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Preßstempelantrieb für Papierschneidemaschinen
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Die Erfindung betrifft einen Preßstempelantrieb für Papierschneidemaschinen,
insbesondere für Dreimesser-Schneidemaschinen zum drei sehr tigen Beschneiden von
Buchblocks, Broschuren o. dgl., mit einem mechanischen Antrieb zum Absenken des
Preßstempels bis auf das Schneidgut und mit einem hydraulischen Antrieb zum Ausüben
des Preßdruckes.
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In Dreimesser-Schneidemaschinen wird das Schneidgut, wie Buchblocks,
Broschuren o. dgl., unter die Messer geführt, ausgerichtet und durch einen Preßstempel
auf dem Schneidtisch gehalten. Zum Betätigen des Preßstempels sind mechanische Einrichtungen
bekannt mit einem Kurvengetriebe und einer Hebelanordnung zum Heben und Senken des
Preßstempels und mit einer Zugfeder zum Ausüben des Preßvorgangs auf das Schneidgut.
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Um saubere Schnittkanten zu erzielen, müssen relativ hohe Preßkräfte,
und zwar bis zu 2,5 t, aufgebracht werden, was bei einer mechanischen Konstruktion
einen außerordentlich großen baulichen Aufwand verursacht; ein zu starker Preßdruck
jedoch führt zu Deformationen des Schneidgutes und somit zur Qualitätsminderung.
Hieraus ergibt sich die Forderung nach einer Einstellung des jeweils gewünschten
Preßdruckes in Abhangigkeit von Papierqualität und Stapelhöhe.
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Bei der vorab beschriebenen bekannten mechanischen Einrichtung wird
dies durch Höhenverstellung des Preßstempels erreicht.
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Eine Verbesseruny hinsichtlich der Einstellung einer definierbaren
Preßkraft und auch hinsichtlich einer konstruktiven Vereinfachung wird zwar durch
bekannte hydraulische Preßstempeiantriebe erreicht, diese werden aber den geforderten
hohen Taktzahlen nicht gerecht, was auf die relativ hohen Ansteuerzeiten der hierbei
eingesetzten Hydraulikelemente zurückzuführen ist.
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In der DE-PS 11 61 537 wird ein Preßbalkenantrieb an Schneidemaschinen
für Papier, Pappe o. dgl. beschrieben, mit einem durch Fußhebel zu betatiyenden
mechanischen Gestänge zum Absenken des Preßbalkens auf das Schneidgut und mit einem
auf das mechanische Gestänge einwirkenden hydraulischen Antrieb zum Ausüben des
Preßdruckes. Auch mit dieser Kombination eines mechanischen und hydraulischen Antriebes
laßt sich der gewünschte Preßdruck bei unterschiedlichen Papieren und Stapel höhen
sehr exakt einstellen, die Verwendung eines solchen Antriebes in sogenannten Hoch
oleistungs-Dreischneidern kann nicht in Frage kommen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Preßstempelantrieb
gemäß dem Gattungsbegriff zu schaffen, durch den bei geringem baulichen Aufwand
und hoher Taktzahl eine selbsttägige Einstellung des Preßstempels auf die Schneidguthöhe
und somit ein auf das Schneidgut einwirkender voreinstellbarer gleichbleibender
Preßdruck ermöglicht wird.
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Erfindungsgemaß wird die Aufgabe gelöst durch einen doppelt wirkenden,
von einem Kurvengetriebe unter Verwendung eines Kraftübertragungselementes betatigten
Hydraulikzylinder zum Verfahren des Preßstempels zwischen einer unteren durch die
Schneidguthöhe definierten
Endlage und einer oberen Endlage, durch
Steuermittel im hydraulischen Kreislauf zum Einstellen und Positionieren des Kolbens
im Hyodraulikzylinder entsprechend der jeweils vorausgehenden Schneidguthöhe und
durch Betätigunysmittel zum Einschalten des Preßdruckes nach Erreichen der unteren
Endlage des Preßstempels auf dem Schneidgut.
