-
Umlenkwalze
in einem Überbau
eines Falzapparates einer Rotationsdruckmaschine Die vorliegende
Erfindung betrifft eine Umlenkwalze in einem Überbau eines Falzapparates
einer Rotationsdruckmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Umlenkwalzen
für die
Verarbeitung von Bandmaterial, insbesondere für die Verarbeitung von Bündeln von
Materialbändern
kommen in der Druckindustrie zahlreich zum Einsatz, beispielsweise
im Oberbau eines Falzapparates, wo aus einer Mehrzahl von Druckwerken
herrührende
bedruckte Papierbahnen zu einem Bündel übereinandergelegt werden, um
anschließend
gefalzt und in einzelne Produkte zerlegt zu werden.
-
Beim
Umlenken von solchen Bündeln
tritt das Problem auf, dass der Krümmungsradius eines Bandes,
das die Umlenkwalze unmittelbar berührt, kleiner ist als die eines
Bandes an der von der Umlenkwalze abgewandten Seite des Bündels. Wenn eine
nicht angetriebene zylindrische Walze als Umlenkwalze verwendet
wird, führt
dies zu Spannungsunterschieden zwischen den verschiedenen Bahnen bis
hin zu einem Aufstauen der inneren Bahn oder Bahnen vor der Umlenkwalze,
was schließlich
dazu führt,
dass die innere Bahn unter Ausbildung einer Querfalte oder Hutte über die
Umlenkwalze gezogen wird.
-
Eine
bekannte Lösung
dieses Problems ist, die Umlenkwalze mit einer Voreilung gegenüber den ihr
umgelenkten Bahnen anzutreiben, so dass Spannungsunterschiede zwischen
inneren und äußeren Bahnen
ausgeglichen werden. Diese Lösung
ist aufwändig
und dementsprechend teuer.
-
Eine
einfachere Lösung
ist, eine Umlenkwalze zu verwenden, die keine exakt zylindrische,
sondern eine geringfügig
gewellte Mantelfläche
hat. Dies ermöglicht
es der inneren Bahn, sich in die Vertiefungen der Mantelfläche hinein
auszudehnen, so dass, wenn die Umlenkwalze hinreichend leichtgängig ist und
ein geringes Trägheitsmoment
hat, auch die innere Bahn gleichmäßig und ohne Ausbildung von Hutten über die
Umlenkwalze läuft.
-
Die
DE 352 911 A offenbart
ein Zugwalzenpaar vor einem Falztrichter. Das Zugwalzenpaar ist mit
komplimentärer
wellenförmiger
Oberfläche
versehen.
-
Die
DE 1 599 060 B1 zeigt
eine Vorrichtung zum Konstanthalten der Bahnspannung einer Materialbahn
nach einer Wickelrolle. Dabei ist eine Walze vorgesehen, deren Querschnitt
die Form eines höherzahligen
Vielecks aufweist.
-
Durch
die
DE 41 00 078 A1 ist
eine Umlenkwalze mit strukturierter Oberfläche bekannt, bei der verschiebbare
Elemente in der Walzenoberfläche
angeordnet sind.
-
Die
GB 295 060 A beschreibt
einen Zylinder einer Druckmaschine als Schweißkonstruktion auszuführen, wobei
Stützscheiben
und ein Deckblech verwendet werden.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umlenkwalze in einem Überbau eines
Falzapparates einer Rotationsdruckmaschine zu schaffen, die auch
mehrlagige Stränge
von Materialbahnen sicher transportiert.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
-
Die
Mantelfläche
einer Umlenkwalze ist durch ein auf die Ränder von zwei Kreisscheiben
aufgespanntes Stück
steifes Flachmaterial gebildet. Dies ermöglicht eine selbsttragende Struktur
der gewellten Mantelfläche,
die leicht an Gewicht ist und es erlaubt, das Trägheitsmoment der Umlenkwalze
gering zu halten. Außerdem
ist diese einfache Struktur preiswert realisierbar.
