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Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine Druckmaschine der eingangs genannten Art ist bereits bekannt. Dabei wird die Momentenübertragung vom Antriebsmotor (Druckmaschinen-Hauptantriebsmotor) auf die Farbwerkswalze beispielsweise mittels einer Drehfeder begrenzt, so dass ein minimales Drehmoment übertragen werden soll, um ein Mitdrehen der Farbwerkswalze beim Waschen des Farbwerks zu gewährleisten und gleichzeitig lediglich ein verhältnismäßig geringes maximales Drehmoment zu übertragen, um Druckstörungen durch einen Drehmomentenstoß, welcher beim Drehbeschleunigen der Heberwalze an der Farbwerkswalze beispielsweise mittels einer Verzahnung (Wirkverbindung zwischen Farbwerkswalze und Antriebsmotor) in die Druckmaschine eingeleitet wird, zu vermeiden. Ein derartiger Drehmomentenstoß wird mittels Ausbildung eines Schlupfs zwischen einer Verzahnung des Antriebsmotors und derjenigen der Farbwerkswalze derart zeitlich gedehnt, dass die maximale Amplitude und das anregende Spektrum eines solchen Drehmomentenstoßes begrenzt wird. Dabei kann eine Drehfeder, welche zur Ankopplung eines Zahnrads des Antriebsmotors mit einem entsprechenden Zahnrad der Farbwerkswalze dient, nachteilhafterweise überlastet werden. Es besteht ferner die Möglichkeit, einen Anschlag vorzusehen, welcher zur Begrenzung einer maximalen Verdrehung der Drehfeder geeignet ist und somit eine Überbeanspruchung derselben verhindert, jedoch kann die Drehfeder bei großen Drehmomentenstößen (hohe Verstellgeschwindigkeit, zähe Druckfarbe) auf Anschlag verformt werden und somit diese Drehmomentenstöße ungemindert in die Druckmaschine einleiten, was nachteilhafterweise zu Druckqualitätseinbußen führen kann. Durch den Einsatz einer verhältnismäßig steifen Drehfeder kann vermieden werden, dass eine zu große Verdrehung derselben auftritt, jedoch wird gleichzeitig eine erwünschte zeitliche Dehnung eines sich im Betrieb der Druckmaschine einstellenden Drehstoßes in entsprechendem Maße reduziert. Ferner ist das maximal übertragbare Drehmoment in der Verzahnung der Farbwerkswalze belastungsabhängig, da die Drehfeder sich bei starken Drehmomentenstößen weiter aufzieht als bei geringen Drehmomentenstößen. Dabei entspricht das auftretende Drehmoment dem Produkt aus Drehfedermomentenrate und dem jeweiligen Verdrehwinkel der Drehfeder.
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Zur Vermeidung eines Drehmomentenstoßes in einer Druckmaschine ist es ferner bekannt, einen separaten Antrieb für die Heberwalze vorzusehen; eine derartige Lösung ist allerdings verhältnismäßig aufwendig und kostenintensiv. Ferner ist es bekannt, die Heberwalzenkontaktfläche in kleinere Segmente aufzuteilen, um einen unerwünschten Drehmomentenstoß zu reduzieren. Auch diese Lösung ist verhältnismäßig aufwendig und durch sich einstellende Reinigungsprobleme der Heberwalze gekennzeichnet. Der Einsatz einer Viskokupplung zur Drehmomentenstoßreduzierung ist problematisch hinsichtlich der Funktionsweise sowie in Bezug auf das Befüllen derselben mit Öl. Eine zur Drehmomentenstoßverringerung eingesetzte Rutschkupplung auf der Basis von mechanischer Reibung führt ebenfalls zu nicht betriebsoptimalen Ergebnissen, da selbige durch Verschleiß und mangelhafte Funktion gekennzeichnet ist.
