DE19963945C1 - Verfahren und Anordnung zur Kompensation von Schwingungen rotierender Bauteile - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur Kompensation von Schwingungen rotierender BauteileInfo
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Abstract
Bei einer Anordnung zur Verminderung von Biegeschwingungen bei rotierenden Bauteilen, insbesondere Zylindern von Rotationsdruckmaschinen, werden Biegeschwingungen dadurch vermindert, daß im Zylinder in axialer Richtung wirkende Aktuatoren angeordnet sind.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff der
Ansprüche 1, 28 und 31.
Durch die WO 97/03 832 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung von
Biegeschwingungen bei rotierenden Systemen bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Biegeschwingungen bei rotierenden Bauteilen
zu verringern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1, 28 und 31
gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß
Biegeschwingungen reduziert werden. Von besonderem Vorteil ist die Reduzierung der
schädlichen Wirkungen sogenannter "Kanalschläge" bei Zylindern in
Rotationsdruckmaschinen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im
folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht eines Zylinders einer Rotationsdruckmaschine im
Ruhezustand;
Fig. 2 eine Vorderansicht analog zu Fig. 1, im Betriebszustand;
Fig. 3 einen Querschnitt III-III durch den Zylinder nach Fig. 1 in vergrößerter
Darstellung;
Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Zylinder einer Rotationsdruckmaschine in einem
weiteren Ausführungsbeispiel.
Ein rotierendes Bauteil, z. B. ein Zylinder, wie Formzylinder oder Gummizylinder -
weiterhin als Zylinder 1 bezeichnet - weist beidendig nicht dargestellte Zapfen auf. Am
Umfang 4 des Zylinders 1 und etwa in der Mitte der Ballenlänge l ist eine Ringnut 6
vorgesehen, welche eine Vielzahl, z. B. 12 Aktuatoren 20 bis 31 aufnimmt. Die Aktuatoren
20 bis 31 sind innerhalb der Umfangslinie des Zylinders 1 angeordnet.
Es können auch eine Mehrzahl, z. B. drei oder fünf voneinander in axialer Richtung
beabstandeter Ringnuten 6 mit Aktuatoren 20 bis 31 auf dem Zylinder 1 vorgesehen
sein. In axialer Richtung heißt: in Richtung der Rotationsachse 7 des Zylinders 1.
Jede Ringnut 6 ist in Richtung Mantelfläche des Zylinders 1 z. B. mit aushärtbarem
Kunststoff verfüllbar.
Die Aktuatoren 20 bis 31 können z. B. aus Piezoelementen oder Zweischichtelementen
bestehen. Weiterhin kann jeder Aktuator auch aus einer Zylinder-Kolbeneinheit bestehen,
welche pneumatisch oder hydraulisch betätigbar ist.
Von Vorteil ist es weiterhin, einen Aktuator einzusetzen, welcher geschichtete Piezofäden
mit Kupferfolienanoden aufweist. Dieser Aktuator vergrößert seine Länge beim Anlegen
einer Spannung.
Auf der Mantelfläche des Zylinders 1 können Sensoren, z. B.
Piezokeramikdruckkraftaufnehmer angeordnet sein. Dies kann unter dem Gummituch
oder der Druckform des Zylinders 1 sein. Sowohl die Aktuatoren 20 bis 31 als auch die
Sensoren sind mit einem Regler verbindbar. Der Regler kann innerhalb oder auch
außerhalb des Zylinders 1 angeordnet sein.
Es ist auch möglich, jeden Aktuator 20 bis 31 gleichzeitig als Sensor zu nutzen.
Eine Energieübertragung zwischen Regler und Sensoren sowie Regler zu Aktuatoren
erfolgt kontaktlos durch bekannte technische Mittel.
Die Aktuatoren 20 bis 31 können mittels einer Steuerleitung 8 untereinander verbunden
sein.
Der Zylinder 1 weist einen in achsparalleler Richtung sowie in der Nähe des Umfanges
4 befindlichen Kanal 9 auf. Dieser Kanal 9 beinhaltet bekannte technische Mittel zum
Festhalten und/oder Spannen der Enden von Druckformen oder Gummibezügen des
Zylinders 1 oder der Walze. Ebenso kann im Zylinder 1 eine Ausgleichsbohrung 11 zur
Aufnahme von Mitteln zum Beseitigen einer Unwucht vorgesehen sein.
Die Anordnung arbeitet wie folgt: Die Sensoren oder auch Aktuatoren ermitteln die
aktuellen Werte der Durchbiegung des Zylinders 1 während des Betriebszustandes an
einer bestimmten Stelle des Umfanges 4 zu einem bestimmten Zeitpunkt. Diese Werte
werden dem Regler zugeführt, welcher wiederum die jeweiligen Aktuatoren 20 bis 31 mit
einem bestimmten Wert beaufschlagt. Diese Aktuatoren 20 bis 31 verändern ihre Größe
in axialer oder nahezu axialer Richtung des Zylinders. Nahezu axiale Richtung heißt:
zumindest eine axiale Komponente aufweisend. Somit wird der Zylinder 1 an einer bzw.
mehreren definierten Stellen zum jeweiligen Zeitpunkt gedehnt bzw. gelängt oder
verkürzt, was in Durchbiegung des Zylinders 1 beeinflußt.
