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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schalten eines Druckmaschinenzylinders mittels eines Arbeitszylinders und entstand vor folgendem Hintergrund:
Als Antriebe zum An- und Abstellen von Gummituch- oder Druckformzylindern an und von Gegendruckzylindern finden pneumatische und hydraulische Arbeitszylinder Verwendung; siehe hierzu
DE 100 11 429 A1 als nächstliegenden Stand der Technik.
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Am Ende des Aus- oder Einfahrens eines solchen Arbeitszylinders ist mit einem Stoß zu rechnen, falls keine Gegenmaßnahmen ergriffen sind. Der Stoß resultiert aus der Absorption von Bewegungsenergie des Arbeitszylinders durch mit letzterem verbundene Maschinenteile und verursacht Druckstörungen, die als An- und Abschaltdublieren bezeichnet werden.
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Eine denkbare Gegenmaßnahme bestünde in der Verwendung von Stoßdämpfern, jedoch sind diese bezüglich ihrer Standzeit zu kurzlebig.
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Eine andere Gegenmaßnahme bestünde in der Ausstattung des Arbeitszylinders mit einem Kolben, der Absätze zur Endlagendämpfung aufweist. Ein solcher Kolben lässt sich aber kaum in kompakte Kurzhub-Arbeitszylinder integrieren, die für das Schalten von Druckmaschinenzylindern bevorzugt werden.
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Eine weitere Gegenmaßnahme bestünde in der Verwendung eines Proportional-Regelventils bzw. -Sicherheitsventils mit einer sogenannten Rampenfunktion, jedoch sind solche Ventile zu teuer.
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Noch eine Gegenmaßnahme bestünde in der Verwendung einer Drossel, die das pneumatische oder hydraulische Fluid des Arbeitszylinders über dessen gesamten Verfahrweg hinweg gleichmäßig drosselt. Zwar ließe sich mit einer derartigen Drossel die Wucht der Stöße reduzieren, jedoch würde die zwischen den Endlagen zu messende Durchschnittsgeschwindigkeit des Kolbens übermäßig herabgesetzt werden, so dass der Arbeitszylinder zu reaktionsträge wäre.
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Zur Lösung der zuvor genannten Probleme sind auch die in dem ferneren Stand der Technik gemäß
DE-OS 29 00 281 ,
DE 691 23 764 T2 und
SU 889907 beschriebenen technischen Maßnahmen nicht wirklich hilfreich.
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Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein der eingangs genannten Gattung entsprechendes Verfahren anzugeben, bei welchem die Schaltung des Druckmaschinenzylinders nebenwirkungsfrei erfolgt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schalten eines Druckmaschinenzylinders mittels eines Arbeitszylinders ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck-an-Schalten des Druckmaschinenzylinders durchgeführt wird, indem der Arbeitszylinder mittels einer Drossel derart gesteuert wird, dass der Arbeitszylinder während des Druck-an-Schalten eine eine erste Hinbewegungsphase und eine nachfolgende, zweite Hinbewegungsphase umfassende und in eine Richtung erfolgende Hinbewegung mit einer Geschwindigkeit ausführt, die in der zweiten Hinbewegungsphase geringer als in der ersten Hinbewegungsphase ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine durchschnittliche Hubgeschwindigkeit des Arbeitszylinders in der zweiten Hinbewegungsphase niedriger als eine durchschnittliche Hubgeschwindigkeit des Arbeitszylinders in der ersten Hinbewegungsphase und sind die beiden durchschnittlichen Hubgeschwindigkeiten jeweils größer als Null. Die Verfahrrichtung des Arbeitszylinders ist in beiden Bewegungsphasen dieselbe, entweder die Ausfahrrichtung oder die Einfahrrichtung.
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Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden starke ruckartige Belastungen von mit dem Arbeitszylinder verbundenen Maschinenteilen und daraus resultierende Störschwingungen minimiert, die ansonsten auftreten würden, wenn der Kolben des Arbeitszylinders seine Endlage erreicht. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden somit von dem Arbeitszylinder ausgehende Druckstörungen, nämlich besagtes Schaltdublieren, vermieden.
