DE10210030A1 - Rotationsschwertfalzwerk - Google Patents
RotationsschwertfalzwerkInfo
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Abstract
Es wird ein Rotationsschwertfalzwerk mit wenigstens einem Falzschwert (2), einem Paar Falzwalzen (17) und einem Antrieb (19) zur Erzeugung einer Hypozykloidenbewegung des Falzschwertes (2) um eine Schwertrotationsachse (3) und eine Hauptrotationsachse (18) zum Falzen einer in einer zwischen Hauptrotationsachse (18) und Falzwalzen (17) verlaufenden Transportebene (20) an das Rotationsschwertfalzwerk herangeführten Signatur (21) vorgeschlagen, welche sich dadurch auszeichnet, dass ein Antriebsmechanismus (4) zur Erzeugung einer Oszillationsbewegung des Falzschwertes (2) parallel zur Hauptrotationsachse (18) vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Rotationsschwertfalzwerk in einem Falzapparat, insbesondere einer Druckmaschine nachgeordnet, eingesetzt werden. Durch die Oszillationsbewegung wird die Relativbewegung zwischen Signatur (21) und Falzschwert (2) entlang der Transportrichtung reduziert, sodass die Beschädigungsgefahr für die Signatur, insbesondere bei hohen Maschinengeschwindigkeiten, verringert wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Rotationsschwertfalzwerk mit wenigstens einem Falzschwert,
einem Paar Falzwalzen und einem Antrieb zur Erzeugung einer Hypozykloidenbewegung
des Falzschwertes um eine Schwertrotationsachse und eine Hauptrotationsachse zum
Falzen einer in einer zwischen Hauptrotationsachse und Falzwalzen verlaufenden
Transportebene an das Rotationsschwertfalzwerk herangeführten Signatur.
Gattungsgemäße Rotationsschwertfalzwerke sind aus der Literatur bekannt. Beispielsweise
wird in der FR 78 21 876 ein Falzapparat, welcher ein Rotationsschwertfalzwerk umfasst,
für Bedruckstoffbahnen oder daraus geschnittenen Signaturen, wie beispielsweise Papier,
Pappe oder dergleichen, offenbart. Im Rotationsschwertfalzwerk führt das Falzschwert eine
periodische Bewegung auf einer Hypozykloidenbahn um eine Hauptrotationsachse durch.
Auf seinem Weg schlägt das Falzschwert den Bedruckstoff, welcher in einer
Transportebene an das Rotationsschwertfalzwerk herangeführt wird, in den Spalt zwischen
zwei Falzwalzen ein. Typischerweise sind derartige Falzapparate einer
Rollenrotationsdruckmaschine oder Offsetdruckmaschine nachgeordnet. Die
Bedruckstoffbahn, welche in den Falzapparat gelangt, wird sowohl längs als auch quer zur
Transportrichtung gefalzt und zerschnitten, sodass einzelne Signaturen erzeugt werden
können.
Häufig werden gattungsgemäße Rotationsschwertfalzwerke zur Erzeugung eines
Längsfalzes, also parallel zur Transportrichtung der an das Rotationsschwertfalzwerk
herangeführten Signaturen, eingesetzt. In diesem Fall stehen die Geschwindigkeitsvektoren
der Bewegung der Signatur und der Hypozykloidenbewegung des Falzschwertes im
Wesentlichen senkrecht aufeinander. Mit anderen Worten: die Relativbewegung der
Signatur zum Falzschwert entlang der durch die Transportrichtung bestimmten
Koordinaten ist im Wesentlichen gleich der Transportgeschwindigkeit der Signatur. Bei
der in zunehmenden Maßen hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit von Signaturen in
Falzapparaten bedeutet dies, dass eine Signatur durch den abrupten Kontakt mit dem
Falzschwert, also durch die dabei auftretenden Verzögerungskräfte und
Beschleunigungskräfte in Raumrichtungen senkrecht zur Transportrichtung, beschädigt
werden kann. Beispielsweise können Reibspuren oder Kratzer auftreten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Rotationsschwertfalzwerk zu schaffen, bei
dessen Verwendung eine verminderte Beschädigungsgefahr der zu verarbeitenden
Signatur, insbesondere bei hohen Maschinengeschwindigkeiten, erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Rotationsschwertfalzwerk mit den Merkmalen gemäß
Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des
erfindungsgemäßen Schwertfalzwerkes sind in den Unteransprüchen charakterisiert.