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In
DE 39 17 074 A1 ist ein Heberfarbwerk mit einer Heberwalze und einer Farbwerkswalze, an die sich die Heberwalze periodisch anlegt, beschrieben. Auf einer Welle der Farbwerkswalze sind eine Elektromagnetschaltkupplung und eine Anlaufscheibe befestigt. Die Elektromagnetschaltkupplung wird durch einen Taster gesteuert, wobei die Elektromagnetschaltkupplung kurz vor dem Auftreffen der Heberwalze auf die Farbwerkswalze von der Anlaufscheibe getrennt wird, so dass die Welle der Farbwerkswalze frei weiterdrehen kann.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Druckmaschine der eingangs genannten Art anzugeben, welche eine verschleißfreie und belastungsunabhängige sowie begrenzbare Drehmomentenübertragung zwischen dem Antriebsmotor und der Farbwerkswalze erlaubt unter Reduzierung von in die Druckmaschine übertragenen Drehmomentenstößen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Druckmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Durch den Einsatz einer Magnetkupplung ist eine reibungsfreie, berührungslose und verschleißfreie Drehmomentenübertragung vom Antriebsmotor auf die Farbwerkswalze in der Druckmaschine möglich. Dabei ist eine Magnetkupplung vorteilhafterweise unempfindlich gegenüber Ausrichtungsfehlern zwischen den miteinander wirkzuverbindenden Einheiten (Antriebsmotor, Farbwerkswalze). Ferner lässt sich ein maximales Drehmoment unabhängig von der jeweils vorliegenden Druckgeschwindigkeit und dem Betriebszustand der Druckmaschine mittels einer Magnetkupplung übertragen, welche vorteilhafterweise langzeitstabil arbeitet und bei ihrer Montage beziehungsweise während ihres Betriebs nicht überlastet werden kann. Darüber hinaus ist eine Magnetkupplung in konstruktiv verhältnismäßig einfacher und kompakter Weise in einer Druckmaschine integrierbar. Eine Magnetkupplung ist im Vergleich zu alternativen Lösungen verhältnismäßig kostengünstig. Eine Hysteresekupplung ist besonders geeignet als Überlastsicherung eingesetzt zu werden und während des Betriebs der Druckmaschine auftretende Impulse zu dämpfen.
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Mit Vorteil ist der Antriebsmotor antriebsseitig über ein Zahnradgetriebe mit der Magnetkupplung wirkverbunden, welche ihrerseits abtriebsseitig mit einem Achszapfen der Farbwerkswalze in Wirkverbindung steht. Eine derartige konstruktive Ausgestaltung der Wirkverbindung zwischen Antriebsmotor und Farbwerkswalze ist besonders kompakt und erlaubt eine betriebsgünstige Drehmomentenübertragung vom Antriebsmotor zur Farbwerkswalze.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform weist die Magnetkupplung zwei Kupplungshälften auf, welche als ineinandergesteckte Permanentmagnet-Ringe ausgebildet sind. Eine derartige Magnetkupplung zeichnet sich durch eine verhältnismäßig einfache Ausgestaltung und präzise Funktionsweise aus.
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Zwischen den Kupplungshälften ist ein Magnetfeld oder sind mehrere Magnetfelder wirksam, über welche(s) die Kupplungshälften antriebsmäßig miteinander verbunden sind.
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Diese antriebsmäßige Verbindung ist ohne eine Berührung der Kupplungshälften miteinander gegeben und reagiert bei auftretenden Druckmomentstößen elastisch. Das Drehmoment wird ausschließlich über das Magnetfeld bzw. die Magnetfelder von der einen Kupplungshälfte auf die andere übertragen.
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Aus zuvor genannten Gründen ist die erfindungsgemäß verwendete Magnetkupplung von sogenannten elektromagnetisch betätigten Schaltkupplungen oder sogenannten Magnetpulverkupplungen verschieden.