Die Kraftkomponente bzw. die Größe des Aktuators 20 bis 31 in axialer Richtung wird in
Abhängigkeit einer Drehwinkellage des Zylinders 1 verändert.
Nach einer anderen Ausführungsvariante (Fig. 4) kann ein rotierendes Bauteil, z. B. ein
Zylinder 12 oder Walze für eine Rotationsdruckmaschine einen in achsparalleler Richtung
verlaufenden Kanal 13 aufweisen, welcher auf seiner Bodenfläche 14 z. B. eine
Sacklochbohrung 16 zur Aufnahme eines Aktuators 17 aufweist. Dieser Aktuator 17 kann
in der Mitte der Ballenlänge des Zylinders 12 angeordnet und als sogenannte "Adaptronik"
ausgebildet sein. Es ist natürlich auch möglich, mehrere in axialer Richtung des Zylinders
12 voneinander beabstandete Aktuatoren 17 unter der Zylindermantelfläche anzuordnen.
Schließlich ist es auch möglich, die Aktuatoren 20 bis 31 mit einer Vorspannung zu
versehen, unabhängig davon, ob es sich dabei um einen elektrisch oder pneumatisch
betätigbaren Aktuator handelt. In diesem Falle hat jeder Aktuator 20 bis 31 bereits im
Ruhezustand des Zylinders 1 eine mittlere Längenausdehnung a (Fig. 1).
Während des Betriebszustandes des Zylinders 1 nach Fig. 2 wird ein Betrag d einer
Durchbiegung des Zylinders 1 dadurch erzielt, daß der Aktuator 20 mit einer größeren
Spannung beaufschlagt wird als die bisherige Vorspannung beträgt - sich also vergrößert
- und der Aktuator 26 mit einer kleineren Vorspannung als die bisherige Vorspannung
beaufschlagt wird, so daß sich dieser verkleinert. Dadurch erhält der Aktuator 20 eine
größere Länge b und der Aktuator 26 eine kleinere Länge c, wobei die Längen b < a < c
sind.
Die am Umfang 4 zwischen dem Aktuator 20 und dem Aktuator 26 liegenden Aktuatoren
21 bis 25 und 31 bis 27 können jeweils entsprechend ihrer Winkellage mit
unterschiedlichen Spannungen beaufschlagt werden, so daß dadurch zu einem
definierten Zeitpunkt unterschiedliche Längenänderungen am Zylinderumfang 4 bewirkt
werden.
Dabei vergrößern die auf einer ersten knappen Hälfte des Umfanges 4 befindlichen
Aktuatoren 20 bis 22 sowie 30; 31 die bisherigen Beträge a ihrer Längenausdehnungen
auf die neuen Beträge b bzw. Beträge zwischen a und b.
Die auf einer zweiten knappen Hälfte des Umfanges 4 befindlichen Aktuatoren 24 bis 28
verkleinern die bisherigen Beträge a ihrer Längenausdehnungen auf die neuen Beträge c
bzw. Beträge zwischen a und c.
Da der Zylinder 1 rotiert, ändern sich auch die Längen der Aktuatoren 20 bis 31
entsprechend dem Rotationswinkel.
Demzufolge werden mittels zumindest eines Aktuators 17 oder 20 bei Zylindern 1 oder
12 von Druckmaschinen auftretende Schwingungen kompensiert, indem eine partielle
Änderung der Länge des Zylinders 1 oder 12 parallel zu dessen Rotationsachse 7
erzeugt wird. Eine Durchbiegung des Zylinders wird somit beeinflusst.
1
rotierendes Bauteil, Zylinder
2
-
3
-
4
Umfang (
1
), Umfangslinie
5
-
6
Ringnut
7
Rotationsachse
8
Steuerleitung
9
Kanal
10
-
11
Ausgleichsbohrung (
1
)
12
rotierendes Bauteil, Zylinder
13
Kanal (
12
)
14
Bodenfläche (
13
)
15
-
16
Sacklochbohrung (
14
)
17
Aktuator (
12
)
18
-
19
-
20
Aktuator (
1
)
21
Aktuator (
1
)
22
Aktuator (
1
)
23
Aktuator (
1
)
24
Aktuator (
1
)
25
Aktuator (
1
)
26
Aktuator (
1
)
27
Aktuator (
1
)
28
Aktuator (
1
)
29
Aktuator (
1
)
30
Aktuator (
1
)
31
Aktuator (
1
)
l Ballenlänge (
l Ballenlänge (
1
)
a Länge, mittlere, im Ruhezustand
b Länge, größere
c Länge, kleinere
d Betrag, Vorspannung (
a Länge, mittlere, im Ruhezustand
b Länge, größere
c Länge, kleinere
d Betrag, Vorspannung (
1
)
Claims (31)
1. Anordnung zur Verminderung von Biegeschwingungen bei rotierenden Bauteilen (1)
unter Verwendung von mindestens einem Aktuator (17; 20 bis 31), dadurch
gekennzeichnet, daß der im rotierenden Bauteil (1) angeordnete Aktuator (17; 20 bis
31) eine in axialer Richtung des rotierenden Bauteils (1) wirkende Kraftkomponente
aufweist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (17; 20 bis
31) eine Längenänderung des rotierenden Bauteils (1) in Axialrichtung bewirkend
angeordnet ist.
