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Die
Erfindung betrifft ein Druckwerk einer Druckmaschine.
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Druckwerke
von Druckmaschinen weisen mehrere aufeinander abrollende Zylinder
bzw. Walzen auf, so zum Beispiel im Offsetdruck einen auf einem
Formzylinder abrollenden Übertragungszylinder,
wobei der Übertragungszylinder
in der Regel auf einem Gegendruckzylinder abrollt. Der Formzylinder wird
auch als Druckplattenzylinder und der Übertragungszylinder als Gummituchzylinder
bezeichnet. Beim Abrollen der Zylinder aufeinander können sich Zylinderschwingungen
ausbilden, welche die Druckqualität negativ beeinflussen.
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Zur
Minimierung von Zylinderschwingungen zwischen dem Formzylinder und
dem Übertragungszylinder
werden nach dem Stand der Technik sogenannte Schmitzringe eingesetzt,
die auf dem Formzylinder und Übertragungszylinder
positioniert werden. Da insbesondere an Bogendruckmaschinen Bedruckstoffe
mit stark variierenden Dicken verarbeitet werden müssen, können zur
Schwingungsminimierung zwischen dem Übertragungszylinder und dem Gegendruckzylinder
keine Schmitzringe verwendet werden.
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Hiervon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde
ein neuartiges Druckwerk einer Druckmaschine zu schaffen.
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Dieses
Problem wird durch ein Druckwerk einer Druckmaschine gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Druckwerk
weist Zylinderpaare aus aufeinander abrollenden Zylindern bzw. Walzen
auf, wobei an mindestens einer Seite mindestens eines Zylinderpaars
an Zapfen der aufeinander abrollenden Zylinder des Zylinderpaars eine
Schwingungskompensationseinrichtung angeordnet ist, wobei ein erstes
Teil der Schwingungskompensationseinrichtung an einem Zapfen eines ersten
Zylinders des Zylinderpaars drehbar gelagert ist, wobei ein zweites
Teil der Schwingungskompensationseinrichtung an einem Zapfen eines
zweiten Zylinders des Zylinderpaars drehbar gelagert ist, und wobei
die beiden Teile der Schwingungskompensationseinrichtung über ein
Kupplungselement derart miteinander verbunden sind, dass bei geöffnetem Kupplungselement
ein Achsabstand zwischen den Zylindern einstellbar ist, wohingegen
bei geschlossenem Kupplungselement insbesondere in einer Druck-An-Stellung
der Zylinder der Achsabstand zwischen den Zylindern durch die Schwingungskompensationseinrichtung
fixiert ist.
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Im
Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird eine Druckmaschine mit
mindestens einer Schwingungskompensationseinrichtung vorgeschlagen,
die an Zapfen der aufeinander abrollenden und hinsichtlich ihres
Schwingungsverhaltens zu optimierenden Zylindern gelagert ist. Jede
der Schwingungskompensationseinrichtungen wird von zwei Teilen gebildet,
wobei jedes der Teile an jeweils einem Zapfen der beiden aufeinander
abrollenden Zylinder gelagert ist. Die beiden Teile sind über das Kupplungselement
miteinander verbunden, wobei bei geöffnetem Kupplungselement der
Achsabstand zwischen den Zylindern einstellbar ist, um so den Abstand
zwischen den aufeinander abrollenden Zylindern anzupassen. Bei geschlossenem
Kupplungselement ist der Achsabstand zwischen den Zylindern fixiert.
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Bevorzugt
sind die aufeinander abrollenden Zylinder des Zylinderpaars als Übertragungszylinder und
Gegendruckzylinder ausgeführt.
In diesem Fall kann auf einfache Art und Weise bei geöffnetem Kupplungselement
der Achsabstand zwischen den Zylindern eingestellt werden, um die
Druckmaschine an variierende Dicken des Bedruckstoffs anzupassen.
Das Kupplungselement kann sowohl in einer Druck-Ab-Stellung als
auch in einer Druck-An-Stellung der beiden Zylinder geöffnet werden.
Bei einem geschlossenen Kupplungselement in einer Druck-An-Stellung der beiden
Zylinder ist der dann eingestellte, an die Bedruckstoffdicke angepasste Achsabstand
zwischen dem Übertragungszylinder und
dem Gegendruckzylinder fixiert, um so das Schwingungsverhalten dieser
beiden Zylinder beim Abrollen derselben aufeinander zu optimieren.