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Ein in dieser Art angetriebener Preßstempel ermöglicht nicht allein
eine automatische Einstellung auf die jeweilige Schneidguthöhe und somit eine exakt
gleichbleibende Preßkraftausübung auf das Schneidgut mit dem Ergebnis einer hervorragenden
Schnittqualität, sondern vereiniyt auch die Vorteile eines mechanischen und hydraulischen
Antriebs.
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Zum Erzielen der hohen Drücke bis zu 2,5 t wird nur ein geringer Aufwand
an Konstruktion und auch Energie notwendig, während sich durch den Einsatz der mechanischen
Elemente zum Heben und Senken des Preßstempels infolge der direkten Wege die geforderten
hohen Taktzahlen erzieien lassen, und zwar besteht hierbei die Forderung, die Vor-oder
Zurückbewegung des Preßstempels innerhalb eines Zeitraumes von ca. 1/2U sec. zu
vollziehen.
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In den Zeichnungen werden zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemaßen
Preßbalkenantriebs schematisch veranschaulicht.
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Ein erstes Ausführungsbeipiel wird anhand der Figur 1 beschrieben.
In einem Maschinengestell 2 einer Dreimesser-Schneidemaschine zum dreiseitigen Beschneiden
von Buchblocks befindet sich drehbar gelagert ein Hebel 3, an dessen einem Ende
ein Preßstempel 4 zum Niederhalten eines Buchblockstapels 1 während des Schneidvorgangs
auf einem Schneidtisch 5 gelenkig angreift. Der Preßstempel wird dabei gleitend
von einem Lagerteil 2a des Maschinengestells aufgenommen. Das freie Ende des Hebels
3 ist gelenkig mit einer Kolbenstange 6a eines Kolbens 6b eines doppelt wirkenden
Hydraulikzylinders 6 verbunden, dessen freies Ende wiederum mit einem an sich bekannten
und daher nicht
näher erläuterten Kurvengetriebe 7 derart gekoppelt
ist, daß der Hydraulikzylinder und somit auch der Preßstempel durch die von der
Hauptantriebswelle 7c in Umlauf gesetzten Kurvenscheiben des Getriebes 7 zwischen
einer unteren und oberen Endlage verfahren wird.
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Von einem Vorratsbehälter 17 aus verläuft eine Arbeitsleitung 9 zum
oberen Zylinderraum 8a des Hydraulikzylinders 6 sowie eine Arbeitsleitung 10 zu
seinem unteren Zylinderraum 8b. In die Arbeitsleitungen 9 und 10 sind ein Vorspannventil
12 mit einem Abspritzdruck von 15 bar und ein Vorspannventil 13 mit einem Abspritzdruck
von 10 bar sowie in die Arbeitsleitung 10 ferner ein Wegeventil 14 zum Anschluß
einer weiteren Arbeitsleitung 15 eingeschaltet. Diese wird von einer aus dem Vorratsbehälter
17 saugenden Oelpumpe 16 gespeist.
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Da nur geringe Ölmengen benötigt werden, wurde der hydraulische Kreislauf
in einer von der Arbeitsleitung 15 abzweigenden Arbeitsleitung 21 mit einem Druckspeicher
20 versehen, der über ein Ladeventil 22 mit einem Abspritzdruck von 110 bar die
ölpumpe auf drucklosen Umlauf schaltet, sobald der Speicher seine volle Kapazität
erreicht hat.
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In der Arbeitsleitung 15 vor dem Wegeventil 14 befindet sich ein Preßdruckregelventil
23 mit einem Anzeigegerät 24 zum Einstellen des geforderten Preßdruckes.
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Zum Vollziehen des Preßvorgangs am Schneidgutstapel 1 senkt sich der
Preßstempel 4, gesteuert über die Senkkurve 7b des Kurvengetriebes bis auf das Schneidgut
ab, ohne eine größere Preßkraft auszuüben.
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Während dieses Vorgangs steht das Wegeventil 14 auf Position "Heben",
d.h. der Zylinderraum 8b ist über die Wegeventilstellung mit dem Vorspannventil
13 verbunden. Das Ventil wurde so eingestellt, daß die Massenkräfte des Preßstempels
aufgefangen werden, ohne öl aus dem Zylinderraum entweichen zu lassen.
