-
Die
Erfindung betrifft einen Antrieb für eine Rotationsdruckmaschine
mit mehreren Werken gemäß dem Oberbegriff des
ersten Anspruches.
-
In
konventionellen Rotationsdruckmaschinen mit einem zentralen Hauptantrieb
werden alle den Bedruckstoff durch die Druckmaschine transportierenden
Zylinder oder Trommeln und alle Farbe, Lack oder Feuchtmittel übertragenden
Walzen, Heber, Duktoren oder Zylinder von einem zentralen Antriebsmotor über
einen druck- und lackwerkübergreifenden durchgehenden Antriebsräderzug
angetrieben. Im Folgenden sollen alle angetriebenen Zylinder, Trommeln,
Walzen usw. unter dem Begriff Rotationskörper zusammengefasst
werden. Bei einem zentralen Antrieb ist der Mehrzahl der Rotationskörper
jeweils ein Antriebszahnrad des Antriebsräderzuges zugeordnet,
die übrigen Rotationskörper, insbesondere Farbwerkwalzen,
werden über Oberflächenreibung mittelbar von benachbarten, über
den Antriebsräderzug angetriebenen Rotationskörpern
in Bewegung versetzt.
-
Nachteilig
an einem zentralen Antrieb ist die Neigung zur Übertragung
von lokal initiierten Schwingungen über den durchgehenden
Antriebsräderzug, der ein schwingungsfähiges System
bildet, auf die gesamte Druckmaschine und die daraus resultierenden
Druckqualitätseinschränkungen.
-
Zur
Reduzierung der Zahnkräfte im Antriebsräderzug
langer Druckmaschinen und zur Reduzierung von Schwingungsproblemen
sind Längswellen bekannt, die das Antriebsmoment des Hauptmotors auf
mehrere Eintriebsstellen im Antriebsräderzug verteilen.
-
Auch
die Längswelle bildet ein schwingfähiges System,
welches die Schwingungsprobleme in einem durchgehenden Antriebsräderzug
nicht lösen kann.
-
Alternativ
zur Längswelle kann der Hauptantrieb auch mittig zwischen
den Druckwerken angeordnet sein, damit wird in die Teilmaschinen
jeweils nur das halbe Antriebsmoment eingeleitet. Allerdings führt
diese zentrale Anordnung des Hauptmotors aufgrund der entgegengesetzt
fließenden Antriebsmomente wiederum zu Problemen bezüglich
einer stabilen Zahnflankenanlage bei Drehmomentschwankungen, die
sich in schwer beherrschbaren Registerabweichungen der Druckteilbilder äußern.
-
Mit
den beschriebenen Mitteln konnten die Nachteile der konventionellen
Hauptantriebe nicht grundsätzlich überwunden werden.
Zur Aufbringung der hohen Antriebsleistungen für alle Druck-
und Lackwerke und peripheren Einrichtungen einer Rotationsdruckmaschine
sind bewährte Gleichstrom- oder Drehstrommotoren im Einsatz,
die zur Erzeugung der benötigten Druckdrehzahlen im Bereich
von 3000–18000 u/h (Eintourenwelle) im Allgemeinen über
Riemengetriebe mit dem Antriebsräderzug der Druckmaschine
gekoppelt sind und bei besonders langen Druckmaschinen (mit einer
Vielzahl von Druck- und Lack werken) über mehrere Eintriebstellen
oder mit mehreren Antriebsmotoren Antriebsmomente einspeisen. Die
Riementriebe und Verteilungsgetriebe bilden jedoch aufgrund ihrer
Elastizität und wegen unvermeidbarer Riemenunwuchten ihrerseits
Schwingungsquellen, die Drehwinkelasynchronitäten bei der
Farbübertragung auf den Bedruckstoff oder beim Bedruckstofftransport
verstärken und ebenfalls zu daraus resultierenden Druckungenauigkeiten
führen. Die schlupfbehafteten Hauptantriebsmotoren sind
darüber hinaus schwer lageregelbar und sind aufgrund ihrer
Baugröße und Trägheit nur begrenzt zur
Einspeisung von Schwingungskompensationsdrehmomenten geeignet.
-
Zur Überwindung
dieser Nachteile wurden in neuerer Zeit separate Einzelantriebe
an denjenigen Rotationskörpern vorgesehen, deren Abkopplung vom
Antriebsräderzug zu einer Verbesserung der Druckqualität
infolge der Reduzierung von Störschwingungen führt
oder deren separate Verdrehbarkeit einen Rüstzeit einsparenden,
parallelen Ablauf von Hilfsprozessen oder eine einfachere Korrektur von
Asynchronitäten zwischen benachbarten Rotationskörpern
ermöglicht. Bevorzugt werden Druckform-, Lackform- bzw.
