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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Antrieb
von Rotationskörpern
einer Druckmaschine, die in einer ersten Betriebsart mit unterschiedlichen
Phasenlagen und in einer zweiten Betriebsart mit gleicher Phasenlage
rotieren.
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Die
bedruckstoff- und druckbildführenden Rotationskörper (Druckzylinder, Übergabetrommeln, Gummituchzylinder,
Plattenzylinder ...) von konventionellen Druckmaschinen werden über einen
alle Aggregate (Druck- und Lackwerke) verbindenden Zahnräderzug (Antriebsräderzug)
angetrieben.
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Aufgrund
der mechanischen Kopplung der Aggregate und der darin angeordneten
Rotationskörper
sind die Winkelstellungen der Rotationskörper zueinander festgelegt.
Um die durch diskontinuierliche Bewegungen (z.B. Greifersteuergetriebe,
Kanalüberrollungen
an Bogendruckmaschinen) verursachten schwingungsanregenden Kräfte nicht
an allen Aggregaten gleichzeitig in den Antriebsräderzug einzuleiten,
sondern zeitlich zu verteilen, werden beispielsweise die Druckwerke
nicht mit der gleichen Drehwinkelstellung (Phasenlage) betrieben,
sondern um einen bestimmten Drehwinkel zueinander versetzt. Die
Phasenlage kennzeichnet die Drehwinkellage eines charakteristischen
Bezugspunktes auf der Umfangskontur eines einfach großen Rotationskörpers, beispielsweise
die Drehwinkelposition des Zylinderkanals eines Plattenzylinders
einer Bogenoffset-Druckmaschine, zu einem bestimmten Zeitpunkt.
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Häufig wird
ein Drehwinkelversatz von 120° zwischen
benachbarten Druckwerken gewählt,
so dass jedes dritte Druckwerk die gleichen Phasenlagen der darin
angeordneten Rotationskörper
aufweist. Das heißt,
dass in jedem dritten Druckwerk gleiche Druckereignisse zeitgleich
ablaufen.
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Bei
Bogenoffset-Druckmaschinen in Reihenbauweise kann dieser Drehwinkelversatz
und damit die Anzahl der gleichlaufenden Druckwerke über die Wahl
des Stufenwinkels α (Winkel
zwischen der geraden Verbindungslinie Achse Druckzylinder – Achse Übertragungszylinder
und der Waagerechten) und in Abhängigkeit
von den Durchmesserverhältnissen
der in Kontakt stehenden Zylinder oder Trommeln festgelegt werden.
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In
einer Bogenoffset-Druckmaschine mit einem Stufenwinkel α = 22,5° und einem
Durchmesserverhältnis
Plattenzylinder:Gummizylinder:Druckzylinder:Übertragungszylinder = 1:1:2:2
beträgt
beispielsweise der Drehwinkelversatz 180°, d.h. die Druckzylinder in
benachbarten Druckwerken sind zueinander um 180° verdreht bzw. in jedem zweiten
Druckwerk laufen zeitgleich gleiche Druckereignisse ab.
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Die
permanente mechanische Kopplung der Rotationskörper hat den Nachteil, dass
Hilfsprozesse, wie beispielsweise ein Plattenwechsel an allen Plattenzylindern
der Druckwerke einer Rotationsdruckmaschine, nicht an allen betroffenen
Rotationskörpern
gleichzeitig durchgeführt
werden können. Die
Druckmaschine muss vielmehr nacheinander und gruppenweise (jeweils
die Rotationskörper
mit gleicher Phasenlage) mit allen beteiligten Rotationskörpern die
für den
jeweiligen Hilfsprozess erforderliche Drehwinkelstellung anfahren.
Wenn beispielsweise eine Bogenoffset-Druckmaschine 9 Druckwerke
besitzt und die Phasenlagen benachbarter Druckwerke um 120° versetzt
sind, kann ein Plattenwechsel zuerst in den Werken 1, 4, 7, danach
in den Werken 2, 5, 8 und zuletzt in den Werken 3, 6, 9 gleichzeitig
stattfinden.
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Wenn
eine Bogenoffset-Druckmaschine eine Bogenwendung aufweist, müssen die
Druckplatten in den Druckwerksgruppen vor und nach dem Wendeaggregat
nacheinander gewechselt werden, da durch die Wendeeinrichtung und
die Formatverstellung kein fester Drehwinkelbezug zwischen den Druckwerken vor
und nach dem Wendeaggregat besteht. Eine Druckmaschine mit 3 Druckwerken
vor und 3 Druckwerken nach der Wendung und mit 120° Phasenlagenversatz
benötigt
6 Zyklen für
den Plattenwechsel an allen Plattenzylindern. Der dafür benötigte Zeitaufwand
steht der Forderung nach kurzen Rüst- und Auftragwechselzeiten
entgegen.
