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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Synchronisierung der Drehbewegung
von einzeln angetriebenen Rotationskörpern mit der Drehbewegung
von Rotationskörpern in Druckmaschinen, die zentral von
mindestens einem Druckmaschinenantrieb über einen Antriebsräderzug
antreibbar sind.
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In
Rotationsdruckmaschinen mit zentralem Antriebsräderzug
ist jedem anzutreibenden Rotationskörper (Zylinder, Trommel,
Walze ...) bzw. dessen Schenkel oder Welle zumindest ein Antriebszahnrad zugeordnet,
dass mit einem oder mehreren Zahnrädern benachbarter Rotationskörper
im Eingriff steht. Über den Antriebsräderzug werden
die Antriebsdrehmomente von einem oder mehreren Druckmaschinenantrieben
auf die Rotationskörper übertragen. Ein konstanter
Drehmomentfluss im Antriebsräderzug bewirkt eine sichere
Zahnflankenanlage der Antriebszahnräder und somit eine
konstante Umfangsgeschwindigkeit, die Vorraussetzung für
eine hohe Druckqualität ist.
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Zur
Farb- oder Lackübertragung auf den Bedruckstoff stehen
jeweils benachbarte Rotationskörper in Abrollkontakt. Über
den reibschlüssigen Oberflächenkontakt der benachbarten
Rotationskörper werden zusätzliche Drehmomente übertragen.
Dies ist auch dann der Fall, wenn zwischen den aufeinander abrollenden
Rotationskörpern keine Antriebsverbindung über
den Antriebsräderzug besteht. Die über den Oberflächenkontakt übertragenen
Drehmomente überlagern den Drehmomenffluss im Antriebsräderzug
und können zu einer Verringerung der Verspannmomente im
Antriebsräderzug bis hin zum Zahnflankenwechsel führen,
wodurch Dublieren verursacht wird und ein unsauberes Druckbild entsteht.
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In
Offset-Rotationsdruckmaschinen werden zunehmend Druckformzylinder
bzw. Plattenzylinder mit Einzelantrieben ausgestattet, um Rüstzeiten
einzusparen und druckwerkspezifische Registerkorrekturen auszuführen.
Die Druckformzylinder übertragen das Druckteilbild jeweils über
einen Gummituchzylinder auf einen den Bedruckstoff führenden
Gegendruckzylinder. Infolge des reibschlüssigen Oberflächenkontaktes
werden dabei auch Drehmomente des Einzelantriebs vom Druckformzylinder
auf den benachbarten Gummituchzylinder übertragen und zu einem
Teil über das dem Gummituchzylinder zugeordnete Antriebszahnrad
in den Antriebsräderzug eingeleitet. Dies führt
zu einer Entlastung des Antriebsräderzuges, insbesondere
zu einer Verringerung der Verspannung zwischen den Antriebszahnrädern
von Gummituch- und antriebsseitig vorgeordnetem Gegendruckzylinder.
Nachteilig daran ist, dass es dadurch bei einer Drehmomentschwankung
im Antriebs räderzug eher zu einem Wechsel der Zahnflankenanlage
an der stets mit Zahnspiel behafteten Zahneingriffsstelle kommt,
so dass am Gummituchzylinder innerhalb des Zahnspiels unkontrollierte Drehwinkellageschwankungen
auftreten. Da der separat angetriebene Druckformzylinder zur Synchronisierung
seiner Drehbewegung mit dem zentral angetriebenen Gummituchzylinder
die Drehwinkel- oder Drehbewegungs-Sollwerte üblicherweise
von einem auf der Welle des Gummituchzylinders angeordneten Drehwinkel-
oder Drehbewegungs- Sollwertgeber erhält, werden Lastwechselreaktionen
des Gummituchzylinders zusätzlich auch auf die Lageregelung
des Einzelantriebs am Druckformzylinder übertragen, so dass
dessen Drehbewegung ebenfalls mit Störungen überlagert
ist. Umfangsregisterabweichungen und Beeinträchtigungen
der Qualität der Druckbildübertragung auf den
Bedruckstoff sind die Folge.