Plattenzylinder in Offsetdruckmaschinen mit Einzelantrieben ausgestattet,
um neben der Unterbindung von Schwingungseinflüssen einen
gleichzeitigen Plattenwechsel in allen Druckwerken oder eine zeitliche
Parallelität von Hilfsprozessen zur Rüstzeiteinsparung
zu ermöglichen.
-
Eine
derartige Druckmaschine ist beispielsweise aus der
DE 196 23 224 A1 bekannt.
Darin sind Einzelantriebe in unterschiedlichen Anordnungen für Bogenoffsetrotationsdruckmaschinen
mit einem Hauptantrieb oder – zur Reduzierung der über
die Zahnräder übertragenen Drehmomente – mit
mehreren Hauptantrieben (Mehrmotorenantrieb) beschrieben.
-
In
der
DE 198 22 893
A1 ist es für eine Rotationsdruckmaschine mit
einem Hauptantrieb und integrierten Bebilderungseinrichtungen für
die Druckformen vorgesehen, Druckformzylinder während der Bebilderungsphase
aus dem Antriebsräderzug auszukuppeln und mit separaten
Einzelantrieben schwingungsarm und mit höherer Geschwindigkeit anzutreiben.
Außerhalb des Bebilderungsbetriebes können die
gleichförmig umlaufenden Druckmaschinenkomponenten der
Druck- und Lackwerke mit den Einzelantrieben und die schwingungsbehafteten Baugruppen
der Bogenan- und -auslage weiterhin mit dem Hauptantrieb angetrieben
werden.
-
Für
die Einzelantriebe werden bevorzugt sogenannte High-Torque-Motoren
(= hohes Drehmoment) aufgrund der spielfreien und steifen Direktantriebsmöglichkeit
der Rotationskörper eingesetzt. Ein Nachteil von High-Torque-Motoren
ist ihre Baugröße.
-
Der
Einsatz von Einzelantrieben kann jedoch die Schwingungsprobleme
im Antriebsräderzug mit traditionellem Hauptantrieb nicht
wesentlich mindern.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Hauptantrieb in
Druckmaschinen mit Einzelantrieben zur Überwindung der
Nachteile aus dem Stand der Technik zu verbessern.
-
Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des ersten
Anspruchs gelöst.
-
Der
erfindungsgemäße Antrieb für eine Rotationsdruckmaschine
mit mehreren Werken, die als Druck- oder Lackwerke ausgebildet sind,
die Farbe oder Lack übertragende Rotationskörper
und Bedruckstoffe transportierende Rotationskörper enthalten,
wobei ein werkübergreifender Antriebsräderzug eine
Mehrzahl der Rotationskörper in und zwischen den Druck-
oder Lackwerken während eines Druckbetriebs antreibt und
mindestens ein Hauptantrieb Antriebsmomente in den Antriebsräderzug
einspeist, zeichnet sich dadurch aus, dass bei Antriebskonfigurationen,
bei denen einem oder mehreren weiteren Rotationskörper(n)
in den Druck- oder Lackwerken Einzelantriebsmotoren zugeordnet sind,
wobei die einzeln angetriebenen Rotationskörper mit den
vom Antriebsräderzug angetriebenen Rotationskörpern
in einem Drehmomente übertragenden Kontakt stehen, der
Hauptantrieb mindestens einen als High-Torque-Motor ausgebildeten
Langsamläufer aufweist, welcher direkt oder über
ein vorzugsweise einstufiges Vorgelegegetriebe mit hoher Steifigkeit dem
Antriebsräderzug zugeordnet ist.
-
Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der Hauptteil der Antriebsleistung
für eine Offsetrotationsdruckmaschine in den Farb- und
Lackwerken infolge der dort erforderlichen Oberflächenreibung
der Farbe oder Lack führenden Rotationskörper
verbraucht wird und dass deshalb der Einsatz von Einzelantrieben
an Rotationskörpern, die Antriebsmomente über
Drehmomente übertragende Kontakte bzw. Verbindungen, d.
h. über Getriebe, Oberflächen- oder Schmitzringreibung,
auch in die Farb- oder Lackwerke einspeisen, zu einer Entlastung
des Hauptantriebs führt, wodurch es möglich wird,
den Hauptantrieb für geringere Antriebsleistungen auszulegen.
