DE4143597C5

DE4143597C5 - Druckmaschine mit wenigstens einem elektromotorisch angetriebenen, axial verstellbaren Zylinder oder sonstigen Drehkörper

Info

Publication number: DE4143597C5
Application number: DE4143597A
Authority: DE
Inventors: Fritz Rainer Dr.-Ing. Götz
Original assignee: Baumueller Anlagen Systemtechnik GmbH and Co; Baumueller Nuernberg GmbH
Current assignee: Baumueller Anlagen Systemtechnik GmbH and Co; Baumueller Nuernberg GmbH
Priority date: 1991-11-22
Filing date: 1991-11-22
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2011-11-23
Also published as: DE4143597C2

Abstract

Druckmaschine mit mehreren für die Druckgebung zusammen wirkenden, elektromotorisch angetriebene Platten-Zylindern (D1, D4) die drehbar und bezüglich der Diagonal-, Seiten- und Umfangsregister verstellbar gelagert sind, wobei mehrere der Plattenzylinder (D1, D4) bezüglich ihrer Drehachsen (Y) in einer Wandung (H) zur Seitenregisterverstellung axial längsverstellbar (U) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (F) des jeweiligen Elektromotors (F, G) mit dem jeweiligen Plattenzylinder (D1, D4) zu seinem Direktantrieb steif und unmittelbar verbunden ist, und der Stator (G) des Elektromotors (F, G) an der Wandung (H) axial unveränderlich abgestützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruch 1.
In der Druckmaschine stellen die mehreren, für die Druckgebung zusammenwirkenden Zylinder, die drehbar, bezüglich der Diagonal-, Seiten- und Umfangsregister verstellbar sowie aneinander anstellbar zur Bildung eines Papiereinzugs gelagert sind, die relevanten Drehkörper dar.
Eine gattungsgemäße Druckmaschine ist aus der Offenlegungsschrift DE 38 25 600 A1 bekannt. Darin sind die Achsen von Zylindern, die auf ihren Außenseiten auswechselbare, Druckbilder aufweisende Hülsen tragen, zu ihrer Seitenregistereinstellung axial verschiebbar gelagert. Dies gilt auch für Gummihülsen auf der äußeren Mantelfläche tragende Zylinder. Die axiale Verschiebung erfolgt über die Abwälzung schrägverzahnter Zahnräder oder über sonstige, im Stand der Technik bekannte Mittel. Der Antrieb der Druckzylinder erfolgt bei derartigen Druckmaschinen im allgemeinen von einem gemeinsamen Hauptantrieb aus, der seine Antriebsleistung über eine mechanische Längswelle auf die Einzelaggregate der Druckmaschine verteilt. Die Druckwerke sind durch diese mechanische Längswelle derart miteinander verbunden und gekoppelt, daß auf deren Synchronlauf zueinander sichergestellt ist. Zur praktischen Realisierung ist allerdings ein komplexes mechanisches System mit einer Vielzahl unterschiedlicher Komponenten wie z. B. Getriebe, Kupplungen, Spindeln, Schlitten usw. notwendig. Die hieraus resultierenden Schwachpunkte wie Übertragungsfehler aufgrund Nachgiebigkeiten mechanischer Übertragungsglieder, Spiel- und Reibungsumkehrspannen, Elastizitäten, zusätzliche große Trägheitsmassen sowie zahlreiche, niedrig gelegene Eigenfrequenzen beeinträchtigen die Druckbildgüte und die Registergenauigkeit solcher konventioneller Druckwerke.
Aus der Offenlegungsschrift DE 34 32 572 A1 ist eine Rotationsdruckpresse mit einem eine durchgehende Bahn von zu bedruckendem Material tragenden Druckzylinder, einem daran angestellten Plattenzylinder für eine Farbe und eine daran angestellte Farbwalze bekannt. Die Antriebswellen dieser Drehelemente sind teils mittelbar über einen Zahnriemen, teils direkt mit dem Rotor eines jeweils eigens zugeordneten elektrischen Antriebsmotors verbunden, wobei diese Antriebsmotoren von einer übergeordneten Steuerung geführt werden. Allerdings ist insbesondere für die direkt mit den Rotoren der Elektromotoren verbundenen Platten- und Farbzylinder keinerlei Möglichkeit zur Seitenregisterverstellung eröffnet.
