-
Die Erfindung betrifft die Lagerung
und Anordnung von Schmitzringen an einem Zylinder für eine Rotationsdruckmaschine
-
Um trotz Kanalschlägen einen
sauberen Druck zu gewährleisten
und unerwünschte
Zylinderschwingungen zu vermeiden, sind üblicherweise auf den Zapfen
von Zylindern von Rotationsdruckmaschinen, beispielsweise Gummituch-
und Formzylindern der Druckmaschine, an beiden Zylinderenden als
Stützringe
wirkende Laufringe, auch als sogenannte Schmitzringe – im folgenden
immer so genannt – bekannt,
angeordnet. Die Durchmesser dieser Schmitzringe sind so bemessen,
daß während des
Druckvorgangs die beiden Schmitzringe des einen Zylinders auf denen
des gegen diesen Zylinder ablaufenden, benachbarten Zylinders abrollen.
Die Schmtzringe bewirken eine Dämpfung
der von den Kanälen
angeregten Zylinderschwingungen, so daß auch bei hohen Druckgeschwindigkeiten
keine Druckqualitätseinbußen entstehen.
Die Schmitzringe sollen verhindern, daß sich die Nutftächen der
Zylinder während
des Druckvorgangs annähern.
Ist nämlich
beispielsweise der Formzylinder mit einer biegsamen Druckform bespannt,
dann entsteht ein Spalt, dessen Oberfläche tiefer liegt als die der
Druckform. Würden
die Umfangsoberflächen
der beiden ablaufenden Zylinder frei gegeneinander gepreßt werden, so
würde während des
Druckens bei jedem Durchgang des Spalts am Gummituchzylinder ein
Stob auftreten, der sich auf die ganze Maschine auswirken würde. Solche
Stöße werden
jedoch durch die Schmitzringe verhindert oder zumindest stark reduziert.
-
Probleme bereitet bei herkömmlichen Schmitz-
bzw. Stützringen,
daß diese
Schmitzringe zwar innerhalb einer zulässigen Bearbeitungstoleranz
liegende, letztlich jedoch nicht zu vermeidende Abweichungen in
ihren Durchmessern aufweisen. Beim aufeinander Ablaufen solcher
herkömmlicher Schmitzringe
mit ihren unvermeidlichen Durchmesserdifferenzen ergibt sich wegen
der unterschiedlichen Durchmesser und des Kraftschlusses der aufeinander
ablaufenden Schmitzringe unter hohem Anpreßdruck sowie gleichen Umfangsgeschwindigkeiten
der gegeneinander ablaufenden Zylinder eine Drehmomentübertragung
von den größeren zu
den kleineren Schmitzringen.
-
Besonders nachteilig wirkt sich dieses
Phänomen
bei Druckmaschinenantrieben aus, die anstelle einer angetriebenen
Längs-
oder Königswelle für jede Druckstelle
einen separaten elektrischen Antrieb aufweisen, die mittels einer
elektrischen Welle untereinander verbunden sind. Eine Druckmaschinenkonfiguration
mit zum gemeinsamen Antrieb mechanisch miteinander gekoppelten Gummituch-
und Formzylindern, die als Paar gegebenenfalls noch mit ihren zugeordneten
Farb- und Feuchtwerkswalzen zusammen von einem eigenen Motor angetrieben werden,
wird in der
DE 43 44
896 C2 beschrieben. Bei der dort beschriebenen Druckmaschinenkonfiguration
ergeben sich wegen der durch die Durchmesserunterschiede der Schmitzringe
bedingten Drehmomentenübertragungen
entsprechende Differenzen bei den von den einzelnen Antriebsmotoren
aufzubringenden Drehmomenten, wobei jener Antriebsmotor für die Zylindergruppe,
bei der die größte Differenz
von Schmitzringdurchmessern auftritt, auch das größte Drehmoment
und somit die höchste
Leistung aufzubringen hat. Ebenso können über die Schmitzringe von Druck-
und Gegendruckzylinder einer Druckstelle unerwünschte Drehmomentübertragungen
von einer Zylindergruppe auf die benachbarte Zylindergruppe und
somit von Motor zu Motor stattfinden.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, einer unerwünschten Übertragung
von Drehmomenten über
kraftschlüssig
verbundende Schmitzringe mindestens einer angetriebenen Druckzylinders
auf einen in Wirkverbindung stehenden benachbarten Gegendruckzylinder,
trotz gegenseitig hoher Verspannung der einzelnen Zylinder entgegenzuwirken.