Mit dem Einsatz von Einzelantrieben in Druck- oder Lackwerken von
Offsetrotationsdruckmaschinen, die zweckmäßig
an Druckform- bzw. Plattenzylindern oder an Gummizylindern angeordnet
sind, kann die für den Antrieb des Antriebsräderzuges
erforderliche Hauptantriebsleistung nunmehr soweit reduziert werden,
dass der Einsatz von High-Torque-Motoren auch für den Hauptantrieb möglich
wird. High-Torque-Motoren im Hauptantrieb weisen aufgrund ihres
ausgezeichneten Regelverhaltens und ihrer schlupffreien Drehwinkel-Positionierbarkeit
ein hohes Potential für eine effektive Störmomentkompensation
und kontinuierliche Zahnflankenanlage im Antriebsräderzug
auf.
-
Die
Erfindung hat den Vorteil, dass es mit dem Einsatz von High-Torque-Hauptantriebsmotoren zu
einer beträchtlichen kostensparenden Vereinfachung des
Druckmaschinenantriebs und durch den möglichen Verzicht
auf elastische Zwischengetriebe zu einer Reduzierung von Schwingungen
im Antriebsräderzug kommt.
-
Im
Folgenden soll die Erfindung am Beispiel einer Bogenoffsetrotationsdruckmaschine
in Reihenbauweise erläutert werden. Die dazugehörige
Zeichnung stellt in
-
1:
eine schematische Darstellung einer Bogenoffsetrotationsdruckmaschine
mit Plattenzylinder-Einzelantrieben und High-Torque-Hauptantriebsmotoren
in verschiedenen Anordnungen dar.
-
In 1 ist
eine Bogenoffsetrotationsdruckmaschine in Reihenbauweise mit einer
Bogenanlage AN, fünf Druckwerken W1...W5 und einer Bogenauslage
AU dargestellt. Anstelle eines oder mehrerer der Druckwerke W1...W5
können auch Lackwerke vorhanden sein. Jedes der Druckwerke
W1...W5 weist einen bogenführenden Druckzylinder 1 auf,
der mit einer vor- und einer nachgeordneten bogenführenden Übergabetrommel 2 zwecks
Bogentransportes zwischen den Druckwerken W1...W5 in Wirkverbindung
steht. Jedem Druckzylinder 1 in den beispielhaft als Offsetdruckwerke
ausgestalteten Druck- oder Lackwerken W1...W5 ist ein das jeweilige
Druckteilbild auf die Bogen übertragender Gummizylinder 3 und
diesem wiederum ein Plattenzylinder 4 zugeordnet, auf dessen
Mantelfläche eine das Druckteilbild aufweisende Druckplatte
(nicht dargestellt) aufgespannt ist. Die Plattenzylinder 4 stehen
während des Druckbetriebes mit je einem Farbwerk 5 (wovon
symbolisch nur eine Auftragwalze dargestellt ist) sowie mit dem
Gummizylinder 3 in Oberflächenkontakt, um eine
kontinuierliche Farbübertragung auf die zu bedruckenden
Bogen zu gewährleisten. Anstelle von Plattenzylindern 4 können
auch Druckformzylinder beispielsweise mit inline (direkt) bebilderbarer
Mantelfläche vorgesehen sein. Im Ausführungsbeispiel nicht
dargestellte Lackwerke sind etwas einfacher aufgebaut, hier entfällt
der Gummizylinder 3, so dass der Lack von einem Lackformzylinder
direkt auf den Bedruckstoffbogen aufgebracht wird.
-
Die Übergabetrommeln 2,
Druckzylinder 1, Gummizylinder 3 und die den Plattenzylindern 4 zugeordneten
Farbwerke 5 sind über einen durchgehenden Antriebsräderzug
ARZ untereinander verbunden, der in 1 durch
Linien zwischen den Drehachsen der Rotationskörper symbolhaft
dargestellt ist.
-
Zumindest
einem Farbe übertragenden Rotationskörper 3, 4 pro
Druckwerk W1...W5 ist in bekannter Weise jeweils ein Einzelantrieb
EA zugeordnet. Vorzugsweise sind die Platten zylinder 4 der Druckwerke
W1...W5 aus dem Antriebsräderzug ARZ herausgelöst
und werden durch Einzelantriebe EA separat angetrieben. Die Motoren
der Einzelantriebe EA sind über ihre (nicht dargestellten)
Antriebsregler mit dem Antriebsräderzug ARZ/Hauptantriebsmotor(en)
M synchronisiert.
