EP1840060A2 - Tasteinrichtung für einen Stapel - Google Patents

Tasteinrichtung für einen Stapel Download PDF

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Publication number
EP1840060A2
EP1840060A2 EP07005530A EP07005530A EP1840060A2 EP 1840060 A2 EP1840060 A2 EP 1840060A2 EP 07005530 A EP07005530 A EP 07005530A EP 07005530 A EP07005530 A EP 07005530A EP 1840060 A2 EP1840060 A2 EP 1840060A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stack
spring
active
sheet
sensing device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07005530A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1840060A3 (de
Inventor
Bernhard Dr. Neisius
Bernd Ullrich
Thomas Dipl.-Ing. Walther
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Manroland AG
Original Assignee
Manroland AG
MAN Roland Druckmaschinen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Manroland AG, MAN Roland Druckmaschinen AG filed Critical Manroland AG
Publication of EP1840060A2 publication Critical patent/EP1840060A2/de
Publication of EP1840060A3 publication Critical patent/EP1840060A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H7/00—Controlling article feeding, separating, pile-advancing, or associated apparatus, to take account of incorrect feeding, absence of articles, or presence of faulty articles
    • B65H7/02—Controlling article feeding, separating, pile-advancing, or associated apparatus, to take account of incorrect feeding, absence of articles, or presence of faulty articles by feelers or detectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2402/00—Constructional details of the handling apparatus
    • B65H2402/50—Machine elements
    • B65H2402/54—Springs, e.g. helical or leaf springs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2511/00—Dimensions; Position; Numbers; Identification; Occurrences
    • B65H2511/10—Size; Dimensions
    • B65H2511/15—Height, e.g. of stack
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2511/00—Dimensions; Position; Numbers; Identification; Occurrences
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2553/00—Sensing or detecting means
    • B65H2553/20—Sensing or detecting means using electric elements
    • B65H2553/26—Piezoelectric sensors

Definitions

  • the invention relates to a sensing device for a stack and a stack height control according to the preamble of claim 1.
  • the stack height of a stack in a feeder of a sheet-processing printing machine or further processing machine can be checked by a button or by a sensor.
  • a well-known and widespread application of a groping feeler button is the so-called presser foot.
  • a well-known and generic representative of sheet feeder with a device for lifting a stacking table are inter alia from the patents DE - PS 1 181 717 and DE - PS 498 411 known.
  • the presser foot resting on the stacking surface is used. If individual sheets are removed from the surface of the stack and continued, for example, in the DE PS 1 181 717 moved in the movable probe tip of the presser foot befindaji movable pin which actuates an electrical switch. This in turn operates the lifting means so that the surface of the stack enters the effective range of the release agent and the sucker.
  • the known variants of the control of the stacking stroke by means of a presser foot control have the disadvantage that the presser foot is mechanically placed on the stacking surface and raised again. As a result, a complex and expensive construction is required. With increasing machine speeds, these mechanical translations are increasingly loaded and represent a limiting element for further increases in speed. Also, the presser foot is arranged centrally to the stack trailing edge. The presser foot causes wavy or side-sloping stack trailing edges detected only poorly, since usually the height of the stack trailing edge is scanned only in one place with a presser foot.
  • the disadvantage is the detection of the stack height with an optical sensor is that the sheets often flutter during the transport away and also deposits paper dust on the sensors. This can lead to poor control results.
  • Sheet holders may be configured to constantly rest on the stack trailing edge. These can be designed as a brush or as springs. In many cases, such hold-downs are additionally formed with Trenn Kunststoffblasvorraumen. From the DE 198 55 156 A1 even a round brush device is known which presses against the rear stack edge from above and at the same time from behind.
  • the depressing elements here rollers are arranged on a plunger, which is controlled cyclically with compressed air via a control device cyclically.
  • the DE 100 23 807 A1 describes such a stack height scanning, in which, for detecting the stack height, a planar element for detecting the height of the stack is placed in a support position on the stack and this support position is detected by a sensor.
  • an optical sensor is preferably used as a sensor for detecting the height of the support element, which in turn can show the known problem of contamination.
  • the object of the invention is to provide a hold-down for a stack edge, which can rest statically on the stack edge, but can also clock, the deflection of the clock motion and the clock frequency can be adjusted.
  • the hold-down can be used as a sensor for the stack control.
