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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Druckmaschine mit drehbar gelagerten
Zylindern, wobei wenigstens zwei benachbarte Zylinder über
Schmitzringe aufeinander abrollen.
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In
Rotationsdruckmaschinen ist es bekannt, dass benachbarte Zylinder
im Druckwerk über fest mit dem Zylinder verbundene Schmitzringe
verfügen, um Auswirkungen der Kanalschläge, welche
die Druckqualität beeinträchtigen, zu vermeiden.
Die aufeinander abrollenden Gummituch- und Plattenzylinder weisen
dazu seitlich Schmitzringe auf, welche im Druckbetrieb gegeneinander
gepresst werden und so aufeinander abrollen. Dadurch wird verhindert,
dass beim Durchgang des Kanals im Gummituchzylinder oder Plattenzylinder
die Pressung erhöht wird und ein sogenannter Kanalschlag
auftritt, was zu Schwingungen und damit zur Verschlechterung der
Druckqualität führt. Aus der
DE 195 01 243 C5 ist außerdem
der Einsatz von Schmitzringen bekannt, welche nicht fest mit dem
zugehörigen Zylinder verbunden sind. Dazu weist der Zylinder
einer Rotationsdruckmaschine Zapfen auf, auf denen ein drehbarer
Schmitzring gelagert ist. Auf diese Art und Weise kann erreicht
werden, dass keine unerwünschte Übertragung von Drehmomenten über
kraftschlüssig verbundene Schmitzringe entsteht. Durch
die Vermeidung der Übertragung eines Drehmoments sollen
Einflüsse auf das Druckbild verhindert werden. Es gibt
jedoch Situationen im Druckbetrieb, bei denen ein solcher Einfluss
auf das Druckbild gewünscht ist. Ein solcher Einfluss ist
jedoch weder bei einem fest montierten Schmitzring noch bei einem
drehbar gelagerten Schmitzring möglich, über den
kein Drehmoment übertragen werden kann.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Druckmaschine
zu schaffen, bei der mittels eines am Druck beteiligten Zylinders
das Druckbild beeinflusst werden kann.
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Die
vorliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
die Patentansprüche 1 und 13 gelöst. Weitere Ausgestaltungen
der Erfindung sind den Unteransprüchen und den Zeichnungen
zu entnehmen. Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist der Zylinder gegenüber den zugehörigen Schmitzringen
drehbar gelagert. Zusätzlich ist jedoch eine Stellvorrichtung vorgesehen,
welche es ermöglicht, den Zylinder gegenüber den zugehörigen
Schmitzringen aktiv zu verdrehen. Durch diese aktive Stellvorrichtung
kann der Zylinder gemäß den Vorgaben des Bedienpersonals
einer Druckmaschine beeinflusst werden. Bei der Stellvorrichtung
kann es sich um einen Elektromotor, einen hydraulischen Antrieb
oder einen pneumatischen Antrieb handeln. Es sind auch Kombinationen
von Stellvorrichtungen wie z. B. eine elektrohydraulische Stellvorrichtung
möglich. Durch den Einsatz einer aktiven Stellvorrichtung
können beliebige Drehbewegungen des Zylinders gegenüber
den Schmitzringen vorgenommen werden. Auf diese Art und Weise können
Druckbildkorrekturen in Zylinderumfangsrichtung ausgeführt
werden, wenn es sich bei dem Zylinder um den Plattenzylinder handelt.
