Zylinder für die Bearbeitung von Flachmaterial

Die Erfindung betrifft Zylinder für die Bearbeitung von Flachmaterial gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 2.

Zylinder dieser Art finden insbesondere im Falzapparat einer Druckmaschine vielfache Anwendung, wo die beweglichen Werkzeuge beispielsweise Punkturleisten, Greifer, Falzmesser, Falzklappen oder dergleichen sein können und die Zylinder dementsprechend als Punktur-, Greifer-, Falz- oder Falzklappenzylinder bezeichnet werden.

DE 101 56 194 A1 schlägt vor, den Reibverschleiß an der Deckscheiben-Tastrolle zu vermindern, indem anstelle eines Steuerarms mit zwei Tastrollen zwei Steuerarme vorgesehen werden, von denen einer die Kurvenscheiben-Tastrolle und der andere die Deckscheiben-Tastrolle trägt. Die abrupte Beschleunigung der Deckscheiben-Tastrolle wird hier vermieden, indem sie in ständigem Kontakt mit der Deckscheibe gehalten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Zylinder für die Bearbeitung von Flachmaterial zu schaffen, bei dem zwischen Deckscheibe und zugehöriger Steuereinrichtung Verschleiß reduziert wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 2 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der Verschleiß im Kontaktbereich zwischen der Deckscheibe und der sie abtastenden Steuereinrichtung gering gehalten wird, ohne dass dafür ein ständiger Kontakt zwischen der Steuereinrichtung und der Deckscheibe erforderlich ist. Anstatt einen Verschleiß der Steuereinrichtung zu vermeiden, indem dessen die Deckscheibe abtastende Tastrolle nach dem Vorbild von DE 101 56 194 A1 kontinuierlich in Drehung gehalten wird, wird bei der Konstruktion ein Verlust des Kontaktes zwischen der Steuereinrichtung und der Deckscheibe billigend in Kauf genommen, und der Verschleiß wird reduziert, indem die Relativgeschwindigkeit zwischen dem rotierenden Zylinderkörper und der Deckscheibe verringert wird. Indem die Zahl der kongruenten Sektoren der Deckscheibe gegenüber herkömmlichen Konstruktionen erhöht wird, verringert sich deutlich die für eine Steuerung der Werkzeugbewegung mit gewünschter Periodizität erforderliche Differenz der Drehgeschwindigkeiten von Zylinderkörper und Deckscheibe. Während etwa bei einem Zylinder mit fünf Werkzeugen und herkömmlicherweise höchstens drei Sektoren bei Zweifachsammelbetrieb ein Verhältnis der Regelgeschwindigkeit des Zylinders zu der der Deckscheibe von 6:5 erforderlich war, ergibt sich bei Verdoppelung der Sektorzahl ein Verhältnis 12:11 , also eine Halbierung der Drehgeschwindigkeitsdifferenz. Die Beschleunigung, die eine die Deckscheibe abtastende Tastrolle der Steuereinrichtung bei jedem Inkontaktkommen mit der Deckscheibe erfährt, ist also halbiert, und da der Verschleiß überproportional mit der auftretenden Beschleunigung zunimmt, ist die Lebensdauer der Tastrolle sogar mehr als verdoppelt

Die Rolle zum Abtasten der Deckscheibe kann mit einer Rolle zum Abtasten der Kurvenscheibe einfach an einem gemeinsamen Steuerhebel montiert sein. Dann verliert allerdings die Rolle der Kurvenscheibe immer dann den Kontakt zur Kurvenscheibe, wenn die Deckscheibe die Arbeitsbewegung blockiert, verlangsamt und muss wieder beschleunigt werden. Um dies zu vermeiden, können auch zwei Steuerhebel, einer für jede Rolle, vorgesehen sein, die es der Rolle der Kurvenscheiben erlauben, mit der Kurvenscheibe auch dann in Kontakt zu bleiben, wenn die Deckscheibe die Arbeitsbewegung blockiert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines Punkturzylinders;

Fig. 2 eine auseinander gezogene Detailansicht der Steuereinrichtung mit zwei Steuerhebeln einer Punkturleiste des Zylinders aus Fig. 1 ;

