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Bei
der Erweiterung oder beim Ausbau bestehender Rotationsdruckmaschinen,
z.B. für
den Zeitungsdruck, werden oft zusätzliche, neue Funktionseinheiten
mit den vorhandenen, alten Funktionseinheiten gekoppelt.
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In
Rotationsdruckmaschinen werden Bedruckstoffbahnen, insbesondere
Papierbahnen, beispielsweise in Rollenträgern abgewickelt, in Druckeinheiten
bedruckt und im Falzapparat zusammengeführt, gefaltet und geschnitten.
Zwischen dem Rollenträger
und der ersten Druckeinheit einer Rollendruckmaschine ist typischerweise
eine Vorrichtung zur Regelung der Bahnspannung angeordnet. Ein Beispiel
hierfür
beschreibt die
DE
197 12 689 A1 . Derartige Vorrichtungen im Allgemeinen beschreibt auch
W. Walenski in „Der
Rollendruck", 1.
Auflage, 1995, auf den Seiten 130–138.
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Funktionseinheiten
einer Rotationsdruckmaschine sind Druckeinheiten, Zugwalzen, Falzapparate.
Eine Druckeinheit besteht aus einem oder mehreren Druckwerken. Ein
Druckwerk bedruckt eine Seite einer Papierbahn in einer Farbe. Zugwalzen
tragen zum Transport der Papierbahn und zur Sicherstellung einer
angemessenen Bahnspannung bei. Im Falzapparat werden die bedruckten
Papierbahnen zusammengeführt,
gefaltet und zu Druckprodukten, z.B. Zeitungen, geschnitten.
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Die
Funktionseinheiten einer Rotationsdruckmaschine enthalten je wenigstens
einen auf die Bahn wirkenden, angetriebenen Zylinder. Druckeinheiten
enthalten Druckzylinder, welche Druckfarbe auf die Papierbahn auftragen.
Zugwalzen sind Zylinder zum Transport der Papierbahn. Falzapparate
enthalten Falz- und Schneidezylinder, gegebenenfalls auch Zugwalzen.
Im normalen Druckbetrieb werden die auf die Bahn wirkenden Zylinder
im lagesynchronen Gleichlauf bewegt. Ein Beispiel für den normalen Druck
ist der Fortdruck.
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Bei
der Erweiterung oder dem Ausbau oder auch dem Ersatz von Funktionseinheiten
von Rotationsdruckmaschinen sind die bestehenden, alten Funktionseinheiten
und die zusätzlichen,
neuen Funktionseinheiten oft von verschiedenen Herstellern und von
unterschiedlicher technischer Ausführung. Die Antriebe einschließlich Steuerungen
der bestehenden, alten Funktionseinheiten und der zusätzlichen,
neuen Funktionseinheiten sind ebenfalls oft von verschiedenen Herstellern
und technisch unterschiedlich ausgeführt.
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Die
bestehenden Rotationsdruckmaschinen sind oft mit Gleichstromantrieben
ausgestattet, und Druckeinheiten, Zugwalzen und ein Falzapparat
sind untereinander meist über
mechanische Längs-
und Stehwellen gekoppelt, damit im laufenden Druckbetrieb ein lagesynchroner
Gleichlauf der Funktionseinheiten sichergestellt ist.
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Die
neuen Funktionseinheiten sind demgegenüber oft ohne mechanische Längs- und
Stehwellen ausgeführt
und werden im Druckbetrieb untereinander elektronisch synchronisiert,
damit ein lagesynchroner Gleichlauf der neuen Funktionseinheiten
sichergestellt ist. Oft werden die neuen Funktionseinheiten mit
Drehstromantrieben ausgerüstet.
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Beim
gemeinsamen Betrieb von neuen Funktionseinheiten mit alten Funktionseinheiten
erhalten die Antriebe der neuen Funktionseinheiten Ihre Referenzposition
oft von einem Positionsgeber, der an der alten Rotationsdruckmaschine
angeordnet ist, z.B. in einem Falzapparat oder an einer Längswelle.
Auf diese Weise wird beim normalen Druckbetrieb der lagesynchrone
Gleichlauf der neuen Funktionseinheiten mit den bereits bestehenden,
alten Funktionseinheiten sichergestellt.
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Bei
der Kopplung der bestehenden, alten Funktionseinheiten mit neuen
Funktionseinheiten gibt es in besonderen Betriebssituationen oft
ein unterschiedliches Zeitverhalten der beteiligten Antriebssysteme,
z.B. beim Anfahren der Maschine und/oder beim Anhalten der Maschine.