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In
der
DE 10 2005
021 334 A1 wird zur Vermeidung von Zahnspiel im Antriebsräderzug
einer Druckmaschine mit Druckformzylinder-Einzelantrieben ein zusätzlicher
Zahnradtrieb parallel zum Antriebsräderzug beschrieben,
der mit dem Antriebsräderzug zwei Zahneingriffsstellen
aufweist und durch Axialkräfte oder zusätzliche
Drehmomente Lastwechselreaktionen im Antriebsräderzug reduzieren soll.
Dazu ist zwischen dem Gummituchzylinder und einem vorgeordneten
Rotationskörper eine zusätzliche Achse für
den Zahnradtrieb ausgebildet. Nachteilig daran ist der Aufwand für
die zusätzliche Antriebsachse und der zusätzlich
benötigte Bauraum, der an dieser Stelle nicht zur Verfügung
steht.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bauraum sparende
und einfach realisierbare Vorrichtung zur Vermeidung des Zahnflankenwechsels
oder Zahnspiels an Drehwinkel- oder Drehbewegungs- Sollwertgeberwellen
des Antriebsräderzuges in Druckmaschinen mit lagegeregelten Einzelantrieben
zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des ersten
Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 6.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung zur Synchronisierung
der Drehbewegung von einzeln angetriebenen Rotationskörpern
mit der Drehbewegung von Rotationskörpern, die zentral
von einem Druckmaschinenantrieb über einen Antriebsräderzug
antreibbar sind, wobei die Einzelantriebe zwecks Synchronisierung
Lageregelsignale erhalten, die aus Lage- oder Bewegungssignalen
von Drehwinkel- oder Drehbewegungs-Sollwertgebern am Antriebsräderzug
abgeleitet sind, weist an denjenigen Wellen oder Schenkeln, denen
auch die Drehwinkel- oder Drehbewegungs- Sollwertgeber zugeordnet
sind, Zahnflankenwechsel oder Zahnspiel verhindernde getriebetechnische
Mittel auf.
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Mit
der Anordnung insbesondere von Beiläufer-Zahnrädern
auf den Wellen der Drehwinkel- oder Drehbewegungs- Sollwertgeber,
die durch Drehmomente von Einzelantrieben beeinflusst werden, können
Zahnflankenwechsel bei Drehmomentschwankungen im Antriebsräderzug
auf einfache und Bauraum sparende Weise verhindert werden, so dass
die Einzelantriebe nicht durch Lastwechselreaktionen verfälschte
Drehwinkel-Sollwerte des zentralen Druckmaschinenantriebs erhalten.
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An
Offset-Rotationsdruckmaschinen mit Druckformzylinder-Einzelantrieben
sind die Sollwertgeber für die Druckformzylinder-Antriebsmotoren
auf den Gummituchzylinderschenkeln bzw. deren Antriebswellen angeordnet.
Mit Hilfe der Beiläufer an den Gummituchzylinderschenkeln
wird das Zahnflankenabheben an der Zahneingriffsstelle von Gummituchzylinder-
und Gegendruckzylinder-Antriebszahnrad infolge von Drehmomentschwankungen
verhindert und damit die Drehbewegung der Gummituchzylinderwelle
frei von Lastwechselreaktionen, so dass störungsfreie Drehwinkelsollwerte
an die Druckformzylinder-Antriebe ausgegeben werden. Die Beiläuferbaugruppe
am Gummituchzylinder besteht aus einem am vorhandenen ersten Zahnrad
auf der Gummituchzylinderwelle gelagerten zusätzlichen
zweiten Zahnrad, das in Umfangsrichtung federnd gegen das erste
Zahnrad abgestützt ist und gemeinsam mit diesem in das
Gegendruckzylinder-Antriebszahnrad eingreift.
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Ein
zusätzlicher Vorteil einer Beiläuferanordnung
auf der Gummituchzylinderwelle besteht darin, dass damit auch das
vergrößerte Zahnspiel des Gummituchzylinder-Antriebszahnrades
in einer abgeschwenkten Druck-Ab-Position des Gummituchzylinders
(in einem nicht am Druck beteiligten Druckwerk) reduziert werden
kann.