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Zur
Reduzierung des Zeitbedarfs für
Hilfsprozesse bei z.B. einem Auftragswechsel ist aus der
DE 196 23 224 C1 oder
der
DE 199 03 869
A1 bekannt, alle Plattenzylinder einer Bogenoffset-Druckmaschine
aus dem Antriebsräderzug
herauszulösen und
einzeln anzutreiben, um die synchrone Rotation der Plattenzylinder
mit gleicher Phasenlage für gleichzeitigen
Plattenwechsel in allen Druckwerken zu ermöglichen.
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Nachteilig
an dieser Lösung
ist der hohe Kostenaufwand für
die Ausstattung aller Druckwerke mit Einzelantrieben, die Motoren,
Antriebsregler, Drehwinkel-Lagegeber und zusätzliche elektrische Verbindungen
umfassen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Kosten für die Einzelantriebe
zu reduzieren, ohne das Zeitsparpotential von Einzelantrieben bei
der Durchführung
von Hilfsprozessen zu vermindern.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des ersten Anspruchs
oder ein Verfahren mit den Merkmalen des dritten Anspruchs gelöst.
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Der
Grundgedanke der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, die am
Hilfsprozess beteiligten Rotationskörper in Abhängigkeit von ihrer Phasenlage
mit Einzelantrieben auszustatten (partieller Einzelantrieb).
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Indem
nicht alle der für
die Dauer der Hilfsprozesse zu synchronisierenden Rotationskörper mit Einzelantrieben
ausgerüstet
werden, sondern nur diejenigen, welche eine von einer Bezugsphasenlage (erste
Phasenlage) abweichende Phasenlage aufweisen, können die Kosten für die Einzelantriebe
an den Rotationskörpern
mit Bezugsphasenlage eingespart werden. Die Rotationskörper mit
der ersten Phasenlage werden gemeinsam vom vorhandenen Antriebsräderzug der
Druckmaschine in die für
den jeweiligen Hilfsprozess erforderliche Drehwinkelposition gedreht,
während
die übrigen
Rotationskörper zeitgleich
dazu von den Einzelantrieben in diese Drehwinkelposition gedreht
werden.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass sich mit einer reduzierten Anzahl
von Einzelantrieben die gleiche Zeiteinsparung wie bei vollständiger Ausstattung
mit Einzelantrieben ergibt. Der größte Kostenspareffekt für die Einzelantriebskonfiguration
tritt ein, wenn die Gruppe der Rotationskörper mit Bezugsphasenlage,
die vom Antriebsräderzug
angetrieben wird, die Gruppe mit der höchsten Anzahl von Rotationskörpern bildet.
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Die
Erfindung soll am Beispiel einer Bogenoffset-Druckmaschine mit partiellem
Einzelantrieb der Plattenzylinder näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen
haben folgende Bedeutung:
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1 schematische
Darstellung einer Bogenoffset-Druckmaschine mit partiellem Einzelantrieb
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Wie
aus der 1 ersichtlich, besteht die Bogenoffset-Druckmaschine
aus 4 Druckwerken DW1...4, wobei von den Druckwerken nur die doppelt großen Druckzylinder
und die einfach großen
Gummituchzylinder GZ1..4 und Plattenzylinder PZ1..4 dargestellt
sind. Alle vier Druckwerke DW1...4 werden über einen Antriebsräderzug ARZ,
der durch die im Eingriff stehenden Antriebszahnräder der
einzelnen Zylinder DZ1..4, GZ1...4, PZ1...4 in den Druckwerken DW1...4
und den Übergabetrommeln ÜT1...3 zwischen
den Druckwerken DW1...4 gebildet wird, angetrieben. Der Antriebsmoment
für den
Antriebsräderzug
ARZ wird in bekannter Weise von einem oder mehreren (nicht dargestellten)
Hauptantrieben bereitgestellt. Zwischen den Druckwerken DW1...4
besteht eine Phasenlagendifferenz von 120°, d.h. die Gummituch- und die
Plattenzylinder GZ1, GZ4, PZ1, PZ4 im ersten und vierten Druckwerk
DW1, DW4 befinden sich in der gleichen Drehwinkelstellung bzw. weisen
die gleiche (erste) Phasenlage auf.