Besonders beim Anfahren der Maschine und beim schnellen Anhalten der
Maschine bei Notstop kann dies zu Papierbahnrissen führen. Das
Anfahren und das schnelle Anhalten, insbesondere der Notstop, sind
Beispiele für
eine besondere Betriebssituation im Sinne der Erfindung.
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Ursachen
für das
unterschiedliche Zeitverhalten der Antriebe in besonderen Betriebssituationen
können
in den unterschiedlichen Maschinensteuerungen und in den unterschiedlichen
Antrieben der alten und der neuen Funktionseinheiten liegen. Beispiele
dafür sind
unterschiedliche Steuerungsfunktionen zur Freigabe der Antriebe
und zusätzliche Zeiten
zur Aufmagnetisierung von Drehstrommotoren im Vergleich zu Gleichstrommotoren.
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Bei
der Kopplung beispielsweise eines bestehenden Falzapparates mit
beispielsweise einer neuen, zusätzlichen
Druckeinheit kann es in der Praxis zum Beispiel beim Anfahren der
Maschine zu einer besonderen Betriebssituation kommen: Beim Anfahren
wird der Gleichstromantrieb oder werden die Gleichstromantriebe
im alten Falzapparat zum Beispiel sofort drehen. Da der Drehstromantrieb
oder die mehreren Drehstromantriebe der neuen Druckeinheit zunächst aufmagnetisiert
werden müssen,
sind sie gegenüber
den alten Gleichstromantrieben verzögert, in der Praxis um bis
zu ca: 1 s. Dieser Zeitverzug entspricht bei einer Beschleunigung
von 0,1 m/s2 beim Anfahren einer Wegdifferenz
von bis zu 5 cm zwischen bestehenden Falzantrieben und neuen Druckeinheitantrieben.
Ohne Korrekturmaßnahmen führt diese
Wegdifferenz zum Riss der Papierbahn zwischen altem Falzapparat
und neuer Druckeinheit.
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Besonders
störend
wirkt sich das unterschiedliche Zeitverhalten der Antriebssysteme
aus, wenn die miteinander betriebenen Funktionseinheiten einen Ausgleich
der Wegdifferenz der Bahn nicht zulassen. Zum Beispiel erlauben
Satellitendruckeinheiten mit grosser Umschlingung der Bahn um den Gegendruckzylinder
auch bei Druck-Ab kein Durchrutschen der Bahn zum Ausgleich der
Wegdifferenz.
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Der
nach dem Stand der Technik eingeschlagene Lösungsweg zur Korrektur des
unterschiedlichen Zeitverhaltens der Antriebe der bestehenden, alten
Funktionseinheiten und der zusätzlichen,
neuen Funktionseinheiten sind Eingriffe in der Maschinensteuerung
und im Antriebssystem der bestehenden, alten Rotationsdruckmaschine.
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Eingriffe
in das Steuerungssystem oder das Antriebssystem einer bestehenden,
alten Rotationsdruckmaschine sind oft mit erheblichen Aufwänden und
technischen Risiken verbunden. Fachleute mit Anlagen- und Systemkenntnissen,
passende Software-Werkzeuge und Elektronik-Teile sind oft nur schwer
zu finden. Darüberhinaus
sind Steuerung und Antriebssystem bestehender, alter Druckmaschinen nach
den zum Lieferzeitpunkt gültigen
technischen Vorschriften erstellt.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, im Falle der Erweiterung oder dem
Ausbau bestehender Rotationsdruckmaschinen die vorhandenen, alten
Funktionseinheiten mit einer oder mehreren zusätzlichen, neuen Funktionseinheiten)
auf einfache Weise so miteinander zu koppeln, dass in einer besonderen Betriebssituation
trotz unterschiedlichen Zeitverhaltens der Funktionseinheiten ein
störungsfreier
Betrieb erreicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die Gegenstände der
Ansprüche
1 und 6 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen werden in Untersprüchen offenbart.
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Ein
Vorteil der Erfindung liegt darin, dass Eingriffe in die alte Maschinensteuerung
und das alte Antriebssystem vermieden werden können. Gegenüber der naheliegenden Lösung, die
erforderlichen Anpassungen des Antriebssystems oder eines übergeordneten
Steuerkreises für
die neue oder die mehreren neuen Funktionseinheiten vorzunehmen,
ist die erfindungsgemäße Lösung universeller.