Mit der hier vorliegenden Erfindung kann demnach mit einfachen konstruktiven
Mitteln eine passive Schwingungskompensation zwischen einem Übertragungszylinder
und einem Gegendruckzylinder eines Druckwerks bereitgestellt werden.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist den beiden Teilen der oder
jeder Schwingungskompensationseinrichtung mindestens ein Aktuator
zur zusätzlichen
aktiven Schwingungskompensation zugeordnet. Sensoren, welche die
Schwingung der Zylinder des Zylinderpaars messen, übermitteln
Messsignale an eine Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung, wobei
die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung hiervon abhängig Stellsignale
für den
oder jeden Aktuator zur aktiven Schwingungskompensation erzeugt.
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Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden, ohne hierauf beschränkt
zu sein, an Hand der Zeichnung näher
erläutert.
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Dabei
zeigt:
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1:
eine schematisierte, perspektivische Ansicht eines Zylinderpaars
aus zwei aufeinander abrollenden Zylindern eines erfindungsgemäßen Druckwerks
einer Druckmaschine;
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2:
eine Schwingungskompensationseinrichtung der Anordnung gemäß 1 in
Alleindarstellung;
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3:
ein kolbenartiges Führungselement der
Schwingungskompensationseinrichtung gemäß 2; und
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4:
eine alternative Schwingungskompensationseinrichtung.
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Nachfolgend
wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 4 in
größerem Detail
beschrieben.
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1 zeigt
ein Zylinderpaar 10 eines erfindungsgemäßen Druckwerks einer Druckmaschine, wobei
das Zylinderpaar 10 der 1 von einem Übertragungszylinder 11 und
einem Gegendruckzylinder 12 gebildet wird. Der Übertragungszylinder 11 wird
auch als Gummituchzylinder bezeichnet. Zwischen dem Übertragungszylinder 11 und
dem Gegendruckzylinder 12 ist ein Spalt 13 ausgebildet,
wobei durch den Spalt 13 ein nicht-dargestellter Bedruckstoff
bewegt wird. Der Übertragungszylinder 11 und
Gegendruckzylinder 12 sind über Zapfen 14 bzw. 15 an
einem nicht-dargestellten Rahmen des Druckwerks gelagert.
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Im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der hier vorliegenden Erfindung gemäß 1 ist auf
beiden Seiten des Zylinderpaars 10 der aufeinander abrollenden
Zylinder 11 und 12 jeweils eine Schwingungskompensationseinrichtung 16 angeordnet.
Jede der beiden Schwingungskompensationseinrichtungen 16 besteht
aus zwei Teilen 17 bzw. 18, wobei ein erstes Teil 17 jeder
Schwingungskompensationseinrichtung 16 am Zapfen 14 des Übertragungszylinders 11 drehbar
gelagert ist, wohingegen das Teil 18 der Schwingungskompensationseinrichtungen 16 am
Zapfen 15 des Gegendruckzylinders 12 drehbar gelagert
ist. Wie 2 entnommen werden kann, sind
hierzu in die Teile 17 und 18 der Schwingungskompensationseinrichtungen 16 Bohrungen 19 zur
Aufnahme der Zapfen 14 bzw. 15 der Zylinder 11 bzw. 12 eingebracht,
wobei die Zapfen 14 bzw. 15 jeweils über in die
Bohrungen 19 integrierte Wälzlager drehbar in den Teilen 17 bzw. 18 gelagert
sind. Es ist selbstverständlich,
dass anstelle von Wälzlagern
auch andere Lagertypen Verwendung finden können.
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Die
beiden an den Zapfen 14 bzw. 15 unterschiedlicher
Zylinder 11 bzw. 12 gelagerten Teile 17 und 18 der
Schwingungskompensationseinrichtungen 16 sind je weils durch
Kupplungselemente 20 miteinander verbunden. Das Kupplungselement 20 kann
geöffnet
sowie geschlossen werden, wobei bei Vorliegen eines steuerungsseitigen
Druck-Ab-Kommandos oder in einer Druck-Ab-Stellung der Zylinder 11 und 12 oder
bei einem Maschinenstillstand das Kupplungselement 20 geöffnet werden
kann, um einen Achsabstand A (siehe 2) zwischen
den Zylindern 11 und 12 einzustellen. Über den
Achsabstand A zwischen den Zylindern 11 und 12 kann
die Abmessung des Spalts 13 an die Dicke des zu bedruckenden
Bedruckstoffs angepasst werden. In einer Druck-An-Stellung der Zylinder 11 und 12 wird
das Kupplungselement 20 geschlossen, um so den Achsabstand
A zwischen den Zylindern 11 und 12 zu fixieren
und eine passive Schwingungskompensation bereitzustellen.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
verfügt das
Kupplungselement 20 über
zwei kolbenartige Führungselemente 21.