Auf diese Art und Weise können maschinenbedingte, reproproduzierbare
Druckfehler durch eine Einwirkung, die den Druckfehlern in Echtzeit
entgegenwirkt, mittels der Stellvorrichtung während des
Druckbetriebs vermieden werden. Eine solche Korrektur in Umfangsrichtung
wird als Drucklängenkorrektur bezeichnet und kann auch
dazu dienen, dem Papierwachstum oder der Papierverkürzung
aufgrund von Einflüssen wie Farbe, Wasser, Temperatur und
Luftfeuchtigkeit entgegen zu wirken, ohne dass eine mechanische
Veränderung der Druckplatte erforderlich ist. Gegenüber
der bisher bekannten Korrektur von Drucklängenfehlern mittels
Unterlagen auf dem Gummituchzylinder oder einer Stauchung oder Streckung
der Druckplatte mittels Verstellschrauben bietet die vorliegende
Erfindung den Vorteil, dass die Korrektur auch während
des Druckbetriebs stattfinden kann, während bei den herkömmlichen
Methoden die Korrektur nur im Stillstand vorgenommen werden kann.
Ob die Korrektur erfolgreich war, kann bei der herkömmlichen
Methode daher erst beim anschließenden Druck kontrolliert
werden, so dass gegebenenfalls mehrere Korrekturvorgänge
im Stillstand erfolgen müssen.
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Außerdem
kann bei der vorliegenden Erfindung die mechanische Kopplung der
Zylinder über Zahnräder im Druckwerk einer Druckmaschine
erhalten bleiben, was bei einem reinen Direktantrieb mittels ständig
unabhängig angetriebenen Zylindern nicht möglich
ist. Trotz des aktiv verstellbaren Zylinders ist bei der vorliegenden
Erfindung die hohe Steifigkeit eines konventionellen Druckwerks
mit über einen Zahnräderzug verbundenen Zylindern
gewährleistet. Auf diese Art und Weise lassen sich benachbarte
Zylinder wie Plattenzylinder, Gummituchzylinder und Gegendruckzylinder
in einem Druckwerk nach wie vor steif mechanisch miteinander koppeln, und
es ist trotzdem möglich z. B. den Plattenzylinder über
die aktive Stellvorrichtung gegenüber seinen Schmitzringen
zu verdrehen und so eine beliebige Drucklängenkorrektur
auch während des Druckbetriebs durchzuführen.
Die benachbarten Zylinder sind dabei mechanisch, insbesondere über
Getriebe oder Zahnräder (1, 1b), miteinander
gekoppelt und der mit drehbaren Schmitzringen versehene Zylinder
ist gegenüber der mechanischen Kopplung des Zahnräderzugs
oder des Getriebes aktiv verdrehbar. Die über Zahnräder
oder Getriebe gekoppelten benachbarten Zylinder können
auch über weitere Zahnräder mit den Zylindern
anderer Druckwerke mechanisch gekoppelt sein, so dass alle Zylinder
der Druckmaschine über einen Zahnräderzug und
mit einem Motor angetrieben werden können. Es können
auch Teilzahnräderzüge vorhanden sein, welche
dann jeweils von einem Motor angetrieben werden, so können mehrere
Druckwerke zu Gruppen zusammengefasst werden.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zylinder
gegenüber wenigstens einem Schmitzring mittels eines Phasenverstellgetriebes
aktiv verdrehbar ist. Mit einem solchen Phasenverstellgetriebe ist
zwischen dem Zylinder und den zugehörigen Schmitzringen
eine mechanische Trennung möglich. Das Getriebe dient dabei
als Koppelelement und ist vorzugsweise als ein extrem verdrehsteifes,
hoch untersetztes Getriebe ausgeführt. Auf diese Art und
Weise stellt die Verbindung zwischen Schmitzring und Zylinder eine
quasi starre Verbindung dar, über die die Antriebsleistung
z. B. aus dem Zahnräderzug auf den Zylinder übertragen
wird. Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass das Phasenverstellgetriebe
ein Planetengetriebe ist. In diesem Fall kann z. B. über
das Sonnenrad eines Planetengetriebes der Zylinder gegenüber
den Schmitzringen und damit auch gegenüber dem an die Schmitzringe
gekoppelten Zahnräderzug der Druckmaschine aktiv verstellt
werden. Durch die hohe Untersetzung des Planetengetriebes ist es
möglich, einen Servomotor mit relativ geringer Leistung
einzusetzen. Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen,
dass der Servomotor innerhalb des Zylinders angeordnet ist und so
das Planetengetriebe verstellt.