-
Vorzugsweise
weist das Stück
Flachmaterial zwei auf die Ränder
der Kreisscheiben aufgespannte Randstreifen auf, und ein Wellenprofil
ist in einem mittleren Bereich des Stücks Flachmaterial zwischen den
zwei Randstreifen gebildet. Durch ein Weglassen des Wellenprofils
in den Randstreifen erreichen diese eine hohe Zugfestigkeit, die
zum Aufspannen auf die Kreisscheiben von Vorteil ist.
-
Das
Wellenprofil kann in einfacher Weise durch Ausschneiden von Streifen
aus dem Flachmaterial oder durch Freischneiden und Ausklinken von Zungen
in dem Flachmaterial gebildet sein. Die Zungen können in Bezug auf die Umfangsrichtung
der Umlenkwalze gleichsinnig oder auch einander paarweise entgegengesetzt
orientiert sein.
-
Wenn
die Zungen von sich zwischen den zwei Randstreifen erstreckenden
Stegen ausgehen, so weisen diese Stege jeweils in Verlängerung
einer seitlichen Kante einer Zunge vorzugsweise einen Einschnitt
auf, um zu gewährleisten,
dass das Ausmaß der
Auslenkung der Zungen über
ihre gesamte Breite gleich ist und durch das Ausklinken nicht benachbarte
Randstreifen mit verformt werden.
-
Aus
Gründen
der Stabilität
sind die zwei Kreisscheiben vorzugsweise auf einer gemeinsamen Spindel
montiert. Es ist allerdings zweckmäßig, wenn sie in verschiedenen,
gegeneinander um die Spindel verdrehten Positionen an der Spindel
festlegbar sind. So lässt
sich eine Torsion in dem Stück
Flachmaterial herstellen, die der Mantelfläche eine Chiralität verleiht,
die es erlaubt, ein Verlaufen des umgelenkten Strangs in seitlicher
Richtung zu steuern bzw. zu korrigieren.
-
Um
eine solche Verdrehung der Kreisscheiben herzustellen und zu fixieren,
sind zweckmäßigerweise
an der Spindel und an einer der Kreisscheiben Paare von einander
zugewandten Widerlagern gebildet, wobei in jedem Paar eines der
Widerlager eine in Umfangsrichtung verstellbare Schraube zum Andrücken an
das andere Widerlager des Paars aufweist.
-
Um
die Randstreifen auf den Kreisscheiben auf einfache Weise spannen
zu können,
weisen die Kreisscheiben vorzugsweise jeweils zwei gegeneinander
verdrehbare Platten auf, von denen eine ein erstes Ende des Randstreifens
und die andere das zweite Ende desselben Randstreifens trägt. Um die beiden
Platten kontrolliert gegeneinander verdrehen zu können, ist
vorzugsweise ein Zapfen, der eine Bohrung einer der beiden Platten
durchsetzt, in der jeweils anderen Platte exzentrisch drehbar gehalten. Zum
Festlegen einer eingestellten Verdrehung der Platten gegeneinander
weist vorteilhafterweise eine der zwei Platten ein in Umfangsrichtung
verlaufendes Langloch und die andere eine durch das Langloch zugängliche
Gewindebohrung auf, in die eine Schraube eingedreht werden kann,
die die beiden Platten gegeneinander drückt.
