DE10107135A1 - Rollendruckmaschine sowie Verfahren zur Schwingungsdämpfung hieran - Google Patents
Rollendruckmaschine sowie Verfahren zur Schwingungsdämpfung hieranInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rollendruckmaschine, insbesondere Flexodruckmaschine, bei der mehrere Walzen aufeinander abrollen sowie ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung an einer solchen Druckmaschine. Erfindungsgemäß ist eine aktive Dämpfung vorgesehen, bei der auftretende Lageabweichungen zumindest einer Walze erfaßt werden und jeweils entgegengerichtete Dämpfungskräfte auf die zumindest eine Walze gegeben werden. Die Dämpfungskräfte werden mittels eines Aktors erzeugt, der in Abhängigkeit der erfaßten Lageabweichungen angesteuert wird.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rollendruckmaschine, insbesondere eine
Flexodruckmaschine, bei der mehrere Walzen aufeinander abrollen. Die Erfindung
betrifft ferner ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung an einer solchen Druckma
schine.
Der Flexodruck ist bekanntlich ein Hochdruckverfahren. Durch hochstehende, er
habene Druckformanteile auf der Formwalze wird Farbe von einer darauf abrollen
den Farbwalze auf den Bedruckstoff übertragen, der auf einem Gegendruckzylinder
angeordnet ist. Die erhabenen Anteile der Druckform regen Kraftstöße ortogonal
zur Kontaktfläche zwischen Farbwalze und Formwalze sowie Formwalze und dem
Gegendruckzylinder an. Die eingeleiteten Kraftstöße bestehen hierbei aus einem
breitbandigen Frequenzspektrum, das die Walzen zu Schwingungen anregt. Die
Schwingungen führen zu Streifenbildung im Druckbild und beeinträchtigen dessen
Qualität. Drucktechnische Versuche haben ergeben, daß bereits Lageabweichun
gen der Walzenpositionen zueinander von fünf Mikrometer und weniger bei einer
Frequenz größer zehn Hertz als Störungen im Druckbild erkennbar sind.
Um die Auswirkungen dieser Anregung klein zu halten, ist eine Schwingungs
dämpfung der Walzen der Flexodruckmaschine notwendig. Hierzu ist es bekannt,
die Walzen der Maschine möglichst massereich auszubilden, so daß sie eine große
Trägheit erhalten und nur schwer zu Schwingungen anzuregen sind. Hierdurch
werden die Maschinen jedoch dementsprechend schwer. Ferner wurde bereits vor
geschlagen, die Gestelle aus schwingungsabsorbierendem Material herzustellen
oder auch die Druckform mit einer schwingungsdämpfenden Trägerschicht für den
Druckbetrieb zu optimieren. Die hiermit erreichbaren Ergebnisse sind jedoch weiter
verbesserungsfähig.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
Druckmaschine der eingangs genannten Art sowie ein verbessertes Verfahren zur
Schwingungsdämpfung an einer solchen Maschine zu schaffen, die Nachteile des
Standes der Technik vermeiden und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbilden.
Insbesondere solle eine effektivere Schwingungsdämpfung erreicht werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch
1 sowie eine Rollendruckmaschine gemäß Patentanspruch 6 gelöst. Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß ist also eine aktive Dämpfung der Walzen bzw. Zylinder der
Druckmaschine vorgesehen. Es werden auftretende Lageabweichungen zumindest
einer Walze erfaßt, die sodann mit den erfaßten Lageabweichungen jeweils entge
gengerichteten Dämpfungskräften beaufschlagt wird. Die Dämpfungskräfte werden
auf die zumindest eine Walze mittels eines Aktors aufgebracht, der in Abhängigkeit
der erfaßten Lageabweichungen angesteuert wird. Die Dämpfungskräfte werden
also hinsichtlich ihrer Größe und/oder Richtung in Abhängigkeit der tatsächlich auf
tretenden Schwingungen gesteuert. Hierdurch kann eine deutlich verbesserte
Schwingungsdämpfung und damit ein qualitativ hochwertiges Druckbild erreicht
werden.
