-
Kugelventil im Tisch von Papierschneidemaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf Papierschneidemaschinen, auf deren Tisch der Papierstapel zur Erleichterung
der Verschiebebewegung auf einem Luftkissen ruht, das durch Zuführung von Druckluft
durch im Tisch der Papierschneidemaschine angeordnete Öffnungen erzeugt wird.
-
Diese Druckluftzuführungsöffnungen müssen über die gesamte Fläche
des Papiermaschinentisches verteilt angeordnet werden, damit der Papierstapel während
seines gesamten Bewegungsverlaufes auf dem Luftkissen ruht. Um nun Druckverluste
durch Ausströmen von Druckluft durch Öffnungen zu vermeiden, die nicht von dem Papierstapel
bedeckt sind, muß dafür gesorgt werden, daß durch geeignete Ventilanordnungen jene
Druckluftzuführungsöffnungen abgesperrt werden, die nicht vom Papierstapel bedeckt
sind. Andererseits muß mit Sicherheit gewährleistet werden, daß jene Druckluftöffnungen,
auf denen der Papierstapel ruht, zwecks Erzeugung des Luftkissens geöffnet sind.
-
Bei einem bekannten, in die Druckluftzuführungen eines Tisches einsetzbaren
Kugelventil wird die als Ventilkörper dienende Kugel durch Federkraft gegen einen
Ventilsitz gedrückt, der unmittelbar unter der oberen Oberfläche des Tisches in
der Druckluftzuführungsöffnung vorgesehen ist. In Schließstellung steht dann die
Kugel um einen gewissen Betrag über die Tischoberfläche hervor und wird durch den
über den Tisch verschobenen Stapel zwecks Freigabe der Ventilöffnung zurückgedrückt,
damit sich das Luftkissen zwischen Tisch und Papierstapelunterfläche ausbilden kann.
-
Diese Ventilanordnung hat sich als nachteilig erwiesen, weil einerseits
der Papierstapel mechanisch auf die Kugel einwirken muß, was zu einer Beschädigung
der Kante des Papierstapels führen kann. Außerdem konnte durch diese Kugelventilanordnung
die Druckluftsteuerung allein nicht in befriedigender Weise gelöst werden, weil
die Druckluftzuführung jeweils von der Stärke des Luftkissens abhängig war, was
zu einer ständigen Öffnungs- und Schließbewegung des Ventils führen konnte, während
sich der Papierstapel über das betreffende Ventil hinwegbewegte. Aus diesem Grunde
waren zusätzliche Regelorgane unerläßlich, wenn man einen einwandfreien Transport
des Papierstapels auf einem Luftkissen bewirken wollte.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbsttätig arbeitendes
Kugelventil zu schaffen, das ohne mechanische Beeinflussung durch den Papierstapel
betriebssicher arbeitet und eine einfache Bauart aufweist. Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Luftaustrittskanal mit der von der Kugel abschließbaren
Luftkammer durch an sich bekannte Kanäle kleinen Querschnitts verbunden ist, so
daß bei Verschließen der Luftkanalöffnung durch einen über den Tisch verschobenen
Stapel die Kugel die Luftkammeröffnung von selbst freigibt. Hierbei ist der Ventilsitz
so ausgebildet, daß die Kugel nicht über die Tischoberfläche hinausragt und die
Verschiebung des Stapels nicht hemmt oder stört. Die z. B. bei einem Druckminderventil
anderer Bauart bekannten Kanäle kleinen Querschnitts bewirken einen Druckausgleich,
sobald die Druckluftzuführungsöffnung von dem Papierstapel abgedeckt ist, so daß
die Ventilkugel von ihrem Ventilsitz abgehoben wird.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kugel frei in der
Luftkammer beweglich, aus der am Ventilsitz der Luftaustrittskanal mit vertikaler
Achse abzweigt. Hierbei wird, solange kein Papierstapel über dem Luftaustrittskanal
liegt, die Kugel durch die Druckluft an ihren Sitz angedrückt und fällt durch Schwerkraft
ab, sobald der Luftaustrittskanal durch den Papierstapel verschlossen wird. Hierdurch
ergibt sich eine besonders einfache Bauform, weil weder Federn noch sonstige Druck-
oder Führungsmittel erforderlich sind.
