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Räderfalzapparat für Rotationsdruckmaschinen Die Erfindung betrifft
einen Räderfalzapparat für Rotationsdruckmaschinen, der wahlweise ungesammelte Exemplare
in doppelter Produktion oder ges am melte Exemplare in einfacher Produktion erzeugt.
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Bei bekannten Räderfalzapparaten bewirken Schneid- und Falzmesserzylinder
den Schnitt. Anschließend stoßen rotierende Falzmesser die zwischenzeitlich auf
Punkturen aufgenadelten Exemplare zwischen zwei Falzwalzen. Der Falzmesserzylinder
hat Plattenzylindergröße und trägt zwei Falzmesser, die pro Zylinderumdrehung zweimal
gegenläufig rotieren.
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Gegen das Gestell beschreiben die Falzmesserspitzen eine Hypozykloide
mit drei um 1200 versetzten Spitzen, von denen die untere zwischen die Falzwalzen
taucht. Wegen der dreimal aus der Zylinderoberfläche austretenden Falzmesser kann
man nicht auf dem Falzzylinder sammeln. Dazu dient entweder der halbgroße Schneidzylinder
oder ein halbgroßer extra Sammelzylinder, der zwischen Schneidzylinder und Falzwalzen
liegt. Nachteile dieses Räderfalzapparates sind das mehrmalige Aufnadeln und Abgeben
der Sammelbogen (viele Punkturenlöcher am Fuß der Zeitung), das unbefriedigende
Aussehen des Sammelexemplares, weil der meist etwas kürzer geschnittene Sammelbogen
außen liegt, und das Durchlaufen enger Krümmungen auf dem halbgroßen Sammelzylinder,
was Schwierigkeiten bei starken Produkten und hohen Geschwindigkeiten verursacht.
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Ein anderer bekannter Räderfalzapparat vermeidet diese Mängel durch
einen Sammelzylinder, der einen Umfang von drei Bogenlängen besitzt und als Hülle
um einen Falzmesserzylinder vom Umfang zweier Bogenlängen - exzentrisch gelagert
- rotiert. Zwar beschreiben auch hier die Falzmesser gegen das ruhende System einen
dreizackigen Stern, der jedoch nur bei den Falzwalzen aus der exzentrischen Hülle
austritt, während die zwei anderen Spitzen innerhalb der Hülle bleiben. Folglich
kann ein Sammelbogen auf der rotierenden Hülle liegen, wenn eines der beiden Falzmesser
außer Wirkung gebracht ist. Bei diesem Räderfalzer liegen die Sammelbogen innen
und werden nur einmal aufgenadelt. Der Bogenlauf ist einwandfrei, jedoch wird die
in drei Bereichen sehr dünnwandige rotierende Hülle durch Stopfer gefährdet. Der
ganze Aufbau des Apparates zeigt sich ungewöhnlich kompliziert, da außer dem exzentrisch
und innenliegenden Falzmesserträger ein als Hohlzylinder ausgebildeter Sammelzylinder
erforderlich ist.
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Die Nachteile der erwähnten Räderfalzapparate lassen sich gemäß der
Erfindung dadurch vermeiden, daß der Räderfalzmesserzylinder selbst als Sammelzylinder
dient und einen Umfang für drei Bogenlängen hat sowie drei der im Falzmesserzylinder
ortsfest rotierenden Falzmesser besitzt, die zum Sammeln durch eine wahlweise zusätzlich
überlagerbare Drehbewegung nur bei jeder zweiten Zylinderumdrehung unter dem Sammelbogen
in die Falzwalzen austreten.
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Auf diese Weise ergeben sich gegenüber den gebräuchlichen Räderfalzapparaten
große Vorteile. Ein eigener Sammelzylinder entfällt, da nunmehr auf dem Räderfalzzylinder
selbst gesammelt werden kann. Der Falzzylinder ist durch seine Größe ungewöhnlich
stabil und kann von Stopfern nicht eingedrückt werden. Die Montage des Zylinders
ist einfach, da keine exzentrischen Hohlkörper vorhanden sind, in die komplizierte
Teile innen eingebaut werden müssen.