-
Diese Aufgabe wird durch zum Gegenstand von
Anpruch 1 gelöst.
-
Vorteilhafte, nicht glatt selbstverständliche Ausgestaltungen
der Erfindung werden durch die Unteransprüche offenbart.
-
Erfindungsgemäß ist ein Schmitzring, der
an einem Zapfen außerhalb
der für
den Druck wirksamen Oberfläche
einer Zylinders, des Zylinderballens, angebracht ist, auf diesem
Zylinderzapfen so gelagert, daß durch
ihn kein bzw. allenfalls ein praktisch vernachlässigbares Drehmoment übertragbar
ist. Nach Anspruch 1 ist solch ein Schmitzring drehgelagert. In
erster Linie handelt es sich bei dem Zylinder um einen Druckzylinder,
insbesondere einen Gummituchzylinder, einen Formzylinder oder einen
Gegendruckzylinder für
den Druckzylinder. Grundsätzlich
ist solch eine Schmitzringlagerung jedoch auch mit Vorteil für weitere
Zylinder bzw. Walzen, beispielsweise Farb- und Feuchtwerkswalzen,
geeignet.
-
Daß erfindungsgemäß durch
den Schmitzring kein bzw. praktisch kein Drehmoment übertragbar
ist, hat gegenüber
dem herkömmlicherweise
auf den Zylinderzapfen fest, d. h. drehsteif, angebrachten Schmitzring
den Vorteil, daß der
Zylinder über den
drehgelagerten Schmitzring nicht mehr angetrieben oder gebremst
werden kann. Unvermeidbare Durchmesserdifferenzen von aufeinander
ablaufenden Schmitzringen in Folge von Fertigungstoleranzen spielen
dann keine Rolle mehr. Eine Beeinflussung der Drehbewegung des Zylinders
durch den Schmitzring kann nicht mehr stattfinden. Die Stützwirkung
des Schmitzrings bleibt gleichwohl erhalten. Der Antriebsmotor für einen
erfindungsgemäß ausgebildeten
Zylinder braucht nicht mehr die bislang unvermeidbar auftretenden
Drehmomente, wie sie durch die herkömmlichen Schmitzringe aufgrund
deren Durchmesserdifferenzen übertragen werden,
auszugleichen. Die Antriebsleistung ist dementsprechend der geforderten
Maschinenleistung optimal angepaßt. Beim Verstellen des Umfangsregisters
einer Druckstelle werden die Zylinder einer benachbarten Druckstelle
vorteilhafterweise nicht beeinftußt.
-
Erfindungsgemäß drehgelagerte Schmitzringe
sind vorzugsweise Pest auf ihrem jeweiligen Drehlager montiert.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind
die Außenringe der
Drehlager gleich als Stütz- bzw. Schmitzringe ausgebildet.
-
Erfindungsgemäß sind beide Schmitzringe an
den beiden Zylinderenden eines Zylinders auf den Zylinderzapfen
so angeordnet, vorzugsweise drehgelagert, daß sie kein Drehmoment übertragen
könnnen.
Es entspricht jedoch auch einer bevorzugten Ausführungsform, den einen Schmitzring
drehbar und den anderen drehsteif an seinem jeweiligen Zylinderzapfen
anzubringen.
-
Durch die zuletzt genannte Ausführungsform kann
die gewünschte
Wirkung, nämlich
die Vermeidung der genannten Drehmomentübertragung, verhindert werden,
indem ein drehgelagerter Schmitzring eines ersten Zylinders jeweils
auf einem drehsteif gelagerten Schmitzring einer zweiten Zylinders abläuft.
