DE4234928A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen von Druckmaschinen - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen von DruckmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von
mechanischen Schwingungen von Druckmaschinen.
Der Antriebsstrang einer Druckmaschine mit den daran
gekoppelten Teilen (zum Beispiel Zylinder und Walzen) ist ein
System, dessen Dynamik durch Federkonstanten,
Trägheitsmomente usw. bestimmt ist. Die drehenden Teile
dieses Antriebsstranges können durch folgende Einflüsse zu
Schwingungen angeregt werden. Hierbei sind winkelabhängige,
über eine Umdrehung wiederkehrende Einflüsse und Einflüsse,
die nicht periodisch mit einer Umdrehung wiederkehren, zu
unterscheiden. Zu den winkelabhängigen, also synchronen
Schwingungen sind wiederkehrende Lastenmomentschwankungen zu
zählen, wie sie zum Beispiel durch Kurvengetriebe oder durch
Fehler von ein- oder n-tourigen Zahnrädern hervorgerufen
werden. Nicht periodisch mit einer Umdrehung wiederkehrende
Schwingungen, also asynchrone Schwingungen, können zum
Beispiel durch periodische, von der Umlauffrequenz
abweichende Anregungen erzeugt werden. Sie treten
beispielsweise aufgrund von Riemen, durch Heberschlag oder
durch Fehler bei halbtourigen Zahnrädern auf. Auch nicht
periodische Rauschvorgänge zum Beispiel die Farbspaltung oder
Einflüsse des Papierabzuges, führen zu asynchronen
Schwingungen. Ferner können Schwingungen im System durch
Parameterschwankungen hervorgerufen werden, die im Vergleich
zum Bogenlauf eine geringe Änderungsgeschwindigkeit haben
(zum Beispiel Öltemperaturschwankungen, die die Grundreibung
beeinflussen).
Viele winkelsynchrone Störungen besitzen eine hohe
Anregungsenergie. Die daraus resultierenden, über eine
Umdrehung periodischen Schwingungsformen beeinflussen jedoch
die Druckqualität im Hinblick auf ein Dublieren nicht
merklich, da zum Zeitpunkt der Papierübergabe die drehenden
Teile der Druckmaschine immer die gleiche Winkellage
einnehmen. Nicht synchrone Störungen machen sich jedoch bei
der Druckqualität bemerkbar. Sie führen zum Dublieren, da die
Winkellage der drehenden Teile der Druckmaschine bei der
Bogenübergabe Schwankungen unterworfen ist. Der Einfluß
dieser Störungen macht sich aufgrund ihrer meist geringen
Anregungsenergie nur oftmals wesentlich dann bemerkbar, wenn
Eigenfrequenzen der Druckmaschine angeregt werden, in denen
die Dämpfung gering ist. Die vorstehend erwähnten langsamen
Parameterschwankungen beeinflussen das Dublieren nicht.
Es ist bekannt, zur Reduzierung von mechanischen Schwingungen
die Seitenwände der Druckmaschine zu verstärken und/oder
verstärkte Zahnräder sowie weitere verstärkte Bauteile
einzusetzen. Diese Maßnahmen sind aufwendig, erhöhen das
Gewicht der Druckmaschine erheblich und führen nicht immer
zum gewünschten Erfolg.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur Dämpfung von mechanischen
Schwingungen von Druckmaschinen anzugeben, um die
Druckqualität zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch mindestens
ein, den drehenden Teilen der Druckmaschine zugeordnetes
Betätigungsglied, das von mindestens einem an der
Druckmaschine angeordneten Schwingungsaufnehmer derart
angesteuert wird, daß die Stellkräfte des Betätigungsgliedes
die Schwingungen dämpfen. Mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung sollen vorzugsweise die asynchronen Störungen
bekämpft werden. Da diese Störungen im wesentlichen kleine
Anregungsenergien besitzen, können sie mittels
verhältnismäßig kleiner Stellkräfte (im Vergleich zur
gesamten Antriebsleistung) gedämpft werden. Die Schwingungen
werden erfindungsgemäß von mindestens einem
Schwingungsaufnehmer erfaßt. Die vom Schwingungsaufnehmer
ermittelten Daten werden ausgewertet und führen zur
Ansteuerung eines Betätigungsgliedes, das als aktives
Stellglied ausgebildet ist. Die vom Betätigungsglied
aufgebrachten Stellkräfte wirken den Kräften der
Schwingungsanregung entgegen, so daß sich eine Dämpfung
einstellt. Durch die Bedämpfung der nicht synchronen
Störungen ist ein Dublieren verhindert, so daß sich die
Druckqualität verbessert.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann das
Betätigungsglied als steuerbare Wirbelstrombremse ausgebildet
sein. Diese wird - entsprechend der Anregungsfrequenz -
angesteuert und greift somit aktiv in das Gesamtsystem ein,
wodurch die asynchronen Schwingungen eliminiert werden.
Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, daß das
Betätigungsglied von einem Antriebsmotor oder einem
zusätzlichen Motor der Druckmaschine gebildet wird. Das
Moment von einem Antriebsmotor läßt sich zum Beispiel mittels
geeigneter Bauelemente der Leistungselektronik in
Abhängigkeit der vom Schwingungsaufnehmer ermittelten Daten
beeinflussen, so daß der Antriebsmotor selbst das
Betätigungsglied bildet und zur Schwingungsreduzierung
herangezogen wird. Damit wächst dem Antriebsmotor eine
Doppelfunktion zu, da er einerseits die Antriebsleistung
liefert und andererseits schwingungsdämpfend wirkt. In
entsprechender Weise kann im Antriebsstrang der Druckmaschine
auch ein zusätzlicher Motor vorhanden sein, der zur
Schwingungsreduzierung entsprechend angesteuert wird.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn der Schwingungsaufnehmer und
das Betätigungsglied in einem Regelkreis einer
Dämpfungs-Regelungseinrichtung angeordnet sind. Durch die
Ausbildung als Regelkreis ist stets gewährleistet, daß
auftretende, vorzugsweise asynchrone Schwingungen auf Null
ausgeregelt werden, wodurch eine optimale Bedämpfung erzielt
werden kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß mehrere Schwingungsaufnehmer
und/oder Betätigungsglieder über den Antriebsstrang,
insbesondere über einen Zahnradzug, der Druckmaschine
verteilt angeordnet sind. Mittels der Vielzahl der
Schwingungsaufnehmer lassen sich die zur Dämpfung
erforderlichen Schwingungsformen sehr präzise ableiten, die
dann vorzugsweise - gegebenenfalls in überarbeiteter Form -
mehreren aktiven Betätigungsgliedern des Antriebsstranges
zugeleitet werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Dämpfung von
druckqualitätsmindernden mechanischen Schwingungen im
bedruckstofführenden System einer Druckmaschine, wobei die
Schwingungen als Meßgröße erfaßt und zur Erzeugung von
Stellkräften herangezogen werden, die auf das
bedruckstofführende System schwingungsdämpfend wirken.
Vorzugsweise werden nicht periodisch mit den Umdrehungen der
drehenden Teile der Druckmaschine auftretende, also
asynchrone Schwingungen, erfaßt und bedämpft.
Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung anhand
verschiedener Ausführungsbeispiele. Sie zeigt in
schematischer Darstellung eine Druckmaschine mit einer
Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung.
Die Figur zeigt eine Druckmaschine 1, die mehrere
Druckwerke 2 aufweist. Jedes Druckwerk 2 besitzt eine
Vielzahl von Zylindern und Walzen, von denen - der
Einfachheit halber - nur ein Teil dargestellt ist. Jedes
Druckwerk 2 wird von einem Antriebsmotor
(Elektromotor) M1, M3, M5, Mn, Mn+2, Mn+4 angetrieben. Den
einzelnen Druckwerken 2 sind
Schwingungsaufnehmer S2; S3, S4; S5; Sn; Sn+2; Sn+4
zugeordnet, die mit einer Regelungseinrichtung 3 verbunden
sind.
Die Figur verdeutlicht verschiedene Ausführungsformen der
Erfindung, die nachstehend näher erläutert werden sollen,
wobei jedoch auch noch weitere, nicht dargestellte
Ausführungsformen im Bereich der Erfindung liegen.
Das ganz links in der Figur liegende Druckwerk 2 besitzt den
Antriebsmotor M1, der auf den Antriebsstrang der
Druckmaschine 1 wirkt. Einer der Walzen/Zylinder des
Druckwerks 2 ist ein Schwingungsaufnehmer S2 zugeordnet, der
an die Regelungseinrichtung 3 angeschlossen ist. Von der
Regelungseinrichtung 3 führt eine Wirkverbindung zum
Antriebsmotor M1.
Es ergibt sich folgende Funktionsweise:
Der Schwingungsaufnehmer S2 sensiert auftretende Schwingungen
des zugehörigen Druckwerks 2 und leitet entsprechende Daten
an die Regelungseinrichtung 3 weiter. Diese nimmt eine
Auswertung vor. Insbesondere werden nicht periodische
Schwingungen erfaßt und es wird eine Steuergröße gebildet,
die auf den Antriebsmotor M1 rückwirkt. Der Antriebsmotor M1
bildet somit ein Betätigungsglied B1. Die Ansteuerung des
Motors M1 erfolgt derart, daß er nicht ein konstantes
Antriebsmoment liefert, sondern aufgrund der besonderen
Ansteuerung durch die Regelungseinrichtung 3 zusätzlich
Stellkräfte aufbringt, die den asynchronen Schwingungen
entgegenwirken, so daß sich insgesamt eine
Schwingungsdämpfung ergibt.