-
Bei
dem Stück
Flachmaterial der Mantelfläche
kann es sich um ein Blech, z. B. aus Stahl oder Aluminium, handeln,
das, um seine Reinigung zu erleichtern, mit einer farbabweisenden
Beschichtung versehen oder mit einem Schrumpfschlauch überzogen
ist.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
Folgenden näher
beschrieben: Es zeigen:
-
1 eine
Ansicht einer Umlenkwalze nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
-
2 bis 7 jeweils
Ansichten von alternativen Ausgestaltungen von Mantelflächen der
Umlenkwalze;
-
8 ein
Detail der Mantelfläche
nach der Ausgestaltung von 7;
-
9 eine
Ansicht einer Umlenkwalze, bei der Mittel zum Befestigen und Spannen
des die Mantelfläche
bildenden Flachmaterials gezeigt sind;
-
10 einen
schematischen Schnitt durch eine Kreisscheibe der Umlenkwalze aus 9;
-
11 eine
Weiterbildung der Umlenkwalze aus 9 mit Mitteln
zum Verdrehen der Kreisscheiben gegeneinander;
-
12 eine
Draufsicht auf eine Umlenkwalze gemäß 11;
-
13 eine
weitere alternative Ausgestaltung einer Mantelfläche einer Umlenkwalze; und
-
14 eine
schematische Darstellung einer Anordnung der Umlenkwalzen in einem Überbau eines
Falzapparates;
-
1 zeigt
eine schematischen Darstellung der Umlenkwalze 01. Die
Umlenkwalze 01 ist im Wesentlichen aufgebaut aus einer
Spindel 02, eine zu der Spindel 02 konzentrischen
Mantelfläche 03 aus einem
gewellten Blech, z. B. aus Stahl oder Aluminium, sowie zwei Kreisscheiben 04,
an denen die Ränder
der Mantelfläche 03 befestigt
sind und die die Mantelfläche 03 unterstützen. Die
Mantelfläche 03 weist
eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten, parallel
zur Spindel 02 verlaufenden Rippen 06 mit in etwa
trapezförmigem
Querschnitt auf, getrennt durch Nuten 07, in die hinein
sich die inneren Lagen eines an der Umlenkwalze 01 umgelenkten
Bündels
von Materialbahnen ausdehnen können.
Die solcherart gewellte Struktur der Mantelfläche 03 verleiht ihr auch
bei geringer Materialstärke
eine beachtliche Steifigkeit, so dass die Mantelfläche 03 aus
einem Material geringer Stärke
hergestellt werden und so das Gewicht der Umlenkwalze 01 gering
gehalten werden kann.
-
Eine
zweite Ausgestaltung der Mantelfläche 03 ist in 2 gezeigt.
Hier hat die Mantelfläche 03 im
Querschnitt die Form eines regelmäßigen Vielecks. Diese Ausgestaltung
ist insbesondere geeignet, wenn die Eigensteifigkeit der umzulenkenden Bahnen
nicht zu vernachlässigen
ist, so dass diese die Umlenkwalze 01 im Wesentlichen nur
entlang der Kanten 08 des Vieleck-Querschnitts berühren.
-
Zwischen
den an den Enden angeordneten Kreisscheiben 04 können auch
noch eine oder mehrere Stützscheiben
angeordnet sein.
-
Bei
der Ausgestaltung der 3 ist in die Mantelfläche 03 eine
Vielzahl von Schlitzen 09 gestanzt, die sich über die
gesamte Breite einer umzulenkenden Bahn erstrecken. Lediglich zwei
Randstreifen 11, die vorgesehen sind, um an den Kreisscheiben 04 befestigt
zu werden, sind nicht durch die Schlitze 09 unterteilt.
Dies hat gegenüber
der Ausgestaltung der 1 den Vorteil, dass die Mantelfläche 03,
wie später
noch deutlicher werden wird, leicht aus einem Stück Flachmaterial geformt werden
kann, dessen Länge
gleich der Umfangslänge
der Kreisscheiben 04 ist und das jeweils an seinen vier
Ecken an den Kreisscheiben 04 befestigt und dann in Umfangsrichtung
gespannt wird. Die großflächigen Schlitze 09 machen
die Mantelfläche
der 3 sehr leicht, doch ist aufgrund der geringen
Biegesteifigkeit der zwischen den Schlitzen 09 verbleibenden
Stege 12 eine größere Materialstärke für die Mantelfläche 03 erforderlich
als bei der Ausgestaltung der 1.