Das erfindungsgemäße Rotationsschwertfalzwerk mit wenigstens einem Falzschwert,
einem Paar Falzwalzen und einem Antrieb zur Erzeugung einer Hypozykloidenbewegung
des Falzschwertes um eine Schwertrotationsachse und eine Hauptrotationsachse zum
Falzen einer in einer zwischen Hauptrotationsachse und Falzwalzen verlaufenden
Transportebene an das Rotationsschwertfalzwerk herangeführten Signatur zeichnet sich
dadurch aus, dass ein Antriebsmechanismus zur Erzeugung einer Oszillationsbewegung
des Falzschwertes im Wesentlichen parallel zur Hauptrotationsachse vorgesehen ist. Neben
der Hypozykloidenbewegung, welche das Falzschwert mit Geschwindigkeitskomponenten,
welche im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung der Signatur liegen, ist das
Falzschwert nunmehr auch mit einer Geschwindigkeitskomponente parallel zur
Transportrichtung der Signatur bewegbar. Durch die vorgesehene Bewegung des
Falzschwertes parallel zur Bewegungsrichtung der Signatur ist es möglich, die
Relativgeschwindigkeit zwischen Signatur und Falzschwert in einem Zeitintervall zu
verringern. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass in diesem Zeitintervall der eigentliche
Falzvorgang, also das Einschlagen der Signatur mittels des Falzschwertes in den Spalt
zwischen die Falzwalzen, stattfindet. Aufgrund der verringerten Relativbewegung
zwischen Falzschwert und Signatur in Transportrichtung wird die Beschädigungsgefahr
verringert. Des weiteren wird die Falzqualität, als insbesondere die Präzision des
Falzbruchs, erhöht.
Bevorzugt kann der Antriebsmechanismus zur Erzeugung der Oszillationsbewegung mit
dem Antrieb zur Erzeugung der Hypozykloidenbewegung gekoppelt sein. Anders
ausgedrückt, der Antrieb zur Erzeugung der Oszillationsbewegung greift Energie vom
Antrieb zur Erzeugung der Hypozykloidenbewegung ab. Auf besonders einfache Weise
kann damit der Takt des Antriebsmechanismus zur Erzeugung der Oszillationsbewegung
auf den Maschinentakt, welche im Wesentlichen die Frequenz der Signaturverarbeitung
bestimmt, synchronisiert sein. Eine Synchronisation kann aber auch erreicht werden, indem
Einzelantriebe für den Antriebsmechanismus zur Erzeugung der Oszillationsbewegung und
den Antriebsmechanismus zur Erzeugung der Hypozykloidenbewegung aufeinander
abgestimmt werden. Beispielsweise ist in diesem Fall an elektronisch steuer- bzw.
regelbare Servomotoren gedacht.
Mit besonderem Vorteil wird die Oszillationsbewegung auf die Bewegung der Signatur
synchronisiert, sodass für eine bestimmte Verarbeitungsgeschwindigkeit bzw.
Transportgeschwindigkeit der Signaturen eine angemessene Oszillationsbewegung des
Falzschwertes durchgeführt wird. Dabei ist es im Sinne der Erfindung unerheblich, ob es
sich um eine harmonische oder anharmonische Bewegung handelt. Erfindungsgemäß soll
mit der Synchronisation erreicht werden, dass im Zeitintervall des eigentlichen
Falzvorganges die Relativgeschwindigkeit zwischen Falzschwert und Signatur in
Transportrichtung im Wesentlichen Null ist. Mit anderen Worten, die Projektion der
Relativgeschwindigkeit zwischen Falzschwert und Signatur auf die Hauptrotationsachse ist
wenigstens während eines Zeitabschnitts des Falzvorgangs bzw. eines Zeitintervalls,
welches den eigentlichen Falzvorgang umfasst, im Wesentlichen Null.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Amplitude der Oszillationsbewegung des Falzschwertes parallel zur Hauptrotationsachse
einstellbar veränderbar ist. Durch die Anpassung der Amplitude in Zusammenwirkung mit
dem die Periodizität der Bewegung festlegenden Maschinentakt ist erreichbar, das
Geschwindigkeitsprofil der Oszillationsbewegung, einstellbar zu verändern, da die
Steigung des zurückgelegten Weges in Funktion der Zeit der Geschwindigkeit entspricht.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass eine Wirkverbindung zwischen Antriebsmechanismus
zur Erzeugung der Oszillationsbewegung und dem Antriebsmechanismus zur Erzeugung
der Rotationsbewegung um die Schwertrotationsachse, welche durch eine
Schwertrotationswelle festgelegt ist, besteht. Durch diese Verbindung ist ein einfacher
Abgriff der Bewegungsenergie, also eine einfache Umsetzung der Rotationsbewegung um
die Schwertrotationsachse in eine Oszillationsbewegung in Richtung der
Schwertrotationsachse bzw. in Richtung der Hauptrotationsachse möglich, indem eine
entsprechende Mechanik vorgesehen ist. In vorteilhafter Ausführungsform umfasst der
Antriebsmechanismus zur Erzeugung der Oszillationsbewegung eine exzentrisch gelagerte
Welle.
