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Einrichtung an Rotationsdruckmaschinen zum Konstanthalten der Papierbahnspannung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an Rotationsdruckmaschinen zum Konstanthalten
der Papierbahnspannung. Farbregister und Papierbahnspannung stehen bei Rotationsmaschinen
unmittelbar miteinander in Verbindung. Veränderungen in der Papierbahnspannung,
die durch Schwankungen der Luftfeuchtigkeit, die Auswirkungen der Papierrollenbeschleunigung,
die allgemeinen Geschwindigkeitsschwankungen der Druckmaschine und andere Faktoren
hervorgerufen werden, haben Passerdifferenzen zur Folge. Zur Aufrechterhaltung der
gewünschten Papierbahnspannung sind deshalb Kontroll- und Regeleinrichtungen an
den Druckmaschinen vorgesehen.
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Es sind bereits verschiedene Regeleinrichtungen bekanntgeworden,
von denen die bekanntesten in Verbindung mit einem Gummigurtantrieb wirken.
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Ein oder auch zwei Gummigurte liegen dabei auf dem Umfang der ablaufenden
Papierrolle auf und treiben sie ungefähr mit Zylinderumfangsgeschwindigkeit an.
Die Papierbahnspannung wird erzeugt, indem die Gummigurte in ihrer Bewegungsrichtung
etwas hinter dem ablaufenden Papierstrang zurückbleiben. Zwischen dem Gummigurt
und der Papierbahn entsteht dadurch ein gewisser Schlupf, dessen Größe zusammen
mit dem Anpreßdruck des Gummigurtes die Papierspannung bestimmt. Durch Anderung
der Drehzahl des Gurtantriebes wird die Größe des Schlupfes und damit die Papierspannung
verändert. Die Drehzahländerung erfolgt bei diesen Regeleinrichtungen mit Hilfe
eines sogenannten PIV-Getriebes, welches mit dem Hauptantrieb der Druckmaschine
gekuppelt ist. Die Betätigung des variablen Getriebes geschieht vollautomatisch
über eine von der Papierbahn umschlungene Pendelwalze.
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Mit der Pendelwalze, die unter dem Einfluß einer einstellbaren Federbelastung
steht, wird die Bahnspannung gemessen. Bei einer Abweichung der Bahnspannung vom
Sollwert wird die Pendelwalze aus ihrer Mittellage herausgeschwenkt. Der sich daraus
ergebende Verstellweg wird zur mechanischen oder elektrischen Regulierung des PIV-Getriebes
und damit der Papierspannung benutzt.
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Der Mangel dieser Einrichtung besteht darin, daß die Spannung erst
um einen gewissen Betrag vom Sollwert abweichen muß, bevor die Regulierung insetzt.
Folglich läßt sich mit Einrichtungen dieser A=rt die Bahnspannung nicht in so engen
Grenzen konstant halten, wie es mehrfarbige Druckarbeiten :fordern, und es ergeben
sich besonders bei iöheren Druckgeschwindigkeiten schlechte Passer.
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Plötzlich auftretende Erhöhungen der Bahnspannung
führen auch, besonders
bei höheren Druckgeschwindigkeiten, häufig zum Reißen der Papierbahn.
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Deshalb wurden zusätzliche Regeleinrichtungen entwickelt und bekannt,
mit denen die Gleichmäßigkeit der Papierbahnspannung verbessert werden kann. Dabei
wird die Methode angewandt, bei der zwischen dem Gurtantrieb und dem ersten Druckwerk
eine mit Druckmeßdosen versehene Meßwalze, die die jeweilige Papierbahnspannung
mißt, eingebaut ist. Vor dieser Meßwalze ist ein Vakuumbehälter angeordnet, der
auf der einen Seite von einer perforierten, gewölbten Platte abgeschlossen wird,
über die die Papierbahn gleitet.
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Durch ein Vakuum wird eine zusätzliche Zugkraft auf die Papierbahn
ausgeübt. Die Stärke des Vakuums und damit die Papierspannung wird von der Meßwalze
ausgehend elektronisch geregelt, d. h., bei zu niedriger Spannung der Papierbahn
wird das Vakuum erhöht, während es bei zu hoher Spannung verringert wird. Dadurch
ist die Spannungsdifferenz vor und hinter dem Vakuumbehälter ausgleichbar.