Die Erfassungsvorrichtung, mit der die auftretenden Lageabweichungen erfaßt
werden, arbeitet vorzugsweise berührungslos. Vorzugsweise kann eine optische
Erfassung, insbesondere ein Lasertriangulationsmesser vorgesehen sein, dessen
Optoelektronik die Position reflektierten Laserlichtes erkennt. Die Änderung der Po
sition des reflektierten Laserlichtes ist proportional zu einer Lageänderung.
Vorzugsweise werden Lageänderungen eines Lagerzapfens des Formzylinders
bzw. eines Lagerbockes erfaßt, an dem die entsprechende Walze der Druckma
schine gelagert ist. Es werden vorteilhafterweise Lageänderungen nahe dem Bau
teil, auf das der Aktor wirkt, erfaßt.
Um die Schwingungen der Druckwalze noch präziser erfassen zu können, ist in
Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, Eigenschwingungen des Meßaufneh
mers, mit dem die Lageabweichungen der entsprechenden Walze erfaßt werden,
zu eliminieren. Hierzu kann ein weiterer Meßaufnehmer vorgesehen sein, der La
geabweichungen des dem Lagerbock zugeordneten Meßaufnehmers erfaßt. Die
Signale des weiteren Meßaufnehmers werden von den Signalen des Meßaufneh
mers zur Erfassung von Lageabweichungen der Druckwalze abgezogen. Nach ei
ner vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist mit dem optoelektronischen Meßauf
nehmer ein Beschleunigungssender verbunden, der Eigenschwingungen des opto
elektronischen Meßaufnehmers erfaßt.
Der Aktor zum Aufbringen der Dämpfungskräfte kann grundsätzlich verschieden
ausgebildet sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung arbeitet er
nach dem piezoelektrischen Prinzip. Mittels einem Piezoelement können einerseits
sehr kurze Ansprechzeiten realisiert und andererseits ausreichend große Kräfte zur
Dämpfung der Walzenschwingungen aufgebracht werden. Ein elektrisches Ansteu
ersignal wird in einem Leistungssteller in eine Spannung überführt, die einen Pie
zokristall zur Längenänderung veranlaßt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann der Aktor nach
dem elektromagnetischen Prinzip arbeiten. Die geforderten Ansprechzeiten und
notwendigen Kräfte können auch durch einen Elektromagneten aufgebracht wer
den. Ein Ansteuersignal wird in einem Leistungssteller hochgetaktet und in eine
Spannung gewandelt, die sehr schnell einen hohen Strom treibt. Der Strom führt in
Verbindung mit dem Elektromagneten zu einer entsprechenden Kraft.
In Weiterbildung der Erfindung wirkt der Aktor auf einen Lagerbock ein, an dem die
Formwalze der Druckmaschine gelagert ist. Zweckmäßigerweise ist jedem der La
ger der Formwalze ein entsprechender Aktor zugeordnet.
Der Aktor kann einachsig ausgebildet sein, d. h. er beaufschlagt die entsprechende
Walze nur in einer Richtung bzw. in der dazu umgekehrten Richtung mit Dämp
fungskräften. Vorzugsweise ist der Aktor derart ausgerichtet und angeordnet, daß
die Dämpfungskräfte ortogonal zur Kontaktfläche zwischen der Farbwalze und der
Formwalze und/oder ortogonal zur Kontaktfläche zwischen Formwalze und dem
den Bedruckstoff tragenden Gegendruckzylinder gerichtet sind.
