DE3781814T2

DE3781814T2 - Registerkontrolle fuer kombinierte druck- und schneidmaschinen.

Info

Publication number: DE3781814T2
Application number: DE8787300090T
Authority: DE
Inventors: Robert H Craemer
Original assignee: Molins Machine Co Inc
Current assignee: Langston Corp(ndgesdstaates Delaware) Ch
Priority date: 1986-02-20
Filing date: 1987-01-07
Publication date: 1993-02-11
Anticipated expiration: 2007-01-08
Also published as: EP0234676A2; DE3781814D1; US4685394A; EP0234676A3; EP0234676B1; JPS62204946A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Druck-Schlitzmaschinen zum Drucken und Schlitzen von Kartonzuschnitten, bei denen es sich üblicherweise um doppelseitige Wellpappe handelt. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf eine Phasenregistersteuerung gerichtet, die die Registerhaltigkeit von auf Wellen angebrachten Zylindern beim Einsetzen einer Druckform oder Verstellen der Schlitzköpfe aufrechterhält.
Bei einer herkömmlichen Druck-Schlitzmaschine wird jeder Arbeitsvorgang sukzessive durch ein Modul oder einen Maschinenabschnitt durchgeführt, der zum Einsetzen der Befestigungen, zum Reinigen und Warten geöffnet werden kann. Wenn sich die Module in der geschlossenen Betriebsstellung befinden, wird die Leistung von einem Hauptantriebsmotor mittels miteinander kämmender Zahnräder in jedem Modul auf das Endmodul übertragen. Wenn das Druckmodul beispielsweise von seinen Verstellmodulen getrennt ist, liegen die leistungsübertragenden Zahnräder frei und können sich frei drehen.
Beim Warten der Module ist es für die Bedienungsperson üblich, die Module zu trennen, so daß die Zylinder bequem zugänglich sind. Beim Auswechseln einer Druckform beispielsweise wird die Form am Druckzylinder durch Klammern oder spezielle Spannglieder befestigt. Wegen der Länge der Druckform ist es üblich, den Zylinder zu drehen, um die Druckform am Zylinder anzubringen, so daß beide Enden der Druckform befestigt werden können. Eine Drehung des Zylinders beeinträchtigt die Registerhaltigkeit dieser Station bezüglich der übrigen Maschine. Ähnliche Prombleme können bei den Schlitzzylindern oder, falls vorhanden den Formschneidzylindern beim Einrichten oder Verstellen dieser Maschinenabschnitte auftreten, so daß die Zylinder nicht registerhaltig kämmen, wenn die Module wieder geschlossen werden.
Um dieses Problem zu lösen, wurden Zeitmarken an den Zylinderwellen-Zahnrädern angebracht. Ehe die Maschinenabschnitte wieder geschlossen werden, werden die Zahnräder (von Hand mit einer Kurbel oder in anderer Weise) gedreht, so daß die Zeitmarken in die richtige relative Ausrichtung zueinander gebracht oder eingestellt werden. Diese Ausrichtung muß aufrecht erhalten werden, während die Zahnräder wieder miteinander in Eingriff gebracht und die Module wieder geschlossen werden. Falls die Bedienungsperson vergißt, die Zeitmarken einzustellen, ehe er die Maschine schließt, werden die ersten Böden Makulatur, und die Maschine muß wieder geöffnet und die Zeitmarken durch Drehen der Zahnräder korrekt eingestellt werden. Dies ist ein zeitraubender Vorgang, da Versuche durchgeführt und Bögen geprüft werden müssen, um festzustellen, daß die richtige Beziehung zwischen einem bestimmten Zylinder und den Zylindern in den übrigen Maschinenabschnitten vorhanden ist. Die Änderung