  • the holding-down device is connected at least to a piezoactuator, which can initiate the clocking movement of the hold-down device.
  • the hold-down is carried out as a so-called active spring or the hold-down element is connected to such an active spring.
  • Active springs are a composite of a spring material and a piezocomposite film. Active springs can have a wide variety of designs and be designed as leaf, plate or coil springs.
  • Piezo composites are conventional piezoelectric materials, preferably as piezo fibers, which are incorporated in a polymer matrix.
  • the piezofibers and the piezoelectric threads formed therefrom are preferably formed from piezoceramics, which can be integrated very well in a fibrous form into a polymer matrix. The incorporation of the piezo fibers into the polymer matrix once provides protection against mechanical and / or chemical stresses, but also permits use in flexible applications.
  • the piezoactuators are designed as a flexible film which can be adapted to the different contours of the spring elements and permits full-area attachment of the piezocomposite film to the spring material.
  • Piezo composite films offer a high power / volume ratio, low weight and small footprint. This makes it possible to connect these piezocomposites with spring material to an active spring.
  • the switching and control speeds are usually over one kilohertz, so that the hold-down can swing away every time the bow is raised and then immediately dive back into the area between the bow lifted by the suction cups and the underlying bow and thus can fix this bow.
  • the active springs consist of a composite material formed from the spring steel sheet, for example in a thickness range of 0.1 to 3.0 mm thickness, and a piezocomposite film. With the piezocomposite, the active spring receives a controllable adding bias. The properties of the spring plate are retained and it is possible to initiate an additional bias of the spring regardless of the spring load. By choosing the spring geometry, it allows a freely selectable ratio of force and displacement. Possible changes in length are in a range of up to 20%, so that they can be used in a variety of fields in printing and finishing machines. The performance of the piezocomposite is almost completely absorbed by the spring, almost exclusively bending losses occur.
  • the advantage of the active springs results from the simple design and the ability during operation of the investor at any time to change the bias of the spring, the clock frequency and the deflection of the spring.
  • These active springs can be positioned at a fixed location. However, it is advantageous that they can be positioned over the entire sheet trailing edge because of their simple design.
  • a piezocomposite 2 is glued or fixed in another suitable form.
  • the spring plate 1 has in a preferred embodiment, a hardened bottom 3 and is attached to a bearing 4 at the end.
  • a probe element 5 is fixed for probing, for example, a stack edge.
  • Piezoactuators have the further advantage that they can be used either actively as a piezo actuator or passively as a sensor in which the voltage is tapped, which arises when the piezoelectric element is deformed by a mechanical action.
  • the tappable voltage signal is proportional to the acting force as a pressure sensor or as a displacement sensor proportional to the acting deformation.
  • the solution according to the invention therefore proposes that the active spring, formed from the spring element which is connected to the piezocomposite film, is simultaneously used as an actuator and as a sensor.
  • actuator and sensor are combined in one component. It is advantageous in the first place that no additional additional component is required as a sensor, resulting in cost and space advantages in the first line.
  • some piezoceramic fibers of the piezocomposite film are used as actuators, while other piezoceramic fibers are used as sensors.
  • a large number of active, used in Aktorenmode, operated piezoceramic fibers are compared to a small number of passively operated, used in the sensor mode Piezokermikmaschinen or vice versa. Since the absolute value of the elongation is rather small, but the associated charge quantities are rather large, in the preferred embodiment a multiplicity of active piezoceramic fibers operated in the actuator mode can face a smaller number of passive piezoceramic fibers operated in the sensor mode.
  • the spring material can also be covered with two separate piezocomposite films, wherein a piezocomposite film is operated as an actuator and a piezocomposite film as a sensor. This can be done, for example, by gluing, for example, a leaf spring on one side with the Aktoranteil and the opposite side of the leaf spring is glued to the sensor part.
  • An advantage of operating a hold-down in this form in a sensor and actuator operation is that the clocking hold down can always exert the same pressure when resting on the stack, regardless of how high the stack is straight.
  • the hold-down can always be directed against the top of the stack, that he always exerts a uniform pressure, regardless of how high the stack is straight.