Die Führungselemente 21 sind
jeweils mit dem Teil 17 einer Schwingungskompensationseinrichtung 16 fest
verbunden, wobei die Führungselemente 21 in
entsprechenden Bohrungen 22 des anderen Teils 18 der
Schwingungskompensationseinrichtungen 16 geführt sind. 3 zeigt
ein derartiges kolbenartiges Führungselement 21 in
Alleindarstellung. Mit einem oberen Gewindeabschnitt 23 ist
das Führungselement 21 am
Teil 17 der Schwingungskompensationseinrichtung 16 verschraubt,
mit einem gegenüberliegenden
Abschnitt 24 hingegen ist dasselbe in der Bohrung 22 des
anderen Teils 18 der Schwingungskompensationseinrichtung 16 geführt.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 3 ist das Führungselement 21 im
unteren Abschnitt 24, mit welchem dasselbe in der Bohrung 22 des
Teils 18 geführt
ist, dünnwandig
ausgeführt.
In diesen Abschnitt 24 ist in das Führungselement 21 ein
Aufnahmeraum 25 für
ein Fluid, zum Beispiel Öl,
integriert, wobei Wandungen 26, die den Aufnahmeraum 25 nach
außen
begrenzen, relativ dünnwandig
sowie elastisch verformbar ausgebildet sind. Durch Zufuhr des Fluids in
den Aufnahmeraum 25 und/oder durch Erhöhung des Drucks innerhalb des
Aufnahmeraums 25 können
die Wandungen 26 elastisch verformt werden, so dass hierdurch
eine Fixierung des Führungselements 21 in
der jeweiligen Bohrung 22 realisiert werden kann. Auf diese
Art und Weise kann demnach durch Zuführen oder Abführen von
Fluid bzw. durch das Druckbeaufschlagen des Fluids das Kupplungselement 20 geöffnet bzw.
geschlossen werden.
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An
dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das Kupplungselement 20 zwischen
den beiden Teilen 17 und 18 der Schwingungskompensationseinrichtungen 16 selbstverständlich auch
auf andere Art und Weise ausgeführt
werden kann. So ist es zum Beispiel im Sinne der hier vorliegenden
Erfindung möglich,
die Kupplungseinrichtung 20 über massive Führungselemente 21 zu
realisieren, die an einem Teil der Schwingungskompensationseinrichtung 16 befestigt
und in einer Bohrung des anderen Teils derselben derart geführt sind,
dass zwischen dem Führungselement
und der Bohrung als Schmiermittel eine elektrorheologische oder
magnetorheologische Flüssigkeit
eingesetzt werden kann, deren Viskosität durch Anlegen einer elektrischen
Spannung oder eines magnetischen Felds veränderbar ist. Zum Öffnen bzw.
Schließen
eines derartigen Kupplungselements muss dann lediglich die elektrische Spannung
bzw. das magnetische Feld angeschaltet bzw. abgeschaltet werden.
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Eine
weitere Ausführungsform
(nicht gezeigt) des Kupplungselements kann ebenfalls die Möglichkeiten
elektro- bzw. magnetorheologischer Flüssigkeiten nutzen, allerdings
kombiniert mit dem Verdrängungseffekt
der Flüssigkeit
in kommunizierenden Kammern. Zu diesem Zweck sind Kammern in den
Führungselementen 21 und
die Bohrungen 22 im Teil 18 strömungsmechanisch
in Wirkverbindung. Bei geöffneter
Kupplung kann die Flüssigkeit
je nach Richtung der Relativbewegung von Teil 17 zu Teil 18 von
den Kammern im Führungselement 21 in
die oder jede Bohrung 22 strömen oder umgekehrt. Durch den
Aufbau von elektrischen oder magnetischen Feldern wird die Viskosität der elektro-
bzw. magnetorheologischen Flüssigkeit
drastisch erhöht und
damit die Kupplung praktisch geschlossen, da der Flüssigkeitsaustausch
zwischen den Kammern und damit die Relativbewegung von Teil 17 zu 18 weitgehend
unterbunden werden.
