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Karren- und Druckzylinderantrieb für Zylinderschnellpressen Die Erfindung
betrifft Druckmaschinen der Flachbettart und, insbesondere Maschinen mit einem Einumdrehungs-Nonstopzylind-er.
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Vor vielen Jahren wurde vorgeschlagen:, das Bett mittels einer Vorrichtung
von der Hauptantriebswelle aus hin und her zu bewegen und den Andruckzylinder nur
durch eine andere Vorrichtung zu drehen, die .gleichfalls von der Hauptwelle aus
angetrieben wurde. Die vorgeschlagene Vorrichtung war jedoch nicht zum Gebrauch
an modernen Maschinen mit hoher Geschwindigkeit geeignet.
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Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Andruckzylinders ändert sich während
jeder Umdrehung. Zur Zeit dieses alten Vorschlages kamen große und schwere Zylinder
zur Anwendung. Offenbar waren diese Maschinen nur für geringe Geschwindigkeit anwendbar,
da die kinetische Energie der schweren rotierenden Masse das Variieren der Geschwindigkeit
bei hoher Umdrehungszahl unanwendbar machen mußte, wenn es nicht möglich war, irgendwelche
wirksamen Mittel zum Absorbieren der auftretenden Stöße vorzusehen.
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Wenn auf dem Formbett eine Zahnstange vorgesehen ist, die mit einem
Zahnrad am Andruckzylinder kämmt, wie es bei gewöhnlichen Stopzylinderflach.bettmaschinen
der Fall ist, können die durch die Änderungen in der Geschwindigkeit des Zylinders
auftretenden Stöße auf die Vorrichtung übertragen werden, die zur Hin- und Herführung
des Formbettes dient und mit geeigneten Puffervorrichtungen zum Dämpfen der Änderungen
in der Geschwindigkeit und der Bewegungsrichtung des Fo? mbettes versehen ist. Außerdem
ist der Zylinder mit Bremsen zur Minderung der kinetischen
Energie
gegen das Ende des Druckhubes hin versehen. In der britischen Patentschrift 589
522 ist eine Maschine beschrieben, bei welcher der Andruckzylinder während der Druckperiode
durch eine Zahnstange auf dem Formbett in Umdrehung versetzt wird, die mit einem
Zahnrad auf dem Andruckzylinder kämmt. Der Andruckzylinder wird während der Nichtdruckperiode
mittels eines Zahnsatzes von der Hauptwelle: der Maschine aus angetrieben, die die
Vorrichtung zur Hinundherführung des Bettes treibt, so daß der Zylinder nicht nur
fortgesetzt in Synchronismus mit dem Bett während der Nichtdruckperiode rotiert,
sondern auch die Umfangsgeschwindigkeit des Zahnrades am Zylinder der Geschwindigkeit
der Zahnstange im Augenblick des Wiiedereingriffes und .des Ausgriffes gleich ist.
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Gegenstand der Erfindung ist, ,eine Flachbettmasehine mit dauernd
rotierendem Einumdrehungszylinder zu schaffen, die keinen Zahnstangenantrieb zwischen
Bett und Zylinder besitzt, jedoch ein Formbett., das mit einem Druckhub sich ändernder
Geschwindigkeit und einem schnellen Rückhub hin und her bewegt wird und deren Andruckzylnd-er
synchronisch mit dem Formbett rotiert und so angetrieben ist, daß er trotz hoher
Geschwindigkeit stoßfrei wirkt.
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Der Erfindung gemäß ist die mit dauernd. rotierendem Einumdrehungszylinder
versehene Flachbettdruckmaschine mit einem Formbett ausgestattet, das durch eine
Kurbel und geschlitztem Hebel hin und her. bewegt wird, derart, daß dem Betteine
wechselnde Druckgeschwindigkeit und ein schneller Rückhub mit weicher Umkehr .erteilt
wird, ferner mit Mitteln zur Umdrehung des Zylinders im Synchronismus .mit dem Bett
und so, da3 seine Umfangsgeschwindigkeit derjenigen des Bettes während der Druckperiode
gleich ist un td- darnach an-und absteigt, um den Synchronismus mit dem Bett ohne
Stoß bei hoher Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten, wobei diese Mittel ein auf der
Zylinderwelle angeordnetes ovales Zahnrad einschließen, das mit einem entsprechend
geformten Zahnrad kämmt, welches von der Hauptwelle der Maschine aus angetrieben
wird.