  • the Aktoranteil With the Aktoranteil the active spring is moved until the pressure exerted by the spring directly or indirectly on the stack surface is the same. The applied pressure is always measured by the sensor portion of the active spring, and readjusted over a closed loop of Aktoranteil the active spring so that the contact pressure is always within narrow limits. If the hold-down device according to the invention cycles, then the control loop is activated only when the hold-down device moves again in the direction of the stacking surface. If the hold-down invention is constantly on the stack surface, the control loop can be constantly active.
  • the hold-down device according to the invention can also be used as a momentary sensor for a stack control, since the deflection of the sensor element of the active spring can also be determined.
  • These measurement data of the deflection or also the pressure exerted by the active spring on the stack edge surface can also be used in a closed control loop for controlling the stack drive. Each time a certain threshold is exceeded, the stack is re-timed. Since the measurement by means of the sensor portion of an active spring is very accurate, a very accurate clocking or tracking in a continuous stack drive can be created.
  • Another advantage is the simple design of such a blank holder according to the invention is the possibility to arrange such a hold-down at any location on the stack edge.
  • Another advantageous extension of found Solution is to arrange several hold-down invention side by side. This has the advantage that, on the one hand, the sheet guide in the feeder is improved, since several hold-downs fix the uppermost sheet and possibly release it during the separation process.
  • the solution found is also advantageous in that an average value can be formed from the found different stack heights, which is used as the basis for the stack drive control. Especially with wavy substrates or in stacks with lowered corners, the stack drive control is difficult, since, for example, in the known solution of a presser foot control this is usually arranged centrally to the stack. The tactile location of the presser foot therefore does not necessarily have to be representative of the entire stack trailing edge.
  • the solution found here presents a much more robust and accurate stack control, which leads to fewer disturbances.
  • three hold-down elements according to the invention are arranged over the entire width of the sheet, preferably a hold-down device according to the invention in the middle and at least one hold-down at the corners of the stack.
  • the stack height difference can be measured from the outside. It is known to raise the stack height with wedges at falling stacking corners to have a uniform stack trailing edge.
  • the outer holding-down device according to the invention could be used to control actuators on which wedges are fastened, which press laterally into the stack. The penetration depth of the wedge would always be calculated from the stack height difference center - outside and the wedge will be moved over a control loop so that the stack height from inside to outside always remains the same within narrow limits.

Landscapes

  • Controlling Sheets Or Webs (AREA)
  • Sheets, Magazines, And Separation Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tasteinrichtung zum Fixieren eines Bogens unter Druck auf einem Bogenstapel eines Bogenanlegers und eine Überwachungseinrichtung für die Bogenzufuhr von einem Bogenstapel in einem Bogenanleger zu einer Bogen verarbeitenden Maschine, wobei die Stapelhöhe in Bezug auf eine Trenn- und Fördereinrichtung erfasst wird. Zur exakteren Erfassung und Beeinflussung der oberen Stapellage wird die Tasteeinrichtung mittels einer aktiven Feder gebildet. Diese besteht aus einem Verbund eines Federmaterials und eines oder mehrerer Piezoaktuatoren. Mittels der Tasteinrichtung kann ein Andrückmittel gegen den Bogenstapel oder von diesem weg verlagert werden. Außerdem kann mittels der Tasteinrichtung die Stapelhöhe erfasst werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Tasteinrichtung für einen Stapel und eine Stapelhöhensteuerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Stapelhöhe eines Stapels in einem Anleger einer Bogen verarbeitenden Druckmaschine oder Weiterverarbeitungsmaschine kann durch einen Taster oder durch einen Sensor überprüft werden.
  • Eine sehr bekannte und weit verbreitete Anwendung einer tastenden Fühltaste ist der so genannte Drückerfuß. Ein bekannter und gattungsgemäßer Vertreter von Bogenanleger mit einer Vorrichtung zum Anheben eines Stapeltisches sind unter anderem aus den Patentschriften DE - PS 1 181 717 und DE - PS 498 411 bekannt. Zur Steuerung des Stapeltischhubs wird der auf der Stapeloberfläche aufliegende Drückerfuß genutzt. Werden von der Oberfläche des Stapels einzelne Bogen abgenommen und fortgeführt, wird zum Beispiel in der DE PS 1 181 717 werden in der beweglichen Fühlerspitze des Drückerfußes befindlicher beweglicher Stift verschoben, der eine elektrischen Schalter betätigt. Dieser wiederum betätigt das Hubmittel so, dass die Oberfläche des Stapels in den Wirkbereich der Trennmittel und der Sauger gelangt.