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Auch bei diesen Einrichtungen macht es sich erforderlich, in üblicher,
bereits dargelegter Weise die Gurtbänder mittels Drehzahländerung zwischen Hauptantrieb
der Druckmaschine und Gurtantrieb zu regulieren. Obwohl man mit dieser Einrichtung
die Spannungsschwankungen mit Erfolg verringert, besteht auch hier der Mangel, daß
die Papierbahn spannung erst um einen meßbaren Wert abweichen muß, bevor die Meßdosen
ansprechen und die Regulierung erfolgen kann.
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Hinzu kommt, daß bei diesen Ausführungen ein hoher Aufwand an Maschinenelementen
zu verzeichnen ist.
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Allen bekannten Einrichtungen haftet der Nachteil an, daß insbesondere
beim Rollenwechsel durch die damit verbundenen Geschwindigkeitsänderungen ungleiche
Papierbahnspannungen erzeugt werden.
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Durch die verzögerte Regulierung, zu der noch die Verzögerung durch
den Schlupf des Antriebes durch Zahnspiele in Getriebe usw. hinzukommt, ergibt sich
während dieser Arbeitsperioden eine unkontrollierbare Papierbahnspannung, wodurch
es zu den druckqualitätsmindemden Erscheinungen kommt. Die mit der Schwankung der
Papierbahnspannung verbundenen Mängel lassen sich nur ausschalten, wenn es gelingt.
die Papierbahnspannung unabhängig von der Druckgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten.
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Zu diesem Zweck wurden Einrichtungen zum Konstanthalten der Papierbahnspannung
bekannt, die einen Haltezylinder vorsehen, gegen den zusätzlich zur schlupffreien
Übertragung der Bewegung der Papierbahn auf den Haltezylinder ein weiterer federbelasteter
Zylinder anstellbar ist. Der Haltezylinder ist dabei mit einem der Ablaufrichtung
der Papierbahn entgegengesetzten Dreh- bzw.
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Bremsmoment, welches mit elektrischen Mitteln unabhängig von der Druckgeschwindigkeit
konstant erhaltbar ist, belastet. Nachteilig wirkt sich dabei aus, daß sich durch
den federbelasteten weiteren Zylinder unkontrollierbare, bei den jeweiligen unterschiedlichen
Antriebsgeschwindigkeiten wechselnde Reibungsverluste ergeben. Dadurch aber werden
insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten der Papierbahn Spannungsänderungen hervorgerufen
und ein großer Teil der an sich theoretisch erreichbaren Vorteile wieder vermindert.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen,
mit deren Hilfe eine normal gewählte und eingestellte Papierbahnspannung unabhängig
vom Antrieb der Papierrolle, also auch unabhängig von der Druckgeschwindigkeit,
konstant gehalten werden kann.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine zusätzlich auf
die Bahnspannung einwirkende Einrichtung durch einen von der Papierbahn schlupffrei
umschlungenen Haltezylinder und ein diesen antreibendes Umlaufrädergetriebe gebildet
ist, dessen Antrieb mit der Hauptantriebswelle der Druckmaschine und dessen Antrieb
mit dem Haltezylinder verbunden ist. Der Umlaufräderträger des Umlaufrädergetriebes
ist mit einem für Rechts- oder Linkslauf einschaltbaren Elektromotor verbunden.
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Dieser Elektromotor ist mittels Kontakte in seinem Stromkreis schaltbar,
die von einem Ende eines gewichtsbelasteten, am anderen Ende mit einer Bahnspannungsrolle
verbundenen Hebel betätigbar sind. Der Hebel weist an einem Ende ein Schaltsegment
auf, das mit seinen Enden Arbeitskontakte oder mit einem in seiner Mitte angeordneten
Nocken Ruhekontakte im Stromkreis des Elektromotors betätigt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungbeispiel der Erfindung dargestellt;
es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung der Regelvorrichtung
in einer Druckmaschine, Fig.2 einen Haltezylinder in Verbindung mit einer Spannrolle
und der Regelvorrichtung, Fig.3 einen Haltezylinder in Verbindung mit einer Papierrolle
und einer einfachen Bremsvorrichtung,
F i g. 4 einen Haltezylinder in einer weiteren
Ausführungsform, F i g. 5 einen Schnitt durch den Haltezylinder und das Umlaufrädergetriebe,
Fig.6 einen Schnitt durch ein Umlaufrgdergetriebe in einer weiteren Ausführungsform,
Fig.7 einen Schnitt durch ein Umlaufrädergetriebe in einer weiteren Ausführungsform.