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Im
Folgenden soll die Erfindung am Beispiel einer Offset-Rotationsdruckmaschine
mit Druckformzylinder-Einzelantrieben beispielhaft erläutert
werden. Die dazugehörigen Zeichnungen stellen dabei dar:
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1:
schematische Darstellung eines Ausschnittes aus einem Offset-Druckwerk
mit der Lageregelung eines Druckformzylinders
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2:
konstruktive Ausbildung einer Beiläuferbaugruppe
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Wie
aus der 1 ersichtlich, besteht ein Offset-Druckwerk
im Wesentlichen aus
- – einem Druckformzylinder 1,
der die Form des Druckteilbildes auf seiner Mantelfläche
trägt und von einem (nicht dargestellten) Farbwerk eingefärbt
wird
- – einem das Druckteilbild übertragenden Gummituchzylinder 2 und
- – einem den Bedruckstoff auf seiner Mantelfläche transportierenden
Gegendruckzylinder 3, der mit dem Gummituchzylinder 2 die
Druckzone ausbildet.
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Die
drei Zylinder 1, 2, 3 stehen in direktem oder
indirektem Abrollkontakt ihrer Mantelflächen.
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Der
Gummituchzylinder 2 und Gegendruckzylinder 3 werden über
zugeordnete Antriebszahnräder 5, 6, die
Teil des zentralen Antriebsräderzuges sind, von einem oder
mehreren Druckmaschinenantrieben HM angetrieben. Dem Druckformzylinder 1 ist ein
Einzelantrieb M zugeordnet, der auch als Direktantrieb ausgestaltet
sein kann.
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Zur
Synchronisierung der Drehbewegung des einzeln angetriebenen Druckformzylinders 1 mit der
Drehbewegung des benachbarten, vom Antriebsräderzug angetriebenen
Gummituchzylinders 2 zwecks schlupffreier Druckbildübertragung
ist auf der Welle bzw. einem Schenkel des Gummituchzylinders 2 ein
Drehwinkel- Sollwertgeber G1 und auf dem Schenkel bzw. der Welle
des Druckformzylinders 1 ein zweiter Drehwinkelgeber G2
zur Lagekontrolle des Druckformzylinders angeordnet. Beide Drehwinkelgeber
G1, G2 sind mit einem Antriebsregler R für den Einzelantrieb
M des Druckformzylinders 1 verbunden und bilden in bekannter
Weise eine Antriebsregelung für den Einzelantrieb M.
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An
einem der Schenkel des Gummituchzylinders 2, dem der Drehwinkel-Sollwertgeber
G1 zugeordnet ist, ist ein erstes Zahnrad 5 drehfest angeordnet
und steht im Zahneingriff mit dem Antriebsräderzug.
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Am
ersten Zahnrad 5 ist ein drehbeweglich gegenüber
diesem gelagertes zweites Zahnrad 7 mit gleichem Durchmesser
angeordnet, welches sich in Umfangsrichtung federnd gegen das erste
Zahnrad 5 abstützt und mit dem ersten Zahnrad 5 gemeinsam
in ein dieses antreibende Zahnrad 6, insbesondere am Gegendruckzylinder 3,
eingreift, wobei das erste und zweite Zahnrad 5, 7 an
den entgegen gesetzten Zahnflanken des antreibenden Zahnrades 6 anliegen.
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Das
Beiläuferzahnrad 7 ist als schmaler und daher
raumsparender Zahnkranz mit dem Außendurchmesser des Zahnrades 5 konzentrisch
und drehbeweglich auf einem Bund des ersten Zahnrades 5 gelagert.
Das Beiläuferzahnrad 7 kann konstruktiv sehr einfach
ausgebildet sein, da keine aufwändige Achsführung
mit eigenen Lagerstellen geschaffen werden muss. Der maximale Verdrehwinkel des
Beiläuferzahnrades 7 ist durch Langlöcher
in Umfangsrichtung oder Löcher mit vergrößertem Durchmesser
und in die Löcher eingreifende Anschlagzapfen 8 am
Zahnrad 5 begrenzt.