  • Die bekannten Varianten der Steuerung des Stapelhubs mittels einer Drückerfußsteuerung haben den Nachteil, dass der Drückerfuß mechanisch von auf die Stapeloberfläche aufgesetzt und wieder angehoben wird. Dadurch ist eine aufwendige und kostspielige Konstruktion erforderlich. Bei steigenden Maschinengeschwindigkeiten werden diese mechanischen Übersetzungen immer stärker belastet und stellen ein limitierendes Element für weitere Geschwindigkeitssteigerungen dar. Auch ist der Drückerfuß mittig zur Stapelhinterkante angeordnet. Durch den Drückerfuß werden wellige oder zur Seite abfallende Stapelhinterkanten nur schlecht erfasst, da in der Regel die Höhe der Stapelhinterkante nur an einem Ort mit einem Drückerfuß abgetastet wird.
  • Es ist auch bestens bekannt, die Stapelvorderkante, die in Richtung Druck- oder Weiterverarbeitungsmaschine gerichtet ist, mit einem optischen Sensor abzutasten. Ein gattungsgemäßer Vertreter einer solchen Stapelvorderkantenabtastung ist aus der DE 196 20 937 A1 bekannt. Die Erfindung offenbart eine Lösung zur Stapelsteuerung, bei der ein Sensor an der Stapelvorderkante die Stapelhöhe relativ zu einer Klappenwelle oder Einzugswalze ermittelt. Weiterhin ist in der zitierten DE 196 20 937 A1 offenbart, dass auch die Hinterkante des Stapels mit einem Sensor abgetastet wird. Aus der Zusammenfassung der JP 2-33 036 A ist eine Stapelvorrichtung bekannt, bei der die Stapelkante zwischen zweier vertikal übereinander angeordneten Sensoren abtastet wird und die Stapelhöhe in einem vorbestimmten Bereich zwischen den beiden Sensoren gehalten wird.
  • Nachteilig ist die Erfassung der Stapelhöhe mit einem optischen Sensor ist, dass die Bögen bei dem Wegtransport oft flattern und sich auch Papierstaub auf die Sensoren ablegt. Dadurch kann es zu schlechten Regelergebnissen kommen.
  • Für den sicheren Betrieb von Bogenanlegern mit Trennsaugern sind zusätzlich zur Stapelabtastung noch Bogenniederhalter notwendig. Sie sollen verhindern, dass bei dem Anheben des obersten Bogens durch den Trennsauger des Anlegers nur dieser angehoben wird. Bogenniederhalter können so ausgebildet sein, dass sie ständig auf der Stapelhinterkante aufliegen. Diese können als Bürste oder als Federn ausgeführt sein. In vielen Fällen werden solche Niederhalter noch zusätzlich mit Trennluftblasvorrichtungen ausgebildet. Aus der DE 198 55 156 A1 ist sogar eine runde Bürstenvorrichtung bekannt, die gegen den hintere Stapelkante von oben und gleichzeitig von hinten drückt.
  • Nachteilig ist bei diesen Lösungen, dass diese statischen Niederhalter in einem ständigen Kontakt mit der Stapeloberfläche stehen und somit eine Vorlockerung des Stapels erschweren. Außerdem müssen sie exakt positioniert werden, denn wenn die Niederhalter zu tief in den Stapel hinein gestellt werden, der Trennvorgang nicht mehr sicher funktioniert. Werden die Niederhalter aber zu knapp eingestellt, besteht die Gefahr, dass zwei oder mehr Bogen, gerade bei dünnem und elektrostatischem Papier, durch den Trennsauger angehoben werden. Daher sind statische Niederhalter nicht mehr gewünscht, da sie manuell justiert und die Justage in der Regel mehrmals nachkorrigiert werden muss. Dies bedeutet hohe Rüstzeiten und im Fehlerfall auch Maschinestopps, die immer mit dem Anfall von Makulaturen verbunden sind.
  • Aus der DE 31 36 350 A1 sind taktende Niederhalterelemente bekannt geworden. Die Niederdrückelemente, hier Rollen sind auf einem Stößel angeordnet, der mit Druckluft über eine Steuereinrichtung periodisch taktbar angesteuert wird.