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Es bezeichnet 1 einen Rollenstern mit den Papierrollen 2 und einen
Gurtantrieb 3. 4 stellt eine Papierbahn dar, die über eine gefederte Rolle 5 und
eine Pendelrolle 6 zu einem Druckwerk 7 geführt wird.
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Zwischen der Pendelrolle 6 und dem Druckwerk 7 ist eine X ;sitzliche
Regeleinrichtung eingebaut, die aus einem Haltezylinder 8, dem Anpreßzylinder 35
der Wenderolle 9' und einer Spannrolle 10 besteht.
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Der Haltezylinder 8 wird von der Hauptantriebswelle 11, 11' der Druckmaschine
angetrieben. Zwischen dem Hauptantrieb 11, 11' und dem Haltezylinder 8 ist ein Umlaufrädergetriebe
eingeschaltet.
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Ein Antriebsrad 12 (Fig. 5) ist mit der Hauptantriebswelle 11' fest
verbunden. Auf der Aahse 13 des Haltezylinders 8 sitzt ein Abtriebszahnrad 14 mit
Innenverzahnung. Auf einem Stellrad 15 sind Planetenräder 16 drehbar gelagert. Das
Stellrads weist außerdem am Umfang noch eine Schnecke radverzahnung 17 auf, in die
eine von einem Motor 19 angetriebene Schnecke 20 eingreift.
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Die SpannrollelO (Fig.2) ist in einem Gabelhebel 21, der um eine
Achse 22 pendelt, gelagert.
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Dieser Gabelhebel 21 ist mit einem Gewicht 23 belastet, das vorzugsweise
auf einer mit einem Motor 24 angetriebenen Spindel 25 läuft. Ferner ist mit dem
Gabelhebel 21 ein Schaltsegment 26 verbunden, dem Arbeitskontakte 27, 27', Haltekontakte
28, 28 und Ruhekontakte 29, 29' zugeordnet sind. 31 isl ein Wendeschütz. Die Bewegung
der Spannroilel(l und damit des Gabelhebels 21 ist nach oben durch einenAnschlag32
und nach unten durch einen alsFallbremse federnd wirkenden Anschlag 33 begrenzt.
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Die Arbeitsweise der Regeleinrichtung ist folgende: Durch bekannte
Fernsteuerung wird übel den Motor 24 die Spindel 25 betätigt und damit durch ein
Verschieben des Gewichtes 23 die gb wünschte Papierspannung eingestellt. Das am
Gabelhebel 21 wirkende Gesamtgewicht bestimmt unmittelbar die Papierbahnspannung
in den Strängen 34, 34' (F i g. 2) der Papierbahn. Pendelt die Spann rolle 10 während
des Druckens durch Veränderun der Papierbahnlänge aus ihrer Mittellage heraus dann
wird über einen der Arbeitskontakte 27 odei 27' ein Haltekontakt 28 oder 28' geschlossen
unc über das Wendeschütz 31 der Motor 19 in der einer oder anderen Drehrichtung
eingeschaltet. Ober dit Schnecke 20 wird das Stellrad 15 verdreht, wodurch auch
der Haltezylinder 8 relativ gegenüber del Hauptantriebswelle 11' verdreht wird.
Da die Papier. bahn 4 den Haltezylinder 8 praktisch schlupffrei um. schlingt, ändert
sich dabei die Länge der Papierbahn 4 hinter dem Haltezylinder 8, und die Spann.
rolle 10 wird wieder in ihre Mittellage zuruclc geführt. Um zu verhindern, daß sich
der Motor 1' zu häufig einschaltet, wird die Stromführung vor einem Nocken 18 über
die Ruhekontakte 29, 29' ers unterbrochen, wenn die Mittellage der Spannrolle 14
erreicht ist.
