Die DD 41 520 beschreibt einen Räderfalzapparat, dessen Falzmesserbewegung mittels zweier unterschiedlicher Planetenräder zwischen zwei Betriebsarten umschaltbar ist. Eine Veränderung des Falzes am Produkt ist nicht vorgesehen.

Die DE 197 55 428 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Verstellen der Falzmechanismen an einem Falzzylinder eines Falzapparates.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Falzapparate zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1,17 oder 18 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das zum Einstellen der relativen Phase des Trägers in Bezug zum Transportzylinder eingesetzte Differentialgetriebe die Phaseneinstellung ausschließlich durch Drehbewegungen und nicht durch Translationsbewegungen bewirkt, und dass die Baugröße eines Differentialgetriebes-im Gegensatz zu der eines Linearstellgliedes-unabhängig vom mit ihm realisierbaren Phasenhub ist. Im Rahmen der Erfindung einsetzbare Differentialgetriebe sind Standardteile, die in großen Mengen industriell hergestellt werden und preiswert verfügbar sind. Bevorzugte Typen solcher Differentialgetriebe sind Harmonic-Drive-Getriebe oder Planetengetriebe.

Von den drei An-oder Abtriebsgliedern eines solchen Differentialgetriebes ist vorzugsweise eines an einen mit einer Bremse ausgestatteten Stellmotor angeschlossen.

Dieser Motor ist nur in Betrieb, so lange die Phase verstellt wird ; wenn der Falzapparat normal arbeitet, ist der Motor deaktiviert und die Bremse angezogen.

Der Falzmesserzylinder des Falzapparats hat vorzugsweise eine Mehrzahl von Haltern wie etwa Greifer oder Reihen von Punkturnadeln zum Halten eines zu fördernden Produktes.

Um die zu falzenden Produkte aus einem zusammenhängenden Produktstrang zu schneiden, wirkt der Falzmesserzylinder vorzugsweise mit einem Messerzylinder zusammen. Dabei kann die Zahl m der Messer am Messerzylinder kleiner als die Zahl n der Halter am Falzmesserzylinder sein, wenn beide durch ein Übersetzungsgetriebe mit Übersetzungsverhältnis von n/m so drehgekoppelt sind, dass sie gleiche Umfangsgeschwindigkeiten aufweisen.

Um die Falzmesser innerhalb des Falzmesserzylinders ungehindert bewegen zu können, ist ihre Zahl zweckmäßigerweise ebenfalls kleiner als die Zahl n der Halter. Wenn sie gleich der Zahl m der Messer am Messerzylinder gewählt ist, kann der Träger in einfacher Weise an den Messerzylinder durch das Differentialgetriebe mit Übersetzungsverhältnis 1 : 1 gekoppelt sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen : Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines Falzmesserzylinders, an dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist ; Fig. 2 eine Ansicht, in gleicher Perspektive wie Fig. 1, der inneren Struktur des Falzmesserzylinders ; Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch einen Falzapparat mit dem Falzmesserzylinder der Fig. 1 ; Fig. 4 einen schematischen Schnitt durch einen Falzapparat mit einem Harmonic-Drive-Getriebe, das die Drehung des Falzmesserträgers innerhalb des Falzmesserzylinders an die Drehung des Falzmesserzylinders koppelt ; Fig. 5 einen schematischen Schnitt analog Fig. 4 durch eine zweite Ausgestaltung des Falzapparats, der ein Planetengetriebe als Differentialgetriebe aufweist ; Fig. 6 A-C die Auswirkung einer Verstellung am Differentialgetriebe auf das fertig gefalzte Produkt ; Fig. 7 weitere Ausführungen in einem schematischen Schnitt durch einen Falzapparat.

Im Trommelmantel 01 des in Fig. 1 gezeigten Falzmesserzylinders 18 sind drei Gruppen von Schlitzen 02 jeweils in einem Winkelabstand von 120° in Umfangsrichtung gebildet.