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Grundsätzlich
ist es möglich, dass nur der Schmitzring auf einer Seite
eines Zylinders aktiv verdrehbar ist, während der Schmitzring
auf der anderen Seite des Zylinders wie z. B. beim Stand der Technik lose
verdrehbar gelagert ist. Bevorzugter Weise sind jedoch beide Schmitzringe
des zugehörigen Zylinders beidseitig aktiv verdrehbar ausgeführt,
so dass beide Schmitzringe mit dem Zylinder über Planetengetriebe
verbunden sind. In diesem Fall müssen beide Planetengetriebe
mittels eines Servomotors verstellbar ausgeführt sein.
Dazu kann jedes Planetengetriebe einen eigenen Servomotor aufweisen,
wobei dann beide Servomotoren elektrisch miteinander gekoppelt sind.
Alternativ ist es auch möglich, nur einen Servomotor einzusetzen,
der über eine mechanische Welle beide Planetengetriebe
gleichzeitig verstellt. Bei dieser Ausführungsform muss
die elektrische Energie des Servomotors und die Steuersignale für
den Motor in den Zylinder der Druckmaschine übertragen werden.
Dies kann z. B. über einen Drehübertrager geschehen,
welcher induktiv elektrische Energie und Steuersignale überträgt.
Auch eine Funkübertragung zumindest der Steuersignale ist
möglich. Die Servomotoren müssen nur arbeiten,
denn der Zylinder gegenüber den Schmitzringen verstellt
wird. Sollen Schmitzringe und Zylinder synchron laufen, müssen die
Servomotoren nicht drehen, sie müssen dann wegen der hohen Übersetzung
der Planetengetriebe nur eine geringe Kraft aufbringen, so dass
sich die Teile der Planetengetriebe nicht gegeneinander verdrehen.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
das Phasenverstellgetriebe nach dem Prinzip eines Harmonic-Drive-Getriebes
funktioniert. Harmonic-Drive-Getriebe verfügen ebenfalls über
eine hohe Übersetzung. Mittels eines Verstellmotors können
Eingangs- und Ausgangswelle des Harmonic-Drive-Getriebes gegeneinander
verdreht werden. Auch dieses Getriebe ist sehr verdrehsteif und
stellt somit ebenfalls eine quasi starre Verbindung zwischen Zylinder
und zugehörigen Schmitzringen dar. Dadurch dass das Harmonic-Drive-Getriebe
nur aus wenigen Bauteilen besteht, ist es hier relativ einfach möglich,
eine Durchführung zur Betätigung des Harmonic-Drive-Getriebes
im Zylinderinneren vorzunehmen, so dass der Stellmotor zur Betätigung
des Harmonic-Drive-Getriebes nicht zwangsläufig im Inneren
des Zylinders untergebracht sein muss. Stattdessen kann der Verstellmotor
außerhalb des Zylinders im Außenbereich der Seitenwand
der Druckmaschine fest montiert sein. Bei dieser Ausgestaltung ist
jedoch zu berücksichtigen, dass die Antriebswelle, welche
den Verstellvorgang des Zylinders bewirkt, immer synchron zu Zylinderdrehzahl
rotieren muss. D. h. der Verstellmotor muss so ausgestaltet sein,
dass eine Synchronisation zur Zylinderdrehzahl gewährleistet
ist. Die Verstellung des Zylinders gegenüber den Schmitzringen
wird dann durch eine Überlagerung einer winkelabhängigen
Drehzahl erreicht. Auch in diesem Fall genügt ein Servomotor
mit relativ geringer Leistung aber hoher Drehzahl, welches einen
erheblichen Vorteil gegenüber dem Direktantrieb eines Zylinders
darstellt, da hier ein entsprechend großer Elektromotor
vorgesehen sein muss.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
der mindestens eine Verstellantrieb mit einer elektronischen Steuerungseinrichtung
verbunden ist und dass die elektronischen Steuereinrichtung Steuerungskurven
zur Betätigung des Verstellantriebs abgespeichert vorhält
