-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schwingungsreduktion gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Durch
die
DE 102 53 997
C1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung
von Schwingungen bekannt, wobei eine Überhöhung im Bereich der Mantelfläche eines
rotierenden Bauteils in ihrer Höhe
und/oder Lage veränderbar
ist.
-
Die
WO 03/064763 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Verminderung von Schwingungen, wobei mittels Aktoren auf Zapfen und/oder
Lager eingewirkt wird. Hierbei erfolgt eine Beaufschlagung eines
in Abhängigkeit
einer Winkellage des Bauteils vorgehaltenen Signalverlaufs, wobei
die vorgehaltenen Steuersignale adaptiv angepasst werden können.
-
In
der
DE 196 52 769
A1 ist ein Verfahren zur Dämpfung von Kontaktschwingungen
offenbart, wobei auf das Lager oder den Zapfen wirkende Aktoren vorgesehen
sind, welche zur Schwingungsdämpfung über einen
Regelkreis betrieben werden.
-
Die
EP 03 31 870 A2 offenbart
eine Einrichtung zum Lagern von Zylindern, wobei Zapfen eines Zylinders
in zwei in axialer Richtung des Zylinders nebeneinander angeordneten
Lagern gelagert sind. Mittels Druckmittelzylindern können die
Lager einzeln senkrecht zur Rotationsachse bewegt werden um beispielsweise
eine Durchbiegung zu kompensieren.
-
Durch
die
DE 200 11 948
U1 ist eine Lageranordnung für einen Zylinder einer Druckmaschine
bekannt, wobei zur exakten Positionierung des Lagers zwischen dem
Außenring
und einer Gestellbohrung piezoelektrische Stellelemente angeordnet
sind.
-
In
der JP 62-228730 A werden Schwingungen einer rotierenden Welle mittels
Piezoelementen reduziert.
-
Durch
die
DE 101 07 135
A1 ist ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung eines Zylinders einer Druckmaschine
bekannt, wobei mittels eines Aktors der Schwingung entgegen wirkende
Kräfte
aufgebracht werden, welche hinsichtlich ihrer Größe und Richtung in Abhängigkeit
der tatsächlich
gemessenen Schwingungen gesteuert werden. Hierbei kann eine adaptive
Gegensteuerung Anwendung finden, wobei die sich wiederholende Abweichung
pro Umdrehung des Zylinders gemessen und durch einen ortsfesten, über die
Winkellage des Zylinders zugeordneten Algorithmus die jeweils verbleibende
Abweichung bewertet und über
die Ansteuerung des Aktors ausgeglichen wird.
-
Die
WO 2004/085154 A1 offenbart einen Zylinder mit Mitteln zur Erzeugung
einer inneren Spannung und einer Steuereinheit, welche in Abhängigkeit einer
gemessenen Schwingung die Mittel ansteuert.
-
In
der
DE 199 30 600
A1 ist eine Walze einer Streichmaschine offenbart, wobei
eine Schwingung im Bereich der Mantelfläche des Zylinders – direkt oder
entfernt – durch
eine Sensoreinrichtung erfasst wird und dieser Schwingung durch
Beaufschlagung mittels eines Kraftgerätes entgegengewirkt wird.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schwingungsreduktion
zu schaffen.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
-
Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass durch die Vorsteuerung mit einem vordefinierten Kraftverlauf
die erforderlichen schnellen Reaktionszeiten und die hohe Dynamik
erreichbar ist. Durch Vorbestimmung einer an den Kanalschlagverlauf
angepassten Signalverlauf des durch den Aktor zu erzeugenden Kraftstoßes, ist
lediglich eine Anpassung der Signalhöhe erforderlich.
-
Von
großem
Vorteil ist es auch, dass neben dem Kanalschlag auch die Anregung
durch den Aktor selbst mit in den Berechnungsalgorithmus einfließt. Hierdurch
ist die Schwingung insgesamt, also auch Moden, welche durch den
Aktor selbst verursacht werden, zu reduzieren. Andernfalls besteht
die Gefahr, dass zwar eine Eigenmoder der kanalschlagbedingten Zylinderschwingung
vermindert, jedoch eine durch den Aktor verursachte Mode vergrößert wird.
-
Ebenfalls
von erheblichem vorteilhaft ist es, dass – insbesondere unter Berücksichtigung
sowohl der sich theoretisch durch dem Kanalschlag als auch durch
den Aktor erzeugten Schwingung – aus
dem Messwert an einem festen Ort am Zylinder-Zapfen-System auf eine
am Zylinder vorliegende höchste Amplitude
geschlossen wird und diese der iterativen Anpassung der Impulshöhe zugrunde
gelegt wird. Der Messwert allein würde lediglich einen Ausschnitt abbilden
und dadurch ggf. zu erheblich falschen Rückschlüssen führen.
-
Besonders
vorteilhaft ist die Verfahrensweise durch Lageranordnungen durchführbar, wobei
ein Aktor mittelbar (über
ein Radiallager oder einen ein Radiallager aufweisenden Lagerblock)
oder unmittelbar auf einen Zylinderzapfen wirkt. Von besonderer Bedeutung
ist hierbei die Gewährleistung
einer hohen Dynamik, welche in einer vorteilhaften Ausführung durch
Verwendung eines Piezoaktors erreicht wird. In einer Ausbildung
hydraulisch wirkender Aktoren kann dies durch Anordnung von Schnellsteuerventilen
im Hydrauliksystem erreicht werden.
-
Von
besonderem Vorteil im Hinblick auf kurze Stellwege einfache Montage
ist auch eine Ausführung
einer Lageranordnung des Zylinder, wobei der betreffende Zylinder
in Linearlagern an einen zweiten Zylinder an/abstellbar ist. Hierbei
sind vorzugsweise sowohl die Linearlagerelemente, das Rotationslager als
auch der die Schwingung kompensierende Aktor als Baueinheit in einer
als ganzes montierbaren Lagereinheit angeordnet.