Zwar ist es bekannt (vgl. Offenlegungsschrift DE 30 22 516 A1 ), bei Reibscheibenantrieben insbesondere für Spindelpressen die Welle bzw. den Rotor des elektrischen Antriebsmotors auf kräftigen Rollenlagern axial verschiebbar zu lagern. Zur Verschiebung wird der Einsatz von Preßluft oder eines Elektromagneten mit Erregerwicklung in einem Magnetkörper und einer gegen Federdruck bewegbaren Magnetscheibe vorgeschlagen. Derartige Anordnungen zur Axialverschiebung sind jedoch für den Einsatz in Druckmaschinen vor allem angesichts der darin geforderten Genauigkeit für die Seitenregistereinstellung ungeeignet und auch überhaupt nicht dafür beabsichtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Druckmaschine mit Seitenregisterverstellung des Plattenzylinders in konstruktiv einfacher Weise auch mit einem Direktantrieb zu schaffen. Zur Lösung wird die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Druckmaschine vorgeschlagen. Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Aufgrund der Erfindung ist die Ausnutzung des Luftspalts zwischen Stator und Rotor zur Seitenregisterverstellung möglich, indem der mit dem Druckmaschinen-Platten-Zylinder direkt verbundene Rotor längs des Luftspaltes linear verstellbar ist. In Verbindung mit dem elektrischen Direktantrieb für jeden Platten-Zylinder ist gleichzeitig ein spielfreier, trägheitsarmer und mechanisch steifer Antriebsstrang aufgebaut. Dies ergibt eine hohe Regeldynamik, so daß sich exakte Bahnführung, konstante Bahnspannung und gleichbleibende Farbgebung über die so ermöglichte, hochpräzise Registersteuerung und Druckanstellung erreichen lassen. Die Platten-Zylinder in einem Druckwerk werden erfindungsgemäß direkt angetrieben, so daß sich eingesetzte Regelsysteme drastisch vereinfachen lassen: Die zu bewegenden Massen sind unter Ausschluß von Elastizitäten, Nachgiebigkeiten und Spielen direkt mit dem Rotor des antreibenden Elektromotors steif und fest verbunden. Dabei ist erfindungsgemäß auch der Stator des Elektromotors mit einer stationären Wandung, beispielsweise der Druckmaschinenwand, elastizitäts- und spielfrei zu verbunden.
Um eine stationäre, steife Abstützung eines in axialer Richtung verschiebbaren Stators an der Wandung zu erreichen, ist in weiterer Ausbildung der Erfindung eine Feststelleinrichtung vorgesehen, mit der der Stator relativ zur Wandung fixierbar ist.
Zur axialen Linearverschiebung des Rotors entsprechend den Plattenzylinder-/Rotor-Verstellbewegungen ist es zweckmäßig, eine oder mehrere, gesonderte Bewegungseinrichtungen vorzusehen: z. B. einen Linearantrieb, der am axial verschiebbar gelagerten Rotor angreift.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung und anhand der Zeichnungen. Diese zeigen mit jeweils schematischer Darstellung in
1 eine radiale Vorderansicht auf Druckwerkszylinder,
2 eine Draufsicht auf die Druckwerkszylinder gemäß Richtung II in 1,
3 im axialen bzw. Längsschnitt die Anbringung des Elektromotors an Druckwerkszylinder und Wandung,
4 eine Richtungspfeil IV in 3 entsprechende Stirnansicht und
5 eine Richtungspfeil V in 3 entsprechende Stirnansicht.