-
Die Luftkammer wird zweckmäßigerweise von einem zylindrischen Ventilgehäuse,
einer mit einer Druckluftzuführungsöffnung versehenen Zwischenwand
und
einem mit dem zylindrischen Gehäuse verschraubbaren Stutzen gebildet, der den Ventilsitz
und die Luftaustrittsöffnung aufweist. Diese Ventilbaueinheit kann auf einfachste
Weise, gegebenenfalls auch nachträglich, in zylindrischen Bohrungen des Papiermaschinentisches
eingesetzt werden. Die Luftaustrittsöffnung kann polygonalen, z. B. sechseckigen
Querschnitt haben und gleichzeitig als Schlüsseleinsatzöffnung dienen, um den mit
der Oberfläche des Tisches abschließenden Stutzen erforderlichenfalls herausschrauben
zu können. Um das Herausschrauben zu ermöglichen, ohne das gesamte Ventilgehäuse
vom Tisch zu lösen, übersteigt der obere Teil des zylindrischen Gehäuses im Durchmesser
den Außendurchmesser des Einsatzstückes, so daß dieser als Stutzen ausgebildete
Einsatzkörper frei innerhalb der Bohrung des Tisches drehbar ist.
-
Das erfindungsgemäß ausgebildete Kugelventil wird nachstehend an einem
Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen erläutert: Fig. 1 zeigt eine Papierschneidemaschine
in einer Seitenansicht; Fig. 2 zeigt die Papierschneidemaschine nach Fig. 1 im Grundriß
und läßt diejenigen Teile des Luftverteilungssystems erkennen, welche für das Verständnis
der Erfindung von Bedeutung sind; Fig. 3 ist ein in größerem Maßstab gezeichneter
Teilschnitt durch ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Kugelventil längs der Linie
3-3 in Fig. 2; Fig. 4 zeigt in auseinandergezogener perspektivischer Darstellung
ein Kugelventil, wobei ein Bauteil teilweise aufgeschnitten gezeichnet ist; Fig.
5 ist ein Querschnitt längs der Linie 5-5 und zeigt die Teile bei Betrachtung derselben
in Richtung der Pfeile; Fig. 6 veranschaulicht die elektrische Schaltung einiger
Teile der erfindungsgemäßen Anordnung.
-
In den Zeichnungen sind diejenigen Teile der Papierschneidemaschine
dargestellt, welche für die Beschreibung und das Verständnis der Erfindung benötigt
werden. Die als Ausführungsbeispiel gezeigte Papierschneidemaschine umfaßt ein Hauptgestell
F, das einen waagerecht angeordneten Schneidetisch T trägt, ferner ein senkrecht
bewegbares Schneidmesser K, einen hinter dem Schneidmesser angeordneten Niederhalter
C für den Papierstapel, der vor der Durchführung des Schneidvorgangs gegen den Papierstapel
gedrückt wird, sowie einen hinteren Anschlag G, der auf dem Schneidetisch T in die
gewünschte Stellung gebracht werden kann, um den Papierstapel in die Schneidstellung
zu bringen. Damit der hintere Anschlag G angetrieben und auf das Schneidmesser K
zu und von ihm weg bewegt werden kann, ist eine Gewindespindel 10 vorgesehen,
die mit einer Gewindebohrung eines Fortsatzes des hinteren Anschlags zusammenarbeitet;
diese Gewindespindel ist mit einem Handrad 12 gekuppelt, das nahe dem vorderen Ende
der Maschine angeordnet ist, und das hintere Ende der Gewindespindel ist mit einem
nahe dem hinteren Ende der Maschine angeordneten Antriebsmotor 14 verbunden.
-
Der Schneidetisch T ist mit einer Vielzahl von Reihen von in gegenseitigen
Abständen angeordneten Öffnungen oder Luftauslässen 20 versehen, die gleichmäßig
über die den Papierstapel aufnehmende Fläche 22 des Tisches l' verteilt sind. Die
Anzahl der öffnungen 20 wird entsprechend der gewünschten Auftriebswirkung
gewählt; hierauf wird weiter unten näher eingegangen. Sämtliche Öffnungen 20 sind
über innenliegende Rohre oder Kanäle 24 innerhalb des Tisches T an ein gemeinsames
Rohr bzw. einen Einlaß 26 angeschlossen, der mit einer geeigneten Druckluftquelle
verbunden werden kann.
-
Eine Luftpumpe 28 von bekannter Konstruktion ist durch ein geeignetes
Zahnradgetriebe 30 mit einem Antriebsmotor 32 verbunden. Der Hochdruckauslaß 34
der Luftpumpe 28 ist an einen Hochdruckbehälter 36 angeschlossen, der über ein Druckminderventil
40 mit einem Niederdruckbehälter 38 verbunden ist. Letzterer ist mit dem Lufteinlaß
26 durch ein elektrisch zu betätigendes Dreiwegeventi142 verbunden, das normalerweise
geschlossen ist; gemäß Fig.l wird das Ventil 42 durch einen Elektromagneten 46 gesteuert,
dessen Betätigungsstange 44 mit dem Ventil 42 verbunden ist.