-
In
einer Ausführung,
wobei ein der Schwingung entgegengerichteter Aktor vom eine Stellbewegung
bewerkstellenden Aktor verschieden ist, es vorteilhaft den erstgenannten
Aktor im bewegbaren Teil der Lagerung zu integrieren. Dadurch bleibt
die Wirkung des erstgenannten Aktors unabhängig von einer An-/Abstelllage.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
folgenden näher
beschrieben.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
Draufsicht auf ein Doppeldruckwerk;
-
2 eine
schematische Darstellung eines Nippdurchganges;
-
3 eine
Seitenschnitt durch eine Lagereinheit;
-
4 ein
schematischer Querschnitt durch eine Lagereinheit mit Aktoren;
-
5 ein
Querschnitt durch die Lagereinheit aus 3;
-
6 ein
zweites Ausführungsbeispiel
für ein
Lager mit Linearverstellung;
-
7 das
Lager aus 6 in einem anderen Schnitt;
-
8 die
Anordnung mehrerer Lager eines Druckwerkes;
-
9 ein
drittes Ausführungsbeispiel
für ein Lager;
-
10 eine
schematische Darstellung der Ausführung gemäß 9;
-
11 eine
Ausführung
mit doppelter stirnseitiger Lagerung;
-
12 eine
schematische Darstellung der Steuerung nach einer ersten Ausführung;
-
13 eine
schematische Darstellung der Steuerung nach einer ersten Ausführung;
-
14 ein
Ausführungsbeispiel
für eine Druckmittelversorgung.
-
Eine
Druckmaschine, z. B. Rollenrotationsdruckmaschine, insbesondere
eine Mehrfarbenrollenrotationsdruckmaschine, weist eine Druckeinheit auf,
in welcher eine Materialbahn, z. B. Papierbahn, kurz Bahn ein oder
beidseitig bedruckbar ist. Die Druckeinheit weist ein Druckwerk 01 mit
wenigstens einem an-/abstellbaren Zylinder 02; 03,
hier ein Doppeldruckwerk 01 für den beidseitigen Druck im
Gummi-gegen-Gummi-Betrieb,
auf (1). Das Doppeldruckwerk 01 – in Form
von Brücken-
oder n-Druckwerken
oder auch als ebenes Druckwerk mit in einer gemeinsamen Ebene liegenden
Rotationsachsen – wird
hier durch zwei Druckwerke 01 gebildet, welche je einen
als Übertragungszylinder 02 und
einen als Formzylinder 03 ausgebildeten Zylinder 02; 03,
z. B. Druckwerkszylinder 02; 03, sowie jeweils
ein nicht dargestelltes Farbwerk und im Fall des Nassoffsetdruckes
zusätzlich
ein Feuchtwerk aufweisen. Jeweils zwischen den beiden Übertragungszylindern 02 wird
in Anstelllage eine (Doppel-)Druckstelle gebildet.
-
Die
Zylinder 02; 03 sind jeweils stirnseitig an bzw.
in Seitengestellen 07; 08 drehbar gelagert. Wenigstens
einer von zwei eine Nippstelle 05 bildenden Zylindern 02; 03 weist
im Bereich seiner Mantelfläche mindestens
einen axial verlaufenden Kanal 10 mit einer Breite bK auf. Die aneinander angestellten Zylinder 02; 03 bilden
die Nippstelle 05 einer Breite bN aus. Die Überrollung
im Betrieb verursacht Kanalschläge, welche
wiederum Schwingungen der Zylinder 02; 03 anregen
(2).
-
Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele für die Lagerung
eines Zylinders 02; 03 mittels Lageranordnungen
(06; 42: s.u.) gegeben, welche in vorteilhafter
Weise ein Entgegenwirken dieser Schwingungen erlauben, indem durch
einen oder mehrere Aktoren gezielt eine Kraft im Bereich der Lagerung und/oder
Zapfens beaufschlagt wird.
-
Die
Lageranordnungen (06; 42: s.u.) können als
Lagereinheiten (06; 42: s.u.) welche als Baueinheit
sowohl Rotationslager als auch den Aktor/die Aktoren enthalten.
-
In
einer ersten vorteilhaften Ausführung
weisen als Zylindereinheiten 04 ausgeführte Module z. B. einen Zylinder 02; 03 mit
Zapfen 09 und einer bereits auf dem Zapfen 09 vormontierbaren
bzw. vormontierten (vorgespannt und/oder voreingestellten) Lagereinheit 06 auf.
Lagereinheit 06 und Zylinder 02; 03 erhalten
z. B. bereits vor dem Einsetzten in die Druckeinheit ihre fest definierte
Lage zueinander und sind insgesamt in die Druckeinheit einbringbar.
Die Lagereinheit 06 kann jedoch auch in üblicher
Weise ausgebildet sein, jedoch einen Aktor zum Entgegenwirken von
Schwingungen enthalten.
-
In
vorteilhaften Ausführung
ist es vorgesehen, die Zylinder 02; 03 in Lagereinheiten 06 an
Seitengestellen 07; 08 rotierbar zu lagern, welche
die Flucht der Seitengestelle 07; 08 nicht durchdringen und/oder
die Zylinder 02; 03 mit ihrem Ballen einschließlich ihrer
Zapfen 09 eine Länge
L02; L03 aufweisen, welche kleiner oder gleich einer lichten Weite LW
zwischen den die Druckwerkszylinder 02; 03 zu beiden
Stirnseiten tragenden Seitengestellen 07; 08. Bei
den die Druckwerkszylinder 02; 03 zu beiden Stirnseiten
tragenden Seitengestellen 07; 08 handelt es sich
vorzugsweise nicht um seitlich derart offene Seitengestelle, sodass
die Zylinder 02; 03 axial entnehmbar wären, sondern
um Seitengestelle 07; 08 welche in axialer Richtung
eine zumindest teilweise Überdeckung
mit der Stirnseite der montierten Zylinder 02; 03 aufweisen,
d. h. der Zylinder 02; 03, insbesondere dessen
Lager (s. u.), ist stirnseitig durch die beiden Seitengestelle 07; 08 zumindest
teilweise eingefasst. Grundsätzlich
kann aber auch ein lösbarer Einsatz
im Seitengestell 07; 08 vorgesehen sein, welcher
die Lagereinheiten 06 (42) trägt (1).
-
Vorzugsweise
weisen alle vier Druckwerkszylinder 02; 03 (mindestens
jedoch drei) je Stirnseite eine eigene Lagereinheit 06 auf,
in welcher der An-/Abstellmechanismus bzw. zumindest ein die Relativbewegung
zwischen Bestellfestem und beweglichem Lagerteil bewerkstellendes
Getriebe 11 bereits integriert ist. Es können auch
für zwei
von drei oder drei der vier Zylinder 02; 03 den
An-/Abstellmechanismus aufweisende Lagereinheiten 06 und
für den dritten
bzw. vierten Zylinder 02; 03 Lagereinheiten ohne
An-/Abstellmechanismus
vorgesehen sein.