kann oder kann auch nicht von der Bedienungsperson bei einer visuellen Prüfung der Zeitmarken festgestellt werden. Um die richtige Phasenbeziehung wieder herzustellen, müssen die Maschinenabschnitte wieder entkuppelt werden, und daß zu der verstellten Zylinderwelle gehörige Zahnrad muß gedreht werden, um die Zeitmarke zurück in ihre fluchtende Stellung zu bringen. Falls die Änderung von der Bedienungsperson bei der visuellen Prüfung der Zahnräder nicht festgestellt wird, erzeugt die Maschine Ausschußbögen, bei denen die Schlitze- und/oder der Aufdruck nicht an der richtigen Stelle vorgesehen sind. Eine Bedienungsperson, die diesen Zustand feststellt, muß die Maschine abschalten und dann die Zylinder und Zahnräder drehen, um die Elemente entsprechend auszurichten. Die Folge ist ein beträchtlicher Verlust an Produktionszeit und Material.
Es sind verschiedene Mechanismen für eine Phasenverstellung in der Industrie bekannt. Einen derartigen Mechanismus zeigt die US-Patentschrift 2 677 971. Andere Mechanismen können aus einem harmonischen Differential, einem Schnekkenrad-Differential oder dergleichen bestehen. Ein Schnekken-rad-Differenzial ist in der US-Patentschrift 3 003 403 beschrieben.
Es wurden zahlreiche Lösungen vorgeschlagen, um die Ausrichtung der Betriebselemente beim Trennen der Module sicherzustellen. Die US-Patentschrift 2 975 706 für eine Druck-Schlitzmaschine beschreibt eine Anordnung, bei der jedes Modul mit einer verkeilten Welle gekuppelt ist, die sich über die Länge der geöffneten Maschine erstreckt.
Die US-Patentschrift 2 866 408 für ein Übertragungsgetriebe für Rotationsdruckmaschinen verwendet eine Analogwelle, die mit einem Kegelzahnrad versehen ist, welches mit jedem Modul gekuppelt werden kann.
Eine andere Anordnung dient als Zahnrad-Verriegelungsmechanismus wie z. B. in der US-Patentschrift 3 611 925 "Getriebebremse für ein Druck-Schlitzmodul".
Um die oben beschriebenen manuellen Bedienungsvorgänge auszuschalten, wurde eine Lösung in der US-Paentschrift 4 527 788 vom 9. Juli 1985 vorgeschlagen. In dieser Patentschrift werden die Maschinenabschnitte unabhängig voneinander angetrieben, um die Zahnradkupplung zwischen den Maschinenabschnitten zu vermeiden. Die Phasenbeziehung zwischen den Wellenzylindern wird dann sowohl beim Einrichten wie auch während des dynamischen Betriebs der Maschine unter normalen Betriebsbedingungen elektronisch gesteuert. Die in der Patentschrift vorgeschlagene Lösung erfordert eine relativ komplizierte, jedoch unzuverlässige und teure elektronische Steuerung und einzelne drehzahlveränderliche Antriebe.
Eine weitere vorbekannte Anordnung findet sich in der EP-A- 00 96 565. Diese beschreibt eine Vorrichtung zum Abfühlen der Winkelstellung der drehenden Welle, zum Erzeugen von Signalen, die ihre Winkelstellung darstellen, und zum Abgeben eines Fehlersignals, falls die Wellen nicht in Phase sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten des Phasenregisters zwischen den Wellen der Abschnitte einer Druck-Schlitzmaschine gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
Ferner ist gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Aufrechterhalten des Phasenregisters zwischen den Wellen der Abschnitte einer Druck-Schlitzmaschine gemäß Anspruch 5 vorgesehen.