Fig. 3 eine Detailansicht einer vereinfachten Steuereinrichtung mit einem Steuerhebel und zwei daran montierten Rollen;

Fig. 4 relative Stellungen von Kurven- und Deckscheibe bei Zweifachsammelbetrieb;

Fig. 5 relative Position von Kurven- und Deckscheibe von Dreifachsammelbetrieb;

Fig. 6 bei Vierfachsammelbetrieb;

Fig. 7 ein Beispiel für ein Getriebe zum Koppeln der Drehungen von Zylinderkörper und Deckscheibe.

Fig. 1 zeigt einen Endabschnitt eines Zylinderkörpers 01 mit drei Punkturleisten (in Fig. 1 nur zwei sichtbar). Der Zylinderkörper 01 ist hier der Einfachheit halber als Zylinder 01 im engen, geometrischen Sinne dargestellt, doch versteht sich, dass in der Praxis von der geometrischen Zylinderform abgewichen werden kann, sofern Signaturen an der Mantelfläche des Zylinders 01 auf einer kreis- oder kreissektorförmigen Bahn gefördert werden. Insbesondere kann die Mantelfläche aus einer Mehrzahl von gegeneinander verstellbaren Segmenten aufgebaut sein. Die Werkzeuge 02, z. B. Punkturnadeln 02 der Punkturleisten sind aus jeweils in einem Abstand von 120° an der Mantelfläche des Zylinderkörpers 01 angeordneten Lochreihen ausfahrbar, um zugeführte Signaturen daran aufzuspießen und auf dem Zylinderkörper 01 zu einem (nicht dargestellten) Übergabespalt weiter zu befördern. Um die Signaturen am Übergabespalt abzugeben, müssen sich die Punkturnadeln 02 ins Innere des Zylinders 01 zurückziehen. Zu diesem Zweck sind die Punkturnadeln 02 jeweils über in der Fig. 1 vom Mantel des Zylinderkörpers 01 verdeckte Arme mit einer Welle 03 fest verbunden, die jeweils in den zwei sich gegenüberliegenden Stirnplatten 04 des Zylinderkörpers 01 schwenkbar gelagert ist. Mit den Stirnplatten 04 verbundene Achszapfen 06 sind in einem nicht dargestellten Seitengestell drehbar gelagert. Koaxial zu dem in der Fig. 1 gezeigten Achszapfen 06 sind eine Kurvenscheibe 07 und eine Deckscheibe 08 vorgesehen. Die Kurvenscheibe 07 hat im Wesentlichen die Form einer zur Drehachse des Zylinderkörpers 01 konzentrischen Kreisscheibe, in deren Umfangsabschnitt 09, z. B. Umfangsfläche 09 ein Umfangsabschnitt 11 , z. B. eine Einbuchtung 11 gebildet ist. Die Deckscheibe 08 kann als aus vier kongruenten 90°-Sektoren aufgebaut aufgefasst werden, von denen jeder einen kreisbogenförmigen Abschnitt 12 mit großem Radius, einen Abschnitt 13 mit geringerem Radius sowie Schrägflächen 14 aufweist, die allmähliche Übergänge zwischen den Abschnitten 12; 13 bilden.

Jede der drei Wellen 03 des Zylinderkörpers 01 trägt zwei Steuerhebel 16; 17, die zusammen jeweils eine Steuereinrichtung zum Steuern der Bewegung einer der Punkturleisten bilden. Der Übersichtlichkeit halber sind die Steuerhebel 16; 17 in Fig. 1 nur an einer der Wellen 03 dargestellt. Der erste Steuerhebel 16 trägt an seinem freien Ende eine Rolle 18, die auf der Umfangsfläche 09 der Kurvenscheibe 07 abrollt. In analoger Weise trägt der zweite Steuerhebel 17 einer Rolle 19, die auf der Umfangsfläche der Deckscheibe 08 abrollt. Der zweite Steuerhebel 17 ist fest mit der Welle 03 verbunden, während der erste Steuerhebel 16 um die Welle 03 drehbar ist.