-
3 und 4 zeigen
eine bevorzugt auf linearen Stellwegen basierende Lagereinheit 06
im Längs-
und Querschnitt. Die den An-/Abstellmechanismus bzw.zumindest das
Getriebe 11 integrierende Lagereinheit 06 weist
neben einem Radiallager 12, beispielsweise ein Zylinderrollenlager 12,
zur rotatorischen Lagerung des Zylinders 02; 03 auch
Lagermittel 13; 14 für eine radiale, insbesondere
lineare Bewegung des Zylinders 02; 03 – zum Druck-An- bzw.
Druck-Abstellen – auf.
Hierzu weist die Lagereinheit 06 (nach Montage der Zylindereinheit 04 Bestellfeste)
trägerfeste
Lagerelemente 13 als auch die gegen diese bewegbaren Lagerelemente 14 auf.
Die trägerfesten
und bewegbaren Lagerelemente 13; 14 sind als zusammenwirkende
Linearelemente 13; 14 und gemeinsam mit entsprechenden
Gleitflächen oder
dazwischenliegenden Wälzelementen
insgesamt als Linearlager 13, 14 ausgebildet.
Die Linearelemente 13; 14 nehmen z. B. paarweise
einen das Radiallager 12 aufnehmenden Lagerblock 16,
z. B. Schlitten 16 zwischen sich auf. Lagerblock 16 und
die bewegbaren Lagerelemente 14 können auch einteilig ausgeführt sein.
Die trägerfesten
Lagerelemente 13 sind an einem Träger 17 angeordnet,
welcher insgesamt mit dem jeweiligen Seitengestell 07; 08 verbunden
wird bzw. ist. Der Träger 17 kann
als Grundplatte bzw. Einfassung (kreisförmig, rechteckig oder anderer
Grundform) ausgeführt
sein, welche beispielsweise zumindest auf einer Antriebsseite eine
nicht dargestellte Ausnehmung 18 (entsprechend 6)
für den
Durchgriff einer nicht dargestellten Antriebswelle für einen
Zapfen 09 eines Zylinders 02; 03 aufweist. Auch
das Seitengestell 07; 08 auf der Antriebsseite weist
vorzugsweise eine Aussparung 19, insbesondere als Langloch,
bzw. einen Durchbruch 19 für eine nicht dargestellte,
mit dem Zapfen 09 drehfest zu verbindende Antriebswelle
auf. Auf der der Antriebsseite gegenüberliegenden Stirnseite muss
weder eine Ausnehmung 18 noch eine Aussparung 19 vorgesehen
sein.
-
Die
Ausbildung der Linearlager 13, 14 in der Weise,
dass die zusammen wirkenden Lagerelemente 13; 14 beide
an der Baueinheit Lagereinheit 06 – und nicht ein Teil am Seitengestell 07; 08 der
Druckeinheit – vorgesehen
sind, ermöglicht
eine Vormontage und Vorjustierung bzw. Einstellung der Lagerspannung.
Die vorteilhafte Anordnung der beiden den Lagerblock 16 umgreifenden
Linearlager 13, 14 ermöglicht ein spielfreies Einstellen,
da sich die beiden Linearlager 13, 14 in der Weise
gegenüberliegen,
dass die Lagervorspannung und die Lagerkräfte eine wesentliche Komponente
in einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse des Zylinders 02; 03 erfahren
bzw. aufnehmen. Die beiden Linearlager 13, 14 (jeweils
mit Lagerelementen 13 und 14) sind bzgl. ihrer
Stellrichtung S parallel ausgebildet wobei sie sich bzgl. einer
Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Zylinders 02; 03 betrachtet
beabstandet voneinander befinden und vorzugsweise den Lagerblock 16 zwischen
sich aufnehmen. Die Linearlager 13, 14 sind somit
in derjenigen Richtung einstellbar, auf welche es beim spielfreien
Stellen der Zylinder 02; 03 auch ankommt. Die
gestellfesten Lagerelemente 13 sind im wesentlichen parallel
zueinander angeordnet und definieren eine Stellrichtung S.
-
Da
der Zylinder 02; 03 samt Zapfen 09 und Lagereinheit 06 das
Seitengestell 07; 08 nicht durchdringen, sind
diese bereits vormontiert und die Lager (Radiallager 12 als
auch Linearlager 13, 14) voreingestellt bzw. korrekt
vorgespannt als Modul Zylindereinheit 06 in die Druckeinheit
einsetzbar. Unter dem „Nicht-Durchdringen" und der obigen Definition
in Bezug auf die lichte Weite LW soll vorteilhaft im weiteren Sinne
verstanden werden, dass zumindest im Bereich der vorgesehenen Endlage
der Zylinder 02; 03 und zumindest auf einem durchgängigen Weg
von einer Seitengestellkante bis zum Ort der Endlage ein derartiges „Nicht-Durchdringen" vorliegt, so dass
die Zylindereinheit 04 von einer offenen, zwischen den beiden
stirnseitigen Seitengestellen 07; 08 liegenden Seite
her ohne Verkippen, d. h. in einer Lage mit zur Seitengestellebene
senkrechten Rotationsachse an die Endlage herangeführt und
dort zwischen den beiden Seitengestellinnenwänden angeordnet werden, insbesondere
an den Seitengestellinnenwänden
befestigt werden, kann. Dies ist z. B. auch dann möglich, wenn
auf der Innenseite zwar Angussteile oder andere Erhebungen vorgesehen
sind, ein genannter durchgängiger
Montageweg jedoch vorgesehen ist.
-
Zur
korrekten Platzierung können
nicht dargestellte Montagehilfen, z. B. Passstifte im Seitengestell 07; 08 vorgesehen
sein, an welchen die Lagereinheit 06 der vollständig montierten
Zylindereinheit 04 ausgerichtet wird, bevor sie durch lösbare Haltemittel,
z. B. Schrauben, oder gar stoffschlüssig durch Schweißen mit
dem Seitengestell 07; 08 verbunden werden. Für die bereits
vor dem Einsetzten in die Druckeinheit vorzunehmende und/oder nach
dem Einsetzten nachzujustierende Einstellung der Lagervorspannung
in den Linearlagern 13, 14 können entsprechende nicht dargestellte
Mittel, z. B. Spannschrauben vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die
Lagereinheit 06 – zumindest
zur Zylinderseite hin – durch
eine nicht dargestellte Abdeckung weitgehend gegen Verschmutzung
geschützt
bzw. gar gekapselt als Baueinheit ausgeführt.