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Im
Druckbetrieb (erste Betriebsart) werden die Farbauszüge im ersten
und vierten Druckwerk DW1, DW4 gleichzeitig auf die Bogen übertragen, während die
Druckteilbilder im zweiten Druckwerk DW2 um einen Drehwinkel von
120° versetzt
zur ersten Phasenlage des ersten Druckwerkes DW1 und im dritten
Druckwerk DW3 um 240° versetzt
zum ers ten Druckwerk DW1 auf die Bogen übertragen wird. Dementsprechend
rotieren die (weiteren) Plattenzylinder PZ2, PZ3 im zweiten und
dritten Druckwerk DW2, DW3 mit um 120° bzw. um 240° gegenüber dem ersten oder vierten
Druckwerk DW1, DW4 versetzten (weiteren) Phasenlagen.
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Bei
einem Wechsel des Druckauftrages müssen die Druckplatten auf allen
Plattenzylindern PZ1...4 gewechselt werden. Der Plattenwechsel ist ein
Hilfsprozess (zweite Betriebsart), bei dem die Plattenzylinder PZ1...4
in eine bestimmte, in allen Druckwerken DW1...4 gleiche Drehwinkelposition des
mit Plattenklemmvorrichtungen ausgestatteten Zylinderkanals verdreht
werden müssen,
damit das Entfernen der alten Druckplatte und das Aufziehen der
neuen Druckplatte ohne größeren manuellen Aufwand
durchgeführt
werden kann.
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Wenn
alle Plattenzylinder PZ1...4 in konventioneller Weise vom Antriebsräderzug ARZ
angetrieben werden, muss der Antriebsräderzug ARZ zunächst in
die gemeinsame Plattenwechselposition des ersten und vierten Druckwerkes
DW1, DW4 gedreht werden. Nach Abschluss des Plattenwechselvorganges
wird der Antriebsräderzug
ARZ um 120° weitergedreht
bis in die Plattenwechselposition des Plattenzylinders PZ2 im zweiten
Druckwerk DW2. Ist der Plattenwechsel auch dort vollzogen, wird
der Antriebsräderzug
ARZ um weitere 120° gedreht
bis in die Plattenwechselposition des dritten Druckwerkes DW3. Eine
konventionelle 4-Werke-Druckmaschine benötigt somit drei Zyklen für einen
kompletten Plattenwechsel.
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Eine
vollständig
mit Plattenzylinder-Einzelantrieben ausgestattete 4-Werke-Druckmaschine benötigt dagegen
nur einen Plattenwechselzyklus, weil alle Plattenzylinder unabhängig vom
Antriebsräderzug
und gleichzeitig in die Plattenwechselposition gedreht werden können, erfordert
aber den Investitionsaufwand für
4 Einzelantriebe. Erfindungsgemäß wird bei
der beispielhaften 4-Werke-Druckmaschine lediglich den (weiteren)
Plattenzylindern PZ2, PZ3 am zweiten und dritten Druckwerk DW2,
DW3 jeweils ein Einzelantrieb M1, M2 zugeordnet, wodurch der Investitionsaufwand
im Vergleich zu einer vollständig mit
Einzelantrieben ausgestatteten Druckmaschine auf 50% reduziert werden
kann.
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Die
Plattenzylinder PZ1, PZ4 im ersten und vierten Druckwerk DW1, DW4
bleiben im Antriebsräderzug
ARZ eingebunden, da sie eine übereinstimmende
Phasenlage aufweisen und keine separate Verdrehbarkeit erfordern.
Die übereinstimmende Phasenlage
wird als Bezugs- oder erste Phasenlage und die vom Antriebsräderzug ARZ
angetriebenen Plattenzylinder PZ1, PZ4 werden in analoger Weise als
erste Rotationskörper
bezeichnet.