Zur Vermeidung von Signaturbeschädigungen, insbesondere bei hohen
Verarbeitungsgeschwindigkeiten, kann das erfindungsgemäße Rotationsschwertfalzwerk
besonders vorteilhaft in einem Falzapparat zur Erzeugung von Signaturen aus wenigstens
einer Bedruckstoffbahn eingesetzt werden. Typischerweise ist ein Falzapparat mit einem
erfindungsgemäßen Rotationsschwertfalzwerk einer Druckmaschine zum Bedrucken einer
Bedruckstoffbahn nachgeordnet. Insbesondere kann es sich dabei um eine
Rollenrotationsdruckmaschine oder Offsetdruckmaschine handeln.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung
werden anhand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungen dargestellt. Es
zeigt im Einzelnen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Rotationsschwertfalzwerks mit einem Antriebsmechanismus zur Erzeugung der
Oszillationsbewegung des Falzschwertes parallel zur Hauptrotationsachse der
Hypozykloidenbewegung,
Fig. 2 eine schematischen Ansicht des erfindungsgemäßen
Rotationsschwertfalzwerkes entlang der Hauptrotationsachse der
Hypozykloidenbewegung,
Fig. 3 eine schematische Ansicht des Antriebsmechanismus zur Erzeugung der
Oszillationsbewegung entlang der Hauptrotationsachse,
Fig. 4 eine schematische Detailansicht des Antriebsmechanismus zur Erzeugung der
Oszillationsbewegung entlang der Hauptrotationsachse, und
Fig. 5 eine Serie schematischer Ansichten des Antriebsmechanismus zur Erzeugung
der Oszillationsbewegung an drei verschiedenen Phasenpunkten der
Bewegung.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Rotationsschwertfalzwerkes mit einem Antriebsmechanismus zur
Erzeugung der Oszillationsbewegung des Falzschwertes parallel zur Hauptrotationsachse
der Hypozykloidenbewegung. Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Rotationsschwertfalzwerkes umfasst einen Schwertzylinder 1, welcher in einer ersten
Lagerung 14 und einer zweiten Lagerung 15 aufgenommen ist. Dieser Schwertzylinder 1
kann von einer Antriebsquelle 16 in Rotationsbewegung um eine Hauptrotationsachse 18
gesetzt werden. Auf der Welle der Hauptrotationsachse 18 ist ein festes Zahnrad 5
aufgenommen. Dieses feste Zahnrad 5 kämmt mit einem Zwischenzahnrad 6, welches
wiederum mit einem Zahnrad 7 auf der Schwertrotationswelle, welche die
Schwertrotationsachse 3 festlegt, kämmt. Das Falzschwert 2 ist auf der
Schwertrotationsachse 3 aufgenommen. Ausgehend von der Antriebsquelle 16 wird also
das Falzschwert 2 auf einer Hypozykloidenbahn, festgelegt durch die
Hauptrotationsachse 18 und die Schwertrotationsachse 3, bewegt.
Die Fig. 1 zeigt des weiteren eine Ausführungsform des Antriebsmechanismus 4 für die
Oszillationsbewegung des Falzschwertes 2 in Oszillationsrichtung 22, also im
Wesentlichen parallel zur Hauptrotationsachse 18 bzw. Schwertrotationsachse 3. In der
gezeigten bevorzugten Ausführungsform umfasst der Antriebsmechanismus 4 für die
Oszillationsbewegung eine Schneckenschraube 8, welche in Rotation durch die Rotation
um die Schwertrotationsachse 3 versetzt wird. Diese Schneckenschraube 8 setzt mittels
eines Wellenzahnrades 9 eine exzentrische Welle 11 in Rotationsbewegung. Die
exzentrischen Welle 11 bewegt sich in einer Führung 12 mit einem ersten Lager 10
exzentrischen Welle 11 aufgenommen ist. Die Führung 12 ist auf dem Schwertzylinder 1
aufgenommen. Indem nur eine im Wesentlichen geradlinige Bewegung des ersten
Lagers 10 zugelassen wird, führt diese Zwangsbedingung zu einer Translationsbewegung
des Antriebsmechanismus 4, welcher die Schwertrotationswelle bzw. die
Schwertrotationsachse 3, also das Falzschwert 2 in Oszillationsbewegung in
Oszillationsrichtung 22 versetzt wird.