oder berechnet. Die Steuerungskurven sind so beschaffen, dass die
im Bewegungsprofil die mittleren Drehzahlen, angepasst an den Druckvorgang
und das Abrollen der Zylinder aufeinander sowie den Kanal, von Schmitzringen,
Zylinder und Zylinderantrieb über eine Umdrehung gleich
sind. Die elektronische Steuerungseinrichtung kontrolliert grundsätzlich
alle Antriebsmotoren der Druckmaschine und gewährleistet so
den Druckbetrieb. Wenn über den Verstellantrieb des Zylinders
eine gewünschte Längenkorrektur vorgenommen werden
soll, muss diese Korrektur in eine entsprechende Rotationsbewegung
des Zylinders gegenüber den Schmitzringen und dem Zylinderantrieb
umgerechnet werden. Dies kann über Steuerungskurven geschehen,
die in der elektronischen Steuerungseinrichtung abgespeichert sind
und als Kennlinien in Abhängigkeit der jeweils eingestellten Druckgeschwindigkeit
einem Verstellantrieb übermittelt werden. Da die Druckgeschwindigkeit
jedoch grundsätzlich in einem weiten Bereich variiert werden kann
und auch eine flexible Einstellung der Drucklängenänderung
möglich sein soll, wird in einer bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, dass die Steuerungskurven in Abhängigkeit der
jeweils gewählten Drucklängenkorrektur und der
eingestellten Druckgeschwindigkeit berechnet werden. Bei dieser
Ausgestaltung der Erfindung kann zu jeder Drucklängenkorrektur
und der gerade eingestellten Druckgeschwindigkeit die optimale Steuerungskurve
zur Betätigung des Verstellantriebs abgespeichert werden, so
dass eine flexible Ansteuerung des Verstellantriebs möglich
ist.
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Eine
weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Steuerung einer Druckmaschine mit wenigstens einem Zylinder,
welcher mit anderen Zylindern über einen Zahnräderzug
verbunden ist. Dabei ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Zylinder
gegenüber dem Zahnräderzug mittels eines Antriebs
aktiv verdrehbar ist und dass mittels einer elektronischen Ansteuerung
des Antriebs eine von weiteren Zylindern der Druckmaschine unabhängige
Bewegungssteuerung des mit dem Zahnräderzug verbundenen
Zylinders während des Druckbetriebs erfolgt. Mit diesem
Verfahren ist eine beliebige Änderung der Drucklängen während
des Druckbetriebs möglich, so dass gewünschte
Korrekturen am Druckbild während des Druckbetriebs durchgeführt
werden können. Dieses Verfahren funktioniert auch bei Druckwerken,
bei denen die Zylinder nicht über Schmitzringe miteinander gekoppelt
sind. Trotzdem kann auch hier grundsätzlich von der hochgenauen
mechanischen Kopplung des Zahnräderzugs profitiert werden.
Die Beweglichkeit des Zylinders kann dabei neben der bereits erwähnten
Vorrichtung mittels verdrehbarer Schmitzringe auch durch einen Antriebsmotor
erreicht werden, welcher im Innern des Zylinders angeordnet ist und
so den Zylinder beliebig gegenüber dem Zahnräderzug
in Rotation versetzen kann. Dies bedeutet dass das Antriebszahnrad
des Zylinders nicht starr verbunden ist, sondern dass das Antriebszahnrad des
Zylinders über einen Antrieb mit dem Zylinder verbunden
ist. Wenn der Antriebsmotor nicht angesteuert wird, kann der Zylinder
zusätzlich gegenüber dem Antriebszahnrad des Zahnräderzugs
mittels eines Klinkenelements festgesetzt werden, so dass dann Zylinder
und Zahnräderzug starr miteinander verbunden sind. Wenn
diese Sperrung aufgehoben ist, kann jedoch mittels Ansteuerung des
Elektromotors der Zylinder auch während des Druckbetriebs beliebig
gegenüber dem Zahnräderzug verdreht werden.