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Es gibt folgende Zusatzvorteile:
Der Arbeitszylinder kann über den Großteil seines Verfahrweges hinweg mit einer großen Ein- oder Ausfahrgeschwindigkeit arbeiten. Die daraus resultierende hohe Reaktionsschnelligkeit des Arbeitszylinders ist wiederum für den Fall vorteilhaft, dass das Druck-an-Schalten innerhalb eines von einem Zylinderkanal des Druckmaschinenzylinders oder eines Gegendruckzylinders, an den der Druckmaschinenzylinder beim Druck-an-Schalten angestellt wird, bestimmten Zeitfensters erfolgt. Dieses Zeitfenster ist sehr eng und nur solange offen, wie sich der den Zylinderkanal aufweisende Zylinder im Laufe seiner Rotation in einer Winkelstellung befindet, in welcher der Zylinderkanal dem anderen Zylinder zugewandt ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine große Kompaktheit des Arbeitszylinders und die Verwendung eines kostengünstigen Steuerungssystems zur Steuerung des Arbeitszylinders.
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In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens genannt.
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Gemäß einer Weiterbildung wird der Arbeitszylinder von der ersten Hinbewegungsphase auf die zweite Hinbewegungsphase umgeschaltet, indem die Drossel dem Arbeitszylinder bzw. dessen bei der Hinbewegung kontrahierenden, ersten Zylinderkammer (6.1) zugeschaltet wird. Dabei kann die Drossel dem Arbeitszylinder mittels eines Wegeventils zugeschaltet werden.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung wird der Arbeitszylinder von der ersten Hinbewegungsphase auf die zweite Hinbewegungsphase umgeschaltet, indem die Drosselwirkung der Drossel erhöht wird. Dabei kann die Drosselwirkung erhöht werden, indem ein Strömungsquerschnitt der Drossel enger eingestellt wird.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung wird ein Druck-ab-Schalten des Druckmaschinenzylinders durchgeführt, indem der Arbeitszylinder mittels der Drossel oder einer weiteren Drossel derart gesteuert wird, dass der Arbeitszylinder während des Druck-ab-Schaltens eine eine erste Rückbewegungsphase und eine nachfolgende, zweite Rückbewegungsphase umfassende und in eine Gegenrichtung erfolgende Rückbewegung mit einer Geschwindigkeit ausführt, die in der zweiten Rückbewegungsphase geringer als in der ersten Rückbewegungsphase ist. Dabei kann mittels eines Wegeventils die zuerst genannte Drossel von einer bei der Hinbewegung kontrahierenden, ersten Zylinderkammer des Arbeitszylinders weggeschaltet und einer bei der Rückbewegung kontrahierenden, zweiten Zylinderkammer des Arbeitszylinders zugeschaltet werden, also ein wechselweises und von der Verfahrrichtung des Arbeitszylinders abhängiges Zuschalten der zuerst genannten Drossel zu den Zylinderkammern erfolgen. Stattdessen ist es aber auch möglich, dass mittels eines Wegeventils die zuerst genannte Drossel von einer bei der Hinbewegung kontrahierenden, ersten Zylinderkammer des Arbeitszylinders weggeschaltet und die weitere Drossel einer bei der Rückbewegung kontrahierenden, zweiten Zylinderkammer des Arbeitszylinders zugeschaltet wird.
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Gemäß noch einer weiteren Weiterbildung wird der Druckmaschinenzylinder im Druckbetrieb an einen Gegendruckzylinder angestellt gehalten.
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Zur Erfindung gehört auch eine Druckmaschine, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner Weiterbildungen ausgebildet ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele und der dazugehörigen Zeichnung.