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Nach vollzogenem Steuerkurvenhub schaltet das Wegeventil 14 in der
Rastphase der Steuerkurve um auf Position Pressen, d.h. der Zylinderraum 8b erhalt
über die entsprechenden Anschlüsse im Wegeventil aus dem Speicher 20 den am Druckregelventil
23 eingestellten Druck zum Pressen des Buchblockstapels 1. Das Füllvolumen für den
Zylinderraum 8b entspricht dabei dem Deformationshub des Schneidgutstapels, bewegt
sich also in sehr geringen Grenzen.
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Während des Preßvorgangs wird eine geringe Ulmenge aus dem Zylinderraum
8a über das Vorspannventil 12 in den Vorratsbehälter 17 gedrückt.
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Auf der Hauptantriebswelle 7c des Kurvengetriebes befindet sich drehfest
eine Ventilkurve 27, die das Wegeventil 14 nach ausgeführtem Preßvorgang auf Position
"Heben" umschaltet, d.h. der Zylinderraum 8b wird über entsprechende Anschlüsse
wieder mit dem Vorspannventil 13 verbunden, wobei der im Zylinderraum 8b vorhandene
hohe Systemdruck auf den im Vorspannventil eingestellten Druck abgebaut wird.
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Die Hubkurve 7a des Kurvengetriebes kommt aus ihrer Rastphase und
bewegt den Preßstempel um den vorgewählten Weg in die obere Endlage.
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Während des Hebevorgangs kann aus dem Zylinderraum 8a kein Ul entweichen,
da das Vorspannventil 12 derart eingestellt ist, daß die Massenkräfte überwunden
werden.
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Von der Arbeitsleitung 9 zwischen Hydraulikzylinder 6 und Vorspannventil
12 zweigt eine Hilfsleitung ab, die zum Vorratsbehälter 17 führt und mit einem Nachsaugventil
28 versehen ist. Bei schwankender Blockstapeldicke in einer Auflage kann es vorkommen,
daß der Preßstempel, betatigt durch die Steuerkurve, auf den Schneidgutstapel trifft,
bevor die Steuerkurve ihre Rastphase erreicht hat. Der Kolben 6b im Zylinderrohr
bleibt dann stehen und das Zylinderrohr fährt
allein weiter, wodurch
sich der Zylinderraum 8b verkleinert und überschüssiges Öl über das Vorspannventil
13 abgespritzt wird. Demgegenüber vergrößert sich der Zylinderraum 8a und durch
die dadurch entstehende Saugwirkung strömt Öl über das Nachsaugventil 28 in den
vergrößerten Zylinderraum.
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Falls die Steuerkurve die Rastphase erreicht bevor der Preßstempel
in der unteren Endlage angekommen ist, erfolgt das Auffüllen des Volumens im Zylinderraum
8b durch Einleitung des Preßvorgangs.
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Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, wird der Kolben 6b im Hydraulikzylinder
6 automatisch auf die Schneidguthöhe eingestellt und bei gleicher Stapelhöhe in
einer Auflage in dieser Position ständig gehalten.
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Bei abweichender Höhe des Schneidgutstapels erfolgt dann eine jeweilige
Anpassung, ohne daß manuelle Höhenveränderungen vorgenommen werden müssen. Mit der
erfindungsgemäßen Einrichtung läßt sich das Schneidgut mit einem exakt einstellbaren,
gleichbleibenden Druck pressen.
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In der Figur 2 wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung
schematisch dargestellt.
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Gleiche Bauteile wurden dabei mit denselben Bezugszeichen wie im ersten
Ausführungsbeispiel versehen.
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Der Preßstempel 4 befindet sich an einer Kolbenstange 31a eines vom
Maschinengestell getragenen ortsfesten Hydraulikzylinders 31 mit einem Kolben 31b.