Die Ansteuerung des Aktors bzw. der mehreren Aktoren erfolgt vorzugsweise mit
tels eines speziellen Reglers.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist ein nichtlinearer Regler zur
Ansteuerung des Aktors vorgesehen. Um die aus den Kraftstößen durch die Erhe
bungen der Druckform resultierenden Lageabweichungen zu minimieren, ist eine
schnelle Erfassung der Lage und starke Reaktion schon bei kleinen Auslenkungen
notwendig. Das System ändert seine Eigenschaften zwischen dem Auftreten der
punktuellen oder flächigen Bindung und den druckfreien Lücken sehr stark. Hier
durch besitzt das System im Betrieb im hohen Maße nicht lineare Eigenschaften, so
daß die auftretenden Schwingungen durch einen nichtlinearen Regler besonders
effektiv gedämpft werden können. Insbesondere kann eine Sliding-Mode-Regelung
zur Ansteuerung des Aktors eingesetzt werden oder ein ähnlicher nichtlinearer
Regler Anwendung finden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist eine adaptive Ge
gensteuerung vorgesehen. Insbesondere kann eine sich wiederholende Abwei
chung pro Umdrehung der jeweiligen Walze gemessen und winkelfest bei der Um
drehung der Walze bewertet werden. Der zu kompensierende Anteil der Abwei
chung zwischen Soll- und Istlage der am Druckprozeß beteiligten Walzen hat die
Eigenschaft, pro Umdrehung des Formzylinders wiederzukehren. Es kann daher
ein ortsfester, über die Winkellage der Walzen zugeordneter Algorithmus die jeweils
noch verbleibende Abweichung bewerten und die Gegensteuerung so beeinflussen,
daß die Abweichung ausgeglichen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Flexodruckma
schine mit aktiver Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von Schwingun
gen,
Fig. 2 eine schematische, perspektivische Detailansicht eines Meßaufnehmers
zur Erfassung von Lageabweichungen eines Formzylinders der Flexo
druckmaschine aus Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische, perspektivische Detailansicht eines dem Formzylin
der der Flexodruckmaschine aus den vorhergehenden Figuren bzw.
dessen Lagerbock zugeordneten Aktors zur Beaufschlagung der Form
walze mit Dämpfungskräften, und
Fig. 4 ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen Lageabweichung und
Drehwinkel des Formzylinders zeigt.
Die in den Zeichnungen gezeigte Flexodruckmaschine besitzt einen Formzylinder
1, auf dessen Mantelfläche in der üblichen Weise Klischees 2 aufgebracht sind. Auf
einer Seite des Formzylinders 1 ist parallel zu diesem eine Farbwalze 3 angeordnet,
die auf dem Formzylinder 1 abrollen kann und die Klischees 2 mit Druckfarbe
versieht. Auf der gegenüberliegenden Seite der Farbwalze 3 ist ein Gegendruckzy
linder 4 vorgesehen, der in üblicher Weise das zu bedruckende Material trägt und in
der üblichen Weise parallel zum Formzylinder 1 angeordnet ist und auf diesem ab
rollen kann (vgl. Fig. 1).
Die Farbwalze 3, der Formzylinder 1 sowie der Gegendruckzylinder 4 sind jeweils
mittels Lagerböcken 6 gelagert, die stirnseitig Lagerzapfen der Walzen bzw. Zylin
der tragen. Wie Fig. 1 zeigt, sitzen die Lagerböcke 6, die die Farbwalze 3 und den
Formzylinder 1 lagern, längsverschieblich auf einem Maschinengestell 5. Mittels am
Maschinengestell 5 abgestützter Spindeln 7 können die Lagerböcke 6 und damit
die Farbwalze 3 sowie der Formzylinder 1 senkrecht zu ihrer Rotationsachse ver
stellt werden. In der gezeigten Ausführungsform sind die Farbwalze 3, der Formzy
linder 1 sowie der Gegendruckzylinder 4 hintereinander entlang einer Geraden an
geordnet.
Dem Formzylinder 1 ist eine Erfassungseinrichtung 8 zugeordnet, die dessen La
geabweichungen aus einer Sollage erfaßt. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Erfassungsein
richtung 8 ein Lasertriangulationsmesser, der im Bereich des den Formzylinder 1
tragenden Lagerbocks 6 am Maschinengestell 5 befestigt ist und Lageabweichun
gen des in dem Lagerbock 6 gelagerten Lagerzapfens 9 des Formzylinders 1 er
faßt. Mittels einer Laserdiode 10 wird auf den Lagerzapfen 9 Laserlicht geworfen,
das von dem Lagerzapfen 9 reflektiert und von einer optoelektronischen Einheit 11
aufgefangen wird (vgl. Fig. 2). Die optoelektronische Einheit 11 erkennt die Positi
on des reflektierten Laserlichtes. Dessen Positionsänderung ist proportional der
Abstandsänderung, die der Lagerzapfen 9 von der Erfassungseinrichtung 8 erfährt.