-
Die
Mantelfläche 03 nach 4 löst das Problem
der geringen Biegesteifigkeit der Stege 12, indem zwischen
diesen nicht Schlitze 09, wie in der 3 dargestellt,
gestanzt werden, sondern streifenförmige Zungen 13 an
drei Seiten freigeschnitten werden. An einer vierten Seite bleiben
die Zungen 13 mit einem jeweils benachbarten Steg 12 verbunden und
werden ins Innere der Umlenkwalze 01 hinein ausgeklinkt,
um so einerseits Vertiefungen analog zu den Nuten 7 der 1 zu
schaffen und andererseits die Biegesteifigkeit der Stege 12 zu
verbessern.
-
Wie 5 zeigt,
können
die Zungen 13 auch nach außen ausgeklinkt sein; in diesem
Fall sind es die freien Enden der Zungen 13, die ein auf
der Umlenkwalze 01 umgelenkter Strang berührt, und
die dazwischen liegenden Stege 12 fungieren als Nuten.
-
Wie
in der 6 und der 7 gezeigt,
können
auch jeweils an beiden Seiten eines Steges 12 Zungen 13 frei
geschnitten und nach innen (6) oder
nach außen
(7) ausgeklinkt sein. Diese Ausgestaltung ist besonders
bevorzugt, da ihr Verhalten unabhängig von der Laufrichtung eines
darauf umgelenkten Strangs ist. Außerdem ist eine Verdrillung
der Stege 12 unter dem Einfluss eines auf ihnen umgelenkten
Strangs, der beispielsweise bei der Ausgestaltung der 5 möglich ist,
hier ausgeschlossen, da der Strang auf beide von einem Stich 12 ausgehenden
Zungen 13 gleiche Kräfte
ausübt, so
dass die von den Zungen 13 auf den Steg 12 übertragenen
Drehmomente einander kompensieren.
-
Das
Profil der Umlenkwalze 01 weist ca. 10 bis 12 Wellen über den
gesamten Umfang der Walze auf. Die Wellentiefe beträgt ca. 1
bis 3 mm. Besonders vorteilhaft ist eine raue Ausbildung der Oberfläche des
Flachmaterials.
-
Die
Vertiefungen weisen eine Tiefe von ca. 0,5% bis 5%, insbesondere
1% bis 3%, des Durchmessers der Umlenkwalze 01 auf. Der
Durchmesser der Umlenkwalze 01 beträgt 100 mm – 180 mm.
-
Wie
die Detailansicht der 8 zeigt, weisen die Stege 12 im Übergangsbereich
zu den Randstreifen 11 Einschnitte 16 auf, die
sich jeweils in Verlängerung
einer seitlichen Kante 14 einer Zunge 13 über eine
zwischen Steg 12 und Zunge 13 gebildete Knicklinie 17 hinaus
erstrecken. Diese Einschnitte 16 gewährleisten, dass die Zungen 13 auf
ihrer gesamten Länge
gleich weit ausgeklinkt werden, d.h., dass die Umlenkwalze 01 auf
ihrer gesamten zum Umlenken einer Bahn nutzbaren Länge einen
gleichen effektiven Durchmesser hat. Außerdem wird verhindert, dass
sich beim Ausklinken der Zungen 13 die Randstreifen 11 verziehen,
was für
eine präzise
Befestigung der Mantelfläche 03 an
den Kreisscheiben 04 bedeutsam ist.
-
Der
Aufbau einer solchen Kreisscheibe 04 und die Befestigung
der Mantelfläche 03 daran
wird anhand der 9 und 10 genauer
dargestellt. Die Kreisscheiben 04 sind im Wesentlichen
aufgebaut aus zwei Teilen, die hier als erste Platte 19 bzw. zweite
Platte 21 bezeichnet werden sollen. Die erste Platte 19 ist
unmittelbar auf die Spindel 02 aufgeschoben. Die erste
Platte 19 hat einen in axialer Richtung der Spindel äußeren Abschnitt 22,
auf dem die ringförmige
zweite Platte 21 drehbar gehalten ist. Die zweite Platte 21 und
ein axial innerer Abschnitt 23 der ersten Platte 19 haben
radial äußere Ränder von gleichem
Durchmesser, in die eine Kerbe 24 geschnitten ist.