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Eine vereinfachte Ausführungsform der Regel einrichtung ist in F
i g. 3 gezeigt. Hier wurde auf der
Gurtantrieb verzichtet. Das Zylinderpaar
8, 35 wirkt als Abzugsvorrichtung. Die Papierrolle 2 ist mit einer einfachen Bremsvorrichtung
versehen, die beispielsweise als Bandbremse 44 am Umfang der Papierrolle 2 oder
an der Achse 45 wirkt.
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Eine weitere Ausführungsform des Haltezylinders 8 ist in Fig.4 gezeigt.
Bei dieser Ausführung ist der Anpreßzlinder 35 durch die Wenderolle 9 ersetzt worden.
Bei dem maximalen Umschlingungswinkel der Papierbahn 4 um den Haltezylinder 8 genügt
eine geringe Zugkraft im auflaufenden Strang der Papierbahn 4, um die Papierbahn
schlupffrei anzutreiben.
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Der gleiche Effekt, die Papierspannung konstant zu halten, läßt sich
auch erreichen, wenn die Spannrolle 10 nicht in einem Gabelhebel21 gelagert ist,
sondern in vertikaler Richtung zwischen Kulissen geführt wird. Die Wirkung entspricht
dann etwa der sogenannten Tänzerwalze, wie sie auch an Stelle der Pendelwalze zur
Regulierung des Gurtantriebes verwendet wird.
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An Stelle des in Fig.5 gezeigten Umlaufrädergetriebes lassen sich
auch andere Ausführungsformen verwenden. Merkmale des Getriebes nach Fig. 5 sind,
daß die Antriebswelle 11' und der Haltezylinder 8 entgegengesetzten Drehsinn haben
und daß die Drehzahl im Getriebe untersetzt wird.
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Der Verstellwinkel am Haltezylinder 8 ist gegenüber dem des Stellrades
15 größer.
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Beim Getriebe nach Fig. 6 ist der Drehsinn der Antriebswelle 11'
und des Haltezylinders 8 gleich.
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Da das Antriebsstirnrad 36 und das Antriebsstirnrad 37 verschiedene
Durchmesser haben, wird im Getriebe eine Über- bzw. Untersetzung erreicht. Zur Verlängerung
oder Verkürzung der Papierbahn ist bei dieser Ausführungsform ein sehr großer Verstellwinkel
am Stellrad 38 erforderlich.
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In der F i g. 7 ist ein Getriebe dargestellt, bei dem ein Antriebsstirnrad
39 und ein Abtriebsstirnrad 40 gleichen Durchmesser haben. Auch bei diesem Getriebe
ist der Drehsinn der Hauptantriebswelle 11' und der des Haltezylinders 8 gleich.
Während die Innenverzahnung 41 auf der Abtriebsseite im Gehäuse 42 festsitzt, ist
auf der Antriebsseite ein Schneckenrad 43 vorgesehen, das die Innenverzahnung trägt
und das als Stellglied wirkt. Der Stellwinkel des Haltezylinders 8 wird gegenüber
dem des Schneckenrades 43 verkleinert.
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Es besteht ein prinzipieller Unterschied zwischen den bekannten Regeleinrichtungen
und der nach der Erfindung. Bei den bekannten Einrichtungen wird die Papierspannung
unter Ausnutzung der gleitenden Reibung aufgebracht. Schwankungen im Reibungsfaktor,
die oberflächenbedingt sind, und ungleicher Anpreßdruck haben Schwankungen der Papierspannung
zur Folge.
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Die Wirkung des Haltezylinders nach der Erfindung beruht jedoch auf
der ruhenden Reibung, die durch einen großen Umschlingungswinkel der Papierbahn
um den Haltezylinder 8 und den Anpreßzylinder 35 erzwungen wird. Bei der Ausführungsform
nach Fig. 4 liegt ruhende Reibung vor, wenn die Bedingung T = t - Ou erfüllt ist.