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Vorteilhafter
Weise ist vorgesehen, dass der verstellbare Zylinder der Plattenzylinder
ist und dass mittels elektronischer Ansteuerung des elektrischen Antriebes
Muster auf einem Bedruckstoff überlagert aufgebracht werden
können. Neben der Drucklängenkorrektur zur Vermeidung
von Fehlern im Druckbild kann der verstellbare Plattenzylinder so
auch dazu genutzt werden, das Druckbild zu verändern. Dazu
nimmt die elektronische Ansteuerung eine entsprechende Überlagerung
von Ansteuerungssignalen vor, so dass die gewünschten Muster
auf dem Bedruckstoff aufgebracht werden können. Mittels
eines entsprechenden Algorithmus in der elektronischen Ansteuerung
ist es so möglich, in Umfangsrichtung eine Codierung und
Chiffrierung vorzunehmen, um z. B. Bedruckstoffe gegen Fälschung
zu sichern. Dabei kann zunächst eine Analyse des jeweiligen
zum Druck vorgesehenen Sujets vorgenommen werden, wobei dann anhand
der gewünschten Codierung ein Algorithmus die entsprechenden
Steuerbefehle in der elektronischen Ansteuerung für den
elektrischen Antrieb berechnet.
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Es
ist des weiteren vorgesehen, dass der Antrieb eine Umfangsregisterverstellung
bewirkt. Mittels des Antriebs kann so zusätzlich ein fernverstellbares 360
Grad Umfangsregister realisiert werden. D. h. die sonst übliche
Registerverstellung kann entfallen und die Umfangsregisterverstellung
kann alleine mittels des Antriebs durchgeführt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Figuren näher
beschrieben und erläutert. Es zeigen:
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1:
einen Plattenzylinder mit aktiv verdrehbaren Schmitzringen mittels
Verstellung von Planetengetrieben,
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2:
einen Plattenzylinder mit aktiv verdrehbaren Schmitzringen mittels
Harmonic-Drive-Getrieben und
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3: den prinzipiellen Aufbau eines Harmonic-Drive-Getriebes.
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In 1 ist
ausschnittsweise ein Druckwerk einer Druckmaschine 14 abgebildet,
welches einen Gummituchzylinder 15 und einen Druckplattenzylinder 10 aufweist.
Der Plattenzylinder 10 trägt im Druckbetrieb eine
Druckplatte, welche über ein nicht gezeigtes Farbwerk mit
Farbe beaufschlagt wird. Vom Plattenzylinder 10 wird das
Druckbild auf den Gummituchzylinder 15 übertragen
und dann auf einen Bedruckstoff aufgebracht. Sowohl der Gummituchzylinder 15 als
auch der Plattenzylinder 10 weisen jeweils beidseitig Schmitzringe 3 auf,
welche einen konstanten Abstand zwischen Plattenzylinder 10 und
Gummituchzylinder 15 gewährleisten und Kanalschläge
dampfen. Während die Schmitzringe 3 mit dem Gummituchzylinder 15 fest
verbunden sind, ist der Plattenzylinders 10 gegenüber
den Schmitzringen 3 verdrehbar gelagert. Diese Verdrehbarkeit
wird über zwei hoch übersetzte Planetengetriebe 11 realisiert,
welche sich im Innern des Plattenzylinders 10 befinden.