Wenn ein Antrieb einer zusätzlichen,
neuen Funktionseinheit gegenüber
den bestehenden, alten Funktionseinheiten in bestimmten Betriebssituationen
verzögert
ist, so mag eine Korrektur des unterschiedlichen Zeitverhaltens
durch Änderungen
in der Maschinensteuerung und im Antriebssystem der bestehenden,
alten Rotationsdruckmaschine zwar möglich sein. Eine Korrektur
des unterschiedlichen Zeitverhaltens durch Anpassungen in dem übergeordneten
Steuerkreis oder im Antriebssystem der neuen, zusätzlichen Funktionseinheiten
ist in diesem Fall jedoch nicht möglich. Die Erfindung schafft
jedoch auch in solchen Fällen
Abhilfe.
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Die
Erfindung dient dem Ausbau oder der Ergänzung einer bestehenden, alten
Rotationsdruckmaschine, dem sogenannten Add-on einer Funktionseinheit
oder mehrerer Funktionseinheiten, oder auch dem Ersatz einer Funktionseinheit
oder mehrere Funktionseinheiten einer bestehenden Rotationsdruckmaschine.
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Zum
Ausgleich eines in einer besonderen Betriebssituation unterschiedlichen
Zeitverhaltens von alten und neuen Antrieben wird eine mechanische
Ausgleichsvorrichtung eingesetzt. Mit der Ausgleichsvorrichtung
wird eine Geschwindigkeitsdifferenz der angetriebenen, auf die Bahn
wirkenden Zylinder kompensiert, indem die Bahn zwischen den Funktionseinheiten
umgelenkt und der geführte
Weg in Anpassung an die Betriebssituation verlängert oder verkürzt wird.
Die Ausgleichsvorrichtung wirkt als mechanischer Bahnspeicher, mit
dem die geführte
Länge der
Bahn zwischen den zwei benachbarten Funktionseinheiten im Vergleich
zur geführten
Länge im
vollkommen synchronen Lauf verlängert
und/oder verkürzt
werden kann.
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Die
Ausgleichsvorrichtung wird im Bahnweg im Übergabebereich zwischen neuen
und alten Funktionseinheiten plaziert. Sind mehrere Übergabebereiche
bei einer Maschine vorhanden, so wird vorzugsweise in jedem Übergabebereich
zwischen einer alten und einer neuen Funktionseinheit eine Ausgleichsvorrichtung
angeordnet. Wenn zum Beispiel eine neue Druckeinheit mit einem bestehenden
Falzapparat zusammen betrieben wird, so wird die Ausgleichsvorrichtung
zwischen der neuen Druckeinheit und dem bestehenden Falzapparat
eingebaut. Wenn dabei der Bahnweg im Druckbetrieb von der neuen Druckeinheit über eine
neue Zugwalze zu dem bestehenden Falzapparat führt, so wird die Ausgleichsvorrichtung
genau zwischen der neuen Zugwalze und dem bestehenden Falzapparat
eingebaut. Die Ausgleichsvorrichtung wird im Bahnweg zwischen dem angetriebenen,
auf die Bahn wirkenden Zylinder der gegebenenfalls mehreren neuen
Funktionseinheiten und dem angetriebenen, auf die Bahn wirkenden
Zylinder der gegebenenfalls mehreren alten Funktionseinheiten angeordnet,
die einander am nächsten sind.
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Die
Ausgleichsvorrichtung ist während
des normalen Druckbetriebs in einer Fixposition arretiert. Dass
der normale Druckbetrieb herrscht, wird ihr durch ein Steuersignal
mitgeteilt. Während
des normalen Druckbetriebs von neuen Funktionseinheiten mit alten
Funktionseinheiten werden alle Funktionseinheiten im lagesynchronen
Gleichlauf betrieben. Registerfehler im Druckbetrieb werden so vermieden,
indem die Weglänge
der Bahn zwischen neuen Funktionseinheiten und alten Funktionseinheiten, z.B.
zwischen neuer Druckeinheit und altem Falzapparat, durch die Ausgleichsvorrichtung
nicht verändert
wird.
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Nur
in den besonderen Betriebssituationen, in denen sich ein unterschiedliches
Zeitverhalten der alten und neuen Antriebe störend bemerkbar macht, z.B.
beim Anfahren der Maschine und beim schnellen Anhalten der Maschine
bei Notstop, wird die Ausgleichsvorrichtung über ein elektrisches oder optisches
Steuersignal freigeschaltet, so dass sie einen Ausgleich der Bahnlänge vornehmen
kann, nämlich Bahnlänge spenden
und/oder aufnehmen kann.
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Der
Ausgleich der Bahnlänge
erfolgt dabei bevorzugt bei gleichbleibender Bahnspannung.
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Eine
bevorzugte Bauform der Ausgleichsvorrichtung ist die Ausführung als
mechanische Ausgleichswalze, insbesondere Pendelwalze, mit Sicherstellung
der Bahnspannung durch ein Gewicht.