-
In einer besonders bevorzugten Zylinderanordnung
mit einem ersten Zylinder und einem dagegen ablaufenden zweiten
Zylinder, die bevorzugterweise zum gemeinsamen Antrieb durch einen
eigenen Antriebsmotor mechanisch miteinander gekoppelt sind, läuft ein
drehsteif am ersten Zylinder angebrachter Schmitzring auf einem
drehsteif am zweiten Zylinder angebrachten Schmitzring abrollgleitend
ab. In dieser Konfiguration stützen
sich die beiden jeweils drehgelagerten Schmitzringe praktisch ohne
Abrollung aufeinander ab. In diesem Fall ist die Übertragung
eines Drehmoments durch die beiden drehsteif angebrachten Schmitzringe
erwünscht
um die mechanische Kopplung der beiden gemeinsam angetriebenen Zylinder
zu verbessern. Bevorzugterweise handelt es sich bei der mechanischen
Kopplung um ein Zahnradgetriebe. Durch das über die drehsteif angebrachten
Schmitzringe übertragene
Drehmoment wird erreich, daß die
Kraftübertragung
durch das Zahnradgetriebe immer über
die gleichen Zahnflanken erfolgt, da ein Drehmoment nur über eines der
beiden Schmitzringpaare übertragen
werden kann. Dieses Ausführungsbeispiel
zeigt, daß die
Erfindung nicht nur dazu dienen muß, unerwünschte Drehmomentübertragungen
durch aufeinander ablaufende Schmitzringe zu verhindern, sondern
mit Vorteil auch dazu genutzt werden kann, ein Drehmoment gezielt
aufzubringen, um die Auswirkung des Spiels einer mechanischen Kopplung
zweier Zylinder gänzlich
zu vermeiden. Da die Drehmomentübertragung
nur über
ein Schmitzringpaar, nämlich
die drehsteif angebrachten Schmitzringe erfolgen kann, muß im Falle
von lediglich zwei mechanisch miteinander gekoppelten Zylindern
grundsätzlich
nicht darauf geachtet werden, ob der eine oder der andere Schmitzring
den fertigungsbedingt größeren Durchmesser besitzt.
Die Erfindung eignet sich somit ganz besonders zur Verwendung in
einer Druckmaschinenkoafiguration mit einzeln angetriebenen Zylinderpaaren, wie
sie in der
DE 43 44
896 C2 beschrieben wird, deren Offenbarung ausdrücklich in
Bezug genommen wird.
-
Es entspricht einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung an einem Gegendruckzylinder für einen Druckzylinder beide
Schmitzringe drehbar zu lagern, um eine Drehmomentübertragung durch
Schmitzringe zu verhindern. Bevorzugterweise wird solch ein Gegendruckzylinder
mechanisch unabhängig
von dem Druckzylinder durch einen eigenen Motor angetrieben.
-
Entsprechend einer einfachen, kostengünstigen
Ausführungsvariante
ist der gemeinsame Gegendruckzylinder mehrerer Druckzylinder nicht
mit Schmitziringen versehen. In dieser kostengünstigen Ausführung wird
zumindest noch der Kanalschlag zwischen den Druck- und deren zugeordneten
Formzylindern durch deren Schmitziringe aufgenommen.
-
Solange das Gummituch eines Gummituchzylinders
ausreichend kompressibel ist, erfolgt die Momentenübertragung
von solch einem Gummituchzylinder bzw. auf solch einen Gummituchzylinder
im wesentlichen nur über
das Getriebe und teilweise über
seine Schmitzringe. In Folge eines Farb- und/oder Staubaufbaus auf
dem Gummituch während
des Fortdrucks kann eine zunehmende Drehmomentübertragung durch die Zylinderballen
in Folge des Kompressibilitätsverlustes
des Gummituch auftreten: Eine Möglichkeit
der Abhilfe gegen dieses Problem besteht darin, das übertragene
Drehmoment zwischen den Druckzylindern zu messen und bei Überschreitung
eines vorgegebenen Grenzwertes durch eine Steuerung einen Waschzyklus
bei laufender Papierbahn auszulösen.
Durch diese Art der Überwachung,
nämlich
der Zunahme der Drehmomente am. Zylinder oder einer Antriebswelle
des antreibenden Motors kann einem sich abzeichnenden Kompressibilitätsverlust
des Gummituchs eines Gummituchszylinders entgegengewirkt werden.