In einer Druck-Schlitzmaschine, bei der jeder Betriebszylinder mit Mitteln zum Verstellen der Winkelstellung der Zylinderwelle versehen ist, umfaßt jede Welle einen Kompensationsmotor und einen Kodierer. Jeder Kodierer ist mit einem digitalen Zähler verbunden, um die Impulse zu zählen, die von seinem zugehörigen Kodierer erzeugt werden. Jeder erzeugte Impuls stellt ein Inkrement der Wellen-Winkelverstellung dar. Jeder Zähler ist mit einem Komparator verbunden, der dazu verwendet wird, den Kompensationsmotor anzutreiben, um seinen zugehörigen Wellenzylinder zu drehen, bis die Winkelverstellung des Wellenzylinders relativ zur Winkelstellung eines Bezugszylinders in dem Zuführabschnitt der Druck-Schlitzmaschine gleich der Sollwinkelverstellung des Wellenzylinders ist.
Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung eine einfache, zuverlässige und relativ preiswerte Phasenregister-Steuerung für eine Druck-Schlitzmaschine, welche die Registerhaltigkeit und korrekte Zeitsteuerung ohne Eingriff einer Bedienungsperson aufrechterhält.
Die Erfindung schafft ferner eine automatisierte Druck- Schlitzmaschine, die die Registerhaltigkeit und korrekte Zeitsteuerung ohne Eingriff einer Bedienungsperson aufrechterhält.
Die automatisierte Phasenregistersteuerung kann ohne weiteres nachträglich bei herkömmlichen zahnradangetriebenen Druck-Schlitzmaschinen eingesetzt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Druck-Schlitzmaschine, welche die getrennten Schienen montierten Maschinenabschnitte zeigt.
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die herkömmlichen, durch Zahnräder gekuppelten Wellenzylinder sowie die wellenfesten Kodierer der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm der Phasenregistersteuerung der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen; in Fig. 1 ist eine herkömmliche Druck-Schlitzmaschine dargestellt, die mit 10 bezeichnet ist. Die Maschine umfaßt einen Zuführabschnitt 12, Druckabschnitte 14 und 16 sowie einen Schlitz-Perforierabschnitt 18, wobei alle Abschnitte auf einer Bahn 20 angebracht sind. Ein Zuschnitt 22 wird durch den Zuführabschnitt 12 zu den übrigen Maschinenabschnitten 14, 16, 18 geführt, in denen der Zuschnitt bedruckt, geschlitzt und mit Perforierungslinien versehen wird. Jeder Abschnitt umfaßt zwei auf Wellen angebrachte Zylinder 12a, b, 14a, b, 16a, b, 18a, b. Jeder Zylinder ist mit seiner zugehörigen Welle drehbar gelagert.
Die Zylinderwellen sind von Abschnitt zu Abschnitt zahnradgekuppelt, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Der Zuführzylinder 12a ist auf einer Welle angebracht, der durch ein Differenzial 24 und ein Zahnrad 26 mit einem Antriebsmotor M verbunden ist. Der Druckzylinder 14a ist durch das Differenzial 28 mit dem Zahnrad 30 verbunden. Der Druckzylinder 16a ist durch das Differential 32 mit dem Zahnrad 34 verbunden. Der Zylinder 14a und der Zylinder 16a tragen herkömmliche Druckplattenelemente (nicht gezeigt). Der Schlitz-Perforierzylinder 28a ist durch das Differential 36 mit dem Zahnrad 38 verbunden. Der Zylinder 18a trägt die herkömmlichen Schlitz-Perforierwerkzeuge (nicht gezeigt). Die Differentiale 24, 28, 32, 36 sind herkömmliche harmonische oder Schneckenrad-Differentiale, oder dergleichen, wie sie dem Fachmann bekannt sind. Im Betrieb stehen die Zahnräder 26, 30, 34 und 38 miteinander in Eingriff, wobei der einzige Antriebsmotor M die Antriebsleistung für sämtliche Wellenzylinder liefert.