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Eine
andere bevorzugte Bauform ist die Ausführung als pneumatische Ausgleichswalze,
insbesondere Pendelwalze, mit Sicherstellung der Bahnspannung durch
pneumatische Kraft.
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Wenn
die Ausgleichsvorrichtung als Ausgleichswalze realisiert ist, so
wird die Ausgleichswalze vorteilhafterweise während des normalen Druckbetriebs über ein
Steuersignal in einer Fixposition arretiert. Während den besonderen Betriebssituationen wird
die Ausgleichswalze über
ein Steuersignal freigeschaltet, so dass sie in einem bestimmten
Verstellbereich beweglich ist und Bahnlänge abgeben oder aufnehmen
kann.
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In
einer bevorzugten Ausführung
wird die Ausgleichswalze bei Empfang des Steuersignals für den normalen
Druckbetrieb automatisch in die Fixposition gefahren und dann dort
arretiert.
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In
einer bevorzugten Ausführung
wird das automatische Verfahren der Ausgleichswalze in die Fixposition
pneumatisch bewirkt. In einer anderen bevorzugten Ausführung wird
das automatische Verfahren in die Fixposition elektromotorisch bewirkt.
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In
einer bevorzugten Ausführung
wird die Fixposition als Position innerhalb des Verstellbereichs
gewählt,
insbesondere als Mittelposition.
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In
einer bevorzugten Ausführung
ist die Fixposition motorisch verstellbar, so dass die Ausgleichsvorrichtung
die Funktion eines Registers zur Verstellung der Papierbahnlänge übernehmen
kann.
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Die
Ausgleichsvorrichtung kann auch durch eine Anordnung von mehreren
Ausgleichswalzen gebildet werden. Die mehreren Ausgleichswalzen
können
aufeinander abgestimmt einzeln bewegbar sein. Es können die
mehreren Ausgleichswalzen oder ein Teil davon in einem gemeinsamen
Gestell gelagert sein. So können
insbesondere zwei Ausgleichswalzen in einem Drehgestell gelagert
sein, das um eine Drehgestellachse drehbar ist. Die Bahn umschlingt hintereinander
die Ausgleichswalzen des Drehgestells und kann durch eine oder mehrere
Umdrehungen des Drehgestells aufgewickelt werden. Von einer derartigen
Ausgleichsvorrichtung kann eine besonders große Bahnlänge aufgenommen und abgegebenen
werden.
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Die
Erfindung kann grundsätzlich
bei jeder Art von Rotationsdruckmaschine zum Einsatz kommen. Bevorzugt
gelangt sie bei Rollenrotationsdruckmaschinen zum Einsatz und besonders
bevorzugt bei Rotationsdruckmaschinen für den Zeitungsoffsetdruck.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
alte und eine neue Funktionseinheit mit angetriebenen, auf die Bahn
wirkenden Zylindern und eine Ausgleichsvorrichtung in Form einer Ausgleichswalze;
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2 die
Ausgleichsvorrichtung als Pendelwalze und die Fixposition der Pendelwalze
für den normalen
Druckbetrieb sowie den Verstellbereich der Pendelwalze für besondere
Betriebssituationen.
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1 zeigt
die Schnittstelle zwischen zwei Funktionseinheiten 1 einer
Rotationsdruckmaschine. Eine Bedruckstoffbahn 2 wird aus
der in Bahnlaufrichtung gesehen aufwärtigen, linken Funktionseinheit 1 in
die abwärtige,
rechte Funktionseinheit 1 gefördert. Jede der beiden Funktionseinheiten 1 weist wenigstens
einen in Kontakt zur Bahn 2 befindlichen Zylinder 3 auf,
der angetrieben wird und bei laufender Druckproduktion auf die Bahn 2 wirkt.
Jeder der beiden Zylinder 3 kann ein farbübertragender
Druckzylinder, eine Zugwalze oder ein auf die Bahn 2 wirkender
Zylinder eines Falzapparats, beispielsweise ein Schneidezylinder,
sein.