-
Vorzugsweise
für eine
module Bauweise sind die Lagereinheiten 06 für Form-
und Übertragungszylinder 03; 02 – ggf. bis
auf die erlaubte betriebsmäßige Größe des Stellweges – baugleich
ausgeführt.
Durch die vormontierbare Ausführung
können
die wirksame Innenfläche
des Radiallagers 12 und die äußere wirksame Mantelfläche des
Zapfens 09 zylindrisch anstelle von konisch ausgeführt sein, da
sowohl die Montage der Lagereinheit 06 auf dem Zapfen 09 als
auch die Einstellung des Lagerspiels noch außerhalb der Druckeinheit erfolgen
kann. Vorzugsweise ist ein zylindrischer Wellensitz zwischen Zapfen 09 und
Radiallager 12 vorgesehen. Die Lagereinheit 06 bzw.
das Radiallager 12 kann beispielsweise aufgeschrumpft werden
und die Montage der vormontierten Zylindereinheit 04 komplett
mit Lagerung in das Seitengestell 07; 08 erfolgen.
Die Lagervorspannung wird hierbei durch die Passung von Wellensitz-Wälzlagerinnenring erreicht,
und muss nicht während
der Montage des Zylinders 02; 03 in der Druckeinheit
eingestellt werden (Zeitersparnis in der Montage).
-
Die
Lagereinheit 06, insbesondere Linearlagereinheit 06,
weist somit den als beweglichen Teil den linear beweglichen Schlitten 16 (Führungsschlitten)
auf, welcher der das Radiallager 12 und evtl. ein Axiallager
(z. B. zur Seitenregisterverstellung des Zylinders 03)
aufnimmt, und einen Freiheitsgrad senkrecht zur Zylinderachse besitzt.
Der feststehende Teil (Träger 17 mit
Lagerelementen 13) der Lagereinheit 06 wird an
der Seitengestellinnenseite des Seitengestells 07; 08 befestigt,
z. B. angeschraubt.
-
In
diesem feststehenden Teil der Lagereinheit 06 ist ein – insbesondere
spielfreies bzw. vorgespanntes – Getriebe 11 integriert,
welches eine von außerhalb
der Lagereinheit 06 auf ein Glied des Getriebes 11 eingebrachte
Stellbewegung in eine lineare Bewegung des Schlittens 16 umformt.
Vorzugsweise, wie in 3 angedeutet, ist ein derart
ausgebildetes Getriebe 11 integriert, welches die Drehbewegung
eines lediglich schematisch angedeuteten Verstellantriebes 21 (Stellmittel 21) über beispielsweise
eine Welle 22 in eine lineare Bewegung des Schlittens 16 senkrecht
zur Welle 22 bzw. Achse des Verstellantriebes 21 und/oder
senkrecht zur Zylinderachse umwandelt. Dieses Getriebe 11 kann
beispielsweise ein durch die Welle 22 angetriebenes rotierendes
Zahnrad beinhalten, welches mit einer dem beweglichen Teil zugeordneten
Zahnstange zusammenwirkt. Es kann jedoch auch in anderer Weise ausgeführt sein.
Der Verstellantrieb 21 ist vorzugsweise als rotatorischer
Antrieb (manuell oder bevorzugt als Elektromotor, insbesondere fernbetätigbar) ausgeführt. Vorteilhaft
ist dieser auf der Rückseite der
Lagereinheit 06, insbesondere auf der der Lagereinheit 06 abgewandten
Seite des Seitengestells 07; 08 (Anschraubfläche zum
Seitengestell) angeordnet, z. B. angeflanscht. Die Rotationsachse
des Verstellantriebes 21 verläuft vorzugsweise im wesentlichen parallel,
jedoch versetzt zur Zylinderachse.
-
Alternative
zur o. g. Zahnstangenlösung
ist folgende Variante vorteilhafter:
Rotatorischer Stellantrieb 21 (idealerweise
Schrittmotor 21 zur Synchronisierung zwischen den beiden stirnseitigen
Seitengestellen 07; 08, Anpassgetriebe (idealerweise
als aufgesetztes Planetengetriebe vor dem Stellantrieb 21),
Winkelgetriebe (selbsthemmendes Schneckengetriebe wie dargestellt
in 3 und 5, da Achsen Antriebsmotor und
linearer Stellweg orthogonal), Umsetzgetriebe rotatorisch-linear
(vorgespannter und damit spielfreier Kugelgewindetrieb wie dargestellt
in 3 und 5).
-
Der
Bauraum sollte im Querschnitt vorzugsweise kleiner oder höchstens
gleich der Querschnittsflache des Zylinders 02; 03 (Schmitzringdurchmesser)
sein:
- – Kantenmaß (Länge L06
der Lagereinheit 06 × Breite
B06 der Lagereinheit 06, Querschnitt zu Zylinderstirnfläche) < Durchmesser D des
Zylinders- oder Schmitzrings, vorzugsweise Eckenmaß e < D
- – L06
oder B06 < 300
mm, vorzugsweise e < 300 mm,
in einer günstigen
Ausführung
L06, B06 < 200
mm, in einer besonders vorteilhaften Ausführung L06 und B06 jeweils kleiner
150 mm.
-
Vorteilhaft
wird eine Kraftmessung, insbesondere für die Radialkraft in Verstellrichtung,
im Rahmen der Lagerung bzw. dem Antrieb integriert, indem beispielsweise
die Stromaufnahme des Stelimittels 21, z. B. des Motors 21 oder
ein Moment im Getriebe, z. B. das Torsionsmoment der Spindel etc., ermittelt
und ausgewertet wird.
-
In
einer Druckeinheit mit wenigstens drei als Druckwerk 01 zusammen
wirkenden Zylindern 02; 03 (beispielsweise mit
Gegendruckzylinder) sind zumindest zwei der drei Zylinder 02; 03 in
derartigen Linearlagern 13, 14 jeweils entlang
einer Stellrichtung S bewegbar gelagert, welche mit einer die Rotationsachsen
des zu stellenden und des in Anstellrichtung folgenden Zylinders 02; 03 gebildete
Verbindungsebene maximal einen Winkel von 15° einschließt. Der bewegbare Zylinder 02; 03 ist
dann jeweils in lediglich diesem Zylinder 02; 03 zugeordneten,
oben beschriebenen Lagereinheiten 06 gelagert.