Zur Verstellung des Plattenzylinders 10 gegenüber
den Schmitzringen 3 werden die Planetengetriebe von jeweils
einem elektrischen Verstellmotor 5 betätigt. Die
beiden Verstellmotoren 5 sind über eine elektrische
Verbindung 12 an eine außerhalb der Druckmaschine
gelegene Antriebssteuerung 13 angeschlossen. Diese Antriebssteuerung 13 kann
Bestandteil des Maschinenrechners der Druckmaschine 14 sein
und kontrolliert sämtliche Antriebsaggregate der Druckmaschine 14.
Die Übertragung der elektrischen Energie und elektrischen
Steuersignale ins Innere des Plattenzylinders 10 kann über
einen hier nicht gezeigten Drehübertrager oder über
eine drahtlose Funkübertragung erfolgen. Die Schmitzringe 3 und
damit der gesamte Plattenzylinder 10 ist in der Seitenwand 7 der
Druckmaschine 14 beidseitig in einer Zylinderlagerung 8 gelagert.
Auf der linken Seite, der Antriebsseite, ist der Plattenzylinder 10 mit
einem Antriebszahnrad 1 versehen, welches mit weiteren Zahnrädern 1b der
Druckmaschine 14 im Eingriff ist. Auch der Gummituchzylinder 15 weist
ein Zahnrad 1b auf, so dass Plattenzylinder 10 und
Gummituchzylinder 15 permanent mechanisch miteinander gekoppelt
sind. Auch der Gummituchzylinder 15 ist in den Seitenwänden 7 der
Druckmaschine 14 beidseitig in einem Zylinderlager 8 drehbar
gelagert. Über die Zahnräder 1, 1b sind
Plattenzylinder 10 und Gummituchzylinder 15 somit
permanent mechanisch gekoppelt, so dass ein registergenaues Drucken
gewährleistet ist.
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Wenn
eine Drucklängenkorrektur in Umfangsrichtung erforderlich
ist, so werden von der elektronischen Antriebssteuerung 13 aus
entsprechende Stellbefehle an die Verstellmotoren 5 geschickt,
um die entsprechende Drucklängenkorrektur vorzunehmen.
Die erreichten Positionen der Verstellmotoren 5 können
wiederum an die Antriebssteuerung 13 zurückgemeldet
werden, um einen Regelkreis zur Soll-/Istwertregelung zu schließen.
So wird der Plattenzylinder 10 gegenüber seinen
zugehörigen Schmitzringen 3 präzise um
den gewünschten Winkel verdreht.
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Eine
zweite Ausführungsform der Erfindung ist in 2 abgebildet.
Statt der Planetengetriebe 11 in 1 kommen
hier sogenannte Harmonic-Drive-Getriebe 4 zum Einsatz,
welche in 3 näher beschrieben
sind. Durch die Harmonic-Drive-Getriebe 4 sind in 2 die
Schmitzringe 3 des Plattenzylinders 10 ebenfalls
gegenüber diesem beliebig aktiv verdrehbar. Auch hier rollen
die Schmitzringe 3 des Plattenzylinders 10 auf
den Schmitzringen 3 eines Gummituchzylinders 15 ab.