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Zwischen
dem angetriebenen, auf die Bahn 2 wirkenden in Bahnlaufrichtung
letzten Zylinder 3 der aufwärtigen Funktionseinheit 1 und
dem angetriebenen, auf die Bahn 2 wirkenden ersten Zylinder 3 der
abwärtigen
Funktionseinheit 1 wird die Bahn 2 über eine
Ausgleichsvorrichtung 4 geführt. Durch die Ausgleichsvorrichtung 4 wird
die Führung
der Bahn 2 auch in besonderen Betriebssituationen der Druckmaschine
sichergestellt. Eine besondere Betriebssituation im Sinne der Erfindung
zeichnet sich dadurch aus, dass die auf die Bahn 2 wirkenden
Zylinder 3 der beiden Funktionseinheiten 1 aufgrund
eines unterschiedlichen Zeitverhaltens, dass ihre Antriebe in dieser
besonderen Betriebssituation haben, nicht mehr lagesynchron laufen
und sich dadurch die Länge
der Bahn 2 zwischen den Zylindern 3 gegenüber dem
Synchronlauf ändert.
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Die
Ausgleichsvorrichtung 4 weist eine einzige Ausgleichswalze 6 auf,
die von der Bahn 2 umschlungen wird. Innerhalb der Ausgleichsvorrichtung 4 wird
die Bahn 2 dreimal umgelenkt, nämlich zunächst um eine der Ausgleichswalze 6 vorgelagerte Umlenkwalze
oder -rolle, anschließend
um die Ausgleichswalze 6 selbst und schließlich um
eine der Ausgleichswalze 6 nachgelagerte weitere Umlenkwalze
oder -rolle. Die Bahn 2 wird gerade aus der aufwärtigen Funktionseinheit 1 herausgeführt und gerade
in die abwärtige
Funktionseinheit 1 hineingeführt. Die Ausgleichswalze 6 ist
als linearverstellbare Walze oder als Pendelwalze ausgeführt.
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Durch
Anordnung der Ausgleichsvorrichtung 4 zwischen den zwei
Funktionseinheiten 1 wird die Bahn 2 zwischen
diesen beiden Funktionseinheiten 1 auch in den besonderen
Betriebssituationen der Maschine sauber, d.h. definiert geführt. Es
wird davon ausgegangen, dass die gegebenenfalls mehreren angetriebenen,
auf die Bahn 2 wirkenden Zylinder innerhalb jeder der Funktionseinheiten 1 zueinander auch
in solchen Betriebssituationen lagesynchron angetrieben werden.
In den besonderen Betriebssituationen ist die Ausgleichswalze 6 beweglich
in Richtung auf die Umlenkwalzen oder -rollen zu und/oder davon
weg gelagert. Dabei wirkt auf die Ausgleichswalze 6 eine
Kraft, beispielsweise ihre eigene Gewichtskraft oder ein Zusatzgewicht,
oder eine pneumatische Kraft, die dafür sorgt, dass die Bahn 2 zwar auch
in den besonderen Betriebssituationen gespannt, aber nicht überspannt
wird. Die Verstellung der Ausgleichswalze 6 kann bahnspannungsgeregelt erfolgen,
wie dies grundsätzlich
bei Ausgleichswalzen von Spannwerken, die in bekannter Weise angeordnet
sind, bekannt ist.
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Der
Ausgleichsvorrichtung 4 wird über eine Steuerleitung von
einer übergeordneten
Steuerung, insbesondere der Maschinensteuerung, ein Steuersignal 5 zugeleitet.
Das Steuersignal 5 enthält
die Information, dass die Maschine sich im normalen Druckbetrieb
oder einer besonderen Betriebssituation befindet. Herrscht normaler
Druckbetrieb, so wird die Ausgleichswalze 6 mittels einer
Arretierungseinrichtung der Ausgleichsvorrichtung 4 in
einer Fixposition arretiert.
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In 2 ist
dies für
die dort beispielhaft als Pendelwalze dargestellte Ausgleichswalze 6 dargestellt.
Die Fixposition ist in 2 mit "7" bezeichnet. Die Arretierung der Ausgleichswalze 6 wird
gelöst, sobald
der Ausgleichsvorrichtung 4 mittels des Steuersignals 5 mitgeteilt
wird, dass sich die Druckmaschine in einer besonderen Betriebssituation
befindet. Nachdem die Arretierungseinrichtung in Abhängigkeit
von dem Steuersignal 5 die Arretierung der Ausgleichswalze 6 in
der Fixposition 7 gelöst
hat, kann sich die Ausgleichswalze 6 innerhalb eines vorgegebenen
Verstellbereichs 8 bewegen und Bahnlänge aufnehmen oder spenden.
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- 1
- Funktionseinheiten
- 2
- Bahn
- 3
- angetriebene,
auf die Bahn wirkende Zylinder
- 4
- Ausgleichsvorrichtung
- 5
- Steuersignal
- 6
- Ausgleichswalze
- 7
- Fixposition
für normalen
Druckbetrieb
- 8
- Verstellbereich
für besondere
Betriebssituationen