-
Es
ist auch bekannt, die Gummizylinder 3 oder die Gummizylinder 3 und
Plattenzylinder 4 (Druckformzylinder) mit dezentralen Einzelantrieben EA
auszustatten. Die Einzelantriebe EA können auch Lackformzylindern
von Lackwerken zugeordnet sein.
-
Erfindungsgemäß ist
zumindest ein Hauptantriebsmotor M als ein High-Torque-Motor ausgebildet.
-
Zur
besseren Anpassung an den für den Druck benötigten
Drehzahlbereich kann der Eintrieb des Hauptantriebsmotors M in den
Antriebsräderzug ARZ über ein einstufiges Vorgelegegetriebe
mit hoher Steifigkeit, beispielsweise ein Stirnradgetriebe, erfolgen.
Der Hauptantriebsmotor M wird von einer (nicht dargestellten) Antriebsregelung
zumindest drehzahl- und drehmomentgeregelt.
-
Der
Antriebsmoment des Hauptantriebsmotors M für die Druckmaschine
wird vorzugsweise über den Druckzylinder 1 des
ersten Druckwerkes W1 in den Antriebsräderzug ARZ eingespeist.
-
Über
den durchgehenden Antriebsräderzug ARZ wird das Antriebsmoment
auf alle zentral angetriebenen Rotationskörper 1, 2, 3, 5 in
den Druckwerken W1...W5 verteilt. Zusätzlich werden über
die reibungsbehafteten Oberflächenkontakte der farbführenden
Rotationskörper (Gummizylinder 3, Plattenzylinder 4,
Farbwerkwalzen ...) Antriebsmomente zwischen zentral und dezentral
angetriebenen Rotationskörpern übertragen. Weiterhin
befinden sich üblicherweise zur Erzielung eines konstanten
Anpressdruckes zwischen Druckzylindern 1, Gummizylindern 3 und
Plattenzylindern 4 in den Randbereichen dieser Zylinder
gehärtete Metallringe mit den Abrolldurchmessern der Mantelflächen,
die unter Pressung aufeinander abrollen und parallel zur Oberflächenreibung
der Mantelflächen ebenfalls Antriebsmomente überfragen.
-
Der
erfinderische Grundgedanke der vorgeschlagenen Lösung für
den Hauptantriebsmotor M basiert auf der bereits beschriebenen Tatsache,
dass aufgrund der Vielzahl der in den Farbwerken 5 eingesetzten
Walzen, die über Oberflächenreibung und axiale
Pendelbewegungen (Changieren) die Druckfarbe gleichmäßig über
die Walzenbreite verteilen, im Fortdruckbetrieb ein großer
Teil der Antriebsleistung in den Farb- oder auch Lackwerken W1...W5
verbraucht wird.
-
Da
die separat angetriebenen Plattenzylinder 4 während
des Druckbetriebes über Mantelflächen- und Schmitzringkontakte
mit den vom Hauptantriebsmotor M angetrieben Gum mizylindern 3 und Farbwerken 5 in
Drehmomente übertragender Verbindung stehen, fließen
die über die Antriebsmomente für die Bewegung
der Plattenzylinder 4 hinausgehenden überschüssigen
Antriebsmomente der Einzelantriebe EA über die Oberflächenkontakte
mit den Gummizylindern 3 und Farbwerken 5 in den
Antriebsräderzug ARZ, so dass bei zugeschalteten Plattenzylinder-
Einzelantrieben EA der Hauptantrieb entlastet wird.
-
Die
Drehmomente der Einzelantriebe EA an den Plattenzylindern 4 werden
dabei jeweils zu einem Teil über die Schmitzringkontakte
auf die benachbarten Gummizylinder 3 übertragen
und zum anderen Teil über die Mantelflächenkontakte
mit jeweils zumindest einer Farbauftragwalze in die Farbwerke 5 eingeleitet.
Gummizylinder 3 und Farbauftragwalzen sind mit ihren Antriebszahnrädern
in den zentral angetriebenen Antriebsräderzug ARZ eingebunden.