Wählt man hier die Zugkraft t der auflaufenden Papierbahn, die vom Gurtantrieb aufgebracht
werden muß, etwas größer, als es die Reibungsverhältnisse fordern, dann ist die
schlupffreie Ubertragung der am Haltezylinder wirkenden Kräfte, die eine Vor-
aussetzung
für das Funktionieren der Regeleinrichtung ist, gesichert. Mit diesem Papiervorschub,
der im gewissen Sinn zwangläufig ist, wird die Voraussetzung geschaffen, die gewichtsbelastete
Spannrolle während des Druckens in der Schwebelage zu halten. Erreicht wird dieser
Effekt aber erst in Verbindung mit dem regelbaren epizyklischen Getriebe, über das
der Haltezylinder von der Hauptantriebswelle der Maschine angetrieben wird.
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Wesentlich ist hierbei jedoch, daß das Übersetzungsverhältnis so
gewählt wird, daß das Stellrad des Getriebes stillsteht, wenn die Umfangsgeschwindigkeit
des Haltezylinders gleich der Druckgeschwindigkeit ist. Es ist dadurch möglich,
schon kleinste Abweichungen der Spannrolle aus der Mittellage durch Vorwärts- oder
Rückwärtsdrehen des Stellrades zu korrigieren. Die Spannrolle macht daher auch bei
höchsten Druckgeschwindigkeiten nur eine kleine Pendelbewegung und kann niemals
gegen die festen Anschläge laufen, die an sich nur zum Einziehen der Papierbahn
oder bei einem Defekt an der elektrischen Schalteinrichtung benötigt werden. Hier
liegt auch der Vorteil gegenüber der bekannten Tänzerwalze, die, wie schon der Name
sagt, fortgesetzt mit großem Hub auf- und abläuft und häufig, besonders bei hohen
Druckgeschwindigkeiten und beim Rollenwechsel, gegen ihre Begrenzungsanschläge läuft.
Der ständige Richtungswechsel der schweren Tänzerwalze verursacht aber Stöße und
bringt Spannungsschwankungen in der Papierbahn mit sich. Dieser Mangel läßt sich
bei der Verwendung von sogenannten PIV-Getrieben für den Gurtantrieb jedoch nicht
beseitigen, da sich die Vorschubfehler des Gurtbandes, die sich bei der ständigen
Änderung des tSbersetzungsverhältnisses zwangläufig ergeben, sehr schnell addieren
oder subtrahieren. Es liegt im Bauprinzip dieses Getriebes, daß sich die Geschwindigkeit
nicht mit der erforderlichen Feinheit regulieren läßt.
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Das Wesen der Erfindung besteht demnach darin, daß nicht wie in der
bisherigen Weise die Papierspannung geregelt wird, sondern daß zur Aufrechterhaltung
der eingestellten Papierspannung eine stoßfreie Regelung der Länge der Papierbahn
zwischen dem Haltezylinder nach der Erfindung und dem ersten Druckwerk erfolgt.
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Mit dem Haltezylinder 8 und der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung
wird eine Trennung zwischen Papierrolle und dem ersten Druckwerk vorgenommen insofern,
als die Übertragungen von Schwankungen im Antrieb der Papierrolle auf die Papierbahn
hinter dem Haltezylinder ausgeschlossen wird.
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Als Vorteil der zusätzlichen Regeleinrichtung gemäß der Erfindung
ergeben sich verringerte Passerdifferenzen, und die Maschinen können mit höherer
Druckgeschwindigkeit laufen. Außerdem treten wesentlich weniger Risse der Papierbahn
auf. Da der Haltezylinder einen Teil der Bremskraft übernimmt, kann der Anpreßdruck
des Gurtbandes geringer gewählt werden, wodurch die Papieroberfläche geschont wird.
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Bei kleineren Rotationsmaschinen kann, wie beispielsweise in F i
g. 3 dargestellt, die Papierbahn ohne besonderen Antrieb durch den Haltezylinder
8 und den Anpreßzylinder 35 abgezogen werden, wobei das Abbremsen der Papierrollen
mit den üblichen bekannten Mitteln durchgeführt wird.