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Der Sammelbogen liegt in erwünschter Weise innen, kann kürzer geschnitten
sein und gibt gut aussehende Produkte. Ein mehrmaliges Aufnadeln gesammelter Produkte
entfällt. Der gesamte Falzapparat kann sehr starke Zeitungen mit hohen Geschwindigkeiten
verarbeiten, weil keine kleinen Krümmungen vorkommen und auch Sammelbogen ohne Punkturenwechsel
erzeugt werden.
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Zwar gibt es Falzapparate, die ebenfalls ein Sammeln auf einem Falzmesserzylinder
vom Umfang dreier Bogenlängen gestatten. Bei diesen handelt es sich aber nicht um
Räderfalzapparate, sondern beispielsweise um Klappenfalzapparate, die ein anderes
Falzprinzip verfolgen und nicht für ein sehr starkes Produkt geeignet sind. Auch
der sogenannte Tucker-Falzer läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Räder-
falz
vergleichen, da er seine Falzmesser mit Kurven umschlägt. Das Umschlagen der Falzmesser
erfolgt hier äußerst rasch, so daß die Kurvenführungen starker Abnutzung unterliegen
und die Geschwindigkeit solcher Falzapparate gering ist.
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Die Abbildungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Abb. 1 zeigt die Gesamtanordnung des Falzapparates, Abb. 2 die Falzmesserbahn
beim Sammeln, Abt 3 das Planetenradgetriebe für die Falzmesserbewegung, Abb. 4 ein
Getriebe zum Erzeugen der zusätzlich überlagerten Drehbewegungen der drei Falzmesser,
wobei zu bemerken ist, daß dieses Getriebe an einer Außenwand des Falzapparates
sitzt, und Abb. 5 einen Querschnitt durch Falzzylinder und Getriebe.
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In Abb. 1 sieht man eine Papierbahn 1, die über den Trichter2 und
verschiedene Zugrollen 3 in die Falzzylindergruppe einläuft. Sie wird vom Schneidzylinder
4 mit zwei Schneidmessern 5 und 6 gegen den Räderfalzzylinder 7 auf Bogengröße geschnitten.
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Der Räderfalzzylinder 7 hat anderthalbfache Plattenzylindergröße,
also einen Umfang für drei Bogenlängen, und besitzt drei ortsfest rotierende Falzmesser
8, 9 und 10. Die Falzmesserschneiden beschreiben beim Nichtsammeln, d. h. bei doppelter
Produktion gegen das ruhende System betrachtet, den bekannten dreizackigen Stern
11, der unten in die Falzwalzen 12 eintaucht und die abgeschnittenen Bogen falzt.
Bekannte Fächer 13 und Auslagebänder 14 befördern die gefalzten Zeitungen aus dem
Falzapparat heraus.
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Abb. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel der von einer
Falzmesserschneide beim Sammeln beschriebenen Kurve 15. Von dem dreizackigen Stern
11 der doppelten Produktion in Abb. 1 ist nur die untere Spitze zum Eintauchen in
die Falzwalzen erhalten geblieben. Die rotierenden Falzmesser durchlaufen auf ihrer
Bahn 15 nur dann die zum Falzen notwendige Spitze einer Hypozykloide, wenn eine
entsprechende Überlagerung von Grunddrehung durch den rotierenden Falzmesserzylinder
und Zusatzdrehung über die Hohlräder erfolgt. Die linke Spitze erscheint schon etwas
abgerundet, und die rechte Spitze der Bahn 11 ist vollständig verschwunden. Die
drei rotierenden Falzmesser werden bei diesem Ausführungsbeispiel so gesteuert,
daß jedes Falzmesser bei der ersten Umdrehung des Falzmesserzylinders zweimal aus
der Zylinderoberfläche austritt und dann während der zweiten Zylinderumdrehung überhaupt
nicht mehr. Dadurch ist es möglich, daß der Zylinder7 jeweils bei seiner zweiten
Umdrehung einen Sammelbogen von der Schnittstelle am Schneidzylinder 4 bis zu den
Falzwalzen 12 mehr als eine Umdrehung mit herumnimmt, ohne daß das entsprechende
Falzmesser aus der Zylinderoberfläche austritt. Da drei Falzmesser 8 bis 10 vorhanden
sind, die alle zwei Falzmesser-Zylinderumdrehungen wieder denselben Arbeitszyklus
durchlaufen, falzen die drei Messer der Reihe nach überspringend.