-
Ein
einzeln angetriebener und nicht mit dem Antriebsräderzug
ARZ in Verbindung stehender Gummizylinder 3 würde
dementsprechend mit dem Druckzylinder 1 und mit dem Plattenzylinder 4 in
einem Drehmomente übertragenden Mantelflächen- und
Schmitzringkontakt stehen, wobei bei dieser Antriebskonfiguration
der Druckzylinder 1 und der Plattenzylinder 4 jeweils
einen Teil des Antriebsmoments des Einzelantriebes EA in den Antriebsräderzug
ARZ einspeisen und den Hauptantriebsmotor M somit entlasten.
-
Die
reduzierte Antriebsleistung des Hauptantriebsmotors M ermöglicht
den Einsatz von Motorbauarten, insbesondere hochdynamischen High-Torque-Motoren,
die für eine trägheitsarme Drehwinkelregelung
und Schwingungskompensation durch entgegengerichtete Antriebsmomente
weitaus besser geeignet sind als die traditionellen Hauptantriebsmotoren.
-
Als
High-Torque-Motoren werden üblicherweise Motortypen bezeichnet,
bei denen für den Rotor besonders starke Seltenerdenmagnete
verwendet werden.
-
Bei
diesen Motoren handelt es sich insbesondere um vorzugsweise bürstenlose
DC-Motoren, die als Langsamläufer ausgebildet sind. High-Torque-Motoren
besitzen dazu eine hohe Polzahl, die eine hohe Leistungsdichte und
eine sehr genaue Drehwinkellageregelung ermöglicht, weshalb sie
auch als Schrittmotoren Verwendung finden.
-
Der
Vorteil der hohen Leistungsdichte dieser Motoren wird vorteilhaft
durch ihre Eignung auch für geringe Drehzahlen ergänzt,
so dass weniger mechanische Komponenten, wie Riemen, Getriebe oder Kupplungen
benötigt werden. Alle diese Komponenten bringen unnötige
Elastizität in das erforderliche steife Antriebssystem
ein. Die High-Torque-Langsamläufer treiben die Welle ohne
Getriebe, also direkt und völlig spielfrei an.
-
Sie
besitzen konstruktionsbedingt einen sehr hohen Wirkungsgrad, können
problemlos mit Wasser gekühlt werden und können
hohe Impulsbelastungen durch eine gute Wärmekopplung der
Spulen mit dem Stator bewältigen.
-
Ein
weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Antriebslösung besteht
darin, dass für die Einzelantriebe EA und den Hauptantriebsmotor
M bauartgleiche Motoren verwendet werden können, wodurch
auch ein Standardisierungseffekt eintritt.
-
Bei
langen Druckmaschinen ist es analog zu bekannten konventionellen
Antriebsanordnungen vorteilhaft, mehrere High-Torque-Motoren für
den Hauptantrieb einzusetzen (Mehrmotorenantrieb), vorzugsweise
kann am ersten und letzten Druck- oder Lackwerk W1...W5 jeweils
ein High-Torque-Motor insbesondere dem Druckzylinder 1 oder
Lackzylinder zugeordnet sein, wobei die High-Torque-Motoren aufgrund
der hohen Dynamik dieser Antriebe im Vergleich zu bekannten Mehrmotorenantrieben
ein weitaus besseres Regelverhalten in Bezug auf kontinuierliche
Zahnflankenanlage (konstante Verspannung im Antriebsräderzug
ARZ) oder Störmomentkompensation zeigen. Der zweite High-Torque-Motor vor
der Auslage kann dabei in Abhängigkeit von der Betriebsart
der Druckmaschine zur Erzielung einer stabilen Zahnflankenanlage
temporär auch als Bremsmotor arbeiten. Falls die Einzelantriebe
EA den Plattenzylindern 4 zugeordnet sind, kann der als High-Torque-Motor
ausgebildete Hauptantriebsmotor M auch an einem Gummizylinder 3 angeordnet
sein bzw. im Falle von Mehrmotorenantrieben können mindestens
zwei High-Torque-Motoren als Hauptantriebsmotoren M an Gummizylindern 3 verschiedener Druck-
oder Lackwerke W1...W5 vorgesehen sein.
-
- 1
- Druckzylinder
- 2
- Übergabetrommel
- 3
- Gummizylinder
- 4
- Plattenzylinder
- 5
- Farbwerk
- AN
- Bogenanlage
- AU
- Bogenauslage
- ARZ
- Antriebsräderzug
- W1...W5
- Druck-
oder Lackwerk
- EA
- Einzelantrieb
- M
- Hauptantriebsmotor
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19623224
A1 [0009]
- - DE 19822893 A1 [0010]