3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator
(17; 20 bis 31) lageregelbar im rotierenden Bauteil (1) angeordnet ist.
4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere
Aktuatoren (20 bis 31) in Umfangsrichtung des rotierenden Bauteiles (1) angeordnet
sind.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere
Aktuatoren (20 bis 31) in axialer Richtung des rotierenden Bauteils (1; 12)
angeordnet sind.
6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatoren (20 bis 31)
ringförmig am Umfang (4) des rotierenden Bauteils (1) angeordnet sind.
7. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatoren (20
bis 31) innerhalb der Umfangslinie (4) des rotierenden Bauteils (1) angeordnet sind.
8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aktuatoren (20 bis 31) jeweils in einer Ringnut (6) des rotierenden Bauteils (1)
angeordnet sind.
9. Anordnung nach den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang
(4) des rotierenden Bauteils (1) mehrere Aktuatoren (20 bis 31) enthaltende in
axialer Richtung voneinander beabstandete Ringnuten (6) vorgesehen sind.
10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Aktuatoren (17; 20
bis 31) enthaltenden Ringnuten (6) in Richtung Mantelfläche des rotierenden
Bauteiles (1) verfüllbar oder verschließbar sind.
11. Anordnung nach Anspruch 1; 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatoren
(17; 20 bis 31) mit einem Regler verbindbar sind.
12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (17; 20 bis
31) als Piezoelement ausgebildet ist.
13. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (17; 20 bis
31) aus einem Zweischichtelement besteht.
14. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Mantelfläche des
rotierenden Bauteils (1) Sensoren angeordnet sind.
15. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 11 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sensoren mit den jeweiligen Aktuatoren über den Regler verbindbar sind.
16. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler außerhalb
des rotierenden Bauteils (1) angeordnet ist.
17. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler innerhalb des
rotierenden Bauteils (1) angeordnet ist.
18. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 2, 11 und 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Energieübertragung zumindest zwischen Regler und Sensoren sowie
zwischen Regler und Aktuatoren kontaktlos erfolgt.
19. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (17; 20 bis
31) als Sensor ausgebildet ist.
20. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Bauteil
(1) als Zylinder in einer Druckmaschine ausgebildet ist.
21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) als
Formzylinder ausgebildet ist.
22. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) als
Übertragszylinder ausgebildet ist.
23. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) als
Gegendruckzylinder ausgebildet ist.
24. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Bauteil
(1; 12) als Walze insbesondere als Farb-, Feucht- oder Leitwalze einer
Rotationsdruckmaschine ausgebildet ist.
25. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang (4)
voneinander beabstandete Aktuatoren (20 bis 31) zu einem definierten Zeitpunkt
unterschiedlich große Längenänderungen (b; c; zwischen b und c) des Bauteils (1)
bewirken.
26. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die an einer
ersten knappen Hälfte des Umfanges (4) befindlichen Aktuatoren (20 bis 22; 30; 31)
ihre Längenausdehnungen vergrößern.
27. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die an einer
zweiten knappen Hälfte des Umfanges (4) befindlichen Aktuatoren (24 bis 28) ihre
Längenausdehnungen verkleinern.
28. Anordnung zur Kompensation von Schwingungen bei rotierenden Bauteilen (1; 12) in
Rotationsdruckmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß im rotierenden Bauteil (1;
12) mindestens ein Aktuator (17; 20 bis 31) mit zumindest einer in axialer Richtung
des Bauteils (1; 12) wirkenden Kraftkomponente zur Längenänderung des Bauteils
(1; 12) angeordnet ist.
29. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (17, 20 bis
31) innerhalb des Bauteils (1; 12) und unterhalb eines in achsparalleler Richtung
sowie in Umfangsnähe des Bauteils (1; 12) befindlichen Kanals (13) angeordnet ist.
30. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kraftkomponente des Aktuators (17; 20 bis 31) in axialer Richtung sich in
Abhängigkeit von der Drehwinkellage des rotierenden Bauteiles (1; 12) veränderbar
ist.
31. Verfahren zur Kompensation von Schwingungen bei rotierenden Bauteilen (1; 12) in
Rotationsdruckmaschinen mittels mindestens eines Aktuators (17; 20 bis 31), dadurch
gekennzeichnet, daß mit dem Aktuator (17; 20 bis 31) zumindest eine partielle
Änderung der Länge (a; b; c) des rotierenden Bauteiles (1; 12) parallel zur
Rotationsachse (7) des rotierenden Bauteiles (1; 12) erzeugt wird.
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