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In Abb. 3 sieht man den Räderfalzzylinder 7 mit den drei rotierenden
Falzmessern 8, 9 und 10. Jedes Falzmesser hat auf seiner Spindel ein Planetenrad
21, 22 oder 23. Jedes Planetenrad wickelt sich in einem eigenen dreimal größeren
Hohlrad ab. Dabei liegen drei Hohlräder 24, 25, 26 axial hintereinander, so daß
jedem
Planetenrad und damit auch jedem Falzmesser ein eigenes Hohlrad zugeordnet ist.
Die Hohlräder 24, 25, 26 sind zwangläufig verdrehbar. Zu diesem Zweck trägt jedes
der Hohlräder auch eine Außenverzahnung 34, 35, 36 für ein eingreifendes Zahnrad
27, 28 bzw.
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29. Außerdem besitzen die Hohlräder am Umfang je eine Zentrierrille
44, 45 bzw. 46, mit deren Hilfe sie durch drei um 1200 versetzte Stützpunkte mit
Rollen 47, 48 bzw. 49, die achsgleich zu den Zahnrädern 27 28, 29 angeordnet sind,
zentrisch zum Falzmesserzylinder gehalten werden.
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Wenn die drei Hohlräder dauernd stillstehen, führen alle drei Planetenräder
und alle drei Falzmesser 7, 8, 9 eine gleichförmig umlaufende Drehbewegung im Falzmesserzylinder
aus. Da die Falzmesserspitze im Teilkreis des Planetenrades liegt, beschreibt jedes
Falzmesser den in Abb. 1 sichtbaren dreizackigen Stern 11. Auf eine Zylinderumdrehung
tritt jedes Falzmesser dreimal aus und auf zwei Zylinderumdrehungen sechsmal. Um
nun dieses Sechsmalheraustreten beim Sammeln zu verhindern, wird beim Sammeln jedes
der Hohlräder 24, 25, 26 nur im Falzmoment seines Messers angehalten, wobei die
bekannte Zykloidenspitze der Bahn 15 entsteht. Anschließend werden die Hohlräder
in Drehrichtung des Falzmesserzylinders mitgedreht, so daß auch die Planetenräder
weniger oft im Hohlrad abrollen.
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Durch diese Maßnahme werden von den sechs Austrittsspitzen auf zwei
Zylinderumdrehungen beispielsweise vier Austrittsspitzen durch Mitlaufen des jeweiligen
Hohlrades eliminiert, so daß nur noch zwei Austritte verbleiben. Der Austritt unmittelbar
nach dem Falz stört nicht, da hier immer der Falzmesserzylinder frei von Bogen ist.
Allgemein müssen die Hohlräder von den sechs Austrittsspitzen wenigstens drei durch
Mitlaufen ausschalten. Im Ausführungsbeispiel Abb. 2 sind vier Spitzen der Messerbahn
subtrahiert, so daß nur noch zwei Austritte übrigbleiben.