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Die
in erfindungsgemäßer Weise
mit nur zwei Einzelantrieben M1, M2 ausgestattete Druckmaschine
benötigt
ebenfalls nur einen Plattenwechselzyklus. Während die (ersten) Plattenzylinder
PZ1, PZ4 im ersten und vierten Druckwerk DW1, DW4 gemeinsam vom Antriebsräderzug ARZ
in die Plattenwechselposition gedreht werden, werden die (weiteren)
Plattenzylinder PZ2, PZ3 im zweiten und dritten Druckwerk DW2, DW3
parallel dazu durch die zugeordneten Einzelantriebe M1, M2 von ihren
(weiteren) Phasenlagen in die erste Phasenlage der vom Antriebsräderzug ARZ
bewegten Plattenzylinder PZ1, PZ4 gedreht, bis alle Plattenzylinder
PZ1...4 annähernd
zum gleichen Zeitpunkt die gemeinsame Plattenwechselposition erreicht
haben. Dabei können
die weiteren Plattenzylinder PZ2, PZ3 zunächst in einer "Einholbewegung" in die erste Phasenlage
der Plattenzylinder PZ1, PZ4 im ersten und vierten Druckwerk DW1,
DW4 gedreht werden und danach alle Plattenzylinder PZ1...4 mit synchronisierter
Phasenlage in die Plattenwechselposition rotieren. Es ist ebenso
möglich,
dass zur Verkürzung
der Plattenwechselzeit die einzeln angetriebenen Plattenzylinder
PZ2, PZ3 unabhängig
voneinander und zunächst unabhängig von
der Phasenlage der vom Antriebsräderzug
ARZ angetriebenen Plattenzylinder PZ1, PZ4 auf dem jeweils kürzesten
Weg in die Plattenwechselposition gedreht werden und zeitlich synchronisiert
mit den ersten Plattenzylindern PZ1, PZ2 die Plattenwechselposition
erreichen. In beiden Fällen werden
die Drehbewegungen der einzeln angetriebenen Plattenzylinder PZ2,
PZ3 mit den Drehbewegungen der ersten Rotationskörpern PZ1, PZ4 bzw. des Antriebsräderzuges
ARZ synchronisiert, so dass beispielsweise die gemeinsame Drehwinkelposition zum
Plattenwechsel annähernd
gleichzeitig von allen Rotationskörpern PZ1...PZ4 erreicht wird.
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Bei
Deaktivierung der zweiten Betriebsart, d.h. im Beispiel bei Beendigung
des Plattenwechsels und Übergang
zum Druckbetrieb, werden die weiteren Rotationskörper PZ2, PZ3 in ihre ursprünglichen Phasenlagen
für die
erste Betriebsart zurückgedreht und
wieder mit dem Antriebsräderzug
ARZ synchronisiert.
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Die
separate Drehbarkeit der Plattenzylinder PZ2, PZ3 ist in der Zeichnung
symbolisch durch den fehlenden Kontakt der Zylinderkonturen mit
den benachbarten Gummizylindern GZ2, GZ3 dargestellt.
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Gegenüber der
Variante des Einzelantriebes aller Plattenzylinder PZ1...4 wird
mit dem partiellen Einzelantrieb der gleiche Effekt, nämlich die
Einsparung der Zeit von zwei Plattenwechselzyklen, bei halbem Kostenaufwand
erreicht.
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Ähnlich deutliche
Vorteile sind bei anderen Maschinenkonfigurationen zu erzielen,
z.B. bei einer Bogenwendeeinrichtung nach dem ersten Druckwerk oder
bei einer 5-Farben-Druckmaschine,
bei denen jeweils die Investition in einen einzigen Plattenzylinder-Einzelantrieb ausreicht,
um die Zeit eines Plattenwechselzyklus einzusparen.
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Die
erfindungsgemäße Konfiguration
von Druckmaschinen mit Einzelantrieben ist auf alle Rotationskörper anwendbar,
die temporär
phasengleiche Bewegungen ausführen.
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Ebenso
liegt die Kopplung der Einzelantriebe M1, M2 für die Plattenzylinder PZ2,
PZ3 auch mit den zugeordneten Gummituchzylindern GZ2, GZ3 zur synchronisierten
Durchführung
anderer Hilfsprozesse, beispielsweise von Waschprozessen, im Rahmen der
Erfindung. Die Synchronisierung der Einzelantriebe M1, M2 erfolgt
in bekannter Weise über
(nicht dargestellte) Drehwinkelgeber an den einzeln angetriebenen
Rotationskörpern
(Plattenzylinder PZ2, PZ3) und zugeordnete Drehwinkelgeber beispielsweise
an benachbarten Rotationskörpern,
die über den
Antriebsräderzug
ARZ bewegt werden (im Beispiel an den Gummituchzylindern GZ2, GZ3),
wobei die Drehwinkelsignale von (nicht dargestellten) Antriebsreglern
verarbeitet werden, die die Synchronisierung mit dem Antriebsräderzug ARZ
ausführen.
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Durch
die Reduzierung der Anzahl von Einzelantrieben wird das Antriebssteuersystem
vereinfacht und von Synchronisierungsaufgaben entlastet, so dass
kürzere
Reaktionszeiten und geringere Schwingungsneigung bei längeren Maschinen
mit einer höheren
Anzahl an Druckwerken erreicht werden.
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- DW1..4
- Druck-
oder Lackwerke
- DZ1..4
- Druckzylinder
- GZ1...4
- Gummituchzylinder
- PZ1...4
- Plattenzylinder
- ÜT1...3
- Übergabetrommeln
- ARZ
- Antriebsräderzug
- M1,M2
- Einzelantriebe