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Die Erfindung betrifft einen Zug- oder Schleppzylinder (drag roller)
bei einer Rotationsdruckmaschine.
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Im folgenden ist zunächst anhand von Fig. 5 eine bisherige Anordnung
zur Regelung der Zugspannung in einer durchlaufenden Papierbahn bei einer Rotationsdruckmaschine
beschrieben. Dabei wird eine laufende Papierbahn 2 von einem Papier-Rollenstern
1 über eine Gruppe von Leitrollen 3 und eine Tänzerrolle 4 zu einem Druckwerk 5
geführt. Die durch das Druckwerk 5 hindurchgelaufene Papierbahn wird mittels eines
Zwischen-Zugzylinders 6 auf ihrer Breite in Hälften geschlitzt; die jeweiligen Halbbahnen
werden in eine durch einen Kompensator 7 in einem Geradedurchlaufteil laufende und
eine über Wendestangen 8 und einen Kompensator 9 in einem Wendestangenteil laufende
Halbbahn getrennt. Diese Halbbahnen vereinigen sich wieder an einem Falzapparat-Zugzylinder
10, und sie werden zu einer dreieckigen Falzapparat(former)platte 11 geführt und
anschließend über Klemmrollen 12 und einen Falzapparat 13 nach außen ausgetragen.
Eine Andruckrolle 14 drückt dabei die laufende Papierbahn 2 gegen den Falzapparat-Zugzylinder
10 an. Die Zugspannung in der Papierbahn 2 zwischen dem Druckwerk 5 und dem Zwischen-Zugzylinder
6 wird durch einen Zugspannungsdetektor 15 gemessen, wobei je nach der gemessenen
Zugspannung die auf die laufende Papierbahn 2 durch eine Belastungs- oder Spannvorrichtung
16 über die Tänzerrolle 4 ausgeübte Zugbelastung geregelt wird.
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Um die Zug spannung in der laufenden Papierbahn 2 zwischen dem Druckwerk
5 und dem Zwischen-Zugzylinder 6 auf einer zweckmäßigen Größe zu halten,
wird
dabei die Einstellung (setting) der Spannvorrichtung 16 eingestellt. Zur Aufrechterhaltung
der Zugspannung in der Papierbahn 2 zwischen dem Zwischen-Zugzylinder 6 und dem
Falzapparat-Zugzylinder 10 innerhalb eines zweckmäßigen Bereichs wird weiterhin
der Pneumatikdruck zum Andrücken der Andruckrolle 14 und der Klemmrollen 12 für
jede der die Druckseiten (component pages) aufweisenden Bahnen eingestellt.
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Bei dieser Anordnung wird im allgemeinen die Papierbahn 2 unter Umschlingung
des Falzapparat-Zugzylinders 10 unter einem derartigen Winkel transportiert, daß
sich die Papierbahn 2 um diesen Zugzylinder 10 herumwickeln kann; dadurch wird die
durch diesen Zugzylinder 10 auf die Papierbahn 2 ausgeübte Reibungskraft erhöht
und damit auf die Papierbahn 2 eine Zugspannung ausgeübt. Wenn mehrere laufende
Papierbahnen 2 unter Umschlingung des Falzapparat-Zugzylinders 10 über diesen hinweglaufen,
sind die auf die jeweiligen Papierbahnen ausgeübten Reibungskräfte jeweils verschieden,
so daß ein Zugspannungsunterschied zwischen den jeweiligen Papierbahnen 2 zu beobachten
ist.
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Da bei der vorstehend beschriebenen Rotationsdruckmaschine nach Fig.
5 unter Verwendung mehrerer Papier-Rollensterne 1 die Elastizitätsmodule in den
jeweiligen Druckwerken verschieden sind, sind die Zug spannungen in den laufenden
Papierbahnen 2 zwischen dem Zwischen-Zugzylinder 6 und dem Falzapparat-Zugzylinder
10 auch dann nicht gleich, wenn die Spannvorrichtung 16 so eingestellt wird, daß
die zwischen den Druckwerken 5 und dem Zwischen-Zugzylinder 6 bestehenden, durch
den Zugspannungsdetektor 15 gemessenen Zugspannungen für alle
Druckwerke
5 jeweils gleich sind. Je nach der Art der Führung der laufenden Papierbahnen 2
variieren daher deren Zugspannungen zeitweilig erheblich.
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Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines für eine Rotationsdruckmaschine
vorgesehenen Falzapparat-Zugzylinders, welcher die Zugspannungen in den jeweiligen
laufenden Papierbahnen zwischen einem Zwischen-Zugzylinder und dem Falzapparat-Zugzylinder
egalisiert.
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Diese Aufgabe wird bei einem Zugzylinder, der in einer Rotationsdruckmaschine
einer dreieckigen Falza,sparat(former)platte vorgeschaltet ist und mehrere übereinanderliegend
durchlaufende Papierbahnen mit Zugspannung beaufschlagt, erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß der Umschlingungswinkel der durchlaufenden Papierbahnen am Zugzylinder
mit nahezu gleich Null gewählt ist.