Die beiden Zylinder sind ebenfalls mechanisch über einen
Räderzug bestehend aus den Zahnrädern 1, 1b miteinander
gekoppelt. Zumindest auf der Antriebsseite, der linken Seite, der
Druckmaschine 14 ist in der Zylinderlagerung 8 eine
weitere Lagerung 2 der Verstellwelle 9 für
die Harmonic-Drive-Getriebe 4 vorgesehen. Diese Verstellwelle 9 betätigt
beide Harmonic-Drive-Getriebe 4 gleichzeitig und ist mit
einem Verstellzahnrad 6 jenseits der Seitenwände 7 verbunden.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass der Verstellmotor 5 nicht innerhalb
des Plattenzylinders 10 angeordnet ist, sondern außerhalb
an der Seitenwand 7 der Druckmaschine 14 gestellfest
montiert seien kann. Der Verstellmotor 5 treibt über
ein Antriebsritzel 16 das Verstellzahnrad 6 der
Verstellwelle 9 an. Auf diese Art und Weise verstellt der
Motor 5 über die gemeinsame Welle 9 gleichzeitig
beide Harmonic-Drive-Getriebe 4. Die Ansteuerung des Verstellantriebs 5 geschieht auch
hier über eine elektronische Steuerung 13. Der Verstellmotor 5 muss
jedoch lediglich für eine geringe Leistung aber eine hohe
Drehzahl ausgelegt sein. Die Antriebsleistung für den Plattenzylinder 10 wird dagegen über
den Zahnräderzug 1, 1b übertragen. Damit
bei mit konstanter Drehzahl drehender Druckmaschine 14 der
Winkel zwischen den Schmitzringen 3 und dem Plattenzylinder 10 unverändert
bleibt, muss der Verstellantrieb 5 synchron zur Drehzahl
der Maschine mitdrehen. Die notwendige Drehzahl ergibt sich aus
den jeweiligen Übersetzungen der Getriebe. Durch Überlagerung
einer Differenzgeschwindigkeit am Verstellantrieb 5 kann
der gewünschte Verstellwinkel zwischen Schmitzringen 3 und
dem Plattenzylinder 10 beliebig verfahren und dann konstant
gehalten werden. Der Verstellantrieb 5 wird dabei so angesteuert,
dass an der Vorderkante der Druckplatte auf dem Plattenzylinder 10 ein
Synchronbetrieb sichergestellt ist. Über die gesamte Umfangslänge
wird dem Verstellantrieb 5 eine winkelabhängige
Differenzgeschwindigkeit aufgeschaltet. Diese Differenzgeschwindigkeit
kann in der elektronischen Steuerung 13 in einem Verfahrprofil
abgelegt sein. Dieses Verfahrprofil kann jedoch auch jeweils in
Abhängigkeit der gewünschten Maschinengeschwindigkeit und
des gewünschten Verdrehwinkels aktuell berechnet werden
und dann an den Verstellantrieb 5 weitergeleitet werden.
Die Drehzahl des Verstellmotors 5 setzt sich folglich aus
mehreren Anteilen zusammen, zum einen aus dem Synchronanteil, welcher
von der Maschinengeschwindigkeit abhängig ist und zum anderen
aus dem vom jeweiligen Verdrehwinkel abhängigen Offsetanteil.
Durch die Eigenschaften des Harmonic-Drive-Getriebes 4 ist
die Kopplung zwischen Schmitzring 3 und dem Plattenzylinder 10 gegenüber
dem Zahnräderzug 1, 1b starr und verdrehsteif.
Der Verstellmotor 5 muss nur ein relativ geringes Drehmoment
aufbringen, um den Verdrehwinkel in der gewünschten Position
zu halten.
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Eine
Verstellung erfolgt nicht über Schmitzring 3 des
Plattenzylinders 10 gegen Schmitzring 3 des Gummituchzylinders 15,
was bei ungeschmierten Schmitzringen 3 hohe Drehmomente
erfordern würde und auf Dauer zur Beschädigung
führt, sondern es wird nur der Körper des Plattenzylinders 10 geben
den Gummizylinder 15 verdreht. Die Pressung zwischen dem
Körper des Plattenzylinders 10 und dem Gummituchzylinder 15 ist
jedoch um ein Vielfaches geringer als die Pressung zwischen den Schmitzringen 3.
Dadurch ist es mit Hilfe des Verstellmotors 5 und einer
entsprechenden Untersetzung möglich, Verstellwege zu verfahren.
Um eine gleichmäßige Verstellung des drehbaren
Zylinders 10 zu erreichen, werden auf beiden Seiten Harmonic-Drive-Getriebe 4 eingebaut.