An der in der Fig. 1 oben liegenden Gruppe von Schlitzen 02 ist eine Mehrzahl austretender Vorsprünge 03 gezeigt, die Spitzen eines Falzmessers 04 sind. Das Falzmesser 04 ist an einem Träger 20 im Inneren des Falzmesserzylinders 18 befestigt, der mit Bezug auf Fig. 2 noch genauer erläutert wird.

Der Falzmesserzylinder 18 trägt ferner drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Leisten mit ausfahrbaren Punkturnadeln 05. Diese Leisten können auch durch Greifer oder andere Mittel zum Halten eines zu falzenden Produktes am Trommelmantel 01 ersetzt sein. An den Stirnflächen des Trommelmantels 01 befinden sich zwei Flansche 06 mit einer geräumigen, zur Längsachse des Trommelmantels 01 konzentrischen Öffnung 07. An die Öffnung 07 ist ein Schaft 08 (siehe Fig. 4 und 5) angefügt, der zur drehbaren Lagerung des Falzmesserzylinders 18 im (in der Figur nicht dargestellten) Gestell eines Falzapparates dient.

Eine Welle 09, die den innerhalb des Falzmesserzylinders 18 angeordneten Träger 20 der Falzmesser 04 trägt, erstreckt sich exzentrisch durch die Öffnung 07.

Fig. 2 zeigt den Aufbau dieses Trägers 20. Die Welle 09 trägt im Inneren des Falzmesserzylinders 18 zwei in entgegengesetzte Richtungen abstehende Arme 11 und eine Getriebeeinheit 12, die zwei um zur Welle 09 parallele Achsen drehbare Falzmesserwellen 13 ; 14 tragen. Das Gehäuse 17 der Getriebeeinheit 12 ist mit dem dem Betrachter in Fig. 2 zugewandten Abschnitt der Welle 09 starr verbunden und im Inneren des Falzmesserzylinders gemeinsam mit diesem Abschnitt drehbar. Jenseits der Getriebeeinheit 12 in der Perspektive der Fig. 2 ist die Welle 09 durch einen Wellenabschnitt 16 verlängert, der in Bezug auf das Gehäuse 17 der Getriebeeinheit 12 drehbar ist. Wenn die Getriebeeinheit 12 um die Achse der Welle 09 gedreht wird, treibt ein mit dem Wellenabschnitt 16 fest verbundenes (nicht dargestelltes) Zahnrad im Inneren der Getriebeeinheit 12 eine Drehung der Falzmesserwellen 13 ; 14 an.

Die schematische Seitenansicht der Fig. 3 veranschaulicht einerseits den Gesamtaufbau eines Falzapparates, der den mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschriebenen Falzmesserzylinder 18 aufweist, sowie die Bewegung der Falzmesser 04 innerhalb des Falzmesserzylinders 18 im Betrieb des Falzapparates.

Zunächst wird der Aufbau des Falzapparates kurz erläutert. Der Falzmesserzylinder 18 ist in Kontakt mit einem Messerzylinder 19 drehbar aufgehängt. Der Messerzylinder 19 trägt zwei Schneidmesser 21, die zusammenwirkend mit dem Falzmesserzylinder 18 eine Materialbahn 22, z. B. eine Papierbahn 22, in einzelne Produkte oder Signaturen 31 auftrennen. Diese Papierbahn 22 ist dem vom Falzmesserzylinder 18 und Messerzylinder 19 gebildeten Spalt von einem (nicht gezeigten) Falztrichter aus über ein Paar Zug-und Führungsrollen 23 zugeführt. Das Verhältnis der Drehzahlen von Messerzylinder 19 zu Falzmesserzylinder 18 ist 3 : 2, und ihre relative Phase ist so eingestellt, dass ein Schneidmesser 21 die Papierbahn 22 jeweils kurz vor einer Leiste von Punkturnadeln 05 des Falzmesserzylinders 18 durchtrennt. Das so entstandene führende Ende der Papierbahn 22 wird von den Punkturnadeln 05 aufgespießt und bei der Umdrehung des Falzmesserzylinders 18 im Uhrzeigersinn in Fig. 3 an seiner Oberfläche weiter gefördert.