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Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im
Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Rotationsdruckmaschine mit einem Falzapparat-Zugzylinder
gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Seitenansicht
einer Versuchsvorrichtung, mit welcher verschiedene Versuche bezüglich der Erfindung
durchgeführt wurden, Fig 3 eine graphische Darstellung der Versuchsergebnisse,
Fig.
4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem Reibungskoeffizienten
zwischen massiven Körpern und der Relativgeschwindigkeit zwischen ihnen und Fig.
5 eine schematische Darstellung einer Rotationsdruckmaschine gemäß dem Stand der
Technik.
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In bevorzugter Ausführungsform gemäß Fig. 1 liegen ein Punkt 18, an
welchem die laufende Papierbahn 2, die an einem Zwischen-Zugzylinder (6) in zwei
Hälften oder Halbbahnen geschlitzt worden ist, unmittelbar vor einem Falzapparat-Zugzylinder
10 von einer zum Zusammenführen der Blätter vorgesehenen Leitrolle 17 abläuft, und
eine Auflaufkante 19 einer dreieckigen Falzapparat(former)platte 11 auf einer gemeinsamen
tangentialen Linie des Falzapparat-Zugzylinders 10 und einer Andruckrolle 14, so
daß die Bewegungsbahn der laufenden Bahn(en) 2 mit der gemeinsamen tangentialen
Linie koinzidiert.
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Mit dem Falzapparat-Zugzylinder gemäß der beschriebenen Ausführungsform
der Erfindung werden die jeweiligen Zugspannungen in den laufenden Papierbahnen
zwischen dem Zwischen- und dem Falzapparat-Zugzylinder aneinander angeglichen, indem
die Papierbahnen so geführt werden, daß ihr Umschlingungswinkel am Falzapparat-Zugzylinder
gleich Null ist oder nahezu Null beträgt.
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Der Grund für die angegebene Wirkung wurde anhand von Versuchen mittels
einer in Fig. 2 dargestellten Versuchsvorrichtung geklärt. Dabei wurden laufende
(transportierte) Papierbahnen 21 und 22 zwischen einem Falzapparat-Zugzylinder 10
und einer
Andruckrolle 11 erfaßt; während der Umschlingungswinkel
e am Zugzylinder 10 variiert und dessen Umfangsgeschwindigkeit geringfügig höher
als die Bewegungsgeschwindigkeiten der Papierbahnen 21 und 22 gehalten wurden, wurden
die Zugspannungen T21 und T22 gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 zusammengefaßt.
Wenn dabei der Umschlingungswinkel nicht gleich Null ist, sind die Zugspannungen
T21 und T22 nicht aneinander angeglichen.
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Die Gründe für die oben erwähnten Ergebnisse sind nachstehend anhand
der Fig. 2 und 4 erläutert. Wenn die Umfangsgeschwindigkeit des Falzapparat-Zugzylinders
10 mit v1O (m/s), die Bewegungs-bzw. Transportgeschwindigkeit der Papierbahn 21
am Rollenspalt mit v21 (m/s), die Transportgeschwindigkeit der Papierbahn 22 an
derselben Stelle mit v22 (m/s), die Umfangsgeschwindigkeit der Andruckrolle 14 mit
vl4 (m/s), eine durch eine nicht dargestellte Andruck- oder Belastungsvorrichtung
auf die Andruckrolle 14 ausgeübte Andruckkraft mit F (kg), die Umschlingungswinkel
der Papierbahnen 21 und 22 um den Falzapparat-Zugzylinder 10 mit 621 (rad) bzw.
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822 (rad), die Zugspannungen in der Papierbahn 21 vor und hinter dem
- Zugzylinder 10 mit T21 (kg) bzw. T211 (kg), die Zugspannungen in der Papierbahn
22 vor und hinter dem Zugzylinder 10 mit T22 (kg) bzw. T22' (kg), ein Reibungskoeffizient
zwischen der Papierbahn 21 und dem Zugzylinder 10 mit p1 ein Reibungskoeffizient
zwischen den Papierbahnen 21 und 22 mit p2 und ein Reibungskoeffizient zwischen
der Papierbahn 22 und der Andruckrolle 20 mit p3 bezeichnet werden, so sind im Hinblick
auf das Kräftegleichgewicht die beiden folgenden Gleichungen erfüllt:
Wenn dabei angenommen wird, daß die Andruckrolle 14 antriebslos und der Lagerwiderstand
vernachlässigbar ist, so ergibt sich: p3F = 0 (3) Ein Vergleich von Gleichung (1)
mit Gleichung (2) zeigt, daß T22 im allgemeinen größer ist als T11, wie dies aus
Fig. 3 hervorgeht.
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Wenn in Gleichungen (1) und (2) spezifische Werte für die Umschlingungswinkel
621 = 0 und G 22 = 0 eingesetzt werden, ergeben sich die folgenden Gleichungen:
T21 =T21' +( 2)F (1') T22 =T22, +(#2 - #3)F (2') Bezüglich der Reibungskoeffizienten
kann gemäß Fig.