Die zwei Steuerhebel 16; 17 tragen jeweils an der dem anderen Steuerhebel 16; 17 zugewandten seitlichen Flanke einen Vorsprung 21 bzw. 22. Zwischen den zwei Vorsprüngen 21, 22 ist eine Druckfeder 23, die die zwei Vorsprünge 21 ; 22 auseinander treibt (siehe Rg. 2). Auf den zweiten Steuerhebel 17 wirkt über die Welle 03 ein Drehmoment einer nicht gezeigten, z. B. im Zylinderkörper 01 untergebrachten Feder, die dessen Rolle 19 gegen die Umfangsfläche der Deckscheibe 08 treibt. Dennoch berührt in der in Fig. 1 gezeigten Stellung die Rolle 19 die Deckscheibe 08 nicht, da eine Berührung zwischen den Vorsprüngen 21 ; 22 und die gleichzeitig auf der Umfangsfläche 09 abrollende Rolle 18 des ersten Steuerhebels 16 dies verhindern. Die Rolle 18 befindet sich während der gesamten Umdrehung des Zylinderkörpers 01 im Kontakt mit der Kurvenscheibe 07 und ist dadurch gleichmäßig drehangetrieben. Wenn die Rolle 18 jedoch in die Einbuchtung 11 eindringt, so führt dies nur dann zu einer Bewegung der Punkturnadeln 02, wenn gleichzeitig die Rolle 19 einem Abschnitt 13 mit kleinem Radius der Deckscheibe 08 gegenüberliegt. Ist dies nicht der Fall, wie in Fig. 1 dargestellt, so verliert die Rolle 19 den Kontakt mit der Deckscheibe 08 und verlangsamt, bis sie erneut in Kontakt mit einem Abschnitt 12 mit großem Radius kommt.

Fig. 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht analog zu Fig. 2 eine vereinfachte Steuereinrichtung, bei der ein einziger an der Welle 03 befestigter Steuerhebel 17' zwei Rollen 18'; 19' zum Abrollen auf der Kurvenscheibe 07 bzw. der Deckscheibe 08 trägt. Der Steuerhebel 17" schwenkt nur dann radial einwärts, wenn beide Rollen 18'; 19' gleichzeitig die Einbuchtung 11 bzw. einen Abschnitt 13 mit kleinem Radius passieren.

Anstelle der drei Falzmesser 02 oder Punkturleisten mit Punktumadeln, Greifer oder Falzklappen kann der Zylinder 01 auch fünf oder sieben Abschnitte, d. h. fünf oder sieben Werkzeuge 02, insbesondere Falzmesser 02 oder Punkturleisten mit Punkturnadeln, Greifer oder Falzklappen aufweisen.

Fig. 4 zeigt zwei schematische Seitenansichten der Kurvenscheibe 07 (strichliert dargestellt), der durch vier identische Sektoren 26 gebildeten Deckscheibe 08 und der Rollen 18; 19, während die Rollen die Einbuchtung 11 der Kurvenscheibe 07 passieren. In Teil a der Fig. 4 stützt ein Abschnitt 12 mit großem Radius der Deckscheibe 08 die Rolle 19, so dass ein Zurückziehen der Punkturnadeln 02 in den Zylinderkörper 01 und eine Freigabe einer an den Punkturnadeln 02 gehaltenen Signatur verhindert wird, obwohl die Rolle 18 in die Einbuchtung eintaucht. Das Verhältnis der Drehzahlen von Zylinderkörper 01 und Deckscheibe 08 beträgt hier 8:7, d. h. wenn der Zylinderkörper 01 eine vollständige Umdrehung gemacht hat und die Rolle 18 erneut die Einbuchtung 11 erreicht, hat sich die Deckscheibe 08 nur um eine 7/8 Umdrehung weiter gedreht, was wie in Teil b gezeigt einen Drehversatz der Deckscheibe 08 von 45° im Vergleich zum in Teil a gezeigten Fall ergibt. So fallen in Teil b die Einbuchtung 11 und ein Abschnitt 13 mit kleinem Radius der Deckscheibe 08 übereinander, die Rolle 19 bewegt sich radial einwärts, und die Punkturnadeln 02 werden zurückgezogen.