Auf je zwei Umdrehungen des Falzmesserzylinders 18 um seine Achse 24 kommen drei Umdrehungen des Trägers 20 bzw. drei Umläufe der Falzmesserwellen 13 ; 14 um die Träger-Achse 26. In jedem Umlauf der Falzmesserwellen 13 ; 14 führen die daran montierten Falzmesser 04 zwei Umdrehungen um die Achse 27 bzw. 28 der Falzmesserwellen 13 ; 14 aus. Die Spitzen der Falzmesser 04 bewegen sich daher auf einer durch eine strichpunktierte Linie dargestellten Bahn 29, die in etwa die Form eines Dreiecks mit konkaven Seiten hat. Die untere Spitze dieser dreieckigen Bahn 29 liegt außerhalb des Umfangs des Falzmesserzylinders 18, an dieser Stelle treten die Falzmesser 04 aus dem Falzmesserzylinder 18 aus, um eine von der Papierbahn 22 abgeschnittene Signatur 31 in einen Spalt zwischen zwei Falzrollen 32 einzuführen.

Unterhalb des Spaltes befindet sich ein Schaufelrad 33, in dessen Schaufeln die gefalzten Signaturen 31 hineinfallen, um anschließend auf ein Förderbahn 34 ausgelegt zu werden.

Fig. 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die Antriebsstruktur des Falzapparates aus Fig. 3. Der Falzmesserzylinder 18 und der Messerzylinder 19 sind drehbar zwischen Seitengestellplatten 36 des Falzapparates aufgehängt. Die Welle 41 des Messerzylinders 19 trägt an einer Seite ein Zahnrad 37, z. B. ein Antriebszahnrad 37, das einerseits mit einem Getriebe eines Hauptmotors 38 und andererseits mit einem Zahnrad 39, z. B. einem Antriebszahnrad 39, des Falzmesserzylinders 18 kämmt. An dem gegenüberliegenden Ende der Wellen 41 des Messerzylinders 19 ist ein Harmonic-Drive- Getriebe (HD-Getriebe) montiert. Ein um die Welle 41 drehbarer Rotor 42 von elliptischem Querschnitt ist durch einen Stellmotor 43 antreibbar. Auf den Rotor 42 ist, getrennt durch entsprechend der Form des Rotors 42 verformte Lager 44, z. B. Kugellager 44, ein flexibler, der Außenkontur der Kugellager 44 entsprechend verformter Ring 46 aufgezogen, der eine Außenverzahnung trägt. Dieser Ring 46, auch als Flexspline 46 bezeichnet, kämmt mit zwei axial nebeneinander angeordneten, innen verzahnten Hülsen 47 ; 48. Dabei ist der Ring 46 mit den Innenverzahnungen der Hülsen 47 ; 48 jeweils an zwei gegenüberliegenden Stellen auf der langen Achse der Ellipse im Eingriff, und seine Zähnezahl ist um eine kleine gerade Zahl niedriger als die der Hülsen 47 ; 48.

Ein Harmonic-Drive-Getriebe weist mindestens als kennzeichnendes Merkmal einen flexiblen, verformbaren Ring mit einer Verzahnung auf.

Eine der Hülsen 48 ist drehfest mit der Welle 41 verbunden, während die andere Hülse 47 fest mit einem um die Welle 41 drehbaren Zahnrad 49 verbunden ist, das mit einem Zahnrad 51, z. B. einem Antriebszahnrad 51 des Trägers 20 kämmt.

Die Zahnzahlen der Zahnräder 37 ; 39 sind so gewählt, dass sie ein Drehzahlverhältnis des Messerzylinders 19 zum Falzmesserzylinder 18 von 3 : 2 gewährleisten. Die Zahnzahlen der Hülsen 47 ; 48 und der Zahnräder 49 ; 51 sind jeweils untereinander gleich, so dass, so lange der Stellmotor 43 steht, der Messerzylinder 19 und der Träger 20 mit gleicher Drehzahl rotieren. Um zu gewährleisten, dass die relative Phase von Messerzylinder 19 und Träger 20 im Betrieb des Falzapparates konstant gehalten werden kann, ist der Stellmotor 43 mit einer Bremse ausgestattet, die in der Lage ist, eine Drehung des Rotors 42 zu unterbinden.