-
Eine ergänzende Möglichkeit störende Drehmomentübertragungen
von Schmitzringen zu vermeiden, ist die Abgabe von einem geeigneten
Zusatzschmiermittel auf bestimmte Schmitzringe durch die vorgenannte
Steuerung. Dabei erfolgt die Dosierung des Zusatzschmiermittels
in Abhängigkeit
vom Drehmomentverlauf zwischen bestimmten Druckzylindern. Ist dadurch
das Drehmoment bei fortschreitender Auflagenhöhe nicht mehr beeinflußbar, kann zusätzlich das
Gummituch gewaschen werden. Das erwähnte Zusatzschmiermittel bewirkt
gezielt eine massive erabsetzung des Reibkoeffizienten zwischen
benachbarten Schmitzringen, so daß praktisch kein Drehmoment übertragen
werden kann. Die Zusatzschmierung kann allein oder aber in Verbindung mit
der erfindungsgemäßen Schmitzringanordnung, insbesondere
Drehlagerung, vorgesehen sein.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen beschrieben. Dabei werden
weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung offenbart. Es zeigen:
-
1 eine
erste Anordnung von Zylindern zur Bildung einer Druckstelle,
-
2 die
Zylinderanordnung nach 1 mit drehgelagerten
Schmitzringen,
-
3 eine
zweite Zylinderanordnung zur Bildung mehrerer Druckstellen,
-
4 die
Zylinderanordnung nach 3 mit drehgelagerten
Schmitzringen,
-
5 eine
dritte Anordaung von Zylindern zur Bildung mehrerer Druckstellen
und
-
6 die
Zylinderanordnung nach 5 mit drehgelagerten
Schmitzringen.
-
1 zeigt
eine Druckstelle, die durch zwei Gummituchzylinder 2 und 3 gebildet
wird. Der Gummituchzylinder 2 ist mit einem zugeordneten
Formzylinder 1 und der Gummituchzylinder 3 mit
einem ihm zugeordneten Formzylinder 4 mechanisch gekoppelt. Die
beiden derart gebildeten Paare von Gummituch- und Formzylinder werden
jeweils über
einen eigenen Motor M angetrieben. Eine Papierbahn 1 wird
zwischen den beiden Gummituchzylindern 2 und 3 dieser Druckstelle
hindurchgeführt.
Jedes der beiden eigenangetriebenen Zylinderpaare 1, 2 und 3, 4 kann mechanisch
mit seinen Farb- und Feuchtwerkswalzen gekoppelt sein.
-
2 zeigt
die Zylnderanordnung von 1 in
einer Schnittdarstellung. Die beiden Zylindergruppen 1, 2 und 3, 4 werden
jeweils durch eigene Antriebsmotoren M mechanisch unabhängig voneinander
angetrieben. Die Motoren M treiben jeweils die Gummituchzylinder 2 bzw. 3 jeder
Zylindergruppe an. Der Abtrieb an die zugeordneten Formzylinder 1 und 4 erfolgt
jeweils über
Zahnräder 26 bzw. 36,
die auf den Zylinderendzapfen 23 bzw. 35 der beiden
Gummituchzylinder 2 und 3 sitzen, auf entsprechende
Gegeazahnräder 16 und 46 an
den Endzapfen 13 und 45 der zugeordneten Formzylinder 1 bzw.
4. Durch die mechanische Kopplung über die Zahnräder 26, 16 und 36, 46 wird
der synchrone Laut der Zylinder 1, 2 und 3, 4 der
beiden Zylindergruppen sichergestellt.
-
Beidseitig des Zylinderballens jedes
der Zylinder 1-4 sind zur Schwingungsdämpfung Lauf- bzw. Stützringe 11, 14, 21, 24, 31, 34 und
41, 44 angebracht. Diese Laufringe werden üblicherweise als Schmitzringe
bezeichnet. An dem einen Zapfen bzw. Zylinderende jedes der Zylinder 1-4 ist
ein Schmitzring 14, 24, 34, 44 drehsteif
angebracht, und der jeweils andere Schmitzring 11, 21, 31, 41 ist
auf seinem Zapfen 13, 23, 33, 43 drehbar
gelagert.