-
Ferner sind Leitungen 48, 48' vorgesehen, um dem Elektromagneten 46
Strom zuzuführen; diese Anordnung bildet einen Teil einer Steuerschaltung, die es
ermöglicht, das Zuführen von Druckluft zu den Öffnungen 20 in Abhängigkeit von der
Betätigung des hinteren Anschlags G, des Niederhalters C und des Schneidmessers
K zu steuern. Wenn der Niederhalter C vor der Betätigung des Schneidmessers K gegen
den Papierstapel gedrückt wird, ist es nicht erwünscht, dem Einlaß 26 Druckluft
über das normalerweise geschlossene Einlaßventil42 zuzuführen, denn in diesem Falle
könnte sich der Papierstapel beim Herunterdrücken des Niederhalters C seitlich verschieben.
Aus diesem Grunde ist in Verbindung mit einem Schalter 50, der durch die Bedienungsperson
mit der Hand betätigt werden kann und mittels dessen normalerweise der Einschaltstromkreis
für die Elektromagnetwicklung 46 geschlossen werden könnte, ein Stromunterbrechungsschalter
52 vorgesehen, der feste Kontakte 54, 54 und einen beweglichen überbrückungskontakt
56 umfaßt, welch letzterer an einem Ende eines bei 60 drehbar gelagerten Hebels
58 angebracht ist. Mit dem Hebel 58 ist eine Feder 62 verbunden, die den Hebel normalerweise
in die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutete Stellung vorspannt, bei welcher
der Schalter 52 geöffnet ist.
-
Das von der Verbindungsstelle mit der Vorspannfeder 62 abgewandte
Ende des Hebels 58 erstreckt sich oberhalb eines Stiftes 64. Wenn das Niederhalteraggregat
aus seiner in Fig. 1 in Vollinien wiedergegebenen Ruhestellung nach unten in seine
gestrichelt eingezeichnete Betriebsstellung bewegt wird, wird somit der Hebel 58
durch die Vorspannfeder 62 im Uhrzeigersinne geschwenkt, um den Schalter 52 zu öffnen.
Da die Abwärtsbewegung des Niederhalters C kurz vor der Durchführung eines Schneidvorgangs
erfolgt, kann somit den Öffnungen 20 weder während der Betätigung des Niederhalters
noch während des Schneidvorgangs Druckluft zugeführt werden. Wenn jedoch der Niederhalter
nach oben in seine Ruhestellung zurückgezogen wird, wird der Schalter 52 wieder
geschlossen, so daß eine Steuerung der Druckluftzufuhr mit Hilfe des Handschalters
50 möglich ist.
-
Ferner ist es erforderlich, die Zufuhr von Druckluft zu den Öffnungen
20 zu verhindern, wenn sich der hintere Anschlag G in Bewegung befindet, um den
Papierstapel gegenüber dem Schneidmesser K zu bewegen. Wenn der Unterseite des Papierstapels
hierbei Druckluft zugeführt wird, könnte sich der Papier-
Stapel
über diejenige Stellung hinaus bewegen, in welche er durch den hinteren Anschlag
G gebracht werden soll. Um dies zu vermeiden, ist in den Steuerstromkreis für den
Elektromagneten ein weiterer Schalter 66 eingeschaltet, der in betriebsmäßiger Beziehung
zum Antriebsmotor 14 für den hinteren Anschlag steht, d. h. der gemäß Fig. 6 mit
dem Motor 14 parallel geschaltet ist, um eine Betätigung des Elektromagneten 46
während des Verstellens des hinteren Anschlags G zu verhindern. Das Dreiwegeventil
42 ist so ausgebildet, daß es den Lufteinlaß 26 immer dann mit der Atmosphäre verbindet,
wenn die Druckluftzufuhr aus dem Niederdruckbehälter 38 unterbrochen wird; hierdurch
wird jeder einen Auftrieb erzeugende Druck beseitigt, der an den Öffnungen
20
des Tisches T zur Verfügung stehen könnte, falls dem Tisch vorher Druckluft
zugeführt worden ist.
-
Die Kenntnis weiterer Einzelheiten, wie der Mechanismus zum Betätigen
des hinteren Anschlags G, des Niederhalters C und des Schneidmessers K sowie der
Mechanismus zum Zuführen der Druckluft zu den Öffnungen, ist für das Verständnis
der Arbeitsweise des Ventils nicht erforderlich.
-
Gemäß Fig. 3 bis 5 ist jedes der erfindungsgemäßen, insgesamt mit
70 bezeichneten Ventile in eine kreisrunde Öffnung T eingebaut, die jeder beliebigen
der Vielzahl von Öffnungen 20 entsprechen kann.