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Abb. 4 zeigt als Ausführungsbeispiel das Schema eines Getriebes zur
Erzeugung der Hohlradbewegungen. Bedingung ist nur, daß eine fortschreitende Drehbewegung
erfolgt, bei der im Falzmoment das entsprechende Hohlrad stehenbleibt. Außerdem
muß ein bestimmter Drehwinkel des Hohlrades auf zwei Falzzylinderumdrehungen erreicht
werden, z. B. 4800 für eine Bewegung nach Abb. 2. Ferner besteht noch die Bedingung,
daß nicht nur eine einzige solche fortschreitende Drehbewegung erzeugt werden muß,
sondern gleichzeitig drei gleichartige Bewegungen, die jedoch entsprechend den drei
um 1200 versetzten Falzmessern im Falzzylinder zueinander in der Phase verschoben
sein müssen. Diese Bedingungen lassen sich erfüllen, wenn man gegenläufig zum Falzmesserzylinder
mit halber Falzmesserzylinderdrehzahl ein exzentrisches Rad rotieren läßt, das als
Antriebsrad für drei um 1200 versetzte Räderkurbelgetriebe dient.
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Dieses sternmotorartig aufgebaute Getriebe sitzt an einer Außenwand
16 des Falzapparates. In Abb. 4 bedeuten Ziffer 37 das zur Welle des Falzmesserzylinders
exzentrisch gelagerte Antriebsrad und Ziffern 30, 31, 32 die drei um 1200 versetzten
Abtriebsräder 38, 39, 40 sind die an sich bekannten schaukelnden Zwischenräder der
Räderkurbelgetriebe.
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Die kurzen Wellen 41, 42, 43 der Abtriebsräder 30, 31, 32 gehen durch
das Seitengestell 16 hindurch und treiben über die Zahnräder27, 28, 29 je eines
der drei Hohlräder 24, 25, 26.
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Durch dieses Getriebe werden die drei Hohlräder so gesteuert, daß
auf je zwei Falzmesserzylinderumdrehungen jedes der drei Hohlräder einmal stillstehenbleibt.
Es entstehen also fortschreitende sinusähnliche Schwingungen mit 2400 Phasenverschiebung,
so daß jeweils das übernächste Falzmesser zum Falzen kommt.
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Die mit Hilfe des beschriebenen Getriebes durch die Überlagerung
von Falzmesserzylinderumdrehung und zusätzlicher Hohlraddrehung im bestimmten Rhythmus
entstehende unsymmetrische Falzmesserbewegung 15 wurde schon in Abb. 2 veranschaulicht.
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Abb. 5 schließlich gibt einen Querschnitt durch den beschriebenen
Räderfalzapparat. Links sieht man den Räderfalzzylinder 7 mit zwei Falzmessern 8
und 9, während das dritte Falzmesser 10 und seine Verbindung mit dem Antrieb gerade
nicht zu sehen sind.
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Falzmesser 9 wird von einem Planetenrad 22, das im Hohlrad 24 läuft,
angetrieben. Das Hohlrad 24 kann von einem Zahnrad 29 verdreht werden. Dazu ist
dieses Zahnrad 29 über eine Welle 41 mit dem Zahnrad 32 des außerhalb des Gestells
sitzenden Räderkurbelgetriebes verbunden. Hier sieht man das exzentrisch gelagerte
Antriebsrad 37, das durch ein nicht gezeichnetes Getriebe mit halber Drehzahl entgegengesetzt
zum Falzmesserzylinder umläuft. Auf Welle 41 sitzen außer dem Zahnrad 29 noch drei
lose umlaufende Scheiben 49, die die Hohlräder24, 25 und 26 in Zentrierrillen 44,
45 und 46 führen. In ähnlicher Weise ist unten in Abb. 5 der Antrieb für das Hohlrad
25 durch ein Zahnrad 27 gezeigt, dessen Welle 42 ebenfalls außerhalb des Gestells
16 in einem Zahrad 30 endet. Dieses Zahnrad 30 kämmt über ein Zwischenrad 38 mit
dem gemeinsamen exzentrisch gelagerten Antriebsrad 37 und erzeugt die gleiche Stillstandsbewegung
für das mittlere Hohlrad 25, jedoch auf Grund der versetzten Anordnung um 240° in
der Phase verschoben.