  • Die Ansteuerung eines solchen taktenden Andrückmittels ist in der maximalen Frequenz limitiert, da der Luftdruck auf- und abgebaut werden muss. Außerdem werden eine zusätzliche, aufwendige Konstruktion und eine zusätzliche Druckluftversorgung benötigt.
  • Es ist auch bekannt die Stapelhöhenabtastung mit einem flächigen Element vorzunehmen, wobei die Funktion eines Niederhalters mit der bekannten Funktion einer Stapelabstastung verbunden wird. Die DE 100 23 807 A1 beschreibt eine solche Stapelhöhenabtastung, bei der für eine Erfassung der Stapelhöhe ein flächiges Element zur Erfassung der Höhe des Stapels in eine Auflageposition auf dem Stapel verbracht wird und diese Auflageposition durch einen Sensor erfasst wird.
  • Nachteilig an der gefunden Lösung ist, dass die ständige Stapelhöhenabtastung mit dem flächigen Element die bekannten Probleme bei der Einstellung bringen kann. Die Betriebssicherheit ist nicht immer gegeben. Außerdem wird als Sensor für die Erfassung der Höhe des Auflageelements bevorzugt ein optischer Sensor eingesetzt, der wiederum die bekannte Verschmutzungsproblematik zeigen kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es einen Niederhalter für eine Stapelkante zu schaffen, der statisch auf der Stapelkante aufliegen kann, aber auch takten kann, wobei die Auslenkung der Taktbewegung und die Taktfrequenz eingestellt werden kann.
    Gleichzeitig kann der Niederhalter als Sensor für die Stapelsteuerung genutzt werden.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
  • Erfindungsgemäß ist der Niederhalter zumindest mit einem Piezoaktuator verbunden ist, der die Taktbewegung des Niederhalters einleiten kann. Bevorzugt wird der Niederhalter dabei als eine so genannte aktive Feder ausgeführt oder das Niederhalterelement ist an eine solche aktive Feder angebunden.
  • Aktive Federn sind ein Verbund aus einem Federmaterial und einer Piezokompositfolie. Aktive Federn können unterschiedlichste Bauformen aufweisen und als Blatt-, Teller- oder Schraubenfedern ausgebildet sein. Piezokompositen sind herkömmliche Piezomaterialien, vorzugsweise als Piezofasern, die in einer Polymermatrix eingebunden sind. Die Piezofasern und die daraus gebildeten Piezofäden werden vorzugsweise aus Piezokeramiken gebildet, die sich in Faserform sehr gut in eine Polymermatrix einbinden lassen. Die Einbindung der Piezofasern in die Polymermatrix sorgt einmal für einen Schutz gegenüber mechanischen und / oder chemischen Belastungen, erlauben aber auch den Einsatz in flexiblen Anwendungen. Die Piezofasern sind durch die Einbindung in die Polymermatrix bei Flexion bestens vor Bruch geschützt, da Piezofasern selber eher spröde sind. In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Piezoaktuator als eine flexible Folie ausgebildet, die sich den unterschiedlichen Konturen der Federelemente anpassen lässt und eine vollflächige Befestigung der Piezokompositfolie auf dem Federmaterial zulässt. Piezokompositfolien bieten eine hohes Leistungs- / Volumenverhältnis, ein geringes Gewicht und einen geringen Platzbedarf. Dadurch ist es möglich diese Piezokompositen mit Federmaterial zu einer aktiven Feder zu verbinden. Die Schalt- und Regelgeschwindigkeiten liegen in der Regel über einem Kilohertz, so dass der Niederhalter jedes Mal, wenn der Bogen angehoben wird wegschwenken kann und anschließend gleich wieder in den Bereich zwischen den von den Trennsaugern angehoben Bogen und dem darunter liegenden Bogen eintauchen kann und somit diesen Bogen fixieren kann.