Bei einer Steuereinrichtung wie in Fig. 3 gezeigt würde im Fall von Teil a der Fig. 4 der Kontakt zwischen Rolle 19' und Abschnitt 12 ein Eintauchen der Rolle 18' in die Vertiefung verhindern, und das Zurückziehen der Punkturnadeln 02 wäre ebenfalls gesperrt, während im Fall von Teil b beide Rollen 18", 19' eintauchen und die Punkturnadeln 02 sich zurückziehen würden. Die Bewegung der Punkturnadeln 02 ist also dieselbe wie bei der in Fig. 2 gezeigten zweiarmigen Steuereinrichtung.

Im Fall der Fig. 5 beträgt das Verhältnis der Drehzahlen von Zylinderkörper 01 und Deckscheibe 08 12:11. Somit treffen nur bei jeder dritten Umdrehung des Zylinderkörpers 01 wie in Teil c von Fig. 5 gezeigt die Einbuchtung 11 und die Deckscheibe 08 aufeinander. Vor jedem Zurückziehen der Punkturnadeln 02 werden somit drei Signaturen gesammelt. Der Unterschied in den Drehgeschwindigkeiten des Zylinderkörpers 01 und der Deckscheibe 08 ist hier noch geringer als im Fall der Fig. 4 und dementsprechend gering ist der Verschleiß der Rolle 19.

Wie Fig. 6 zeigt, ist es möglich, die Zahl p von Umdrehung bis zur Freigabe der gesammelten Produkte noch größer zu machen. Bei der hier beispielhaft gezeichneten Winkelausdehnung der Einbuchtung 11 ist es jedoch fraglich, ob in den Fällen a und c die Abschnitte 12 auf der gesamten Ausdehnung der Einbuchtung 11 ein Eindringen der Rolle 18 verhindern könnten. Je kleiner die Winkelausdehnung der Einbuchtung 11 ist, um so größer ist offensichtlich die Zahl der möglichen Sammelvorgänge. Um p-faches Sammeln zu ermöglichen, darf die Winkelausdehnung der Einbuchtung 11 nicht größer als 2π/p sein.

Rg. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kupplungsgetriebes zwischen dem Zylinderkörper 01 , von dem in der Rg. 7 nur der Achszapfen 06 schematisch dargestellt ist, und der Deckscheibe 08. Der Achszapfen 06 kreuzt drehbar gelagert eine Seitengestellplatte 24 und trägt an seinem vom Zylinderkörper 01 abgewandten Ende ein erstes Hohlrad 29 eines Harmonic-Drive-Getriebes. Dieses und ein zweites Hohlrad 31 kämmen mit einem Rexspline 32. Ein mit dem Hohlrad 31 fest verbundener Außenzahnkranz 33 kämmt mit einem Ritzel 34 auf einer gegen die Achse des Zylinderkörpers 01 versetzten Achse 36, die die Seitengestellplatte 24 kreuzt und auf deren Innenseite ein weiteres Ritzel 37 trägt, welches eine auf den Achszapfen 06 drehbar aufgeschobene, die Deckscheibe 08 tragende Hülse 38 antreibt. Unter der Annahme, dass der Wave Generator 30 im Inneren des Rexsplines 32 nicht rotiert, ergibt sich mit Zahnzahlen von 160 für das Hohlrad 29, 162 für das Hohlrad 31 , 81 für den Außenzahnkranz 33, 24 für das Ritzel 34, 22 für das Ritzel 37 und 80 für eine Außenverzahnung der Hülse 38 ein Drehzahlverhältnis von 12:11 zwischen dem Zylinderkörper 01 und der Deckscheibe 08, mit dem im Falle einer viersegmentigen Deckscheibe 08, wie in Fig. 1 bis 5 angenommen, Zweifachsammelbetrieb (Sammeln und gemeinsames Abgeben von drei Produkten) oder bei einer sechssegmentigen Deckscheibe Einfachsammelbetrieb (Sammeln und Abgeben von zwei Produkten) realisierbar ist.

