die Oberseite des Papierstapels 3 durch vertikales Verfahren des Stapelwagensgehaltenwerden,daß
sie im Bereich der Rüttelplatten 7, 8, 9 verbleibt.
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Fig. 2 zeigt die Rütteleinrichtung 5 gemäß Fig. 1 in der Seitenansicht,
so daß ihre Aufhängung an der Stapeleinrichtung 1 zu sehen ist. Der Linearvibrator
11 weist in seinem Innern eine Erregerwicklung auf, die bei Beaufschlagung mit Wechselspannung
über einen Permanentmagneten einen Anker gegen eine Feder antreibt, wodurch die
aus dem Linearvibrator 11 herausragende Ankerwelle 13 und damit die an dessen Ende
befestigte
Rüttelplatte 8 mit Netz frequenz hin- und herbewegt
wird (Pfeil B, gestrichelte Linie).
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Der Linearvibrator 11 ist über eine Halteplatte 14, einen Gummiblock
15 und einer Haltestrebe 16 an einem ortsfesten Rahmenteil 17 der Stapeleinrichtung
1 elastisch aufgehängt. In der Halteplatte 14 befindet sich eine Führungsbuchse
18, in die ein an der Rückseite der Rüttelplatte 8 angebrachter Führungsstift 19
einfaßt.
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Die übrigen Rütteleinrichtungen 4, 6 in Fig. 1 sind mit der Rütteleinrichtung
5 identisch.
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Mit der Beaufschlagung der Linearvibratoren lo, 11, 12 durch Netzfrequenz
konnte keine befriedigende Stapelung der Papierblätter erzielt werden. Außerdem
sind dann die Unwuchten sehr hoch, was mit entsprechenden Geräuschen verbunden ist.
Dieses Problem wurde jedoch durch periodisches Unterbrechen des Stromkreises mit
etwa einer Frequenz zwischen 30 und 2 Hertz gelöst. Dabei zeigte sich, daß die Ankerwellen
13 der Linearvibratoren lo, 11, 12 bei nicht unterbrochenem Stromkreis wohl aufgrund
der Trägheit der schwingenden Teile jeweils nur eine Hubbewegung mit relativ großem
Hub ausführen, wobei jeder dieser Hubbewegungen noch mit einer netz synchronen Schwingung
geringer Amplitude überlagert ist. Auf diese Weise ist ein exaktes Übereinanderstapeln
der Papierblätter garantiert.
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In Fig. 3 ist eine Schaltung dargestellt, die zum periodischen Ein-
und Ausschalten des Netzstromes in dem angegebenen Frequenzbereich geeignet ist.
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Diese Schaltung wird von einem Stromkreis 20 eingerahmt, der an das
Netz über die Eingänge 21, 22 anschließbar ist. Der Stromkreis 20 ist durch die
Sicherung 23 abgesichert. In ihm befindet sich der als Lastwiderstand dargestellte
Linearvibrator 11 und ein Triac 24. Parallel zum Linearvibrator 11 liegt ein Schutzwiderstand
25 (Varisator).
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Der Triac 24 wird nun so gezündet, daß der Stromkreis jeweils für
eine bestimmte Dauer geöffnet oder geschlossen ist. Er erhält hierzu bei geschlossenem
Stromkreis netzsynchron Zündimpulse, und zwar jeweils im Nullspannungsdurchgang.
Diese Zündimpulsabgabe wird dabei durch eine Steuerschaltung bewirkt, die im wesentlichen
aus einem Periodengruppenschalter besteht.
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Für diese Steuerschaltung ist ein Transformator 26 vorgesehen, der
die 220 V Netzspannung auf 12 V reduziert. Die Ausgänge des Transformators 26 gehen
in einen Gleichrichter 27 mit Glättungskondensator 28 und einer Zenerdiode 29 zur
Spannugsstabilisierung, so daß eine Gleichspannung von 12 Volt entsteht.
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Das Minus-Potential ist dabei über die Leitung 30 an den Stromkreis
20 gelegt. In der Plus-Leitung 31 ist zwischen Glättungskondensator 28 und Zenerdiode
29 ein Widerstand 32 angeordnet. Parallel zum Gleichrichter 27 ist eine Widerstandskette
mit den Widerständen 33, 34, 35 gelegt, wobei der mittlere Widerstand 34 als Potentiometer
ausgebildet und durch eine Diode 36 geschützt ist.
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Die Zündimpulse werden in einem integrierten Baustein 37 erzeugt.
Es handelt sich hier um einen Baustein der Firma Valvo mit der Typenbezeichnung
TCA 280.
Er enthält ein Synchronisiergatter, ein Verriegelungsgatter,
einen Differenzverstärker, einen Rampengenerator und einen Endverstärker. Das Verriegelungsgatter
wird allerdings hier nicht benutzt.
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Grundsätzlich erfolgt die Gleichspannungsstromversorgung des Bausteines
37 über den Bingang 38 von der Plus-Leitung 31 und über den Eingang 39 und die Leitung
40. Im Synchronisiergatter werden ständig netzsynchrone Zündimpulse erzeugt, und
zwar bei jedem Nulldurchgang der Spannung im Stromkreis 20. Die Information über
die Nulldurchgänge erhält das Synchronisiergatter über die Leitung 40, die ja das
Gleich- und Wechselspannungspotenti,al führt.