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Der beschriebene Räderfalzapparat zeichnet sich durch große Einfachheit
aus, obwohl er die schwierige Forderung, nämlich das Sammeln auf dem Räderfalzmesserzylinder
selbst, erfüllt. Der Falzmesserzylinder kann außerhalb der Maschine mit seinen drei
rotierenden Falzmessern montiert und als Ganzes in den Falzapparat eingebaut werden.
Die drei Hohlräder sind räumlich gut zwischen Zylinderstirnwand und Seitengestell
unterzubringen. Das außenliegende Räderkurbelgetriebe läßt sich leicht herstellen,
da es überhaupt keine Kurvenführungen enthält. Zum Umschalten von Sammeln und Nichtsammeln
brauchen keine Falzmesser entfernt zu werden. Es werden lediglich das exzentrisch
umlaufende Räderkurbelantriebsrad 37 stellgelegt und zwei Pleuelstangen gelöst,
um die drei Hohlräder 24, 25, 26 in der richtigen Falzstellung dauernd stillzusetzen.
Besonders angenehm macht sich bemerkbar, daß die Räderkurbelgetriebe nur mit halber
Falzzylinderdrehzahl angetrieben werden, so daß die fortschreitenden Drehbewegungen
der Hohlräder relativ langsam erfolgen. Da der Falzmesserzylinder anderthalbfachen
Plattenzylinderumfang hat, macht er selbst nur zwei Drittel Plattenzylinderumdrehung.
Das bedeutet, daß beispielsweise bei einer Maschinenlaufgeschwindigkeit von 30000
Plattenzylinderumdrehungen je Stunde der Schneidzylinder ebenfalls 30 000 macht,
der Falzmesserzylinder 20 000 und das Räderkurbelgetriebe nur 10 000 Zylinderumdrehungen
je Stunde. Vorteilhaft wirkt sich ferner aus, daß drei um 2400 in der
Phase verschobene
sinusähnliche Schwingungen erzeugt werden, so daß das Getriebe trotz seiner fortschreitenden
Drehbewegung mit dazwischengeschalteten Stillständen als Ganzes genommen dynamisch
ruhig läuft. Sowohl die Planeten- und Hohlräder innen als auch das Räderkurbelgetriebe
außerhalb des Seitengestells liegen staubdicht gekapselt im Ölbad.
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Abschließend sei noch erwähnt, daß sich die Erfindung nicht auf die
beschriebene Ausführungsform beschränkt. An Stelle des Räderkurbelgetriebes zur
Erzeugung dreier phasenverschobener fortschreitender Stillstandsbewegungen sind
andere Getriebe verwendbar. Besonders sei noch auf eine Bauart hingewiesen, bei
der nicht mit drei Hohlrädern gearbeitet wird, sondern mit drei Sonnenrädern, die
über je ein Zwischenrad eines der drei rotierenden Falzmesser antreiben. In diesem
Fall kann man das innere Übersetzungsverhältnis auch statt 3: 1 nur 1: 1 machen,
so daß die Falzmesser bei stillstehenden Sonnenrädern überhaupt nicht rotieren würden.
Für die doppelte Produktion gibt man den Sonnenrädern eine konstante Gegendrehung,
um die Falzmesser auf die zur Erzeugung der Hypozykloidenspitzen notwendige Geschwindigkeit
zu bringen. Zum Sammeln werden die Sonnenräder nicht ständig gedreht, sondern vor-und
zurückgeschwenkt, was z. B. über Zahnsegmente, die über einen Kurbeltrieb hin- und
herschwingen, gemacht werden kann. Es entsteht dann die gleiche Falzmesserbewegung,
wie in Abb. 2 gezeigt.