Jedes Zahnrad ist in der üblichen Weise mit einer Zeitmarke T verbunden. Die erwünschte Phasenbeziehung bzw. relativen Winkelstellungen zwischen sämtlichen Zylindern können mit dem herkömmlichen halbautomatischen Verfahren eingestellt werden, bei dem die Abschnitte getrennt werden, die Zahnräder gedreht werden, so daß die Zeitmarken T zueinander ausgerichtet werden, die Abschnitte geschlossen werden und dann jedes Differential getrennt betätigt wird, um die Zylinderwellen zu drehen und somit die Zylinder in ihre Sollwinkelstellungen zu bringen (während die Zahnräder bei ausgerichteten Zeitmarken miteinander in Eingriff stehen.
Bei der vorliegenden Erfindung ist am Ende jeder Zylinderwelle ein Wellenkodierer angebracht, siehe Fig. 2. Der Kodierer 40 ist an der den Zuführzylinder 12a tragenden Welle angebracht. Der Kodierer 40 dient als Bezugskodierer, wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird. Der Kodierer 42 ist am Ende der den Druckzylinder 14a trageneden Welle angebracht. Der Kodierer 44 ist an dem Ende der den Druckzylinder 16a tragenden Welle angebracht. Der Kodierer 46 ist an dem Ende der den Schlitz-Perforierzylinder 18a tragenden Welle angebracht. Sämtliche Kodierer sind vorzugsweise als Digital-Inkrement-Kodierer ausgebildet, wenngleich auch absolute Digitalkodierer und analoge Wellenwinkel-Fühler-Generatoren verwendet werden können, wie aus der folgenden Beschreibung für den Fachmann noch ersichtlich wird.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist jeder Kodierer elektrisch mit einem digitalen Zähler verbunden. Der Kodierer 40 ist mit dem Zähler 48 verbunden. Der Kodierer 42 ist mit dem Zähler 50 verbunden. Der Kodierer 44 ist mit dem Zähler 52 verbunden. Der Kodierer 46 ist mit dem Zähler 54 verbunden. Jeder Kodierer erzeugt eine vorgegebene Anzahl von Impulsen pro Umdrehung seiner zugehörigen Welle. Jeder Zähler zählt die von dem zugehörigen Kodierer erzeugten Impulse. Jeder Impuls stellt ein Inkrement einer Wellenwinkelverstellung dar. Sämtliche Zähler können als Aufwärts-Abwärts-Zähler ausgebildet sein, um Wellenwinkelverstellungen im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn anzuzeigen. Sämtliche Zähler werden von der Software gebildet, die in einen Mikroprozessor 58 einprogrammiert ist.
Um die gewünschte Phasenbeziehung zwischen den Wellenzylindern einzustellen, gibt eine Bedienungsperson an dem Tastenfeld 56 die Sollwinkelverstellungen der Schlitz-Perforier- und Druckzylinder 14a, 16a, 18a ein, siehe Fig. 3. Die Ausgänge des Tastenfeldes sind mit φ bezeichnet. Jeder Tastenfeldausgang φ stellt die Sollwinkelverstellung eines Zylinders bezüglich der Winkelstellung des Bezugszylinders 12a dar. Jeder Ausgang φ ist mit einem Addierer 60, 62, 64 verbunden. Sämtliche Addierer werden von der Software gebildet, die in den Mikroprozessor 58 einprogrammiert ist.
Jeder der Ausgänge bzw. Zählungen der Zähler 501 52 und 54 ist in Fig. 3 mit α bezeichnet. Jeder dieser Ausgänge stellt die Ist-Winkelverstellung einer Schlitz-Perforier- oder Druckabschnitts-Welle dar. Der Ausgang des Zählers 48 ist in Fig. 3 mit β bezeichnet. Dieser Ausgang stellt die Ist-Winkelverstellung der Welle des Bezugs-(Zuführ-)-Abschnittes dar. Jeder Wellenkodierer 40, 42, 44, 46 erzeugt einen Markierungsimpuls pro Wellenumdrehung zusätzlich zu den von dem Kodierer erzeugten anderen Impulsen. Jeder Markierungsimpuls stellt den dem Wellenkodierer zugehörigen Zähler zurück.