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4 ein statischer Reibungskoeffizient für die Reibung zwischen zwei
aneinander anliegenden Körpern eine beliebige oder willkürliche Größe annehmen,
die nicht größer ist als ein Koeffizient maximaler statischer Reibung maxFalls eine
Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Körpern vorliegt, geht zwischen beiden
Körpern der Reibungskoeffizient / über (transfers) auf einen Koeffizienten dynamischer
Reibung, und seine Größe verringert sich schlagartig vom genannten Koeffizienten
maximaler statischer Reibung. Die Reibungs-
koeffizienten cm, 81
und p3 zwischen dem Falzapparat-Zugzylinder 10 und der Andruckrolle 14, die beide
aus Metall bestehen, und den (durch)laufenden Papierbahnen 2 werden als die Beziehung
¼ = \L3 erfüllend angesehen, während der Reibungskoeffizient 2 zwischen den beiden
Papierbahnen 2 als normalerweise der Beziehung p2> p 3 genügend angesehen wird.
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Wenn somit in Gleichung (1') die Reibungskoeffizienten p1 und #2 Koeffizienten
dynamischer Reibung sind, ergibt sich die Beziehung T21<T21,; dies führt zu der
Widersprüchlichkeit, daß sich die Zugspannung in der laufenden Papierbahn verringert,
unabhängig davon, daß durch den Falzapparat-Zugzylinder 10 eine Antriebskraft auf
die Papierbahn ausgeübt wird. Zur Vermeidung dieser Widersprüchlichkeit muß der
Koeffizient p2 ein solcher statischer Reibung sein, der nicht größer als p2max und
auch kleiner als 1 ist.
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Mit anderen Worten: (dabei) liegt keine Relativbewegung zwischen den
Papierbahnen 21 und 22 vor, und beide Papierbahnen werden einheitlich (schlupffrei)
transportiert, während sie zwischen dem Falzapparat-Zugzylinder 10 und der Andruckrolle
14 erfaßt sind.
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Da die Papierbahnen 21 und 22 ursprünglich dieselbe Papierbahn bilden,
bevor diese am Zwischen- Zugzylinder 6 geschlitzt wird, laufen sie vor dem Falzapparat-Zugzylinder
10 mit gleicher Geschwindigkeit, so daß auch die Zugspannungen in den jeweiligen
Papierbahnen 21 und 22 einander gleich sind. Damit ergibt sich: T21 T22 ........
(4
Auch wenn die Papierbahnen 21 und 22 von verschiedenen Papier-Rollenträgern
bzw. -sternen geliefert werden, lassen sich die gleichen Ergebnisse, wie sie oben
beschrieben sind, erzielen, weil die Zugspannungen in den Papierbahnen 21 und 22
durch die mittels der Belastungs- oder Spannvorrichtung 16 gemäß Fig. 5 ausgeübte
Belastung auf gleiche Größen eingestellt sind.
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Wenn die Andruckrolle 14 mit derselben Umfangsgeschwindigkeit wie
der Falz apparat-Zugzylinder 10 angetrieben wird, sind die Richtungen der für #2
und #3 zutreffenden Reibungskräfte umgekehrt; demzufolge lassen sich unter Berücksichtigung
auch der angegebenen Beziehung #1 = #3 (= #0) die Gleichungen (1') und (2') wie
folgt umschreiben: T21 1 +(80-p2)F (1") T22 = T22' +(E0-p2)F (2") Da T21 = T22 gilt,
erhält man 21 T22 =T22, (5) Obgleich die vorstehende Beschreibung unter der Voraussetzung
gilt, daß die Zahl der von Falzapparat-Zugzylinder 10 und Andruckrolle 14 erfaßten
und transportierten Papierbahnen 2 gleich 2 ist, ist die Anordnung keineswegs auf
zwei Bahnen beschränkt, vielmehr lassen sich dieselben Ergebnisse auch im Fall von
mehr als zwei Bahnen erzielen.
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Weiterhin besteht eine ähnliche Beziehung auch zwischen Punkten vor
und hinter den Klemmrollen 12; demzufolge tritt bis zur Endbehandlung (vam Rollenstern
bis zu den Klemmwalzen) in der Rotationsdruckmaschine keine Zug-
spannungsdifferenz
zwischen den durchlaufenden Papierbahnen 21 und 22 auf.
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Da - wie beschrieben - eine laufende Papierbahn in einer Rotationsdruckmaschine
in der Weise geführt wird, daß der Umschlingungswinkel an einem Falzapparat-Zugzylinder
nahezu Null beträgt, bietet die Erfindung die Wirkung, daß die Zugspanzungen in
mehreren laufenden Papierbahnen vor dem Falzapparat-Zugzylinder aneinander angeglichen
sind. Mittels der beschriebenen Anordnung können weiterhin die Zugspannungen in
den jeweiligen laufenden Papierbahnen zwischen dem Zwischen-Zug zylinder und dem
Falzapparat-Zugzylinder auf eine vorbestimmte Größe eingestellt werden.
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Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die dargestellte
und beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern verschiedenen Änderungen und
Abwandlungen zugänglich.