-
Wie
bereits erwähnt,
sind die linear bewegbaren Zylinder 02; 03 vorzugsweise
mit jeweils stirnseitigen Lagereinheiten 06 als Zylindereinheit 04 vormontiert
bzw. vormontierbar. Hierzu weisen diese Zylinder 02; 03 als
Baueinheit mit Ballen und zwei stirnseitigen Zapfen 09,
z. B. eine o. g. maximale Länge L02;
L03 auf.
-
In
einem als Doppeldruckwerk 01 ausgebildeten Druckwerk 01 sind
vorzugsweise zumindest die beiden Formzylinder 03 und mindestens
einer der beiden Übertragungszylinder 02 derart
linear bewegbar gelagert. Der zweite Übertragungszylinder 02 kann
betriebsmäßig gestellfest,
insbesondere jedoch in seiner Lage justierbar, gelagert sein. Es
können
in einer Variante jedoch auch alle vier Zylinder 02; 03 derart
linear bewegbar gelagert sein.
-
In
einem dreizylindrigen Druckwerk 01 für den einseitigen Druck sind
zumindest zwei, insbesondere zumindest die beiden farbführenden,
Zylinder 03; 02, z. B. Form- und Übertragungszylinder 03; 02,
in einer Variante jedoch alle drei Zylinder 03; 02 derart
linear bewegbar gelagert.
-
Zur
o. g. aktiven Schwingungsdämpfung
im Bereich der Lagerung weist – wie
in 4 angedeutet – das
Lager 06 mindestens einen Aktor 23, z. B. Piezoaktor 23 auf,
mittels welcher eine Krafteinleitung im Lageraufstandspunkt ermöglicht wird.
Besonders Vorteilhaft ist die Integration der Aktoren 23 in
oben genannte Linearlagereinheit 06. Vorteilhaft sind,
um die Schwingungen zu detektieren, hierbei zwei Kraftaufnehmer
unter einem Winkel ungleich Null, vorzugsweise um 90° oder um
120°, bezüglich einer Umfangsrichtung
voneinander beabstandet, vorgesehen. Ist lediglich ein Aktor 23 je
Lagereinheit 06 vorgesehen, so kann auch lediglich ein
Sensor vorgesehen sein. Eine mögliche
Ausführungsform stellen
piezoelektrische Sensoren dar, in vorteilhafter Version gleichzeitig
als Aktor 23 nutzbar.
-
In
allgemeiner Ausbildung des Druckwerkes 01 sind, um resultierende
Kraftrichtungen in jeder Richtung der Blattebene von 4 zu
ermöglichen, zwei
Aktoren 23 und wenigstens ein Federelement 24,
hier als Tellerfederpaket ausgeführt,
erforderlich. Das Federelement 24 ist vorzugsweise den
Aktoren 23 im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet. Aus
Bauraumgründen
sind hier zwei Federelemente 24 für die Rückstellung als Widerlager zu
den Aktoren 23 vorgesehen. Die Aktoren 23 weisen
beispielsweise in Wirkrichtung (radialer Richtung zum Zapfen 09 hin)
betrachtet eine Länge
von z. B. zumindest 10 mm, vorteilhaft zumindest 15 mm, insbesondere
mindestens 20 mm, auf. Damit eine) ausreichend großes) Moment/Kraft
aufbringbar ist, weist der Aktor 23z. B. eine Querschnittsfläche senkrecht
zur Wirkrichtung von z. B. mindestens 50 mm2,
insbesondere mindestens 60 mm2 auf. Der
Piezoaktor 23 weist bevorzugt eine Steifigkeit von z. B.
mindestens 400.000 N/mm, vorzugsweise mindestens 500.000 N/mm, z.
B. ca. 600.000 N/mm auf. Das Federelement 24 weist z. B.
eine Steifigkeit von mindestens 2.500 N/mm, insbesondere mindestens
3.000 N/mm auf. Die beiden Aktoren 23 sind z. B. jeweils
um einen Winkel β,
z. B. größer 20°, insbesondere
zwischen 20° und
45°, z.
B. ca. 30° gegen
die durch die Stellrichtung S definierte Gerade geneigt.
-
In
vorteilhafter Ausführung
des Druckwerks 01, wobei die Rotationsachsen der Druckwerkszylinder 02; 03 in
einer gemeinsamen Ebene E liegen, ist grundsätzlich auch lediglich ein Aktor 23 in
der Lagereinheit 06 ausreichend. Dieser muss jedoch entsprechend
Leistungsstark ausgebildet sein. Die Wirkrichtung dieses einen Aktors 23 verläuft dann
vorzugsweise im wesentlichen in dieser gemeinsamen Ebene E und senkrecht
zur Rotationsachse.
-
In
der ersten Ausführung
sind somit für
die An-/Abstellbewegung einerseits (als Verstellantrieb 21 ausgebildeter
Aktor 21) und für
die Schwingungskompensation (Aktor 23) andererseits verschiedene Aktoren 21; 23 vorgesehen.
-
Die
Aktoren 23 stehen zur Ansteuerung mit einer Regel- und/oder
Steuereinrichtung 57, z. B. einer schematisch in 12 strichliert
dargestellten adaptiven Steuerung 57, in Signalverbindung.
-
6 und 7 zeigen
eine zweite vorteilhafte, auf linearen Stellwegen basierende Lagereinheit 06 im
Längs-
und Querschnitt. Die den An-/Abstellmechanismus integrierende Lagereinheit 06 weist
neben einem Radiallager 12, beispielsweise ein Zylinderrollenlager 12,
zur rotatorischen Lagerung des Zylinders 02; 03 Lagermittel 13, 14 für eine radiale
Bewegung des Zylinders 02; 03 – zum Druck-An- bzw. Druck-Abstellen – auf. Hierzu
weist die Lagereinheit 06 (nach Montage der Lagereinheit 06 Bestellfeste)
trägerfeste
Lagerelemente 13 als auch die gegen diese bewegbaren Lagerelemente 14 auf.
Die trägerfesten
und bewegbaren Lagerelemente 13; 14 sind als zusammenwirkende
Linearelemente 13; 14 und gemeinsam mit entsprechenden
Gleitflächen
oder dazwischenliegenden Wälzelementen insgesamt
als Linearlager 13, 14 ausgebildet. Die Linearelemente 13; 14 nehmen
paarweise einen das Radiallager 12 aufnehmenden Lagerblock 16,
z. B. Schlitten 16 zwischen sich auf. Lagerblock 16 und
die bewegbaren Lagerelemente 14 können auch einteilig ausgeführt sein.