Vom Zylinder 31 führen Arbeitsleitungen 32 und 33 zu einem parallel geschalteten
Hydraulikzylinder 36, dessen Zylinderrohr ebenfalls ortsfest im Maschinengestell
gehalten ist und dessen Kolbenstange 36a mit Kolben 36b über eine Folgerolle 34
von einem Kurvengetriebe 35 betatigt wird. Die Umlaufbewegung des Getriebes für
das
Verfahren des Preßstempels zwischen einer unteren, von der Schneidgutstapelhöhe
definierten und einer oberen Endlage erfolgt wiederum von der Hauptantriebswelle
der Schneidemaschine. Auf der mit dem Kurvengetriebe gemeinsamen Antriebswelle 7c
befindet sich die Ventilkurve 2/ zum Betatigen des Wegeventils 14.
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Der Aufbau des hydraulischen Kreislaufs stimmt im wesentlichen mit
dem des ersten Ausführungsbeispiels überein.
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Zum Ausführen des Preßvorgangs fährt der Preßstempel 4, gesteuert
über das Kurvengetriebe 35 und unter Zwischenschaltung des Zylinders 36, bis auf
den Buchblockstapel 1, ohne einen größeren PreSdruck auszuüben.
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In den beiden Zylindern 31 und 36 werden dabei gleiche Volumina verschoben.
Das Wegeventil 14 steht auf Position "Heben", die Zylinderraume 37a und 38b sind
mit dem Vorspannventil 12 und die Zylinderräume 37b und 38a sind mit dem Vorspannventil
13 verbunden. Das Ventil ist so eingestellt, daß die Massenkräfte des Preßstempels
aufgefangen werden, ohne Öl aus dem Zylinderraum 38b entweichen zu lassen.
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Im Anschluß an den Steuerkurvenhub und nach Erreichen der Rastphase
schaltet das Wegeventil 14 auf Position "Pressen" um, d.h. der Zylinderraum 38a
des Hydraulikzylinders 31 erhält über die Arbeitsleitung 39, die in die Arbeitsleitung
32 einmündet, seinen Druck zum Ausüben des Preßvorgangs vom Druckspeicher 20. Eine
geringe Ölmenge wird dabei aus dein Zylinderraum 38b über das Vorspannventil 12
in den Vorratsbehalter 17 gedrückt.
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Der gewünschte Preßdruck laßt sich über das Preßdruckregelventil 23
mit zugehörigem Ableseinstrument 24 einstellen. Das Füllvolumen im Zylinderraum
38a entspricht dem Deformationshub des Buchblockstapels
Ein Rückschlagventil
42, eingeschaltet in die Arbeitsleitung 32 zwischen dem Anschluß des Zylinders 31
und dem Abzweig der Arbeitsleitung 10, verhindert, daß der auf den Preßstempel einwirkende
Preßdruck auch den Kolben 36b beaufschlagt.
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Das Ventil 14 wird zum Ausführen des Hebevorgangs über die Ventilkurve
27 umgeschaltet, so daß der Zylinderraum 38a mit dem Vorspannventil 13 verbunden
ist. Der im Zylinderraum 38a vorhandene hohe Systemdruck wird auf den am Vorspannventil
13 eingestellten Druck reduziert. Die Steuerkurve kommt aus der Rast phase und bewegt
den Preßstempel nach oben.
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Bei unterschiedlichen Buchblockstapelhöhen in einer Auflage, z.B.
bei vergrößerter Stapelhöhe, erreicht die Steuerkurve ihre Rastphase erst nachdem
der Preßstempel auf den Stapel aufgesetzt hat, so daß sich die Position des Kolbens
31b im Zylinder 31 nicht mehr verändert. Der Zylinderraum 37b verkleinert sich,
überschüssiges Öl wird über das Vorspannventil 13 abgespritzt, der Zylinderraum
37a vergrößert sich und über ein Druckminderventil 40 mit einem Regel druck von
5 bar, einyebaut in eine Hilfsleitung 41 als Verbindung von Arbeitsleitung 15 mit
9, drückt eine Ölmenge aus dem Speicher 20 nach.
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Ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel wird auch bei dieser Anordnung
der Kolben im Hydraulikzylinder 31 automatisch auf die Schneidguthöhe eingestellt
und bei gleicher Stapelhöhe in dieser Position gehalten. Bei abweichenden Höhen
des Schneidgutes erfolgt dann eine entsprechende Anpassung.
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