  • Die aktiven Federn bestehen aus einem Verbundwerkstoff gebildet aus dem Federblech, zum Beispiel in einem Stärkebereich von 0,1 - 3,0 mm Dicke, und einer Piezokompositfolie. Mit dem Piezokomposit erhält die aktive Feder eine steuerbare addierende Vorspannung. Die Eigenschaften des Federblechs bleiben erhalten und es ist möglich eine zusätzliche Vorspannung der Feder unabhängig von der Federbelastung einzuleiten. Durch die Wahl der Federgeometrie ermöglicht sie ein frei wählbares Verhältnis von Kraft und Weg. Mögliche Längenänderungen liegen in einem Bereich bis zu 20%, so dass ein Einsatz in vielfältigen Bereichen in Druck- und Weiterverarbeitungsmaschinen möglich ist. Die Leistung der Piezokomposite wird von der Feder fast vollständig übernommen, es entstehen fast ausschließlich Biegeverluste.
    Der Vorteil der aktiven Federn ergibt sich aus der einfachen Bauform und der Möglichkeit während des Betriebs des Anlegers jederzeit die Vorspannung der Feder, die Taktfrequenz und die Auslenkung der Feder zu verändern. Diese aktiven Federn können an einer fixen Stelle positioniert werden. Vorteilhaft ist jedoch, dass sie über die gesamte Bogenhinterkante wegen Ihrer einfachen Bauform positioniert werden können.
  • In Figur 1 ist eine einfache Ausführung eines erfindungsgemäßen Andrückmittels aufgezeigt. Auf ein Federblech 1 ist ein Piezokomposit 2 aufgeklebt oder in einer anderen geeigneten Form befestigt. Das Federblech 1 weist dabei in einer bevorzugten Ausführungsform eine gehärtete Unterseite 3 auf und ist am Ende an einen Lager 4 befestigt. Auf der gegenüberliegenden Seite ist ein Tastelement 5 zur Antastung beispielsweise einer Stapelkante befestigt.
  • Piezoaktuatoren haben noch den weiteren Vorteil, dass sie entweder aktiv als Piezoaktuator oder passiv als Sensor benutzt werden können, bei dem die Spannung abgegriffen wird, die entsteht, wenn das Piezoelement durch eine mechanische Einwirkung verformt wird. Das abgreifbare Spannungssignal ist dabei als Drucksensor proportional zur einwirkenden Kraft oder als Wegsensor proportional zur einwirkenden Deformation. Die erfindungsgemäße Lösung schlägt daher vor, dass die aktive Feder, gebildet aus dem Federelement, das mit der Piezokompositfolie verbunden ist, gleichzeitig als Aktor und als Sensor genutzt wird. In vorteilhafter Weise sind daher Aktor und Sensor in einem Bauteil vereint. Vorteilhaft ist dabei in erster Linie, dass kein weiteres zusätzliches Bauteil als Sensor benötigt wird, wodurch sich in der ersten Linie Kosten- und Raumvorteile ergeben.
  • In einer ersten erfindungsgemäßen Ausprägung des Aktor- / Sensorprinzips werden einige Piezokeramikfasern der Piezokompositfolie als Aktoren genutzt, während andere Piezokeramikfasern als Sensoren genutzt werden. Dabei kann eine große Anzahl von aktiven, im Aktorenmode genutzte, betriebene Piezokeramikfasern eine geringer Anzahl von passiv betriebene, im Sensormode genutzte Piezokermikfasern gegenüber stehen oder umgekehrt. Da der Absolutbetrag der Dehnung eher gering ist, die damit verbundenen Ladungsmengen aber eher groß sind, kann in der bevorzugten Ausführungsform einer Vielzahl von aktiven, im Aktorenmode betriebenen Piezokeramikfasern eine geringere Zahl passiver, im Sensormode betriebene Piezokeramikfasern gegenüberstehen. Die Kontaktierung der passiven und der aktiven Fasern nach außen erfolgt dabei über getrennte Elektroden, die eine Auslesung des Sensorteils und eine Ansteuerung des Aktorteils getrennt voneinander erlauben.
    Alternativ kann das Federmaterial auch mit zwei getrennten Piezokompositfolien beklebt werden, wobei eine Piezokompositfolie als Aktor und eine Piezokompositfolie als Sensor betrieben werden. Dies kann zum Beispiel geschehen, indem zum Beispiel eine Blattfeder auf der einen Seite mit dem Aktoranteil beklebt und die gegenüberliegende Seite der Blattfeder mit dem Sensorteil beklebt wird.
  • Ein Vorteil einen Niederhalter in dieser Form in einem Sensor- und Aktorbetrieb zu betreiben ist, dass der taktende Niederhalter bei der Auflage auf den Stapel immer den gleichen Druck ausüben kann, unabhängig wie hoch der Stapel gerade ist.