Die Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Rotationsschwertfalzwerkes entlang der Hauptrotationsachse, um welche die
Hypozykloidenbewegung ausgeführt wird. Das Falzschwert 2 rotiert um die
Schwertrotationsachse 3, welche wiederum um die Hauptrotationsachse 18 eine
Kreisbewegung durchführt. In der vorteilhaften Ausführungsform wird die Rotation um die
Schwertrotationsachse 3 mittels eines Mechanismus erzeugt, welcher die
Hauptrotationsachse 18 mit der Schwertrotationsachse 3 in Wirkverbindung setzt. Auf der
Hauptrotationsachse 18 ist ein festes Zahnrad 5 aufgenommen, welches mit einem
Zwischenzahnrad 6 kämmt, welches wiederum in Eingriff mit einem Zahnrad 7 auf der
Schwertrotationswelle steht. Typischerweise wird eine Hypozykloidenbewegung
durchgeführt, welche durch zwei Rotationen um die Schwertrotationsachse 3 bei einer
Rotation um die Hauptrotationsachse 18 charakterisiert ist. In anderen Worten, das
Falzschwert führt eine Hypozykloidenbewegung durch, welche zwei, von der
Hauptrotationsachse 18 extrem entfernt liegende Umkehrpunkte oder Scheitelpunkte
aufweist, welche sich auf gegenüberliegenden Punkten, also 180° um die
Hauptrotationsachse 18 gedreht, befinden. Es ist vorgesehen, dass ein Scheitelpunkt der
Hypozykloidenbewegung zum Einschlagen einer in der Transportebene 20 an das
Rotationsschwertfalzwerk herangeführten Signatur 21 zwischen zwei Falzwalzen 17
genutzt wird. Typischerweise wird die Signatur 21 in Richtung senkrecht zur Papierebene
der Fig. 2 an das Rotationsschwertfalzwerk herantransportiert.
Die Fig. 3 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des Antriebsmechanismus
zur Erzeugung der Oszillationsbewegung entlang der Hauptrotationsachse. Der
Antriebsmechanismus 4 zur Erzeugung einer Oszillationsbewegung des Falzschwertes
steht dabei in Wirkverbindung mit dem Antrieb 19 zur Erzeugung der
Hypozykloidenbewegung. Die Rotation um die Hauptrotationsachse 18, auf welcher ein
festes Zahnrad 5 aufgenommen ist, wird mittels eines Zwischenzahnrads 6 und eines
Zahnrads 7 auf die Schwertrotationsachse 3 übertragen. In Zusammenwirkung der
Schneckenschraube 8 mit dem Wellenzahnrad 9, wobei die Schneckenschraube 8 auf der
Schwertrotationsachse 3 aufgenommen ist, wird eine exzentrische Welle 11 in Rotation um
eine Achse im Wesentlichen senkrecht zur Schwertrotationsachse 3 versetzt.
Die exzentrischen Welle 11 wird in einer Führung 12 mit einem ersten Lager 10 durch die
Zwangsbedingung der Führung 12 in eine Translationsbewegung versetzt, sodass das
Falzschwert 2 eine Oszillationsbewegung durchführt.
In der Fig. 4 ist eine schematische Detailansicht des Antriebsmechanismus zur Erzeugung
der Oszillationsbewegung entlang der Hauptrotationsachse in einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Rotationsschwertfalzwerkes gezeigt. Die mit einer
Schneckenschraube 8 versehene Schwertrotationsachse 3, welche sich in
Rotationsbewegung befindet, versetzt mittels eines Wellenzahnrads 9 eine exzentrische
Welle 11 in Rotationsbewegung. Der Antriebsmechanismus 4 zur Erzeugung der
Oszillationsbewegung umfasst eine Führung 12 mit einem ersten Lager 10, in welchem
sich die exzentrischen Welle 11 bewegt. Mit anderen Worten: Es wird eine
Translationsbewegung erzwungen.