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Die ovalen Zahnräder besitzen ovalförmige Zahneingriffslinien, also
solche, die weder vollständig kreisförmig noch elliptisch sind. Man kann sie auch
als Zahnräder bezeichnen, die aus zahlreichen Teilen von verschiedenen Radien zusammengesetzt
sind, die so proportioniert sind, daß sie den Zylinder mit einer geeignet sich ändernden
Geschwindigkeit im Synchronismus mit einer vollständigen Hinundherbewegung des Bettes
umdrehen und so, daß er sich während der Druckperiode mit derselben Geschwin1.digkeit
wie das Bett bewegt und d@aß er d-anach sich mit wechselnder Geschwindigkeit bewegt,
um den Synchronismus aufrechtzuerhalten. Die Änderungen sind jedoch derart, daß
Stöße bei Anwendung hoher Geschwindigkeiten vermieden werden.
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Es ist bereits in Verbindung mit einer M.ehrzylind.erflachb,ettb:and-Druckmascbine
vorgeschlagen worden, das Formbett durch irgendeine bekannte Vorrichtung hin und
her zu bewegen und jeden Andruckzylinder mittels Zahnrädern, einschließlich zweier
nockenförmiger- Zahnräder, jedes mit einer Eingriffslinie aus zwei Teilen von verschiedenem
Radius, zu drehen, derart, daß die Geschwindigkeit dieser Zylinder im Eingriff mit
dem Bett in jedem Augenblick gleich ist der Geschwindigkeit des Bettes, und die,
Geschwindigkeit der Zylinder während der Nichtdruckperiode gemindert ist, so daß
sie nur eine Papierlänge transportieren, die gleich ist der Druckfläche und dem
Rand.
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Die erwähnten Zahnräder sind so gestaltet, daß sie während des Druckens
-eine gleichförmige Geschwindigkeit "erteilen.
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Weiter ist vorgeschlagen worden, das Formbett einer dauernd rotierenden
Zylindermaschine mittels einer Kurbel und Scbwingheb:elb:e,#vegung hin und lier
zu bewegen und den Andruckzylinder von der Kurbelwelle aus mittels eines veränderliche
Geschwindigkeit ergebenden Zahngetriebes des Sonnen-und Planetensystems anzutreiben,
das durch einen Nocken derart ausgeschwungen wird, daß die Zylindergeschwindigkeit
während der Zuführung -und Albgabe der Bogen gemindert wird.
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Die der Erfindung entsprechende Maschine soll mit sehr hoher Geschwindigkeit,
z. B. mehreren tausend Umdrehungen, des Andruckzylinders pro Stunde laufen. Trotzdem
das Bett durch eine Vorrichtung hin und her bewegt wird, die ihm eine hohe Rücklaufbewegungerteilt,
kann die Form der ob:enerwähnten Zahnräder derart sein, daß sie plötzliche Änderungen
der Geschwindigkeit vermeidet, und die erforderliche Rotation des Zylinders kann
weich bewirkt werden trotz der kinetischen Energie des Andruckzylinders.
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Während eines Teiles einer vollständigen Umdrehung bewegt sich der
Zvlinder mit der selhen Geschwindigkeit wie das Formbett, nämlich während der Druckperiode,
der Rest der Umdrehung ,des Zylinders ist während der Niehtdruckp"e-riode zu vollenden,
d. h. während das Bett seine Vorwärtsbewegung vollendet und seine Rückwärtsbewegung
ausführt, bis in eine den Beginn der nächsten Druckperiode entsprechende Stellung.