Die durchgehende Welle 9 wird so ausgelegt, dass Torsionen
vermieden werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die
beiden Harmonic-Drive-Getriebe 4 jeweils von einem Verstellmotor 5 angetrieben
werden, wobei dann wie in 1 eine rein
elektrische Kopplung der Harmonic-Drive-Getriebe 4 stattfindet.
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In 3 ist der Aufbau eines Harmonic-Drive-Getriebes 4 gezeigt.
Ein Harmonic-Drive-Getriebe 4 besteht nur aus wenigen Bauteilen,
was der grundsätzliche Vorzug gegenüber einem
Planetengetriebe 11 ist. Im Prinzip werden lediglich drei
Bauteile benötigt, ein Wellengenerator 4a, ein
Innläuferzahnrad 4c und ein flexibles Zahnrad 4b.
Der Wellengenerator 4a ist ein elliptisch ausgeformtes
Bauteil und wird vom Verstellmotor 5 angetrieben. Über
Kugellager 4d kann der Wellengenerator 4a die
Form des flexiblen Zahnrads 4b beeinflussen, welches als
Außenläuferzahnrad ausgebildet ist und wiederum
auf dem Innenläuferzahnrad 4c abrollt. Das flexible
Zahnrad 4b und das Innläuferzahnrad 4c stehen
in den gegenüber liegenden Bereichen der großen
Ellipsenachse im Eingriff. Durch Drehen des Wellengenerators 4a verlagert
sich die große Ellipsenachse und damit der Zahneingriffsbereich.
Das flexible Zahnrad 4b weist jedoch zwei Zähne
weniger auf, als das Innenläuferzahnrad 4c, so
dass nach einer halben Umdrehung der Wellengenerator 4a eine
Relativbewegung zwischen dem flexiblen Zahnrad 4b und dem
Innläuferzahnrad 4c um die Größe
eines Zahns vollzieht. Nach einer vollen Umdrehung liegt eine Relativbewegung
um die Größe zweier Zähne vor. Aufgrund
des großen Zahneingriffsbereichs steht eine hohe Drehmomentkapazität
zur Verfügung, welche mit konventionellen Antriebslösungen
mit doppeltem Bauraum und dreifachem Gewicht zu vergleichen ist.
Des weiteren weist das Harmonic-Drive-Getriebe 4 eine hohe Positioniergenauigkeit
auf. Aufgrund der funktionsbedingten Vorspannung und der radialen
Zahnbewegung weist diese Getriebebauart so gut wie kein Spiel in
der Verzahnung auf. Neben einem hohen Wirkungsgrad auch bei sehr
geringer Übersetzung von bis zu 85% zeichnet sich das Harmonic-Drive-Getriebe 4 durch
einen sehr geringen Zahnverschleiß aus. Dies ist bei hoch
belastendem Dauereinsatz in einer Druckmaschine 14 von
großem Vorteil und gewährleistet die verdrehsteife,
quasi starre Verbindung des Plattenzylinders 10 mit dem
Zahnräderzug 1, 1b über die
gesamte Lebensdauer der Maschine.
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- 1
- Antriebszahnrad
- 1b
- Zahnrad
- 2
- Lager
der Verstellwelle
- 3
- Schmitzring
- 4
- Harmonic-Drive-Getriebe
- 4a
- Wellengenerator
- 4b
- Flexibles
Zahnrad
- 4c
- Innenläufer
Zahnrad
- 4d
- Kugellager
- 5
- Verstellmotor
- 6
- Verstellzahnrad
- 7
- Seitenwand
der Druckmaschine
- 8
- Zylinderlagerung
- 9
- Verstellwelle
- 10
- Plattenzylinder
- 11
- Planetengetriebe
- 12
- Elektrische
Verbindung
- 13
- Antriebssteuerung
- 14
- Druckmaschine
- 15
- Gummituchzylinder
- 16
- Antriebsritzel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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