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In dieser zeigt:
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1 eine Druckmaschine mit einem Zylinderlager und einem pneumatischen Arbeitszylinder zur Betätigung des Zylinderlagers,
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2 ein erstes Ausführungsbeispiel zur Steuerung des Arbeitszylinders aus 1,
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel zur Steuerung des Arbeitszylinders aus 1,
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4 ein drittes Ausführungsbeispiel zur Steuerung des Arbeitszylinders aus 1, und
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5 ein viertes Ausführungsbeispiel zur Steuerung des Arbeitszylinders aus 1.
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Einander entsprechende Bauteile sind in den 1 bis 5 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine lithographische Druckmaschine 1 mit einem Druckmaschinenzylinder 2 und einem Gegendruckzylinder 3 dargestellt. Der Druckmaschinenzylinder 2 ist ein Gummituchzylinder und in einem Zylinderlager 4 drehbar gelagert. Das Zylinderlager 4 ist mittels eines pneumatischen Arbeitszylinders 6 über ein Gestänge 5 verdrehbar, um den Druckmaschinenzylinder 2 zum und vom Gegendruckzylinder 3 hin und weg zu bewegen. Durch Verdrehung des Zylinderlagers 4 in eine Richtung wird der Druckmaschinenzylinder 2 an den Gegendruckzylinder 3 angestellt, d. h. erfolgt ein Druck-an-Schalten. Ein Druck-ab-Schalten erfolgt durch Verdrehung des Zylinderlagers 4 in Gegenrichtung. Der Arbeitszylinder 6 ist ein Kurzhub-Arbeitszylinder und Bestandteil eines Tandem-Arbeitszylinders, der zwei derartige Kurzhub-Arbeitszylinder in Reihenschaltung umfasst. Die Druckmaschine 1 weist des Weiteren eine elektronische Steuerungseinrichtung 13 auf.
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In 2 ist dargestellt, dass der Arbeitszylinder 6 eine erste Zylinderkammer 6.1, eine zweite Zylinderkammer 6.2 und einen Kolben 6.3 umfasst. Der Arbeitszylinder 6 ist über ein Leitungssystem 14 einschließlich eines fernbedienbaren Wegeventils 7 mit einer pneumatischen Druckquelle 8 verbunden. In einer ersten Schaltstellung des Wegeventils 7 ist die zweite Zylinderkammer 6.2 mit der Druckquelle 8 verbunden und eine Drossel 9 an die erste Zylinderkammer 6.1 angeschlossen. Infolgedessen führt der Kolben 6.3 eine Einfahr- und Hinbewegung bezüglich 2 nach links aus. Diese Hinbewegung umfasst eine erste Hinbewegungsphase und eine unmittelbar nachfolgende zweite Hinbewegungsphase. Während der ersten Hinbewegungsphase bewegt sich der Kolben 6.3 von seiner rechten Endlage bis zu der Zwischenposition, die in 2 mit Volllinie gezeigt ist. Sobald der Kolben 6.3 die Zwischenposition erreicht hat, wird die Einstellung der Drossel 9 derart geändert, dass in der zweiten Hinbewegungsphase die Drosselwirkung der Drossel 9 größer und demzufolge die Entlüftung der ersten Zylinderkammer 6.1 geringer als in der vorangegangenen ersten Hinbewegungsphase ist. Die Zwischenposition befindet sich näher an der linken als an der rechten Endlage des Kolbens 6.3, so dass letzterer zum Zeitpunkt des Umschalten von der ersten auf die zweite Hinbewegungsphase bereits den überwiegenden Teil der gesamten Wegstrecke der Hinbewegung zurückgelegt hat, jedoch die linke Endlage noch nicht erreicht hat. Dadurch, dass über die Drossel 9 die erste Zylinderkammer 6.1 in der ersten Hinbewegungsphase stärker als in der zweiten Hinbewegungsphase entlüftet wird, ist die durchschnittliche Geschwindigkeit des Kolbens 6.3 in der zweiten Hinbewegungsphase geringer als in der ersten Hinbewegungsphase und schlägt der Kolben 6.3 beim Erreichen seiner linken Endlage nicht hart auf. Die derart endlagen-gedämpfte Einfahrbewegung des Kolbens 6.3 wird über das Gestänge 5 auf das Zylinderlager 4 übertragen, so dass dieses bezüglich 1 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht wird und dadurch das Druck-an-Schalten bewirkt wird.