Durch Drehen des Wave Generators 30 ist die relative Lage der Deckscheibe 08 in Bezug auf die mehreren Steuerhebel 17 des Zylinderkörpers 01 einstellbar, um zu gewährleisten, dass während des Durchgangs eines der Steuerhebel 16 vor der Einbuchtung 11 die Rolle 19 des Steuerhebels 17 nicht von einem Abschnitt 12 auf einen Abschnitt 13 oder umgekehrt wechselt. Während des Sammelbetriebs ist der Wave Generator 30 drehfest gehalten. Um Nichtsammelbetrieb fahren zu können, kann eine Kupplung zwischen dem Achszapfen 06 und der Hülse 38 vorgesehen werden, die, wenn sie geschlossen ist, die Deckscheibe 08 mit der Geschwindigkeit des Zylinderkörpers 01 rotieren lässt. Wenn diese Kupplung geschlossen ist, wird der Wave Generator 30 rotieren gelassen.

Durch Drehantreiben des Wave Generators 30 mit einer geeigneten Geschwindigkeit ist es auch möglich, jeweils verschiedene Sammelzahlen entsprechend der Übersetzungsverhältnisse zwischen Zylinderkörper 01 und Deckscheibe 08 zu realisieren. Zum gleichen Zweck könnte das Getriebe der Rg. 7 auch durch ein geeignetes Schaltgetriebe, wobei das mehrere Schaltstufen entsprechend unterschiedlichen Werten von p e{2, 3, ..., ∞} ersetzt werden. Generell soll das Verhältnis der Drehzahlen von Zylinderkörper 01 und Deckscheibe 08 immer 1 :1+1/(p x m) betragen, wobei m die Zahl der Sektoren 26 der Deckscheibe 08 ist und p eine kleine natürliche Zahl >2 oder ∞ ist. Dabei entspricht p = ∞ dem oben erwähnten Fall von Nichtsammelbetrieb mit einer starr an den Zylinderkörper 01 gekoppelt rotierenden Deckscheibe 08, p = 1 dem Fall des Nichtsammelbetriebs mit stationärer Deckscheibe 08 und alle anderen Werte von p jeweils (p-1 )-fach-Sammelbetrieb.

Die Anzahl m der Sektoren 26 ist wenigstens gleich , d. h. m ≥ oder m ist 2+1 2+1 wenigstens 4, d. h. m >4.

Bei den obigen Ausführungsbeispielen wurden lediglich Punkturleisten 02 als Beispiele für am Zylinderkörper 01 angebrachte und periodisch angetriebene Werkzeuge 02 betrachtet. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung in gleicher Weise wie oben beschrieben, auch auf andere periodisch bewegte Werkzeuge 02 wie Falzmesser 02, Punkturleisten mit Punkturnadeln, Greifer, Falzklappen etc. anwendbar ist, die mit einer Periode angetrieben werden, die ein Vielfaches der Umdrehungsperiode des Zylinderkörpers 01 ist. Der Zylinderkörper 01 sowie die Deckscheibe 08 drehen sich beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn. Die Steuereinrichtung 16, 17; 17' ist beispielsweise vorlaufend ausgebildet. Bezugszeichenliste

01 Zylinderkörper, Zylinder 02 Werkzeug, Punkturnadel 03 Welle 04 Stirnplatte 05 - 06 Achszapfen 07 Kurvenscheibe 08 Deckscheibe 09 Umfangsabschnitt, Umfangsfläche (07) 10 - 11 Umfangsabschnitt, Einbuchtung 12 Abschnitt (08) 13 Abschnitt (08) 14 Schrägfläche 15 - 16 Steuerhebel 17 Steuerhebel 18 Rolle 19 Rolle 20 - 21 Vorsprung 22 Vorsprung 23 Druckfeder 4 Seitengestellplatte 25 - 6 Sektor 7 - - Hohlrad Wave Generator Hohlrad Flexspline Außenzahnkranz Ritzel - Achse Ritzel Hülse

Steuerhebel Rolle Rolle