In 1 und 2 ist die Lage der Zylinder D1-D4 einer Offsetdruckmaschine zueinander sowohl in Vorder- bzw. Frontansicht (1) als auch in Draufsicht (2) einander teilweise überdeckend erkennbar. Die in der Druckwerkswandung H gelagerten Plattenzylinder D1, D4 und Gummituchzylinder D2, D3 sind mit folgenden Freiheitsgraden versehen: Um die Lage des Druckbildes quer zur Laufrichtung des Papiers P beeinflussen zu können, sind vor allem die Plattenzylinder D1, D4 in Längsrichtung U, also parallel zu ihrer Mittelachse, verstellbar gelagert. Diese Richtungsverstellung wird in der Drucktechnik "Verstellung der Seitenregister" genannt. Um die Lage des Druckbildes um eine Achse senkrecht zur Zylinder-Mittel/Längs-Achse drehen zu können, werden die Plattenzylinder D1, D4 jeweils an ihren Enden in Querrichtung R verstellt. Diese Bewegungsart wird "Verstellen der Diagonalregister" genannt.
Vor dem eigentlichen Druckvorgang ist das zu bedruckende Papier P zunächst zwischen die Gummituchzylinder D2, D3 einzuziehen. Zu diesem Zweck wird es in Papierlaufrichtung zwischen den Gummituchzylindern D2, D3 hindurchgeführt. Diese Zylinder sind bei diesem Vorgang des Papiereinziehens zunächst voneinander getrennt, so daß sie einen gemeinsamen Einzugsspalt begrenzen. Ist die Offsetmaschine betriebsbereit, werden den Gummituchzylinder D2, D3 jeweils eine Anstellbewegung W (siehe 4 und 5) erteilt, so daß sie zusammengefahren werden und sich gegeneinanderpressen. Im Zuge der Anstellbewegung W werden die Gummituchzylinder D2, D3 auch gegen die Plattenzylinder D1, D4 gedrückt. Diese Stellung ist in 2 dargestellt und wird in der Drucktechnik als "Druck-An" bezeichnet.
Gemäß 3-5 ist auf der Antriebswelle E eines der vier oben genannten Zylinder D1, D2, D3, D4 die Rotorhülse Z des Rotorpakets F eines elektrischen Antriebsmotors unmittelbar und ortsfest fixiert. Die Rotorhülse Z bildet zusammen mit dem Rotorpaket F den Rotor des Elektromotors.
Die Antriebswelle E, direkt umgeben von einem Kugellager 21, ist in der Wandung H drehbar gelagert. Das Kugellager 21 ist unmittelbar von einer Exzenterbuchse A umfaßt, welche über ein weiteres Kugellager 22 mit der Druckwerkswand H verbunden ist. Infolgedessen kann sich die Antriebswelle E relativ sowohl zur Druckwerkswandung H als auch zur Exzenterbuchse A um ihre Drehachse Y drehen. Wird die Exzenterbuchse A über einen (nicht gezeichneten, weil an sich bekannten) Drehantrieb, beispielsweise ein Hebelgestänge oder eine Verzahnung, rotiert, entsteht eine tangential an der Exzenterbuchse A angreifende Kraft IW oder IR. Diese Kraft setzt sich über das erste, innere Kugellager 21 in eine radial ausgelenkte, exzentrische Umlaufbahn W bzw. R der Drehachse Y der Antriebswelle E des jeweiligen Zylinders D1, D2, D3 oder D4 um. Dies beruht darauf, daß die Exzenterbuchse A an ihrer Innenseite mit dem Außenring des ersten, inneren Kugellagers 21 und an ihrer Außenseite mit dem Innenring des zweiten, äußeren Kugellagers 22 jeweils ortsfest verbunden ist. Der Innenring des ersten Kugellagers 21 sitzt ortsfest auf der Antriebswelle E, während der Außenring des zweiten Kugellagers 22 an der Wandung H unbeweglich fixiert ist. Mit dieser Exzenterbuchsen-Lageranordnung 21, 22, A läßt sich eine Übertragung der vom Drehantrieb erzeugten, tangentialen Kraft IW bzw. IR von der Exzenterbuchse A auf die Gummituchzylinder D2, D3 bzw. die Plattenzylinder D1, D4 bewirken: die Drehachse Y des jeweiligen Zylinders beschreibt dann die Anstellbewegungsbahn W (bei den Gummituchzylindern D2, D3) bzw. die Diagonalregister-Verstellungsbahn R (bei den Plattenzylindern D1, D4). In der Ansicht der 4 sind diese radial-exzentrischen Auslenkungen W/R der Antriebswelle E veranschaulicht.