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Mindestens einer der Permanentmagnet-Ringe kann aus einer Mehrzahl ringförmig angeordneter und die Permanentmagnete darstellender Einzelmagneten bestehen. Bei einer solchen Ausführungsvariante sind die als Permanentmagnete ausgebildeten Einzelmagnete derart angeordnet, dass deren Polung zueinander entgegengesetzt ist Der Antriebsmotor ist vorzugsweise ein Elektromotor und insbesondere ein Hauptantriebsmotor der Druckmaschine, während die Farbwerkswalze eine in axialer Richtung oszillierbare Farbreibwalze sein kann.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung. Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert:
Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines mit einem Heberfarbwerk einer Druckmaschine wirkverbundenen Druckformzylinders,
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2 eine schematische Darstellung einer Antriebswirkverbindung zwischen einem Antriebsmotor und einer Farbwerkswalze in vergrößertem Maßstab,
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3 eine schematische Darstellung einer Magnetkupplung und
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4 eine diagrammförmige Abbildung eines übertragenen Drehmoments als Funktion der Relativdrehzahl einer Magnetkupplung (Hysteresekupplung) gemäß 3 und einer traditionellen Wirbelstromkupplung.
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Die 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer allgemein mit 10 bezeichneten Druckmaschine, im vorliegenden Fall einer Rotationsdruckmaschine mit einem Heberfarbwerk 12. Aus einem Farbvorratsbehälter 14 wird Farbe 16 auf eine Farbkasten- bzw. Duktorwalze 18 in Form eines definierten Farbfilms aufgetragen, wobei die Duktorwalze 18 um eine Drehachse 19 gemäß Pfeil 15 drehbar ist. Eine Heberwalze 20, welche um eine Drehachse 21 drehbar ist, kann mittels einer Schwingbewegung gemäß Doppelpfeil 17 mit der Duktorwalze 18 oder mit einer Farbreibwalze 22 (Farbwerkswalze) in Wirkkontakt gebracht werden. Bei dieser Schwingbewegung kann es sich beispielsweise um ein Schwenk- beziehungsweise Pendelbewegung handeln. In einer ersten Betriebsstellung der Heberwalze 20 steht selbige in Kontaktverbindung mit der Duktorwalze 18, welche Farbe 16 aus dem Farbvorratsbehälter 14 übernimmt und auf die Heberwalze 20 überträgt. In einer zweiten Betriebsstellung steht die Heberwalze 20 in Wirkkontakt mit der Farbreibwalze 22 zur entsprechenden Farbübertragung auf Letztere. Zur Farbübertragung von der Duktorwalze 18 mittels der Heberwalze 20 auf die Farbreibwalze 22 erfolgt eine jeweilige Schwingbewegung der Heberwalze 20 von der ersten Betriebsstellung in die zweite Betriebsstellung und wieder zurück in die erste Betriebsstellung. Die Farbreibwalze 22 steht mit weiteren Zwischenwalzen 24, 26, die um eine zugehörige Drehachse 25, 27 drehbar sind, in ständigem Reibkontakt, so dass die übertragene Farbe 16 im Farbwerk 12 weitertransportiert wird. Die Farbe 16 gelangt fein verteilt auf Farbauftragswalzen 28, 30, die um zugehörige Drehachsen 29, 31 drehbar sind und dazu dienen, ein auf einem Plattenzylinder 32 (Druckformzylinder), der gemäß Pfeil 34 um eine Drehachse 33 drehbar ist, befindliches Druckbild einzufärben. Mittels eines Gummituchzylinders 35, welcher gemäß Pfeil 37 um die Drehachse 36 drehbar ist, wird von dem Plattenzylinder 32 ein Druckbild auf einen hier nicht dargestellten Bedruckstoff aufgebracht.