Das zweite Druckwerk 2 von links zeigt in der Figur eine
entsprechende Anordnung, wie beim ganz links liegenden
Druckwerk 2, wobei jedoch der Unterschied besteht, daß
mehrere Schwingungsaufnehmer, nämlich S3 und S4, vorgesehen
sind, die an verschiedenen Stellen des Antriebsstranges die
Schwingungen erfassen und die betreffenden Daten der
Regelungseinrichtung 3 zuführen. Als Betätigungsglied kommt
wiederum ein Antriebsmotor in Frage. Dies ist der Motor M3.
Das in der Figur dritte Druckwerk 2 von links zeigt ein
weiteres Ausführungsbeispiel. Es ist lediglich ein
Schwingungsaufnehmer S5 vorhanden, der an die
Regelungseinrichtung 3 angeschlossen ist. Als
Betätigungsglieder zum Aufbringen der Stellkräfte kommen
jedoch zwei Elemente zum Einsatz. Dies sind der
Antriebsmotor M5, der als Betätigungsglied B5 wirkt und ein
zusätzlicher, an einer anderen Stelle des Antriebsstranges
angreifender Motor M5, der als Betätigungsglied B5 wirkt.
Beide Motoren werden von der Regelungseinrichtung 3 derart
angesteuert, daß ihre abgegebenen Momente entsprechend der
erforderlichen Antriebsleistung und auch im Hinblick auf die
Dämpfung asynchroner Schwingungen eingestellt werden.
Bei dem vierten Druckwerk von links ist eine Anordnung gemäß
dem ganz links liegenden Druckwerk 2 vorgesehen, wobei jedoch
der Unterschied besteht, daß die Regelungseinrichtung 3
zusätzlich eine Wirbelstrombremse W ansteuert, die aktiv auf
den zugehörigen Antriebsstrang des Druckwerks 2 wirkt, um die
auftretenden Schwingungen zu dämpfen.
Aus alledem wird deutlich, daß die beschriebenen
Ausführungsformen nur Beispiele sind, die sich in beliebiger
Kombination und auch in erweitertem Umfange mit mehreren
Schwingungsaufnehmern und/oder Betätigungsgliedern einsetzen
lassen.
Claims (7)
1. Vorrichtung zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen
von Druckmaschinen,
gekennzeichnet durch
mindestens ein, den drehenden Teilen der
Druckmaschine (1) zugeordnetes
Betätigungsglied (B1, B3, B5, B5′, Bn, Bn+2, Bn+4), das
von mindestens einem an der Druckmaschine (1)
angeordneten
Schwingungsaufnehmer (S2, S3, S4, S5, Sn, Sn+2, Sn+4)
derart angesteuert wird, daß die Stellkräfte des
Betätigungsgliedes (B1, B3, B5, B5′, Bn, Bn+2, Bn+4) die
Schwingungen dämpfen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das
Betätigungsglied (B1, B3, B5, B5′, Bn, Bn+2, Bn+4) als
steuerbare Wirbelstrombremse (W) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das
Betätigungsglied (B1, B3, B5, B5′, Bn, Bn+2, Bn+4) von
einem Antriebsmotor (M1, M3, M5, Mn, Mn+2, Mn+4) oder
einem zusätzlichen Motor (M5′) der Druckmaschine (1)
gebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der
Schwingungsaufnehmer (S2, S3, S4, S5, Sn, Sn+2, Sn+4) und
das Betätigungsglied (B1, B2, B5, B5′, Bn, Bn+2, Bn+4) in
einem Regelkreis einer
Schwingungsdämpfungs-Regelungseinrichtung (3) angeordnet
ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelungseinrichtung (3) das
Betätigungsglied (B1, B3 B5, B51′, Bn, Bn+2, Bn+4) derart
ansteuert, daß nur nicht-periodisch mit den Umdrehungen
der drehenden Teile auftretende, also asynchrone
Schwingungen gedämpft werden.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere
Schwingungsaufnehmer (S2, S3, S4, S5, Sn, Sn+2, Sn+4)
und/oder
Betätigungsglieder (B1, B3, B5, B5′, Bn, Bn+2, Bn+4) über
den Antriebsstrang, insbesondere über einen Zahnradzug,
der Druckmaschine (1) verteilt angeordnet sind.
7. Verfahren zur Dämpfung von druckqualitätsmindernden
mechanischen Schwingungen im bedruckstofführenden System
einer Druckmaschine,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwingungen als Meßgröße erfaßt und zur
Erzeugung von Stellkräften herangezogen werden, die auf
das bedruckstofführende System schwingungsdämpfend
wirken.
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