Es ist wünschenswert, während der Druckperiode die Bettgeschwindigkeit zu mindern,
und zwar soviel wie irgend möglich. Die Rotationsgeschwindigkeit des Zylinders während
der entsprechenden Nichtdruck-Periode jedoch muß noch geringer sein, um die Bettbewegungen
während dieser Perioden zu :erlauben. Die Bettgeschwindigkeit währ°nd der Druckperiode
soll nicht nur gering sein, sondern sie soll so sein, wie sie graphisch durch eine
abgeflachte Kurve dargestellt werden könnte, um so das erforderliche Ansteigen und
Fallen der Geschwindigkeit des Zylinders möglichst gering zu halten, so daß der
Zylinder dauernd mit°iner sich sanft ändernden Geschwindigkeit mit möglichst kleinen
Differenzen zwischen den Höchst- und Mind-estgescbwindigkeiten rotieren kann.
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Die Erfindung ermöglicht die Anwendung ein:cR Andruckzylinders von
verhältnismäßig kleinem
Durchmesser, trotzdem aber die Anwendung
einer entsprechend langen Druckperiode oder Länge von Druckformen.
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Zum Beispiel ist es mit einem Andruckzylinder von 32 cm Durchmesser,
der 135 kg wiegt, mit dem größten Teil seines Gewichtes nahe d-em Umfange, möglich,
ihn mit 4000 oder 5ooo Umdrehungen pro Stunde zu drehen, ohne irgendwelche Nebenkontrollvorrichtungen
für den Zylinder, wie z. B. Bremsen, zu benötigen.
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Der Abschnitt der Eingriffslinie jedes der besonders geformten Zahnräder,
der der Druckperiode entspricht, kann z. B. zwei Fünftel und der andere Abschnitt
drei Fünftel der gesamten ovalen Eingriffslinie umfassen, Die richtige Form der
erforderlichen Zahnräder kann. errechnet und mathematisch ermittelt «-erden. In
den Zeichnungen ist Fig. i ein senkrechter Querschnitt gemäß Linie I-1 in Fig.2
einer Druckmaschine entsprechend der Erfindung, wobei bekannte Einzelheiten der
NIaschine zur besseren Übersichtlichkeit fortgelassen sind; F!-. 2 ist ein Querschnitt
gemäß Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 ist ein Grundriß entsprechend Fig. i ; Fig.
-. ist eine Seitenansicht des Zahnsatzes zum Antrieb des Andruckzylinders; Fig.
5 und 6 sind,ein Schema b.zw. ein Diagramm, die bei der Eirechnung und Ermittlung
der Eingriffslinien der ovalen Zahnräder benutzt werden können.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Andruckzylinder i auf
einer Welle 2 befestigt, die in Lagern 3 und .I angeordnet sind. Die Lager sind
am Hauptrahmen 5 der ':Maschine befestigt.
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Ein Formbett 8 gleitet mittels Rollen 9 auf Führungsschienen io hin
und her. Es wird durch eine bekannte Vorrichtung, die ihr eine schnelle Rückbewegung
.erteilt, hin und her bewegt. Diese Vorrichtung umfaßt einen geschlitzten Hebel
i i, der um eine Welle 12 schwingt und -einen Schlitz 13 besitzt, in welchem ein
Block 14 gleitet, der drehlyar auf einem Kurbelzapfen 15 des Zahnraidies 16 sitzt,
das auf einer Welle 17 angebracht ist. Die Welle 17 wird von einer Hauptantriebswelle
18 durch ein Ritzel i9 angetrieben, das mit dem Zahnrad io kämmt. Der geschlitzte
Hebel i i besitzt eitlen Treibzapfen 2o, der -drehbar in ein Ende 21 einer Pleuelstange
22 eingreift, deren anderes Ende einen Zapfen 6 umfaßt, der ein Zahnrad 23 trägt.
Dieses greift in Zahnstangen 24 und 7 ein. Die Zahnstange 7 ist an der Unterseite
des hin und her gehenden Bettes 8 befestigt.
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Die Vorrichtung erteilt, wie bekannt, dem Bett einen beschleunigten
Hub, entsprechend dein Doppel der Längslsew:egung des Zahnrades 23. Der Rückhub
nach rechts in Fig. i ist dabei schneller als der Vorwärtshub nach links, der dem
Druckhub entspricht.