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Über eine Leitung 41 und den Widerstand 42 sowie den Eingang 43 erhält
das Synchronisiergatter zusätzlich noch eine Ist-Wert Information bei gezündetem
Triac 24. Auf diese Weise werden Phasenverschiebungen zwischen Strom und Spannung,
die sich durch die induktive Last den Linearvibrator 11 einstellen können, erfaßt.
Sie führen dann zur Unterdrückung der Zündimpulse, um Zündstörungen zu vermeiden.
Abhilfe kann durch den gestrichelt dargestellten Kondensator zwischen der Leitung
41 und dem Stromkreis 20 geschaffen werden.
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Über den Ausgang 44 des Synchronisiergatters gelangen die Zündimpulse,
vorgespannt mit zusätzlichem Plus-Potential über die Leitung 45 und den Widerstand
46, zu einem Kondensator 47, der die Flankensteilheit der Zündimpulse verbessert,
und von dort in den Eingang 48 des Endverstärkers. Dieser verstärkt die Zündimpulse
und gibt sie über den Ausgang 49 des
Verstärkers, die Leitung 50
und den Widerstand 51 an den Triac 24.
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Für die periodische Unterbrechung der Zündimpulsabgabe und damit des
Stromkreises 20 weist der Endverstärker einen elektronischen Schalter auf, der durch
den Differenzverstärker in Kombination mit dem Rampengenerator gesteuert wird. Wesentliches
Steuerglied ist dabei ein Kondensator 50, dessen eine Seite an dem Stromkreis 20
und damit an Minus-Potential und dessen andere Seite über den Widerstand 51 an der
Leitung 31 mit Plus-Potential liegt. Über den Eingang 52 ist der Kondensator 50
mit dem Rampengenerator und über den Widerstand 53 und den Eingang 54 mit dem Differenzverstärker
gekoppelt. Ein Abzweig von der Leitung zum Differenzverstärker spannt dabei über
den Widerstand 55 und den Eingang 56 einen Transistor im Differenzverstärker vor.
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Der Rampengenerator besteht im wesentlichen aus einer Zenerdiode und
einer als Thyristor wirkenden Transistorkette. Ist der Kondensator So über den Wlderstand
51 auf einen vorgegebenen Höchstwert aufgeladen, so "zündet" die Zenerdiode die
Transistorenkette, so daß sich der Kondensator 50 schlagartig über den Ausgang 39
entlädt. Anschließend wird er wieder über den Widerstand 51 aufgeladen. Die Aufladezeit
und damit die Frequenz der Ein- und Ausschaltvorgänge im Stromkreis 20 bestimmen
sich dabei nach der Größe des Widerstandes und der Kapazität des Kondensators.So.
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Das relativ langsame Aufladen und das schlagartige Entladen des Kondensators
50 erzeugt einen sägezahnartigen Spannungsverlauf, der über den Widerstand 53
in
den Differenzverstärker geht. Hier wird er mit einer konstanten, vom Widerstand
34 abgegriffenen Steuerspannung, die über den Eingang 57 in den Differenzverstärker
eingeht, verglichen. Sobald die Spannung beim Aufladen des Kondensators So über
die Steuerspannung angestiegen ist, wird der Schalter im Endverstärker über den
Ausgang 58 des Differenzverstärkers und den Eingang 59 so angesteuert, daß die vom
Synchronisiergatter erzeugten Zündimpulse den Endverstärker passieren und damit
den Triac 24 bei jedem Nulldurchgang der Netzspannung zünden können. Dabei wird
der Schalter im Endverstärker über den Ausgang 60 und den Widerstand 61 entsprechend
vorgespannt.
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Mit der schlagartigen Entladung des Kondensators 50 über den Rampengenerator
nach Erreichen der Höchstspannung sinkt die Kondensatorspannungwieder unter die
Steuerspannung, so daß der Schalter im Endverstärker schließt, die Zündimpulse nicht
mehr den Triac 24 erreichen und der Stromkreis 20 beim nächsten Nullspannungsdurchgang
gesperrt wird. Dieser Zustand bleibt solange erhalten, bis die Kondensatorspannung
die Steuerspannung wieder überschritten hat. Dieser Vorgang wiederholt sich dann
fortlaufend.
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Durch Erhöhen der Steuerspannung infolge der Verstellung des Widerstandes
34 kann der Zeitraum, in dem Zündimpulse an den Triac 24 weitergegeben werden, verkürzt
werden und umgekehrt. Dabei bleibt jedoch der. Gesamtzeitraum eines Ein- und Ausschaltzyklus
und damit die Schwingfrequenz des Linearvibrators 11 erhalten. Die Schwingfrequenz
kann nur über die Größe des Widerstandes 51 und der Kapazität
des
Kondensators 50 verändert werden.
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Bei Verwendung eines Linearvibrators der Firma Binder (Typ 21 5.4
o8 A) wurden optimale Werte hinsichtlich der Stapelung und der Geräuschentwicklung
dann erreicht, wenn die Ein- und Ausschaltfrequenz des Triacs 24 durch entsprechende
Dimensionierung des Kondensators 50 und des Widerstandes 51 auf lo Hertz eingestellt
war und die Steuerspannung am Widerstand 34 derart abgegriffen wurde, daß die Einschalt-
und Ausschaltzeiträume gleich waren. Bei gezündetem Triac 24 wurden somit immer
fünf Schwingungen durchgelassen und dann die Zündung für fünf Schwingungen unterbrochen.