Die trägerfesten
Lagerelemente 13 sind an einem Träger 17 angeordnet,
welcher insgesamt mit dem Seitengestell 07; 08 verbunden
wird bzw. ist. Der Träger 17 ist
beispielsweise als Trägerplatte 17 ausgeführt, welche
beispielsweise zumindest auf einer Antriebsseite eine Ausnehmung 18 für den Durchgriff
einer strichliert dargestellten Antriebswelle 20 eines
in 7 nicht dargestellten Zapfen 09 der Zylinder 02; 03 aufweist.
Auch das Seitengestell 07; 08 auf der Antriebsseite
weist vorzugsweise eine Aussparung 19 bzw. einen Durchbruch 19 für eine Antriebswelle 20 auf.
Auf der der Antriebsseite gegenüberliegenden
Stirnseite muss weder eine Ausnehmung 18 noch eine Aussparung 19 vorgesehen sein
(6).
-
Die
Ausbildung der Linearlager 13, 14 in der Weise,
dass die zusammen wirkenden Lagerelemente 13; 14 beide
an der Baueinheit Lagereinheit 06 – und nicht ein Teil am Seitengestell 07; 08 des
Druckwerks 01 – vorgesehen
sind, ermöglicht
eine Vormontage und Vorjustierung bzw. Einstellung der Lagerspannung.
Die vorteilhafte Anordnung der beiden den Lagerblock 16 umgreifenden
Linearlager 13, 14 ermöglicht ein spielfreies Einstellen,
da sich die beiden Linearlager 13, 14 in der Weise
gegenüberliegen,
dass die Lagervorspannung und die Lagerkräfte eine wesentliche Komponente
in einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse des Zylinders 02; 03 erfahren
bzw. aufnehmen. Die Lager sind somit in derjenigen Richtung einstellbar,
auf welche es beim spielfreien Stellen der Zylinder 02; 03 auch
ankommt.
-
Da
der Zylinder 02; 03 samt Zapfen 09 und Lagereinheit 06 das
Seitengestell 07; 08 nicht durchdringen, sind
diese bereits vormontiert und die Lager (Radiallager 12 als
auch Linearlager 13, 14) voreingestellt bzw. korrekt
vorgespannt als Modul Zylindereinheit 04 in die Druckeinheit
einsetzbar. Unter dem „Nicht-Durchdringen" und der obigen Definition
in Bezug auf die lichte Weite soll vorteilhaft im weiteren Sinne
verstanden werden, dass zumindest im Bereich der vorgesehenen Endlage
der Zylinder 02; 03 und zumindest auf einem durchgängigen Weg
von einer Seitengestellkante bis zum Ort der Endlage ein derartiges „Nicht-Durchdringen" vorliegt, so dass
die Zylindereinheit 04 von einer offenen, zwischen den beiden
stirnseitigen Seitengestellen 07; 08 liegenden Seite
her ohne Verkippen, d. h. in einer Lage mit zur Seitengestellebene
senkrechten Rotationsachse an die Endlage herangeführt und
dort zwischen den beiden Seitengestellinnenwänden angeordnet werden, insbesondere
an den Seitengestellinnenwänden
befestigt werden, kann. Dies ist z. B. auch dann möglich, wenn
auf der Innenseite zwar Angussteile oder andere Erhebungen vorgesehen
sind, ein genannter durchgängiger
Montageweg jedoch vorgesehen ist.
-
Die
Lagereinheiten 06 sind in der Weise an den Innenwänden der
Seitengestelle 07; 08 angeordnet, dass die Zylinder 02; 03,
insbesondere deren Lagereinheiten 06 auf der den Zylinder 02; 03 zugewandten
Seite durch das Seitengestell 07; 08 gestützt sind,
was statische und Montagevorteile birgt.
-
Zur
korrekten Platzierung können
Montagehilfen 26, z. B. Passstifte 26 im Seitengestell 07; 08 vorgesehen
sein, an welchen die Lagereinheit 06 der vollständig montierten
Zylindereinheit 04 ausgerichtet wird, bevor sie durch lösbare Haltemittel 27,
z. B. Schrauben 27, oder gar stoffschlüssig durch Schweißen mit
dem Seitengestell 07; 08 verbunden werden. Für die bereits
vor dem Einsetzten in die Druckeinheit vorzunehmende und/oder nach
dem Einsetzten nachzujustierende Einstellung der Lagervorspannung
in den Linearlagern 13, 14 können entsprechende Mittel 28,
z. B. Spannschrauben 28 vorgesehen sein (6).
Vorzugsweise ist die Lagereinheit 06 – zumindest zur Zylinderseite
hin – durch
eine Abdeckung 29 weitgehend gegen Verschmutzung geschützt bzw.
gar gekapselt als Baueinheit ausgeführt.
-
In 6 ist
schematisch der Zylinder 02; 03 mit Zapfen 09 und
einer vormontierten Lagereinheit 06 gekennzeichnet. Diese
Baugruppe kann somit vormontiert zwischen die Seitengestelle 07; 08 der Druckeinheit
montagefreundlich eingesetzt und an hierzu vorgesehenen Stellen
befestigt werden. Vorzugsweise für
eine module Bauweise sind die Lagereinheiten 06 für Form-
und Übertragungszylinder 03; 02 – ggf. bis
auf die erlaubte betriebsmäßige Größe des Stellweges – baugleich
ausgeführt.
Durch die vormontierbare Ausführung
können
die wirksame Innenfläche
des Radiallagers 12 und die äußere wirksame Mantelfläche des
Zapfens 09 zylindrisch anstelle von konisch ausgeführt sein,
da sowohl die Montage der Lagereinheit 06 auf dem Zapfen 09 als auch
die Einstellung des Lagerspiels außerhalb der Druckeinheit erfolgen
kann. Die Lagereinheit 06 kann beispielsweise aufgeschrumpft
werden.
-
Die
gestellfesten Lagerelemente 13 sind im wesentlichen parallel
zueinander angeordnet und definieren eine Stellrichtung S (7).