Der Ausgang α jedes Zählers 50, 52, 54 wird von dem am Tastenfeld 56 erzeugten entsprechenden Phasensignal 4 durch die Addierer 60, 62, 64 hinzu addiert. Der Ausgang jedes Addierers ist daher die Summe (φ + α) und diese Summe wird mit dem Ausgang bzw. der Zählung β des Zählers 48 durch Komparatoren 66, 68, 70 verglichen. Sämtliche Komparatoren werden von der Mikroprozessor-Software gebildet. Der Ausgang jedes Komparators ist in Fig. 3 mit &epsi; bezeichnet, und in jedem Fall gilt &epsi; = β - (α + φ). Der Ausgang &epsi; eines Komparators stellt die Differenz zwischen (1) der Ist-Winkelverstellung der Wellenzylinder 14a, 16a oder 18a relativ zur Winkelstellung des Bezugs-(Zuführ)-Zylinders 12a und (2) der Soll-Winkelverstellung der Zylinder 14a, 16a oder 18a bezüglich der Winkelstellung des Bezugs-(Zuführ)-Zylinders 12a dar. Somit ist jeder Komparatorausgang ein Fehlersignal, und es wird für den Antrieb eines Differenzials 28, 32 oder 36 benutzt, um den zugehörigen Wellenzylinder 14a, 16a oder 18a zu drehen, bis die Ist-Winkelverstellung des Wellenzylinders relativ zur Winkelstellung des Bezugszylinders 12a gleich der Soll-Winkelverstellung φ des Wellenzylinders bezüglich des Bezugszylinders 12 ist. Danach wird die Phasenbeziehung zwischen sämtlichen Zylindern durch die Zahnräder und Differentiale mechanisch verriegelt, welche gegen eine weitere Verstellung gesichert werden. Bei normalen Betrieb kann die Phasenbeziehung zwischen sämtlichen Zylindern mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von 0,28 Bogengrad (5 mils) aufrechterhalten werden.
Aus dem obigen ist ersichtlich, daß bei der vorliegenden Erfindung keiner der Maschinenabschnitte beim Einstellen der Wellenzylinder abgekuppelt werden muß, um die gewünschte Phasenbeziehung herzustellen. Das Einstellen der Wellenzylinder erfolgt somit elektronisch, und es ist nicht erforderlich, die Zeitmarken der Zahnräder zueinander auszurichten. Da ferner die Wellenzylinder über Zahnräder gekuppelt sind statt unabhängig angetrieben zu werden, vermeidet die Erfindung das Problem, daß das Phasenregister aufgrund unterschiedlicher Beschleunigungen und Verzögerungen und veränderlicher Lasteigenschaften einzelner drehzahlveränderlicher Antriebe verloren geht.
Außerdem läßt sich die Erfindung in einfacher Weise an eine herkömmlichen Druck-Schlitzmaschine nachträglich anbringen, wobei der Antrieb über einen einzelnen Motor und die Zahnradgetriebeanordnung der ursprünglichen Maschine beibehalten wird. Sollte die Phasenregistersteuerung der vorliegenden Erfindung aus irgendeinem Grund wegen einer Fehlfunktion des Mikroprozessors oder dergleichen ausfallen, können die Wellenzylinder unter Verwendung der Differenziale 24, 28, 32, 36 und der Zeitmarken der Zahnräder gemäß dem herkömmlichen Verfahren (d.h. manuelles Einstellen) in die Soll-Phasenbeziehung gebracht werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Aufrechterhalten des Phasenregisters zwischen den Wellen der Abschnitte einer Druck- Schlitzmaschine mit einer Bezugswelle (12a, 12b), welche aufweist:

ein Getriebe (26, 30, 34, 38) zum Kuppeln der Maschinenabschnitts-Wellen (12a, 12b; 14a, 14b etc.), so daß die Wellen gemeinsam drehbar sind,

Signalmittel (40) zum Abfühlen der Winkelstellung der Bezugswelle und zum Erzeugen eines entsprechenden ersten Signals,

Signalmittel (42, 44 oder 46) zum Abfühlen der Winkelstellung einer anderen Maschinen-Abschnittswelle und zum Erzeugen eines entsprechenden zweiten Signals,

Verknüpfungsmittel (66, 68 oder 70) zum Verknüpfen des ersten und des zweiten Signals und zum Erzeugen eines hierauf basierenden Fehlersignals, und

Drehmittel (28, 32 oder 36) zum getrennten Drehen der betreffenden Maschinenabschnitts-Welle in Abhängigkeit von dem Fehlersignal, um diese Maschinenabschnittswelle in die Sollwinkelstellung bezüglich der Stellung der Bezugswelle zu bringen,

dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Bedienungsperson betätigbare Eingabemittel (56) zum Auswählen einer Sollwinkelstellung für die besagte Maschinenabschnitts-Welle bezüglich der Winkelstellung der Bezugswelle und zum Erzeugen eines entsprechenden dritten Signals vorgesehen sind und daß die Verknüpfungsmittel (66, 68, 70) das dritte Signal mit dem ersten und zweiten Signal verknüpfen, um das Fehlersignal zu erzeugen.

2. Vorrichtung zum Aufrechterhalten des Phasenregisters zwischen den Wellen der Abschnitte einer Druck- Schlitzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch eine Bedienungsperson betätigbaren Eingabemittel ein Tastenfeld (56) aufweisen und daß die Verknüpfungsmittel zum Verknüpfen des ersten, zweiten und dritten Signales einen programmierten Mikroprozessor (58) umfassen, der mit dem Tastenfeld und mit den Signalmitteln zum Abfühlen der Winkelposition der Bezugswelle und der Maschinenabschnitts-Welle funktionsmäßig verbunden ist.

3. Vorrichtung zum Aufrechterhalten des Phasenregisters zwischen den Wellen der Abschnitte einer Druck- Schlitzmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmittel zum getrennten Drehen der Maschinenabschnitts-Welle ein Differential (28, 32 oder 36) umfassen, das die Maschinenabschnitts-Welle mit einem zugeordneten Zahnrad verbindet.

4. Vorrichtung zum Aufrechterhalten des Phasenregisters zwischen den Wellen der Abschnitte einer Druck- Schlitzmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmittel zum Abfühlen der Winkelstellung mit der Bezugs- und Maschinenabschnitts-Welle aus Kodierern (40, 42, 44, 46) bestehen.

5. Verfahren zum Aufrechterhalten des Phasenregisters zwischen den Wellen der Abschnitte einer Druck- Schlitzmaschine mit einer Bezugswelle, bei dem:

die Wellen mechanisch gekuppelt werden, so daß die Wellen gemeinsam drehbar sind,

die Winkelstellung der Bezugswelle abgefühlt und ein entsprechendes erstes Signal erzeugt wird,

die Winkelstellung einer anderen Maschinenabschnitts-Welle abgefühlt und ein entsprechendes zweites Signal erzeugt wird,

ein drittes Signal erzeugt wird, das die Sollwinkelstellung der besagten Maschinenabschnitts-Welle bezüglich der Winkelstellung der Bezugswelle darstellt,

das erste, zweite und dritte Signal verknüpft und auf dieser Basis ein Fehlersignal erzeugt wird, und

die besagte Maschinenabschnitts-Welle in Abhängigkeit von dem Fehlersignal getrennt gedreht wird, um die Maschinenabschnittswelle in die Sollwinkelstellung bezüglich der Stellung der Bezugswelle zu bringen.

6. Verfahren zum Aufrechterhalten des Phasenregisters zwischen den Wellen der Abschnitte einer Druck- Schlitzmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verknüpfen des ersten, zweiten und dritten Signals eine Addition des zweiten und dritten Signals und ein Vergleich der Summe mit dem ersten Signal umfaßt.