-
Die
Mantelfläche 03 ist
hier aus einem rechteckigen Stück
Blech geformt, wobei beim Freischneiden von in 9 mit 13' bezeichneten
Zungen an zwei Rändern
dieses Blechs erhaltene, jeweils den Abschluss der Randstreifen 11 bildende
Laschen 26 mit einer Bohrung versehen und in die Kerbe 24 hinein
abgeknickt sind. Die Kerbe 24 ist durch zwei einander gegenüberliegende
Flanken 27, 28 begrenzt, von denen die eine Flanke 27 Teil
der Platte 21 und die andere Flanke 28 Teil der
ersten Platte 19 ist. Bei der zweiten Platte 21 ist
eine Gewindebohrung in der Flanke 27, bei der ersten Platte 19 in
der Flanke 28 gebildet, und die Laschen 26 sind
an diesen Flanken 27; 28 mit Hilfe von Schrauben 29 befestigt.
-
Um
die Randstreifen 11 auf den zwei Kreisscheiben 04 festzuziehen,
muss bei der Anordnung der 9 die zweite
Platte 21 gegenüber
der ersten im Uhrzeigersinn verdreht werden. Um dabei die Randstreifen 11 mit
hoher Kraft straft ziehen zu können,
ist ein Exzentermechanismus vorgesehen, der aus einer kreisrunden
Scheibe 31 besteht, die in einer Aussparung des inneren
Abschnitts 23 der ersten Platte 19 drehbar aufgenommen
ist und exzentrisch einen Bolzen 32 trägt, welcher sich durch ein
radial orientiertes Langloch 33 der zweiten Platte 21 erstreckt.
Durch Drehen des Bolzens 32, z. B. mit Hilfe eines von
außen
aufgesteckten Schraubenschlüssels,
ist der Bolzen 32 auf einer Kreisbahn bewegbar, wobei er
je nach Drehrichtung die zwei Platten 19; 21 im
Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gegeneinander verdreht.
Wenn durch Drehen dieses Bolzens 32 der Randstreifen 11 straff
gespannt ist, werden die zwei Platten 19; 21 durch
Anziehen einer Schraube 34 drehfest verbunden, die durch
ein in Umfangsrichtung orientiertes Langloch 36 der zweiten
Platte 21 in eine Gewindebohrung der ersten Platte 19 eingreift,
so dass die beiden Platten 19 und 21 gegeneinander
gepresst werden.
-
Die
Verdrehung der Oberfläche
der Umlenkwalze 01 erfolgt mittels einer manuellen oder
motorisierten Verstelleinheit. Diese Verdrehung der Oberfläche kann
während
des Betriebes erfolgen.
-
Zur
Korrektur eines Bahn- bzw. Strangverlaufes kann die Struktur der
Oberfläche
relativ zur Bahnlaufrichtung verstellt werden. Dies kann z. B. durch
Schrägstellen
der Rotationsachse der Umlenkwalze 01 oder des Profils
relativ zur Rotationsachse der Umlenkwalze 01 erfolgen.
Insbesondere verläuft dann
das Profil nicht mehr achsparallel zur Rotationsachse.
-
Einer
weiter entwickelten Ausgestaltung zufolge jedoch ist bei wenigstens
einer der zwei Kreisscheiben 04 die erste Platte 19 nicht
dauerhaft drehfest mit der Spindel 02 verbunden, sondern
Arme 37, die von einem dauerhaft drehfest auf die Spindel 02 aufgepressten
Ring 38 ausgehen, und von der ersten Platte 19 abstehende
Zapfen 39 bilden jeweils Paare von Widerlagern, wie in 11 gezeigt.