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Die Bewegung des Bettes 8 während jedes Hubes ist nicht gleichförmig,
-d. h. die Bettbewgung beginnt aus einer augenblicklichen Ruhelage, sodann wächst
die Geschwindigkeit, schließlich mindert sie sich und endet in einer Ruhelage.
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Die den schnellen Rückhub bewirkende Vorrichtung kann mit einem Puffer
ausgestattet werden. Die Führungsschienen io können auf dem Rahmen 5 aufliegen und
in bezug auf den Andruckzylinder gehoben und gesenkt werden.
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Der Andruckzylinder i besitzt am Umfang eine Andruckfläche 34. Der
übrige Teil des Umfanges des Zylinders ist ausgespart, so daß wie üblich eine Vertiefung
entsteht, um der auf dem Bett befindlichen Form die Rückführung ohne Berührung mit
dem Zylinder zu gestatten.
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Auf der Welle 2 des Andruckzylinders i ist ein Zahnrad 25 (Fig. 4.)
befestigt. Es kämmt mit einem Zahnrad 26, das an einem Zahnrad -27 befestigt ist.
Diese beiden Zahnräder rotieren frei auf einem Wellenstumpf 28, der an dem Rahmen
5 befestigt ist. Das Zahnrad 27 kämmt mit .einem Zahnrad 29, das sich frei auf einem
Wellenstumpf 3o dreht, der vom Rahmen 5 .getragen wird. Das Zahnrad 29 kämmt mit
einem Zahnrad 31, das auf der Welle 17 befestigt ist.
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Der Andruckzylinder i wird dauernd durch die Hauptantriebswelle 18
gedreht, und zwar zunächst mittels der Zahnräder i9, 16 und Welle 17, und sodann
durch den Zahnrädersatz 31, 29, 27, 26 und 25.
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Um den Andruckzylinder i im Synchronismus mit dem hin. und her gehenden
Formbett 8 zu drehen, und zwar derart, daß die Druckfläche 34 sich mit derselben
Geschwindigkeit wie das Formbett 8 wähnend des Anpressens des Papierblattes gegen
die auf dem Formbett 8 befindliche Form bewegt und mit der erforderlichen Geschwindigkeitsänderung
während des Restes seiner Umdrehung, sind die Zahnräder 25 und 26 besonders geformt.
Zur Vereinfachung werden sie hier und in den Ansprüchen als ovale Räder bezeichnet.
Die Eingriffslini en der Zähne dieser ovalen Räder sind weder kreisförmig noch elliptisch,
sondern aus einer Anzahl von Abschnitten verschiedener Radien zusammengesetzt, die
von verschiedenen Brennpunkten aus gezogen und derart proportioniert sind, daß sie
den Zylinder mit geeignet sich ändernder Geschwindigkeit im Synchronismus mit einer
vollen Hinundherbewegung des Formbettes drehen.
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Die Eingriffslinien der ovalen Räder können mathematisch abgeleitet
werden.
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Bei der Erläuterung des Prinzips kann die Wirkung der Verbindungsstange
vernachlässigt werden und die Bewegung des Bettes so angenommen werden, wie es in
dem Schema (Fig. 5) dargestellt ist.
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In Fig.6 sind die Geschwindigkeiten von Bett und Zylinder während
-eines vollen Zyklus des Verfahrens dargestellt. Der Bettdruckhub ist oberhalb der
Nullinie, der schnelle Rückhub unterhalb derselben dargestellt. Die Zylindergeschwindigkeit
liegt vollständig oberhalb der Nullinie. Beide Geschwindigkeiten sind während der
Druckperiode identisch. Wie das Diagramm -neigt, ist die Zylindergeschwindigkeit
rhythmisch, ihre Zunahme und Abnahme sind geringer als bei derjenigen des Bettes.
Dadurch wird die für die Erfindung charakteristische
weitgehende
Minderung des 'Zylind-erdurchmessers möglich, unter Aufrechterhaltung der mechanischen
Vorteile des Grundsatzes der kontinuierlichen Einumdrehung.
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In dem Diagramm bezeichnet A die Zylindergeschwindigkeit, B die Bettgeschwindigkeit
beim Langsamhub, C die Periode der Bett- und Zylinderberührung, D die Nullinie,
E Bettumkehrpunkte, F die Bettgeschwindigkeit beim schnellen Rückgang.