Durch Drehen des Rotors 42 ist die Phase der Bewegung der Falzmesser 04 auf ihrer Bahn 29 in Bezug auf die Phase der Drehung des Falzmesserzylinders 18 verstellbar.

Das heißt, die Lage des Ortes, an welchem die Falzmesser 04 aus dem Trommelmantel 01 austreten, ist in Bezug auf die Punkturnadeln 05 verstellbar. In einer Normalstellung, wie in Fig. 6A gezeigt, liegt der Austrittsort der Falzmesser 04 exakt mittig zwischen den zwei Enden der am Falzmesserzylinder 18 geförderten Signatur 31, und die fertig gefalzte Signatur 31, die rechts in der Fig. 6A gezeigt ist, hat beiderseits der Falzlinie gleich lange Schenkel.

Wird die Phase der Falzmesserbewegung gegenüber der des Falzmesserzylinders 18 verzögert, wie in Fig. 6B gezeigt, so entsteht eine asymmetrisch gefalzte Signatur 31, bei der der von den Punkturnadeln 05 gehaltene Schenkel, erkennbar an Einstichlöchern 52, länger als der in Förderrichtung nacheilende Schenkel ist.

Durch Vorziehen der Phase der Falzmesserbewegung, in Fig. 6C gezeigt, wird eine entgegengesetzte Asymmetrie erreicht.

Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für die Antriebsstruktur des Falzapparates.

Elemente, die in Fig. 5 mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 4 bezeichnet sind, sind mit den mit Bezug auf Fig. 4 beschriebenen Elementen identisch und werden nicht erneut beschrieben. Die Welle 41 des Messerzylinders 19 trägt an ihrem vom Hauptmotor 38 abgewandten Ende ein Sonnenrad 53 eines Planetengetriebes. Ein Planetenträger 54 von mit dem Sonnenrad 53 kämmenden Planetenrädern 56 ist auf der Antriebswelle des Stellmotors 43 montiert. Ein Hohlrad 57 des Planetengetriebes ist drehfest mit dem Zahnrad 49 verbunden, welches mit dem Antriebszahnrad 51 des Trägers 20 kämmt.

Da die Zahnzahl des Sonnenrades 53 kleiner als die des Hohlrades 57 ist, rotiert das Hohlrad 57 bei angezogener Bremse des Stellmotors 43 langsamer als das Sonnenrad 53. Die Zahnzahlen der Zahnräder 49 ; 51 sind so gewählt, dass sich für das gesamte Differentialgetriebe ein Drehzahlverhältnis von 1 : 1 zwischen der Welle 41 und dem Träger 20 ergibt.

Die Fig. 7 zeigt vorteilhafte Ausführungsformen bezüglich des Antriebes des Falzapparates.

Wie in der Fig. 7 dargestellt, ist der Falzapparat von mindestens einem eigenem Elektromotor (59 ; 61), der mechanisch von anderen Aggregaten unabhängig ist, angetrieben. Die Achse 26 des Trägers 20 ist während des Falzvorganges von einem weiteren Elektromotor 58 angetrieben. Dieser Elektromotor 58 des Trägers 20 ist mechanisch nicht mit dem Antrieb des Falzmesserzylinders 18 verbunden.

So wird in einer Ausführungsform der Falzmesserzylinder 18 durch den Elektromotor 59 angetrieben, der nicht mit einem weiteren Zylinder gekoppelt ist. In einer anderen Ausführungsform ist der Messerzylinder 19 durch den Elektromotor 61 angetrieben, der ebenfalls an keinen'weiteren Zylinder gekoppelt ist. Wie in der Fig. 7 strichliert dargestellt, ist es auch möglich, sowohl den Falzmesserzylinder 18 als auch den Messerzylinder 19 durch einen gemeinsamen Elektromotor 38 anzutreiben.