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In
einer weiteren Ausbaustufe der hier vorliegenden Erfindung kann
zusätzlich
zu der oben beschriebenen passiven Schwingungskompensation eine
aktive Schwingungskompensation zum Einsatz kommen. So zeigt 4 eine
Schwingungskompensationseinrichtung 27, der Aktuatoren 28 zur
Bereitstellung einer aktiven Schwingungskompensation zugeordnet
sind. Nachfolgend wird nur auf die Details eingegangen, welche die
Schwingungskompensationseinrichtung 27 der 4 von
der Schwingungskompensationseinrichtung 16 der 2 unterscheiden.
Für gleiche
Baugruppen werden zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen gleiche
Bezugsziffern verwendet.
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Gemäß 4 sind
zwischen den beiden Teile 17 und 18 der Schwingungskompensationseinrichtung 27 mehrere
Aktuatoren 28 positioniert. Die Aktuatoren greifen einerseits
an einem zwischen den beiden Teilen 17 und 18 positionierten
Mittelteil 29 und andererseits am Teil 17 an.
Auf der gegenüberliegenden
Seite des Mittelteils 29 sind die stiftartigen Führungselemente 21 befestigt,
die wiederum in den Bohrungen 22 des Teils 18 geführt sind. Über nicht-dargestellte
Sensoren, welche das Schwingungsverhalten der aufeinander abrollenden
Zylinder 11 und 12 des Zylinderpaars 10 messen,
sind entsprechende Messwerte an eine ebenfalls nicht-dargestellte
Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung weiterleitbar, wobei die Steuerungs-
bzw. Regelungseinrichtung abhängig
von den Messwerten der Sensoren Stellsignale für die Aktuatoren 28 erzeugt,
um im Wege einer aktiven Schwingungskompensation den Zylinderschwingungen
entgegenzuwirken.
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Die
Aktuatoren 28 sind vorzugsweise als piezokeramische Aktuatoren
ausgeführt,
mit Hilfe derer bei kurzen Stellhüben in der Größenordnung
von 0,01 mm hohe Stellkräfte
in der Größenordnung
von 10 kN realisiert werden können.
Des weiteren erlauben derartige piezokeramische Aktuatoren schnelle Stellhübe bei Frequenzen
im erforderlichen Frequenzbereich bis 500 Hz. Auf diese Art und
Weise kann demnach mit einfachen Mitteln eine aktive Schwingungskompensation
zwischen dem Übertragungszylinder 11 und
dem Gegendruckzylinder 12 des Zylinderpaars 10 realisiert
werden.
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Im
Maschinenstillstand sowie in allen Betriebszuständen mit Druck-Ab-Position
der Zylinder 11 und 12 des Zylinderpaars 10 ist
das Kupplungselement 20 zwischen den Teilen 17 und 18 der Schwingungskompensationseinrichtungen 16 bzw. 27 geöffnet, so
dass im Maschinenstillstand sowie in Druck-Ab-Position der Zylinder 11 und 12 der
Achsabstand A zwischen den Zylindern eingestellt werden kann. In
einer Druck-An-Position der Zylinder 11 und 12 ist
hingegen das Kupplungselement 20 der Schwingungskompensationseinrichtungen 16 bzw. 27 geschlossen
bzw. blockiert, um so den Axialabstand zwischen den Zylindern 11 und 12 zu
fixieren. Zusätzlich
kann über
Aktuatoren eine aktive Schwingungskompensation bereitgestellt werden.
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Die
Erfindung findet vorzugsweise bei Zylinderpaaren aus Übertragungszylinder
und Gegendruckzylinder in Bogendruckmaschinen Verwendung.
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- 10
- Zylinderpaar
- 11
- Übertragungszylinder
- 12
- Gegendruckzylinder
- 13
- Spalt
- 14
- Zapfen
- 15
- Zapfen
- 16
- Schwingungskompensationseinrichtung
- 17
- Teil
- 18
- Teil
- 19
- Bohrung
- 20
- Kupplungselement
- 21
- Führungselement
- 22
- Bohrung
- 23
- Gewindeabschnitt
- 24
- Abschnitt
- 25
- Aufnahmeraum
- 26
- Wandung
- 27
- Schwingungskompensationseinrichtung
- 28
- Aktuator
- 29
- Mittelteil