Die Winkelgeschwindigkeit des Zylinders an irgendeinem Punkt während,der Druckperiode
ist
Dabei ist R =. Radius des Zylinders in Zentimeter, co, = Winkelgeschwinidigkeit
des Zylinders in Graüden/sek, v =lineare Gesohwnndigkeit des Bettes in cm/s,ec:
Da das Zylindertriebrad mit derselben Winkelgeschwindigkeit umläuft wie die Kurbel,
ist das Verhältnis der Ovalräder in irgendeiner gegebenen Lage
Feststellung der Radien der Zylindertriebräder bei jedem :gegebenen Wert von 0 während
der Druckperiode:
| Vom Bett zurückgelegte Entfernung = 2 y aus (z) |
| UnOrehungswinkel des Zylinders = a = 860.2y |
| nR |
| Geschwindigkeit des Bettes = v aus (2) |
| = 2.173 cm/sec für 135- |
| = 2,59 cm/sec für 18o' |
| Y |
| co 0I37 Radians/sec für I35° |
| 15,9 o,1635 Radians/sec für 18o° |
| Geschwin3igkeits- c0, _ 1,57 für 135 ° |
| Verhältnis - 1,87 für T80° |
| __ 25,4 - 9;883 cm für 135' |
| y c 8,848 cm für 18o ° |
| T |
| unl 7d -= 25,4-7c - T5,5i7cm für T35- 16,65Tcm für 18o'. |
Auf diese Weise kann eine beliebige Zahl von Punkten gefunden werden, und der Umfang
der Die Bewegung des Bettes ist für irgendeinen gegebenen Wert von
(9
Differenzierung in bezug auf die Zeit ergibt die Geschwindigkeit des Bettes bei
irgendeiner gegebenen: Bewegung der Kurbel vom unteren Kurbelzapfento.tpunkt aus.
| Winkelgeschwindigkeit desZylinders = o.), aus (3) |
| Verhältnis |
| c0 |
| Radius des Zylinderrades = y c |
Beispiel für: Zylinderradius = R =z5,9 cm; Länge des geschlitzten Hebels = l = 7r,2
cm; Entfernung zwischen Zylindermitte und Triebrad = P = 25,4 cm;- Entfernung zwischen
Schwenkachse des .geschlitzten Hebels l und Achse des Kurbelrades h = 48,3 cm; Radius
des Kurbelrades r =
12,7 cm.
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Da bei Aufzeichnung der Kurve 5° Intervalle benützt wurden bei einer
Winkelgeschwindigkeit = u0 = 5°fsec = 0,0874 Radians/sec ye und
rd wenn 0
= 135 Und r80°
| 28o8 sin 0 |
| 2 y 2494 - 1227 cos 0 |
| = 22,o5 für 135 ° ; o für z80 ° |
| a 36o # 2 y - 79'24' für 135' |
| = - |
| 31,8n o° für z80°. |
Räder während der Druckperiode kann genau ermittelt werden.
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Es ist auch möglich, die Eingriffslinie der Zahnräder empirisch zu
bestimmen.
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Das Nichtvorhandensein der üblichen Zahnstangen- und Zahnradübertragung
zwischen Formbett und Andruckzylinder ermöglicht die Anwendung einer größeren Ausdehnung
der Druckfläche für dieselbe Bettgröße.
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Sie mindert außerdem die Kosten für Herstellung und Montage und gestattet
die Anwendung größerer Druckgeschwindigkeiten: Gegebenenfalls kann, um jede Möglichkeit
ringer Fehler zu vermeiden, die durch Abnutzung oder Spiel- im Zahnradsatz 25, 26,
27, 29 und 31 oder- in der Vorrichtung für die Hinundherh.
ewegung
des Bettes 8 entstehen könnten, eine Registriervorrichtung zwischen Formbett und
Andruckzylinder vorgesehen werden, z. B. wie in Fig. :1. gezeigt, wenige Zähne 35
am Andruckzylinder, die mit wenigen Zähnen 36 am Bett 8 zusammenwirken können, und
zwar zu Anfang der Druckperiode,