-
Jedes Ventil 70 umfaßt unter anderem ein Hülsenteil 71, das
mit Preßsitz in die runde Öffnung des Schneidtisches T eingebaut ist. Innerhalb
des Hülsenteils 71 ist ein Zwischenboden 77 ausgebildet, der den Boden der Ventilkugelkammer
79 bildet. In die untere Kammer des Hülsenteils 71 ist ein Druckluftleitungsstutzen
80 eingebaut. Eine Öffnung 81 in dem Zwischenboden 77 läßt die Druckluft aus dem
Leitungsstutzen 80 zu der Ventilkugelkammer 79 gelangen. Das obere Ende des Hülsenteils
71 ist mit Innengewinde versehen und nimmt ein mit Außengewinde versehenes Hülsenteil
72 auf, das das obere Ende der Ventilkugelkammer 79 bildet. Der Hülsenteil
71 weist ferner eine Lippe 73 und eine Ringnut 75 auf. Beim Zusammenbauen des Ventils
70 legt man einen Dichtungsring 74 in die Ringnut 75 ein, woraufhin das Hülsenteil
72 in das Hülsenteil 71 eingeschraubt wird, bis das untere Ende des Hülsenteils
72 zur Anlage an der Lippe 73 kommt. Auf diese Weise wird eine luftdichte Abdichtung
zwischen den beiden Hülsenteilen bewirkt. Das Hülsenteil 72 ist an seinem oberen
Ende mit einer sechseckigen Öffnung 76 versehen.
-
Sobald während des Betriebs Druckluft zugeführt wird, wird diese Öffnung
durch die Ventilkugel 78
verschlossen, die durch die Druckluft in ihrer in
Fig. 3 gezeigten Lage gehalten wird.
-
Eine kleine Nut 81 a an der Unterseite der oberen Wand des Hülsenteils
72 steht mit der Ventilkugelkammer 79 und der Öffnung 76 in Verbindung, um eine
automatische Bestimmung der Lage der Ventilkugel 78 entsprechend der Stellung des
Papierstapels zu bewirken, worauf weiter unten näher eingegangen wird.
-
Wenn kein die Öffnung 20 verdeckender Papierstapel vorhanden
ist, bewirkt der Luftdruck in der Ventilkugelkammer 79, daß die Ventilkugel 78 nach
oben bewegt wird, um die Öffnung 76 zu verschließen. Die über die Nut 81a entweichende
geringe Luftmenge gelangt in den Raum oberhalb der Ventilkugel. Der Querschnitt
der Nut 81 a ist so klein, daß dann, wenn die Fläche oberhalb des Ventils frei ist,
der Luftdruck in der Kammer 79 die Ventilkugel 78 in ihrer oberen Schließstellung
hält.
-
Wenn ein Papierstapel die Öffnung 20 überdeckt, bildet der Raum zwischen
der sechseckigen Öffnung 76 und der Oberseite der Ventilkugel gemäß Fig. 3 eine
Kammer, die an ihrer Oberseite durch den Papierstapel verschlossen wird. Die über
die Nut 81 a entweichende Luft füllt jetzt diese kleine Kammer schnell, bis der
Druck oberhalb der Ventilkugel gleich dem unterhalb der Ventilkugel herrschenden
Drucks ist. Sobald dies der Fall ist, bewegt sich die Ventilkugel unter der Wirkung
der Schwerkraft nach unten, so daß die Druckluft ungehindert über die sechseckige
Öffnung 76 entweichen kann, um den Papierstapel zu unterstützen und so das Bewegen
des Papierstapels auf dem Tisch zu erleichtern.
-
Die kleine Nut 81a bewirkt somit eine automatische Steuerung der Ventilkugel
78. Wenn der Papierstapel die über die Nut 81a entweichende Luft zurückhält,
bewirkt der dabei erfolgende Druckausgleich, daß das Ventil geöffnet wird, um den
vollen Druckluftstrom austreten zu lassen. Wenn der Papierstapel so verschoben wird,
daß die Öffnung 20 oberhalb eines bestimmten Ventils freigegeben wird, findet oberhalb
der Ventilkugel 78 ein Druckabfall statt, so daß der auf den unteren Teil
der Ventilkugel wirkende Luftdruck das Ventil schließen kann. Das geringe Volumen
der Kammer oberhalb der Ventilkugel gewährleistet, daß das Ventil sehr schnell geöffnet
wird. Auch das Schließen des Ventils erfolgt nahezu augenblicklich, wenn die Luft
aus der Kammer oberhalb der Ventilkugel beim Verschieben des Papierstapels entweichen
kann.
-
Die über das Patentbegehren hinausgehenden Teile der Beschreibung
dienen nur der Erläuterung und sind nicht Gegenstand der Erfindung.