Der Ausgang der Erfassungseinrichtung 8 ist also proportional zur Bewegung des
Lagerbocks 10 bzw. des Formzylinders 1. Wie Fig. 1 zeigt, werden Lageänderun
gen des Formzylinders 1 senkrecht zu dessen Berührungspunkt bzw. -linie mit der
Farbwalze 3 sowie senkrecht zu dessen Berührungspunkt bzw. -linie mit dem Ge
gendruckzylinder 4 erfaßt. Es wird also eine Verschiebung des Formzylinders er
faßt, die durch Kraftstöße von dem Gegendruckzylinder 4 her und von der Farbwalze
3 her induziert werden. Dies ist in Fig. 1 die Richtung von links nach rechts und
umgekehrt entlang der Spindeln 7.
Anstelle der Erfassung der Lageänderungen des Lagerzapfens 9 wäre es auch
möglich, unmittelbar Lageänderungen des Formzylinders 1 selbst zu erfassen. Die
beschriebene und gezeigte Ausführung mit mittelbarer Erfassung der Lageände
rungen besitzt jedoch Vorteile hinsichtlich der Anordnung und Befestigung der Er
fassungseinrichtung 8.
Um Eigenschwingungen der Erfassungseinrichtung 8 zu kompensieren und die La
geänderungen des Formzylinders 1 präziser erfassen zu können, kann mit der Er
fassungseinrichtung 8 ein nicht näher dargestellter entsprechender Sensor, insbe
sondere ein Beschleunigungssensor verbunden werden, dessen Signal mit dem
Meßwert der Erfassungseinrichtung 8 verrechnet wird, um den Eigenschwingungs
anteil der Erfassungseinrichtung 8 aus deren Signal herauszurechnen.
Die die unerwünschten Schwingungen, d. h. Lageänderungen des Formzylinders 1
wiedergebenden Meßwerte der Erfassungseinrichtung 8 werden dazu benutzt, um
den Lageänderungen entgegengerichtete Kräfte auf den Formzylinder 1 aufzubrin
gen. Hierzu ist ein Aktor 12 vorgesehen, der am Maschinengestell 5 befestigbar ist
und den Lagerbock 6 für den Formzylinder 1 mit Dämpfungskräften beaufschlagen
kann. In der gezeichneten Ausführungsform besteht der Aktor 12 aus einem Elek
tromagneten (vgl. Fig. 3), der mit einem Dauermagneten 14 zusammenwirkt, der
an dem Lagerbock 6 des Formzylinders 1 angebracht ist. Der Aktor 12 übt auf den
Lagerbock 6 Kräfte aus, die in die entgegengesetzte Richtung zu den Stoßkräften
gehen, die auf den Formzylinder 1 von dem Gegendruckzylinder 4 bzw. der Farb
walze 3 her einwirken. In Fig. 1 wirken die Kräfte des Aktors 12 von rechts nach
links, d. h. parallel zur Spindel 7.
Um den Aktor anzuregen, werden die Signale der Erfassungseinrichtung 8 in einem
Computer 13 in ein Aktorsignal gewandelt. Der Computer 13 kann hierzu eine nicht
lineare Regelung anwenden, wie z. B. eine sogenannte Sliding-Mode-Regelung
oder eine ähnlich nichtlineare Regelung.
Der Computer 13 kann auch ein adaptive Gegensteuerung anwenden. Bei diesem
Verfahren wird die sich wiederholende Abweichung pro Umdrehung des Formzylin
ders 1 gemessen und winkelfest bei der Umdrehung des Formzylinders bewertet.