Die Arme 37 haben Gewindebohrungen, in denen Stellschrauben 41 aufgenommen
sind, deren Spitzen jeweils gegen die Zapfen 39 drücken. Durch
Lockern jeweils einer der Stellschrauben 41 und Nachspannen
der jeweils anderen ist es möglich,
die zwei Kreisscheiben 04 gegeneinander zu verspannen,
so dass die Stege 12 bzw. die freien Ränder der Zungen 13 nicht
mehr exakt parallel zur Spindel 02, sondern leicht gewendelt verlaufen,
wie in 12 gezeigt. Die Mantelfläche hat
somit eine Chiralität,
deren Richtung und Ausmaß mit
Hilfe der Stellschrauben 41 einstellbar ist, und die genutzt
werden kann, um eine Drift eines auf der Umlenkwalze 01 umgelenktes
Bündel
parallel zur Achse der Umlenkwalze 01 zu steuern.
-
13 zeigt
eine weitere Ausführungsform einer
Umlenkwalze 01. Durch eine feste Scheibe 43 in
der Mitte der Umlenkwalze 01 und zwei beweglichen Scheiben 44 auf
der Außenseite
der Umlenkwalze 01 lässt
sich auf der Mantelfläche 03 der
Umlenkwalze 01 in Bezug auf die Transportrichtung ein pfeilartiges
Profil erzeugen. Dieses Profil wirkt insbesondere der Faltenbildung
entgegen bzw. ermöglicht diese
Profil, bereits entstandene Falten zu entformen.
-
14 stellt
beispielhaft die Anordnung der Umlenkwalzen 01, der Falztrichter 42 und
der Materialbahnen 46 in einem Überbau eines Falzapparates einer
Rotationsdruckmaschine dar.
-
Einer
einfachen Ausgestaltung zufolge können die zwei ersten Platten 19 mit
der Spindel 02 jeweils in einer solchen Orientierung drehfest
verbunden sein, dass ihre jeweils eine Schraube 29 zur
Befestigung der Mantelfläche 03 aufnehmenden
Flanken 27 miteinander fluchten.
-
In
einer weiteren Ausführung
weist die Umlenkwalze 01 in axialer Richtung unterschiedlich Durchmesser
auf, insbesondere kann der Durchmesser an beiden Enden der Umlenkwalze 01 größer als in
der Mitte der Umlenkwalze 01 sein.
-
Die
Formabweichung von der idealen Zylinderform der tragenden Punkte
der Umlenkwalze 01 ist durch Bearbeitung der Erhöhungen,
insbesondere durch Überschleifen,
ausgleichbar.
-
Die
Umlenkwalze 01 weist vorzugsweise keinen Antrieb auf, sonder
wird von der umzulenkenden Bahn angetrieben. Daher sollte eine möglichst
leicht gängige
Lagerung und ein geringes Massenträgheitsmoment der Umlenkwalze 01 vorgesehen
sein.
-
- 01
- Umlenkwalze
- 02
- Spindel
- 03
- Mantelfläche
- 04
- Kreisscheibe
- 05
-
- 06
- Rippe
- 07
- Nut
- 08
- Kante
- 09
- Schlitz
- 10
-
- 11
- Randstreifen
- 12
- Steg
- 13
- Zunge
- 14
- Seitliche
Kante
- 15
-
- 16
- Einschnitt
- 17
- Knicklinie
- 18
-
- 19
- erste
Platte
- 20
-
- 21
- zweite
Platte
- 22
- äußerer Abschnitt
- 23
- innerer
Abschnitt
- 24
- Kerbe
- 25
-
- 26
- Lasche
- 27
- Flanke
- 28
- Flanke
- 29
- Schraube
- 30
-
- 31
- Scheibe
- 32
- Bolzen
- 33
- Langloch
- 34
- Arme
- 35
-
- 36
- Langloch
- 37
- Arme
- 38
- Ring
- 39
- Zapfen
- 40
-
- 41
- Stellschraube
- 42
- Falztrichter
- 43
- feste
Scheibe
- 44
- bewegliche
Scheibe
- 45
-
- 46
- Bahn,
Materialbahn