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Die
Federelemente
9 können beispielsweise in aus dem
Stand der Technik (
DE
1 296 145 A1 ,
DE 1
761 228 B1 ) bekannter Weise in korrespondierenden Aussparungen
in Um fangsrichtung zwischen dem ersten und zweiten Zahnrad
5,
7 oder
im Zahnrad
5 angeordnet sein, wobei eine der Federanschlagflächen
in die Ebene der Federanschlagfläche des anderen Zahnrades
verlängert ist (
2).
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Das
Beiläuferzahnrad 7 auf der Welle des Gummituchzylinders 2 greift
mit dem Zahnrad 5 in das Zahnrad 6 des Gegendruckzylinders 3 ein
und sichert aufgrund seiner Federbelastung das Anliegen der Zähne
des Antriebszahnrades 5 an den Zahnflanken des Antriebszahnrades 6,
indem vorzugsweise bei fluchtender Verzahnung beide Zahnräder 5, 7 unter
Federvorspannung stehen.
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Während
das Beiläuferzahnrad 7 seiner Funktion entsprechend
in kein weiteres Zahnrad eingreift, kann es vorgesehen sein, dass
das Zahnrad 5 Teile Antriebsmomente des Druckmaschinenantriebs HM
an weitere Baugruppen der Druckmaschine weiterleitet, z. B. über
ein frei auf einem der Schenkel/der Welle des Druckformzylinders 1 drehbares Zahnrad 4 auf
ein Farbwerk.
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Ist
ein Druckwerk nicht am Druck beteiligt, wird der Gummituchzylinder 2 vom
Druckformzylinder 1 und Gegendruckzylinder 3 abgeschwenkt.
Die Zahnräder 5 und 6 bleiben mit stark
vergrößertem Zahnspiel zur Aufrechterhaltung der
mechanischen Synchronisation ihrer Drehbewegung in Eingriff.
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Da
in der abgeschwenkten Druck-Ab-Position des Gummituchzylinders 2 der
Profilüberdeckungsgrad zwischen dem schmalen Beiläuferzahnrad 7 und
dem Zahnrad 6 des Gegendruckzylinders 3 für
einen gleichmäßigen Lauf des Beiläuferzahnrades 7 in
der Verzahnung des Zahnrades 6 am Gegendruckzylinder 3 nicht
ausreicht, ist der maximale Beiläuferweg – d.
h. die maximal mögliche Verdrehung der Zahnräder 5 und 7 zueinander – auf
einen Winkel beschränkt, welcher geringer ist als zur Beseitigung
des Zahnspiels am Zahneingriff zwischen dem ersten Zahnrad 5 und
dem Antriebsräderzug in der Druck-Ab-Position des Gummituchzylinders 2 erforderlich
wäre, so dass das Beiläuferzahnrad in der Druck-Ab-Position
nicht an die andere Antriebszahnrad-Flanke gedrückt wird.
Diese Maßnahme dient dem Verschleißschutz des
Beiläuferzahnrades 7 und hat keine Auswirkungen
auf die Zahnflankenanlage des Zahnrades 5 am Gummituchzylinder 2 in
der eingeschwenkten Druck-An-Position.
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Zur Wirkungsweise der erfindungsgemäßen
Einrichtung:
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Der
Einzelantrieb M überträgt auf den Druckformzylinder 1 ein
Antriebsmoment, welches zu einem Teil über den reibschlüssigen
Oberflächenkontakt auf den benachbarten Gummituchzylinder 2 übertragen
wird. Aufgrund der Wellenverbindung zwischen dem Gummituchzylinderkörper
und dessen zugeordnetem Zahnrad 5 führt das über
den Oberflächenkontakt übertragene Drehmoment
am Zahnrad 5 aufgrund seiner Gleichsinnigkeit zum Druckmaschinenantriebsmoment
zu einer Reduzierung der Zahnanlagekräfte an der Zahneingriffsstelle 5, 6,
die von dem darüber zu übertragenden Teil des
Antriebsmoments des Druckmaschinenantriebs HM abhängen.