Gemäß 3 sind an der Außenseite der Wandung H im Bereich von deren Aussparung für die Antriebswelle E, die Exzenterbuchse A und die beiden Lager 21, 22 zwei Brückenvorsprünge K jeweils mit L-artigem Profil fest angesetzt, dergestalt, daß die jeweiligen, kürzeren L-Schenkel einander fluchtend zugewandt sind. Von deren gegenüberliegenden Seiten ist der Außenring eines weiteren, dritten Kugellagers 23 ortsfest eingeklemmt. Dessen Innenring umfaßt ebenfalls ortsfest eine zweite Exzenterbuchse B, deren ringförmige Innenseite auf der Statorhülse N aufgesetzt und daran ortsfest bzw. steif fixiert ist. Mithin entspricht diese Anordnung und Lagerung des von der Statorhülse eingefaßten Statorpakets G etwa der des Rotorpakets F bzw. der damit ortsfesten Antriebswelle E, wenn auch mit der Ausnahme, daß der Stator G, N des Elektromotors zwar gegenüber der Wandung H bzw. dessen Brückenansatz K, nicht aber gegenüber der zweiten Exzenterbuchse B verdrehbar ist. Infolgedessen ist die in 5 veranschaulichte Möglichkeit gegeben, den Stator G, N etwaigen Anstellbewegungen W oder Diagonalregister-Verstellbewegungen R des jeweiligen Zylinders D1-D4 nachzuführen. Da sich die beiden Exzenterbuchsen A, B bei bestimmter Winkelstellung in ihren Außendurchmessern decken und deren jeweilige, äußere Kugellager 22, 23 in ebenfalls miteinander kongruenten Kreisringprofilen ausgebildet und angeordnet sind, ist gemäß 5 für den Stator G, N sogar eine mit den Bewegungen W/R des Rotors F, Z sich vollständig deckende bzw. übereinstimmende Nachführung möglich, wenn mittels des genannten oder eines weiteren Drehantriebs (Verzahnung oder Hebelgestänge) auf die zweite Exzenterbuchse B dieselbe Tangentialkraft IW bzw. IR ausgeübt wird. Sind gemäß 3 die beiden Exzenterbuchsen A, B in der Drehstellung, in der sie sich mit ihren Außendurchmessern axial gesehen decken (vgl. oben), mittels einer mechanisch lösbaren Verbindungseinrichtung Q starr aneinandergekoppelt, ist keine weitere Dreheinrichtung speziell für die Exzenterbuchse B erforderlich.
Nachdem der Stator G, N die Zylinder-/Rotorbewegungen W/R nachvollzogen hat, ist seine ortsfeste und steife Abstützung gegenüber der Wandung H bzw. deren Brückenansatz K notwendig. Hierzu sind Blockierklötze C um die Stator-Exzenterbuchse B herum, vorzugsweise diametral gegenüberliegend, angeordnet. Deren der Exzenterbuchse B zugewandte (Innen-)Seiten sind nach Art von Bremsbacken derart konkav gewölbt, daß sie die Exzenterbuchse B von außen formschlüssig umfassen und mithin deren Drehung im Lager 23 um die Achse Y blockieren können. Das Betätigen oder Lösen der Blockierung der Exzenterbuchse B erfolgt, indem den Blockierklötzen C eine Verschiebebewegung M nach radial innen (Arretieren des Stators E gegenüber der Wandung H) oder nach außen (Lösen dieser Arretierung) erteilt wird.