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Durch die Zwischenschaltung einer Magnetkupplung 39 im Antriebsstrang zwischen Antriebsmotor 38 und Farbwerkswalze 22 wird eine unerwünschte Übertragung von Drehmomentenstößen von der Farbwerkswalze 22 auf den Antriebsmotor 38 und somit auch vom Antriebsmotor 38 (Druckmaschinen-Hauptantriebsmotor) auf weitere Baugruppen der Druckmaschine 10, insbesondere auf den Plattenzylinder 32 (Druckformzylinder), vermieden, so dass eine nachteilhafte Beeinträchtigung der erzielbaren Druckqualität auf eine Druckbahn durch derartige Drehmomentenstöße nicht auftreten kann. Die Magnetkupplung 39, welche vorzugsweise als Hysteresekupplung ausgebildet ist, arbeitet reibungsfrei, berührungslos und verschleißfrei. Ferner ist sie unempfindlich gegenüber Ausrichtungsfehlern und benötigt vorteilhafterweise einen verhältnismäßig geringen Bauraum. Das maximal übertragbare Drehmoment zwischen Antriebsmotor 38 und Farbwerkswalze 22 ist unabhängig von der jeweils vorliegenden Druckgeschwindigkeit und vom Betriebszustand der Druckmaschine 10. Die Magnetkupplung 39 ist zu einem langzeitstabilen Betrieb geeignet, wobei eine Überlastung derselben bei ihrer Montage und im Betrieb nicht auftreten kann.
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Die notwendigen Elemente der Druckmaschine 10 sind hier aufgrund ihrer großen Formvielfalt nur schematisch angedeutet und können in bekannter Weise ergänzt oder variiert werden.
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2 zeigt in vergrößertem Maßstab die konstruktive Ausgestaltung der Wirkverbindung zwischen Antriebsmotor 38 und Farbreibwalze 22 (Farbwerkswalze). Dabei ist der Antriebsmotor 38 beispielsweise als Elektromotor ausgebildet, der antriebsseitig über ein Zahnradgetriebe 43 mit der Magnetkupplung 39 wirkverbunden ist, welche ihrerseits abtriebsseitig mit einem Achszapfen 44 der Farbwerkswalze 22 in Wirkverbindung steht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Antriebsmotor 38 um den Hauptantrieb der Druckmaschine 10. Die Magnetkupplung 39 enthält zwei Kupplungshälften 45, 46, welche als ineinandergesteckte Permanentmagnet-Ringe ausgebildet sind. Die Permanentmagnet-Ringe 45, 46 sind koaxial zur Drehachse 23 der Farbwerkswalze 22 angeordnet. Dabei ist der äußere Permanentmagnet-Ring 46 drehfest an einem Zahnrad 47 des Zahnradgetriebes 43 befestigt, wähnend der innere Permanentmagnet-Ring 45 drehfest mit dem Achszapfen 44 der Farbwerkswalze 22 verbunden ist. Das Zahnrad 47 ist mittels eines Gleitlagers 48 um die Drehachse 23 drehbar auf dem Achszapfen 44 der Farbwerkswalze 22 gelagert.
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3 zeigt eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer als Hysteresekupplung ausgebildeten Magnetkupplung 39. Bei dieser Ausführungsform ist die innere Kupplungshälfte 54 aus zueinander ringförmig angeordneten Einzelmagneten 49 aufgebaut, wobei die Einzelmagnete 49 Permanentmagnete entgegengesetzter Polung (N beziehungsweise S) sind. Bei den Einzelmagneten 49 handelt es sich vorzugsweise um SmCo-Magnete, während die äußere Kupplungshälfte 46 aus einem nichtmagnetisierten (isotropen) Hysterese-Werkstoff, wie zum Beispiel AlNiCo-Magnetmaterial, hergestellt ist. Vorzugsweise wird die äußere Kupplungshälfte von einem nichtmagnetischen Werkstoff wie z. B. Aluminium oder Kunststoff umfaßt. Eine derartige Magnetkupplung 39 ist an sich bekannt und wird beispielsweise von der Firma Thyssen Magnet- und Komponententechnik GmbH hergestellt.