  • Gerade bei Stapelantrieben, die in diskreten Schritten den Stapel hochtakten, kommt es immer wieder zu kleinen Schwankungen der Stapelhöhe. Diese können gerade bei dünnen Papieren zu Problemen führen. Aus diesem Grund wird in teuere kontinuierlich oder quasi kontinuierliche Stapelantriebsmotoren investiert, um die Stapelhöhendifferenz während der Produktion auf einem gleichmäßigen Niveau zu halten. Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann dagegen der Niederhalter immer so gegen die Stapeloberkante gerichtet werden, dass er immer einen gleichmäßigen Druck ausübt, unabhängig davon, wie hoch der Stapel gerade ist. Mit dem Aktoranteil wird die aktive Feder soweit verfahren, bis der Druck, den die Feder direkt oder indirekt auf die Stapeloberfläche ausübt, gleich ist. Der ausgeübte Druck wird von dem Sensoranteil der aktiven Feder immer gemessen, und über einen geschlossenen Regelkreis der Aktoranteil der aktiven Feder so nachgesteuert, so dass der Anpressdruck in engen Grenzen immer gleich ist. Taktet der erfindungsgemäße Niederhalter so wird der Regelkreis nur aktiviert, wenn der Niederhalter sich wieder in Richtung der Stapeloberfläche bewegt. Liegt der erfindungsgemäße Niederhalter ständig auf der Stapeloberfläche auf, kann der Regelkreis ständig aktiv sein.
  • Es ist auch offensichtlich, dass der erfindungsgemäße Niederhalter auch als tastender Sensor für eine Stapelsteuerung genutzt werden kann, da mit dem Sensoranteil der aktiven Feder auch die Auslenkung bestimmt werden kann. Diese Messdaten der Auslenkung oder auch der ausgeübte Druck der aktiven Feder auf die Stapelkantenoberfläche können ebenfalls in einem geschlossenen Regelkreis für die Ansteuerung des Stapelantriebs genutzt werden. Jedes Mal, wenn ein gewisser Schwellwert überschritten wird, wird der Stapel nachgetaktet. Da die Messung mittels des Sensoranteils einer aktiven Feder sehr genau ist, kann eine sehr genaue Nachtaktung oder Nachführung bei einem kontinuierlich arbeitenden Stapelantrieb geschaffen werden.
  • Ein weiterer Vorteil ist die einfache Bauform eines solchen erfindungsgemäßen Niederhalters ist die Möglichkeit einen solchen Niederhalter an einem beliebigen Ort an der Stapelkante anzuordnen. Eine weitere vorteilhafte Erweiterung der gefundenen Lösung ist es mehrere erfindungsgemäße Niederhalter nebeneinander anzuordnen. Dies hat den Vorteil, dass einerseits die Blattführung im Anleger verbessert ist, da mehrere Niederhalter den obersten Bogen fixieren und gegebenenfalls während des Trennvorgangs freigeben. Andererseits ist die gefundene Lösung aber auch vorteilhaft, dass aus den gefundenen unterschiedlichen Stapelhöhen ein Mittelwert gebildet werden kann, der als Basis für die Stapelantriebssteuerung genutzt wird. Gerade bei welligen Bedruckstoffen oder bei Stapeln mit heruntergezogenen Ecken gestaltet sich die Stapelantriebssteuerung schwierig, da zum Beispiel bei der bekannten Lösung einer Drückerfußsteuerung dieser in der Regel mittig zum Stapel angeordnet ist. Der Tastort des Drückerfußes muss daher nicht zwangsläufig repräsentativ für die gesamte Stapelhinterkante sein. Die gefundene Lösung präsentiert hier eine deutlich robustere und genauere Stapelsteuerung, die zu weniger Störungen führt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung werden zum Beispiel drei erfindungsgemäße Niederhalterelemente über die gesamte Bogenbreite angeordnet, in bevorzugter Weise ein erfindungsgemäßer Niederhalter in der Mitte und jeweils mindestens ein Niederhalter an den Ecken des Stapels. Mit dem Sensoranteil der aktiven Federn der Niederhalter kann die Stapelhöhendifferenz von Ihnen nach außen gemessen werden. Es ist bekannt, die Stapelhöhe bei abfallenden Stapelecken mit Keilen anzuheben, um eine gleichmäßige Stapelhinterkante zu haben. Die außen liegenden erfindungsgemäßen Niederhalter könnten dazu genutzt werden, dass sie Stellantriebe ansteuern, auf denen Keile befestigt sind, die seitlich in den Stapel drücken. Die Eindringtiefe des Keils würde immer aus der Stapelhöhendifferenz Mitte - außen berechnet werden und der Keil über einen Regelkreis so verfahren werden, dass die Stapelhöhe von innen nach außen immer in engen Grenzen gleich bleibt. Es ist auch möglich mit mehreren vertikal übereinander angeordneten Keilen zu arbeiten, um zu vermeiden, dass bei dem Versetzen des Keils die Stapelkante absackt. Bei dem Versetzen eines Keils kann ein anderer weiter unten liegende Keil um den Betrag in den Stapel geschoben, um den der andere Keil herausgezogen wurde.