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Um das Druck-ab-Schalten auszuführen, muss das Zylinderlager 4 im Uhrzeigersinn zurückgedreht und der Kolben 6.3 wieder ausgefahren werden. Dazu wird das Wegeventil 7 aus der ersten in die zweite Schaltstellung (zeichnerisch nicht dargestellt) umgeschaltet und außerdem die Drossel 9 wieder auf die kleinere Drosselwirkung eingestellt. In der zweiten Schaltstellung ist die erste Zylinderkammer 6.1 an die Druckquelle 8 angeschlossen und die Drossel 9 mit der zweiten Zylinderkammer 6.2 verbunden. Bei der bezüglich 2 nach rechts erfolgenden Ausfahr- und Rückbewegung ist die erste Zylinderkammer 6.1 durch die Druckquelle 8 über das Wegeventil 7 pneumatisch beaufschlagt und kontrahiert die zweite Zylinderkammer 6.2.
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In 2 ist mit Phantomlinie eine Zwischenposition des Kolbens 6.3 dargestellt, in der eine erste Rückbewegungsphase des Kolbens 6.3 endet und eine zweite Rückbewegungsphase beginnt. Diese Zwischenposition der Rückbewegung erreicht der Kolben kurz vor seiner rechten Endlage und markiert den Zeitpunkt des erneuten Umstellens der Drossel 9. Durch dieses erneute Umstellen der Drossel 9 wird deren Wirkung wieder vergrößert, um die Geschwindigkeit des Kolbens 6.3 in der zweiten Rückbewegungsphase gegenüber der ersten Rückbewegungsphase herabzusetzen bzw. die Kolbenbewegung in der zweiten Bewegungsphase stärker als in der ersten Bewegungsphase zu dämpfen. Die herabgesetzte Kolbengeschwindigkeit gewährleistet ein sanftes und den Druckprozess nicht beeinträchtigendes Aufsetzen des Kolbens 6.3 in seiner rechten Endlage.
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Das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel ist eine Modifikation des in 2 gezeigten und unterscheidet sich von letzterem nur durch den Ersatz der in ihrer Wirkung einstellbaren Drossel durch eine Drossel 9 mit unveränderbarer Drosselwirkung in Kombination mit einem dieser Drossel vorgeschalteten, zweiten Wegventil 10. Hierbei wird, anstatt die Drosselwirkung zu verändern, in den Zwischenpositionen des Kolbens 6.3 das zweite Wegeventil 10 aus seiner in 3 gezeigten Schaltstellung mit Entlüftung der jeweiligen Zylinderkammer über einen zur Umgebung offenen Ventilausgang 15 in eine andere Schaltstellung (zeichnerisch nicht dargestellt) mit über die Drossel 9 erfolgender Entlüftung der entsprechenden Zylinderkammer umgeschaltet. Die bei der jeweiligen Kolbenbewegung kontrahierende Zylinderkammer – das ist bei der Einfahr- bzw. Hinbewegung die erste Zylinderkammer 6.1 und bei der Ausfahr- bzw. Rückbewegung die zweite Zylinderkammer 6.2 – wird also in der jeweiligen ersten Bewegungsphase über das zweite Ventil 10 ungedrosselt, d. h. über den Ventilausgang 15, entlüftet. In der ersten Bewegungsphase der jeweiligen Kolbenbewegung ist der zur Drossel 9 führende Durchflussweg des zweiten Wegeventils 10 geschlossen und ist deshalb die Drossel 9 von dem Arbeitszylinder 6 pneumatisch abgetrennt. In der zweiten Bewegungsphase der jeweiligen Kolbenbewegung ist dieser Durchflussweg geöffnet und ist deshalb die Drossel an die bei der jeweiligen Kolbenbewegung kontrahierende Zylinderkammer 6.1 oder 6.2 zu deren über die Drossel 9 erfolgenden Entlüftung angeschlossen.