Die Fig. 5 zeigt eine Serie schematischer Ansichten des Antriebsmechanismus zur
Erzeugung der Oszillationsbewegung in einer vorteilhaften Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Schwertrotationsfalzwerkes an drei verschiedene Phasenpunkten der
Bewegung. Damit soll verdeutlicht werden, wie die Rotationsbewegung um die
Schwertrotationsachse 3 mittels des Antriebsmechanismus 4 in eine Oszillationsbewegung
entlang der Schwertrotationsachse 3 umgesetzt werden kann. In Fig. 5a ist der
Antriebsmechanismus 4 für die Oszillationsbewegung in Ansicht parallel zur
Schwertrotationsachse 3 gezeigt. Schneckenschraube 8 und Wellenzahnrad 9 stehen
miteinander in Eingriff, und die exzentrische Welle 11 ist im ersten Lager 10 der
Führung 12 beweglich. In der Fig. 5b ist nun gezeigt, wie nach einer Drehung um die
Schwertrotationsachse 3 die exzentrische Welle 11 eine Auslenkung nach links von der
Mittellinie 23, welche den Mittelpunkt des ersten Lagers 10 schneidet, erfahren hat. Da die
Führung 12 mit dem hier nicht gezeigten Schwertzylinder 1 (siehe beispielsweise Fig. 1)
verbunden ist, während das Lager 13 der exzentrischen Welle 11 auf der
Schwertrotationsachse 3 aufgenommen ist, wird eine Oszillationsbewegung in Richtung 22
erzeugt. In Fig. 5c ist die Situation dargestellt, in welcher sich die exzentrische Welle 11 an
einem Punkt rechts von der Mittellinie 23, welche den Mittelpunkt des ersten Lagers
schneidet, gezeigt.
1
Schwertzylinder
2
Falzschwert
3
Schwertrotationsachse
4
Antriebsmechanismus für Oszillationsbewegung
5
festes Zahnrad auf Hauptrotationsachse
6
Zwischenzahnrad
7
Zahnrad auf Schwertrotationsachse
8
Schneckenschraube
9
Wellenzahnrad
10
erstes Lager
11
exzentrische Welle
12
Führung
13
zweites Lager
14
erste Lagerung
15
zweite Lagerung
16
Antriebsquelle
17
Falzwalzen
18
Hauptrotationsachse
19
Antrieb zur Erzeugung der Hypozykloidenbewegung
20
Transportebene
21
Signatur
22
Oszillationsrichtung
23
Mittellinie
Claims (10)
1. Rotationsschwertfalzwerk mit wenigstens einem Falzschwert (2), einem Paar
Falzwalzen (10) und einem Antrieb (19) zur Erzeugung einer
Hypozykloidenbewegung des Falzschwertes (2) um eine Schwertrotationsachse (3)
und einer Hauptrotationsachse (18) zum Falzen einer in einer zwischen
Hauptrotationsachse (18) und Falzwalzen (17) verlaufenden Transportebene (20) an
das Rotationsschwertfalzwerk herangeführten Signatur (21),
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Antriebsmechanismus (4) zur Erzeugung einer Oszillationsbewegung des
Falzschwertes (2) im Wesentlichen parallel zur Hauptrotationsachse (18) vorgesehen
ist.
2. Rotationsschwertfalzwerk gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Antriebsmechanismus (4) zur Erzeugung der Oszillationsbewegung mit dem
Antrieb (19) zur Erzeugung der Hypozykloidenbewegung gekoppelt ist.
3. Rotationsschwertfalzwerk gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Takt der Oszillationsbewegung des Antriebsmechanismus (4) auf den
Maschinentakt synchronisiert ist.
4. Rotationsschwertfalzwerk gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Oszillationsbewegung auf die Bewegung der Signatur (21) synchronisiert
ist.
5. Rotationsschwertfalzwerk gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Projektion der Relativgeschwindigkeit zwischen Falzschwert (2) und
Signatur (21) auf die Hauptrotationsachse (18) wenigstens während eines
Zeitabschnitts des Falzvorgangs im Wesentlichen Null ist.
6. Rotationsschwertfalzwerk gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Amplitude der Oszillationsbewegung des Falzschwertes (2) parallel zur
Hauptrotationsachse (18) einstellbar veränderbar ist.
7. Rotationsschwertfalzwerk gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Antriebsmechanismus zur Erzeugung der Oszillationsbewegung mit der
Rotationsbewegung um die Schwertrotationsachse (3) in Wirkverbindung steht.
8. Rotationsschwertfalzwerk gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Antriebsmechanismus (4) zur Erzeugung der Oszillationsbewegung eine
exzentrisch gelagerte Welle (11) mit einem Wellenzahnrad (9) umfasst, welche mit
einer Schneckenschraube (8) auf der Schwertrotationsachse (3) kämmt.
9. Falzapparat zur Erzeugung von Signaturen aus wenigstens einer Bedruckstoffbahn,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Falzapparat wenigstens ein Rotationsschwertfalzwerk gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche aufweist.
10. Druckmaschine zum Bedrucken einer Bedruckstoffbahn, insbesondere
Rollenrotationsdruckmaschine oder Offsetdruckmaschine,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druckmaschine wenigstens ein Falzapparat gemäß Anspruch 9
nachgeordnet ist.
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