In 3 ist schließlich noch die Seitenregister-Verstellbewegung U für den jeweiligen Zylinder D1-D4 nebst starr daran befestigtem Rotor F, Z angedeutet, die zugehörige Linearführung, gegebenenfalls mit Linearantrieb, ist jedoch der Übersichtlichkeit halber nicht gezeichnet. Im Rahmen der Erfindung wäre dann auch eine Nachführung des Stators G der Seitenregister-Verstellbewegung U ebenfalls mittels Linearführung denkbar.
Eine Stator-Nachführung der Bewegung des jeweiligen Zylinders D1-D4 ist vor allem dann angebracht, wenn die Anstellbewegung W eines der Gummituchzylinder D2, D3 oder die Diagonalregister-Verstellung R eines der Plattenzylinder D1, D4 zu groß ist, als daß noch ein Ausgleich über den Luftspalt L zwischen Rotorpaket F und Statorpaket G möglich wäre.
Bei Druck-An-Stellung ist der Stator G spiel- und elastizitätsfrei gegen die Druckwerkswandung H abgestützt, wohingegen der Rotor F durch die beiden inneren und äußeren Kugellager 21, 22 spiel- und elastizitätsbehaftet mit der Druckwerkswand verbunden ist. Sämtliche Toleranzen durch Lagerspiele der beiden Kugellager 21, 22 sowie elastische Verformungen und Verlagerungen durch die noch anstehende Anstellkraft IW können bei fest arretiertem Stator G durch den Luftspalt des Elektromotors ausgeglichen werden. Dieser Effekt ist noch dadurch gefördert, daß der Elektromotor keine eigene Lagerung direkt zwischen Stator und Rotor besitzt. Mithin ist eine axiale und radiale Verschiebung von Stator zu Rotor nicht behindert, sondern grundsätzlich in begrenztem Umfang möglich. Die axiale Verschiebungsmöglichkeit längs des Luftspalts L kann vorteilhaft für die Seitenregister-Verstellung U ausgenützt werden.
Nach alledem kann aufgrund der Erfindung für die Seitenregister-Verstellungen U der Zylinder D1-D4 das Prinzip der direkten, steifen Anbindung des Rotors an den Zylinder und des Stators an die Druckwerkswand verwirklicht werden. Die noch erforderlichen Beweglichkeiten bzw. Beweg lichkeitstoleranzen lassen sich über den Motor-Luftspalt axial und/oder radial ausgleichen.
Im Rahmen der Erfindung sind elektrische Antriebsmotoren der Ausführung mit Zylinderläufer und damit mit Radialfeld und der Ausführung mit Scheibenläufer und damit mit Axialfeld einsetzbar.
Wegen weiterer Einzelheiten insbesondere zur oben angesprochenen Offsetdruckmaschine wird ergänzend auf das Stammpatent 41 38 479 verwiesen. Dies gilt auch für die exzentrische Nachführung.

Claims

Druckmaschine mit mehreren für die Druckgebung zusammen wirkenden, elektromotorisch angetriebene Platten-Zylindern (D1, D4) die drehbar und bezüglich der Diagonal-, Seiten- und Umfangsregister verstellbar gelagert sind, wobei mehrere der Plattenzylinder (D1, D4) bezüglich ihrer Drehachsen (Y) in einer Wandung (H) zur Seitenregisterverstellung axial längsverstellbar (U) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (F) des jeweiligen Elektromotors (F, G) mit dem jeweiligen Plattenzylinder (D1, D4) zu seinem Direktantrieb steif und unmittelbar verbunden ist, und der Stator (G) des Elektromotors (F, G) an der Wandung (H) axial unveränderlich abgestützt ist.
Druckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (H) einen ortsfest angebrachten, vorzugsweise brückenartigen und/oder L-förmigen Ansatz (K) aufweist, an dem der Stator (G) angebracht ist.
Druckmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenzylinder/Rotor-Verbund (D1, D4; F) mit einem der Längsverstellbewegung (U) entsprechenden Linearantrieb versehen ist.
Druckmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Elektromotor (F, G) der Rotor (F) ohne eigene Lagerung gegenüber dem Stator (G) angeordnet ist.