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Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel ist eine weitere Modifikation des in 2 gezeigten und unterscheidet sich von letzterem nur dadurch, dass neben der in ihrer Wirkung einstellbaren Drossel 9 eine weitere solche Drossel 11 in das Leitungssystem 14 integriert ist. Das Wegeventil 7 verbindet in seiner ersten Schaltstellung (siehe 4) die Drossel 9 mit der ersten Zylinderkammer 6.1 und die Druckquelle 8 mit der zweiten Zylinderkammer 6.2 und verbindet in seiner zweiten Schaltstellung (zeichnerisch nicht dargestellt) die zweite Drossel 11 mit der zweiten Zylinderkammer 6.2 und die Druckquelle 8 mit der ersten Zylinderkammer 6.1. Während der Einfahr- bzw. Hinbewegung wird das Wegeventil 7 in der ersten Schaltstellung gehalten und während der Ausfahr- bzw. Rückbewegung ist die zweite Schaltstellung des Wegeventils 7 eingestellt. In den mit den anderen Ausführungsbeispielen identischen Zwischenpositionen des Kolbens 6.3 erfolgt die Verstärkung der Drosselwirkung der jeweiligen Drossel 9 oder 11 zur Dämpfung der entsprechenden Kolbenbewegung in der jeweils nachfolgenden zweiten Bewegungsphase.
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Ersetzt man die einstellbaren Drosseln des in 4 gezeigten Ausführungsbeispiels jeweils durch die Drossel-Wegeventil-Kombination des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels gelangt man zu dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel. Bei diesem sind mittels des ersten Wegeventils 7 die erste Drossel 9 und das zweite Wegeventil 10 während der Einfahr- bzw. Hinbewegung an die erste Zylinderkammer 6.1 angeschlossen, wobei das zweite Wegeventil 10 die erste Zylinderkammer 6.1 in der ersten Hinbewegungsphase über den unbelegten Ventilausgang 15 und in der zweiten Hinbewegungsphase über die erste Drossel 9 entlüftet. Analog hierzu sind mittels des ersten Wegeventils 7 die zweite Drossel 11 und das dritte Wegeventil 12 während der Ausfahr- bzw. Rückbewegung mit der zweiten Zylinderkammer 6.2 verbunden, wobei das dritte Wegeventil 12 in der ersten Rückbewegungsphase in einer Schaltstellung mit über den freien Ventilausgang 15 erfolgender Entlüftung der zweiten Zylinderkammer 6.2 und ungedämpfter Kolbenbewegung und in der zweiten Rückbewegungsphase in der anderen Schaltstellung mit über die zweite Drossel 11 erfolgender Entlüftung der zweiten Zylinderkammer 6.2 und somit gedämpft erfolgender Kolbenbewegung gehalten wird.
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Die in den 2 bis 5 gezeigten Wegeventile 7, 10, 12 und in ihrer Wirkung einstellbaren Drosseln 9, 11 umfassen jeweils einen Stellantrieb für ihre Fernbedienung und werden durch die in 1 dargestellte Steuerungseinrichtung 13 bzw. ein in Letzterer abgespeichertes Programm gemäß der im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen zuvor erläuterten Verfahrensschritte gesteuert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckmaschine
- 2
- Druckmaschinenzylinder
- 3
- Gegendruckzylinder
- 4
- Zylinderlager
- 5
- Gestänge
- 6
- Arbeitszylinder
- 6.1
- erste Zylinderkammer
- 6.2
- zweite Zylinderkammer
- 6.3
- Kolben
- 7
- Wegeventil
- 8
- Druckquelle
- 9
- Drossel
- 10
- zweites Wegeventil
- 11
- zweite Drossel
- 12
- drittes Wegeventil
- 13
- Steuerungseinrichtung
- 14
- Leitungssystem
- 15
- Ventilausgang