In dem Falzapparat ist ein Schaufelrad 33 angeordnet, dessen Antrieb mechanisch mit dem Antrieb des Falzmesserzylinders 18 verbunden ist. Das Schaufelrad 33 ist während des Falzvorganges von einem eigenen, nicht mit einem Zylinder gekoppelten Elektromotor 62 angetrieben.

Desweiteren sind dem Falzapparat zwei einen Falzspalt bildende Falzrollen 32 zugeordnet. Die Falzrollen 32 sind gemeinsam von einem eigenen, nicht mit einem Zylinder gekoppelten Elektromotor 63 (strichliert dargestellt) angetrieben. In einer anderen Ausführungsform können die Falzrollen 32 jeweils auch von einem eigenem Elektromotor 64 ; 65 angetrieben sein.

Weiter ist dem Falzapparat ein Förderbandsystem 34 angeschlossen. Dieses Förderbandsystem 34 kann ebenfalls durch einen eigenen Elektromotor 66 angetrieben sein.

Die Elektromotoren 38 ; 59 ; 61 ; 62 ; 63 ; 64 ; 65 ; 66 des Falzapparates sind winkellagegeregelt.

In dem Falzapparat ist eine Regeleinrichtung zur Regelung der Phasenlage der Elektromotoren 38 ; 59 ; 61 ; 62 ; 63 ; 64 ; 65 ; 66 zueinander vorgesehen.

So sind die Phasenlage des Elektromotors 58 des Trägers 20 und des Elektromotors 59 des Falzmesserzylinders 18 relativ zueinander veränderbar. Ebenso können die Phasenlage und/oder Drehzahl des Elektromotors 58 des Trägers 20 und/oder des Elektromotors 59 des Falzmesserzylinders 18 und des Elektromotors 63 ; 64 ; 65 der Falzrollen 32 relativ zueinander veränderbar sein. Über die Regeleinrichtung zur Regelung der Phasenlage ist es auch möglich, die Phasenlage des Elektromotors 62 des Schaufelrades 33 und mindestens eines anderen Elektromotors 38 ; 58 ; 59 ; 61 ; 63 ; 64 ; 65 ; 66 relativ zueinander zu verändern. Relativ zueinander veränderbar ist auch die Phasenlage und/oder Drehzahl des Elektromotors 62 des Schaufelrades 33 und des Elektromotors 66 des Förderbandsystems 34.

Bei Bezugnahme auf den Falzmesserzylinder 18 ist hauptsächlich der Trommelmantel 01 des Falzmesserzylinders 18 zu verstehen.

Bezugszeichenliste 01 Trommelmantel 02 Schlitz 03 Vorsprung 04 Falzmesser 05 Punkturnadel 06 Flansch 07 Öffnung 08 Schaft 09 Welle 10- 11 Arm 12 Getriebeeinheit 13 Falzmesserwelle, erste 14 Falzmesserwelle, zweite 15- 16 Wellenabschnitt 17 Gehäuse 18 Falzmesserzylinder 19 Messerzylinder 20 Träger 21 Schneidmesser 22 Materialbahn, Papierbahn 23 Zug-und Führungsrollen 24 Achse (18) 25- 26 Träger-Achse 27 Achse (13) 28 Achse (14) 29 Bahn 30 31 Signatur 32 Falzrolle 33 Schaufelrad 34 Förderband 35- 36 Seitengestellpiatte 37 Zahnrad, Antriebszahnrad (19) 38 Hauptmotor, Elektromotor 39 Zahnrad, Antriebszahnrad (18) 40- 41 Welle (19) 42 Rotor 43 Stellmotor 44 Lager, Kugellager 45- 46 Ring, Flexspline 47 Hülse 48 Hülse 49 Zahnrad 50- 51 Zahnrad, Antriebszahnrad 52 Einstichloch 53 Sonnenrad 54 Planetenträger 55- 56 Planetenrad 57 Hohlrad 58 Elektromotor 59 Elektromotor 60- 61 Elektromotor 62 Elektromotor 63 Elektromotor 64 Elektromotor 65 Elektromotor 66 Elektromotor