Der zu kompensierende Anteil der Lageabweichung hat die Eigenschaft, pro Um
drehung des Formzylinders 1 wiederzukehren, wie dies beispielhaft in Fig. 4 an
gegeben ist. Ein ortsfester, über die Winkellage des Formzylinders 1 zugeordneter
Algorithmus kann die jeweils noch verbleibende Abweichung bewerten und die Ge
gensteuerung so beeinflussen, daß die Abweichungen ausgeglichen werden. Mit
tels einem adaptiven Regler kann eine effiziente Schwingungsdämpfung erzielt
werden.
Die von dem Computer 13 generierten Stellsignale werden in eine Leistungselek
tronik gespeist, die die Stellsignale hochtaktet und in eine Spannung umwandelt,
die sehr schnell einen hohen Strom treibt. Dieser führt in Verbindung mit dem Elek
tromagneten des Aktors 12 zu einer entsprechenden Kraft auf den Lagerbock 6, die
den ungewünschten Lageänderungen entgegenwirkt.
Claims (14)
1. Verfahren zur Schwingungsdämpfung an Rollendruckmaschinen, insbesonde
re Flexodruckmaschinen, bei denen mehrere Walzen (1, 3, 4) aufeinander ab
rollen, mit folgenden Schritten:
- a) Erfassung von auftretenden Lageabweichungen zumindest einer Walze (1), und
- b) Beaufschlagung der zumindest einen Walze (1) mit den erfaßten Lageab weichungen jeweils entgegengerichteten Dämpfungskräften mittels eines Aktors (12), der in Abhängigkeit der erfaßten Lageabweichungen ange steuert wird.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei mit dem Aktor (12) auf
die Lagerung (6) der zumindest einen Walze (1) eingewirkt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lageabwei
chungen mittels eines Meßaufnehmers (8) erfaßt werden, dessen Eigen
schwingungen wiederum mittels eines weiteren Meßaufnehmers erfaßt wer
den und Signale des weiteren Meßaufnehmers mit Lageabweichungssignalen
des einen Meßaufnehmers (8) verrechnet werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (12)
mittels eines nicht linearen Reglers (13) angesteuert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Aktor (12) mittels ei
nes adaptiven Reglers (13) und der dazugehörigen Leistungselektronik (14)
angesteuert wird.
6. Rollendruckmaschine, insbesondere Flexodruckmaschine, mit mehreren auf
einander abrollbaren Walzen (1, 3, 4), einer Erfassungsvorrichtung (8) zur
Erfassung von auftretenden Lageabweichungen zumindest einer Walze (1),
einem Aktor (12) zur Beaufschlagung der zumindest einen Walze (1) mit
Dämpfungskräften sowie einer Steuervorrichtung (13, 14) zur Ansteuerung
des Aktors (12) in Abhängigkeit der erfaßten Lageabweichungen.
7. Rollendruckmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Aktor
(12) mit einer Lagerung (6) der zumindest einen Walze (1) in Wirkverbindung
bringbar ist.
8. Rollendruckmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Aktor (12) ein Piezoelement aufweist.
9. Rollendruckmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Aktor (12) einen Elektromagneten aufweist.
10. Rollendruckmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Erfassungsvorrichtung (8) berührungslos arbeitend ausgebildet ist, insbeson
dere einen optoelektronischen Meßaufnehmer (10, 11) besitzt.
11. Rollendruckmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Erfassungsvorrichtung (8) ein Schwingungssensor zur Erfassung von Schwin
gungen der Erfassungsvorrichtung (8) zugeordnet und eine Auswerteeinheit
(13) zur Verrechnung der Signale des Schwingungssensors mit den Signalen
der Erfassungsvorrichtung (8) vorgesehen ist.
12. Rollendruckmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Steuervorrichtung (13) als nicht linearer Regler ausgebildet ist.
13. Rollendruckmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei die Steuer
vorrichtung (13) als adaptiver Regler ausgebildet ist.
14. Rollendruckmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
zumindest eine Walze (1) ein Formzylinder der Druckmaschine ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001107135 DE10107135A1 (de) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | Rollendruckmaschine sowie Verfahren zur Schwingungsdämpfung hieran |
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Publications (1)
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