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4 zeigt ein Diagramm, in welchem das jeweils übertragene Drehmoment als Funktion der Relativdrehzahl der Magnetkupplung 39 (Hysteresekupplung) und einer traditionellen Wirbelstromkupplung gegenübergestellt ist. Dabei gelten die Kurven 1 und 2 für Wirbelstromkupplungen bei einer Betriebstemperatur kleiner oder gleich 50°C, wobei bei der Kurve 1 ein verhältnismäßig kleiner Luftspalt zwischen Antriebs- und Abtriebsseite und bei der Kurve 2 ein verhältnismäßig großer Luftspalt zwischen Antriebs- und Abtriebsseite eingestellt worden ist. Die Kurven 3 und 4 beziehen sich auf Hysteresekupplungen, wobei für die Kurve 3 ein verhältnismäßig kleiner Luftspalt zwischen Antriebs- und Abtriebsseite und für die Kurve 4 ein verhältnismäßig großer Luftspalt zwischen Antriebs- und Abtriebseite gilt. Wie aus dem Diagramm gemäß 4 hervorgeht, ist der Drehmomentenverlauf bei Hysteresekupplungen nahezu konstant und somit unabhängig von der Relativdrehzahl. Der Drehmomentenwert bei Hysteresekupplungen wird dabei maßgeblich durch den eingestellten Luftspalt zwischen Antriebs- und Abtriebsseite bestimmt. Im Gegensatz zu Hysteresekupplungen zeigen Wirbelstromkupplungen einen mit zunehmender Relativdrehzahl nrel stark ansteigenden Drehmomentenverlauf MD-
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Bei den hier einsetzbaren Hysteresekupplungen steht einem nicht-magnetisierten Hysteresewerkstoff, zum Beispiel OERSTIT 70, jeweils ein magnetisierter Dauermagnetwerkstoff, zum Beispiel OXIT 360, gegenüber. Je nach Anwendungsfall und gewünschtem Drehmoment können die Werkstoffkombinationen variiert werden. Das Dreh- beziehungsweise Bremsmoment der Hysteresekombination ist weitgehend unabhängig von der Relativdrehzahl und bereits bei sehr geringer Relativdrehzahl vollständig vorhanden. Dabei kann bei höheren Relativgeschwindigkeiten ein geringes Ansteigen des Drehmoments aufgrund eines überlagerten Wirbelstrommoments auftreten. Es kann somit vorteilhafterweise über einen verhältnismäßig großen Drehzahlbereich ein konstantes Drehmoment übertragen werden. Gegebenenfalls ist eine leichte Regelbarkeit des Drehmoments durch axiales Verschieben, das heißt durch Veränderung des Luftspalts zwischen Antriebs- und Abtriebsseite und damit des Nutzflusses möglich.
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Eine derart eingesetzte Hysteresekupplung dient somit als Überlastsicherung zur Dämpfung von auf ein Getriebe wirkenden Impulsen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kurve
- 2
- Kurve
- 3
- Kurve
- 4
- Kurve
- 5
- ./.
- 6
- ./.
- 7
- ./.
- 8
- ./.
- 9
- ./.
- 10
- Druckmaschine
- 11
- ./.
- 12
- Farbwerk
- 13
- ./.
- 14
- Farbvorratsbehälter
- 15
- Pfeil
- 16
- Farbe
- 17
- Doppelpfeil
- 18
- Duktorwalze
- 19
- Drehachse
- 20
- Heberwalze
- 21
- Drehachse
- 22
- Farbreibwalze (Farbwerkswalze)
- 23
- Drehachse
- 24
- Zwischenwalze
- 25
- Drehachse
- 26
- Zwischenwalze
- 27
- Drehachse
- 28
- Farbauftragswalze
- 29
- Drehachse
- 30
- Farbauftragswalze
- 31
- Drehachse
- 32
- Plattenzylinder (Druckformzylinder)
- 33
- Drehachse
- 34
- Pfeil
- 35
- Gummituchzylinder
- 36
- Drehachse
- 37
- Pfeil
- 38
- Antriebsmotor
- 39
- Magnetkupplung
- 40
- Pfeil
- 41
- Pfeil
- 42
- Pfeil
- 43
- Zahnradgetriebe
- 44
- Achszapfen
- 45
- Kupplungshälfte
- 46
- Kupplungshälfte
- 47
- Zahnrad
- 48
- Gleitlager
- 49
- Einzelmagneten
- Mo
- Drehmoment
- nrel
- Relativdrehzahl