-
Ein
Druck-An-Stellen erfolgt durch Bewegen des Lagerblocks 16 in
Richtung Druckstelle mittels einer durch wenigstens einen Aktor 31 auf
den Lagerblock 16 aufgebrachten Kraft F, insbesondere durch einen
kraftgesteuerten bzw. über
eine Kraft definierten Aktor 31, mittels welchem zur Anstellung
eine definierte bzw. definierbare Kraft F in Druck-An-Richtung auf den
Lagerblock 16 bringbar ist (7). Die für die Farbübertragung
und damit die Druckqualität u.a.
entscheidende Linienkraft in den Nippstellen 05 ist daher
nicht durch einen Stellweg, sondern durch das Kräftegleichgewicht zwischen der
Kraft F und der zwischen den Zylindern 02; 03 resultierenden
Linienkraft FL und das resultierende Gleichgewicht
definiert. In einer ersten, nicht eigens dargestellten Ausführung werden
Zylinder 02; 03 paarweise aneinander angestellt,
indem der Lagerblock 16 mit der entsprechend eingestellten
Kraft F über
den/die Aktor(en) 31 beaufschlagt wird. Sind mehrere (z.
B. drei oder vier) einander in direkter Folge benachbarte jeweils
paarweise zusammenwirkende Zylinder 02; 03 ohne
eine Möglichkeit
zur Fixierung oder Begrenzung des Stellweges mit einem rein kraftabhängigen Stellmechanismus
ausgeführt,
so lässt
sich zwar ein bereits bzgl. der erforderlichen Drücke (Linienkräfte) eingestelltes
System ab- und nachfolgend wieder korrekt anstellen, eine Grundeinstellung
vorzunehmen ist aufgrund der sich z. T. überlagernden Reaktionen nur
schwer möglich.
-
Zur
Grundeinstellung eines Systems (mit entsprechenden Aufzügen etc.)
ist es daher in einer vorteilhaften Ausführung vorgesehen, dass wenigstens
die beiden mittleren der vier Zylinder 02 – oder anders
ausgedrückt,
zumindest sämtliche
von den beiden äußeren Zylindern 03 verschiedenen
Zylinder 02 wenigstens während eines Zeitraumes beim
Einstellen in einer definierten Lage, vorteilhaft in der durch das
Kräftegleichgewicht
gefundenen Anstelllage, fixierbar bzw. zumindest wegbegrenzbar ist.
-
Besonders
vorteilhaft ist eine Ausführung, wobei
der Lagerblock 16 – auch
während
des Betriebes – zumindest
in eine Richtung von der Druckstelle weg gegen eine Kraft, z. B.
Federkraft, insbesondere eine definierbare Kraft, bewegbar gelagert
ist. Damit wird – im Gegensatz
zur reinen Wegbegrenzung – einerseits
eine maximale Linienkraft beim zusammen wirken der Zylinder 02; 03 definiert,
und andererseits ein Nachgeben, beispielsweise bei einem Bahnriss mit
anschließendem
Wickler am Zylinder 02; 03, ermöglicht.
-
Zu
einer der Druckstelle zugewandten Seite weist die Lagereinheit 06 – zumindest
während
des Einstellvorgangs – einen
ortsveränderbaren
Anschlag 39 auf, welcher den Stellweg entlang der Stellrichtung
S zur Druckstelle hin begrenzt. Der Anschlag 39 ist in
der Weise ortsveränderbar,
dass die als Anschlag wirksame Anschlagfläche 33 entlang der Stellrichtung
S zumindest in einem Bereich variierbar ist. Es ist somit in vorteilhafter
Ausführung
eine Justiervorrichtung (verstellbarer Anschlag) vorgesehen, mittels
welcher die Position einer druckstellennahen Endlage des Lagerblockes 16 einstellbar
ist. Zur Wegbegrenzung/Justage dient z. B. ein unten beschriebener
Keilantrieb. Das Stellen des Anschlages 39 kann grundsätzlich manuell
oder über
ein als Aktor (34, s. u.) ausgeführtes Stellmittel 34 erfolgen. Weiter
ist in vorteilhafter Ausführung
ein in 6 und 7 nicht dargestelltes Halte-
oder Klemmmittel vorgesehen, mittels welchem sich der Anschlag 39 in der
gewünschten
Lage festlegen lässt.
Weiter ist mindestens ein federnd wirkendes Element 36,
z. B. Federelement 36, vorgesehen, welches auf den Lagerblock 16 eine
Kraft FR vom Anschlag 39 in eine
Richtung von der Druckstelle weg aufbringt. D. h. das Federelement 36 bewirkt
ein Druck-Ab-Stellen für
den Fall, dass der Lagerblock 16 nicht in anderer Weise an
der Bewegung gehindert wird. Ein Druck-An-Stellen erfolgt durch
Bewegen des Lagerblocks 16 in Richtung Anschlag 39 durch
wenigstens einen Aktor 31, insbesondere einen kraftgesteuerten
Aktor 31, mittels welchem zur Anstellung wahlweise eine
definierte bzw. definierbare Kraft F in Druck-An-Richtung auf den
Lagerblock 16 bringbar ist. Ist diese Kraft F größer als
die Rückstellkraft
FR der Federelemente 36, so erfolgt
bei entsprechender räumlicher
Ausbildung ein Anstellen des Zylinders 02; 03 an
den benachbarten Zylinder 02; 03 und/oder ein
Anstellen des Lagerblocks 16 an den Anschlag 39.
-
Im
Idealfall ist die aufgebrachte Kraft F, die Rückstellkraft FR und
die Position des Anschlages 39 derart gewählt, dass
zwischen Anschlag 39 und der Anschlagfläche 33 des Lagerblockes 16 in
Anstelllage keine wesentliche Kraft ΔF übertragen wird, dass beispielsweise
gilt |ΔF|< 0,1·(F – FR), insbesondere |ΔF| < 0,05·(F – FR),
idealerweise |ΔF| ≈ 0. In diesem Fall
wird die Anstellkraft zwischen den Zylindern 02; 03 wesentlich über die
durch den Aktor 31 anliegende Kraft F bestimmt. Die für die Farbübertragung
und damit die Druckqualität
u.a. entscheidende Linienkraft in den Nippstellen 05 ist
daher nicht primär durch
einen Stellweg, sondern bei quasifreiem Anschlag 39 durch
die Kraft F und das resultierende Gleichgewicht definiert. Grundsätzlich wäre nach Auffinden
der Grundeinstellung mit den hierzu passenden Kräften F ein Entfernen des Anschlages 39 bzw.
einer entsprechenden, lediglich während des Grundeinstellens
wirksamen Fixierung denkbar.