-
Bei den beiden mechanisch gekoppelten
Zylindern 1 und 2 ist der drehgelagerte Schmitzring 11 des
Zylinders 1 gegen den drehgelagerten Schmitzring 21 des
Zylinders 2 abgestützt.
-
An den beiden anderen Zylinderenden
sitzen die beiden drehsteif an den Zapfen 15 und 25 angebrachten
Schmitz ringe 14 und 24, die unter Kraftschluß aufeinander
ablaufen. Aufgrund von Fertigungstoleranzen läßt es sich nicht vermeiden,
daß die
Durchmesser der Schmitzringe leichte Unterschiede aufweisen. Die
beiden kraftschlüssig
aufeinander ablaufenden, drehsteif angebrachten Schmititzringe 14 und 24 übertragen
daher ein Drehmoment. Der Schmitzring mit dem größeren Durchmesser treibt dabei
den Zylinder mit dem Schmitzring mit dem kleineren Durchmesser.
Das am anderen Zylinderende sitzende Schmitzringpaar ll, 21 überträgt wegen
der Drehlagerung kein Moment. Eine Gleitung findet praktisch nicht
statt. Auf die mechanische Kopplung, nämlich die beiden Zahnräder 16 und 26 dieser
Zylindergruppe 1, 2 wirkt daher immer in definierter
Weise das zwischen den drehsteif angebrachten Schmitzringen 14 und
24 ausgetauschte, gleichgerichtete Drehmoment. Dadurch wird erreicht
daß die
Kraftübertragung
vom Zahnrad 26 des direkt angetriebenen Gummizylinders 2 auf
das Zahnrad 16 des mechanisch gekoppelten Zylinders 1 immer über die
gleiche Zahnflanke erfolgt. Lastwechsel in den Zahnflanken der Antriebszahnräder 16 und 26 können dadurch
vermieden werden.
-
Die andere Zylindergruppe mit den
Zylindern 3 und 4 weist den gleichen Aufbau wie
die zuvor beschriebene Zylindergruppe auf. Der Antriebsmotor M und
die beiden Antriebszahnräder 36 und 46 dieser zweiten
Zylindergruppe befinden sich auf der gleichen Seite wie die entsprecheaden
Komponenten der ersten Zylindergruppe. Da die beiden Zylindergruppen
jedoch mechanisch unabhängig
voneinander durch jeweils eigene Motoren M angetrieben werden und
ein Drehmoment zwischen den beiden aufeinander ablaufenden Druck-
und Gegendruckzylindern 2 und 3 nicht übertragen
werden soll, sind die drehgelagerten Schmitzringe 31 und 41 der
Zylinder 3 und 4 nicht an den Zapfen 35 und 45 mit
den Zahnrädern 36 und 46 angebracht
sondern an den gegenüberliegenden
Zapfen 33 und 43. Die beiden Druckzylinder 2 und 3 sind
daher an beiden Zapfenenden durch jeweils einen drehgelagerten und
einen drehsteif angebrachten Schmitzring 21, 34 und 24, 31 gegeneinander
abgestützt.
Durch diese kreuzweise Anordnung wird die Übertragung eines Drehmoments zwischen
den beiden Druckzylindern 2 und 3 verhindert.
Gleichzeitig erlaubt die kreuzweise drehbare Lagerung der Schmitzringe
eine gute kraftschlüssige Verbindung
der die Druckstelle bildenden Zylinder 2 und 3 und
somit auch eine genaue Abwicklung aller Zylinder 1-4 einer
Druckeinheit.
-
Da die Lager 12, 22 und 32, 42 für die drehgelagerten
Schmitzringe ll, 21 und 31, 41 wegen
des erforderlichen Kraftschlusses dieser Schmitzringe hohe Flächenpressungen
widerstehen müssen,
sind sie bevorzugterweise als Wälzlager
ausgebildet.