Solange das Antriebsmoment des Druckmaschinenantriebs HM, das vom
Zahnrad 6 auf das Zahnrad 5 übertragen
wird, größer ist als das über den Reibschluss 1, 2 eingebrachte
Drehmoment, ist dies unkritisch, weil es nicht zu einem Abheben
der Zähne des Antriebszahnrades 5 von den Zahnflanken
des Zahnrades 6 führt. In bestimmten Betriebssituationen
(Antriebsmomentschwankungen, wenige aktive Druckwerke, geringe Farbviskosität),
in denen das zentrale Antriebsmoment des Druckmaschinenantriebs
HM unter den vom Einzelantrieb M eingespeisten Drehmoment abfällt,
käme es ohne Gegenmaßnahmen zum Zahnflankenabheben
bis hin zum Zahnflankenwechsel, woraus sich stoßartige
Drehwinkellageänderungen ergeben würden, die vom Drehwinkelgeber
G1 mit erfasst und als sprunghafte Sollwertänderungen an
den Antriebsregler R weitergegeben werden, der darauf hin eine unerwünschte Verdrehung
oder einen unerwünschten Drehzahlsprung des Einzelantriebs
auslösen würde mit der Folge des Entstehens von
Dubliererscheinungen auf dem Druckbogen.
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Mit
der Beiläuferzahnradbaugruppe 5, 7, 8, 9 aus
zwei unter Federvorspannung stehenden Zahnrädern 5, 7,
die das einzelne Zahnrad 5 am Gummituchzylinder 2 ersetzen,
wird nun gewährleistet, dass die Zahnflanken des Antriebszahnrades 5 in
Zahnflankenkontakt mit dem Zahnrad 6 bleiben, wobei sich
das Beiläuferzahnrad 7 auf der gegenüberliegenden
Zahnflanke abstützt und die zwischen beiden Zahnrädern 5, 7 in
Umfangsrichtung angeordneten Federn die Zahnanlagekraft bereitstellen.
Die Federkraft ist dabei so zu bemessen, dass die aus dem Antriebsmoment
des Druckmaschinenantriebs HM und dem Entlastungsmoment des Einzelantriebs
M resultierende "Zahnabhebekraft" zumindest kompensiert werden kann.
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Für
die erfindungsgemäße Lösung ist es unerheblich,
auf welchen Seiten der Rotationskörper die Drehwinkelgeber
G1, G2 oder der Einzelantrieb M angeordnet sind. Es kann vorgesehen
sein, dass die Drehwinkelgeber G1, G2 und der Einzelantrieb M auf
der Seite des Antriebsräderzuges angeordnet sind, ebenso
können die Drehwinkelgeber G1, G2 und/oder der Einzelantrieb
M aber auch auf der zum Antriebsräderzug entgegen gesetzten
Seite der Rotationskörper angeordnet sein.
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- 1
- Druckformzylinder
oder Plattenzylinder
- 2
- Gummituchzylinder
- 3
- Gegendruckzylinder
- 4
- frei
drehbares Zahnrad
- 5
- erstes
Zahnrad (am Gummituchzylinder)
- 6
- Zahnrad
- 7
- zweites
Zahnrad, Beiläuferzahnrad, Beiläufer
- 8
- Anschlagzapfen
- 9
- Federelemente
- G1
- Drehwinkel-Sollwertgeber
- G2
- Drehwinkelgeber
am Druckformzylinder
- HM
- Druckmaschinenantrieb
- M
- Einzelantrieb
- R
- Antriebsregler
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005021334
A1 [0005]
- - DE 1296145 A1 [0011, 0023]
- - DE 1761228 B1 [0011, 0023]
- - DE 19540573 A1 [0011]
- - DE 19724765 A1 [0011]
- - EP 0849078 A1 [0011]