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Federblech
    2
    Piezokomposit
    3
    Unterseite
    4
    Lager
    5
    Tastelement

Claims (8)

  1. Tasteinrichtung zum Fixieren eines Bogens unter Druck auf einem Bogenstapel eines Bogenanlegers, wobei Bogen von der Oberseite des Bogenstapels mittels einer Trenn- und Fördereinrichtung vereinzelt und abgefördert werden, mit einem Andrückmittel, das eine Andrückrolle oder ein Niederhalterblech aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Andrückmittel durch eine oder mehrere aktive Federn, gebildet aus einem Verbund aus einem Federmaterial und einem oder mehreren Piezoaktuatoren, oder ein Andrückmittel, das selber von einer aktiven Feder gebildet wird, in Richtung des Fördermittels oder von diesem weg durch den Piezoaktuator als Bestandteil der aktiven Feder, verlagert werden kann.
  2. Überwachungseinrichtung für die Bogenzufuhr von einem Bogenstapel in einem Bogenanleger zu einer Bogen verarbeitenden Maschine, insbesondere Bogendruckmaschine, wobei Bogen von der Oberseite des Bogenstapels mittels einer Trenn- und Fördereinrichtung vereinzelt und abgefördert werden, mit mindestens einer oberhalb des Bogenstapels angeordneten Tasteeinrichtung, die zu der Oberseite des Bogenstapel hin und in entgegen gesetzter Richtung verlagerbar ist, wobei die Tasteinrichtung den Bogenstapel im Fördertakt der abzufördernden Bogen gesteuert berührt und dabei die Stapelhöhe in Bezug auf die Trenn- und Fördereinrichtung erfasst,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Tasteeinrichtung mittels einer aktiven Feder, gebildet aus einem Verbund aus einem Federmaterial und einem oder mehreren Piezoaktuatoren gegen den Bogenstapel oder von diesem weg verlagert wird oder die Tasteinrichtung selber aus einer aktiven Feder gebildet wird, wobei mittels einer Auslenkung der Tasteinrichtung die Stapelhöhe erfassbar ist.
  3. Tasteinrichtung nach Anspruch 1 oder Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Piezoaktuatoren der aktiven Feder aus einer flexiblen Piezokompositfolie gebildet ist bzw. sind, die in einem festen Verbund mit dem Federmaterial stehen.
  4. Tasteinrichtung nach Anspruch 1 oder Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass durch den Piezoaktautor der aktiven Feder eine zusätzliche addierbare Vorspannung aufgeprägt werden kann.
  5. Tasteinrichtung nach Anspruch 1 oder Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der die aktive Feder oder die aktiven Federn als Blatt-, Teller- oder Schraubenfeder ausgebildet ist bzw. sind.
  6. Tasteinrichtung nach Anspruch 1 und 5 oder Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2 und 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Federblech aus der die aktive oder die aktiven Federn gebildet ist bzw. sind aus einem Federblech mit einer Stärke von 0,1 - 3,0 mm Dicke gebildet ist.
  7. Tasteinrichtung nach Anspruch 1 oder Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaktuator der aktiven Feder oder der aktiven Feder, gleichzeitig oder alternierend als Aktor und als Sensor betrieben wird.
  8. Tasteinrichtung nach Anspruch 1 und 7 oder Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2 und 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor und Aktoranteil des Piezoaktuators in einem Bauteil vereint ist.
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