-
3 zeigt
eine Druckeinheit mit vier Druckstellen, die jeweils zwischen einem
Zentralzylinder 5 und gegen diesen Zylinder 5 schwenkbaren
Druckzylindern 2, 3, 2' und 3' gebildet werden. Mit jedem der Druckzylinder 2-3' ist wieder
ein Formzylinder 1, 4, 1', 4' in der zuvor beschriebenen Weise
mechanisch gekoppelt. Jede dieser durch die mechanische Kopplung
gebildeten Zylindergruppen wird, wie der Zentralzylinder 5 auch,
durch einen eigenen Antriebsmotor M angetrieben. Zusätzlich zu
den vier genannten Druckstellen am Zentralzylinder 5 können noch
zwischen den benachbarten Zylindergruppen durch ein Gegeneinanderschwenken
der jeweiligen Druckzylinder 2, 3 und 2', 3', zwei weitere
Druckstellen in der gestrichelt in 3 eingezeichneten
Art gebildet werden. Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Ausführungsform werden im Ausführungsbeispiel nach 3 nicht die Druckzylinder,
sondern jeweils die Formzylinder 1-4' jeder Zylindergruppe von den Motoren
M direkt angetrieben, und über
die mechanischen Kopplungen erfolgt dann der Abtrieb auf die jeweiligen
Druckzylinder. Die Vor- und Nachteile jede dieser beiden Konfigurationen
werden in der deutschen Patentanmeldung 43 44 396.3 beschrieben, auf
die verwiesen wird.
-
In 4 ist
ein Schnitt durch den oberen Teil der Zylinderanordnung nach 3 dargestellt. Dabei werden
die Druckstellen zwischen dem Zentralzylinder 5 und den
beiden Druckzylindern 2 und 3 gebildet. Der Aufbau
der beiden dargestellten Zylindergruppen mit den Zyindern 1, 2 und 3, 4 entspricht, insbesondere
was die Schmitzringe anbetrifft, dem des Ausführungsbeispiels nach den 1 und 2. Wie in 3 dargestellt,
können
die Druckzylinder 2 und 3 sowie 2' und 3' auch gegeneinander
geschwenkt werden, wobei die kreuzweise drehbare Lagerung der Schmitzringe
entsprechend 2 entstehen würde.
-
Der als Gegendruckzylinder für die Druckzylider
dienende Zentralzylinder 5 besitzt beidseits seines Zylinderballens
Schmitzringe 51 und 54, die auf seinen beiden
Zylinderzapfen 53 und 55 mittels Drehlager 52 und 57,
insbesondere Wälzlager,
gelagert sind. Hierdurch wird erreicht, daß mit den angeschwenkten Druckzylindern 2 und 3,
die einseitig jeweils mit einem drehsteif angebrachten Schmitzring 24 bzw.
34 versehen sind, keine Drehmomente ausgetauscht werden, die in
unerwünschter
Weise auf die Antriebsmotoren M jeder Zylindergruppe bzw. des Zentralzylinders 5 zurückwirken
würden.
Dies fördert
insbesondere bei dem längswellenlosen
Antriebskonzept die Optimierung der Antriebsleistung gegenüber der
geforderten Maschinenleistung.
-
Als kostengünstigere Ausführungsvariante kann
bei dem gemeinsamen Gegendruckzylinder 5 für mehrere
Druckstellen auf die Schmitzringe 51 und 54 auch
verzichtet werden. Dies geschieht unter der Annahme, daß die Schmitzringe
insbesondere den Kanalschlag zwischen den Druckzylindern und deren Formzylinder,
beispielsweise den Zylindern 1 und 2, aufnehmen
sollen.
-
Die in 5 dargestellte
Zylinderanordnung unterscheidet sich von der nach 3 dadurch, daß statt eines einzigen Zentralzylinders 5 noch
ein zweiter Zentralzylinder 6 als Gegendruckzylinder für die Druckzylinder 3 und 3' vorgesehen
ist. Der zweite Zentralzylinder 6 wird ebenfalls durch
einen eigenen Antriebsmotor M angetrieben und läuft seinerseits auf dem ersten
Zentralzylinder 5 ab.
-
6 zeigt
eine Schnittdarstellung des oberen Teils der Zylinderanordnung nach 5. Beide Zentralzylinder 5 und 6 weisen
beidseits ihrer Zylinderballen auf den jeweiligen Zyhnderzapfen
drehbar gelagerte Schmitzringe 51, 54 und 61, 64 auf.
Das Zusammenwirken mit den Druckzylindern 2 und 3 der jeweils
zugeordneten Zylindergruppen entspricht dem des Ausführungsbeispiels
nach 4.