-
Der
Aktor 31 kann grundsätzlich
als beliebiger, eine definierte Kraft F aufbringender Aktor 31 ausgeführt sein.
Vorteilhaft ist der Aktor 31 als durch Druckmittel betätigbares
Stellmittel 31, insbesondere als durch ein Fluid bewegbarer
Kolben 31 ausgeführt. Vorteilhaft
im Hinblick auf mögliches
Verkanten ist die Anordnung mehrerer, hier zwei, derartiger Aktoren 31.
Als Fluid kommt vorzugsweise wegen deren Inkompressibilität eine Flüssigkeit,
z. B. Öl
oder Wasser, zum Einsatz.
-
Zu
Betätigung
der hier als Hydraulikkolben 31 ausgeführten Aktoren 31 ist
in der Lagereinheit 06 ein steuerbares Ventil 37 vorgesehen.
Dieses ist beispielsweise elektronisch ansteuerbar ausgeführt und stellt
den Hydraulikkolben 31 in einer Stellung drucklos oder
zumindest auf ein geringeres Druckniveau, während in anderer Stellung der
die Kraft F bedingende Druck P anliegt. Zusätzlich ist hier zur Sicherheit
eine nicht bezeichnete Leckageleitung vorgesehen.
-
Um
zu große
An-/Abstellwege zu vermeiden und dennoch Bahnwickler abzusichern,
kann auf der druckstellenfernen Seite des Lagerblocks 16 eine Wegbegrenzung
durch einen ortsveränderlichen, kraftbegrenzten
Anschlag 38 als Überlastsicherung 38,
z. B. Federelement 38, vorgesehen sein, welche im betriebsmäßigen Druck-Ab,
d. h. die Kolben 31 sind entlastet und/oder eingefahren,
zwar als Anschlag 38 für
den Lagerblock 16 in Druck-Ab-Stellung dienen, im Fall
eines Bahnwicklers oder anderer überhöhter Kräfte von
der Druckstelle her jedoch nachgibt und einen größeren Weg frei gibt. Eine Federkraft
dieser Überlastsicherung 38 ist
daher größer gewählt, als
die Summe der Kräfte
aus den Federelementen 36. Beim betriebsmäßigen An-/Abstellen
ist daher ein lediglich sehr kurzer Stellweg, z. B. lediglich 1
bis 3 mm, vorsehbar.
-
Der
Anschlag 39 ist in der dargestellten Ausführung (7)
als quer zur Stellrichtung S bewegbarer Keil 39 ausgeführt, wobei
beim Bewegen desselben die Position der jeweils wirksamen Anschlagfläche 33 entlang
der Stellrichtung S variiert. Der Keil 39 stützt sich
beispielsweise an einem trägerfestem Anschlag 32 ab.
-
Der
hier als Keil 39 ausgeführte
Anschlag 39 ist durch einen Aktor 34, beispielsweise
ein druckmittelbetätigbares
Stellmittel 34 wie einen mit Druckmittel betätigbaren
Kolben 34 in einem Arbeitszylinder mit (doppeltwirkenden)
Kolben oder einen Elektromotor über
eine Gewindespindel, bewegbar. Dieser Aktor 34 kann entweder
in beide Richtungen wirksam oder aber, wie hier dargestellt, als
Einwegeaktor ausgeführt
sein, welcher bei Aktivierung gegen eine Rückstellfeder 41 arbeitet.
Die Kraft der Rückstellfeder 41 ist
aus o. g.
-
Gründen (weitgehend
kraftfreier Anschlag 39) so schwach gewählt, dass der Keil 39 lediglich entgegen
Schwerkraft oder Schwingungskräften
in seiner korrekten Lage gehalten wird.
-
Grundsätzlich kann
der Anschlag 39 auch auf andere Art (z. B. als zur Stellrichtung
S stellbarer und fixierbarer Stößel, etc.)
in der Weise ausgeführt sein,
dass er eine in Stellrichtung S variierbare, und – zumindest
während
des Einstellvorgangs – fixierbare Anschlagfläche 33 für die Bewegung
des Lagerblockes 16 in Richtung Druckstelle bildet. In
nicht dargestellter Ausführung
erfolgt ein Stellen des Anschlages 39 beispielsweise direkt
parallel zur Stellrichtung S durch ein Antriebsmittel, beispielsweise
einen mit Druckmittel betätigbaren
Zylinder mit (doppelt wirkendem) Kolben oder einen Elektromotor.
-
Das
als Doppeldruckwerk 01 ausgeführten Druckwerk 01 der 8 zeigt
schematisch je Zylinder 02; 03 eine Lagereinheit 06.
In einer vorteilhaften, hier dargestellten Ausführung bilden in Druck-An-Stellung
die Rotationszentren der Zylinder 02; 03 eine
gedachte Verbindungslinie bzw. – ebene E
(im folgenden als „lineares
Doppeldruckwerk" bezeichnet).
Vorzugsweise schlissen die Ebene E und die ein- bzw. auslaufende
Bahn einen von 90° abweichenden
Innenwinkel zwischen 19 und 38°,
insbesondere von 80 bis 41° ein.
Die Lagereinheit 06 der Übertragungszylinders 02,
insbesondere aller Zylinder 02; 03, sind im montierten
Zustand in der in 8 dargestellten Ausführung am
Seitengestell 07; 08 derart angeordnet, dass deren
Stellrichtungen S – z. B.
aus Gründen
einer kraftdefinierten Druck-An-Einstellung – mit der Verbindungsebene
E maximal einen Winkel von 15° einschließt, z. B.
einen spitzen Winkel von ca. 2° bis
15°, insbesondere
4 bis 10° miteinander
bilden (nicht dargestellt). Insbesondere von Vorteil im Hinblick
auf die Montage ist diese Anordnung, wenn die Stellrichtung S horizontal
und die Bahn im wesentlichen vertikal verläuft. In einer in 8 dargestellten
Ausführung
kann der Stellrichtung S auch parallel zur Ebene E verlaufen. In
beiden Varianten entspricht die Richtung der Krafteinleitung durch
den Kanalschlag (resultierende Hauptschwingungsebene beim Nippdurchtritt)
in wesentlichen Anteilen auch der Stell- bzw. Kraftrichtung der Aktoren 31.
Ein Gegenwirken gegen die Schwingungen durch den Kanalschlag wird
bei dieser Ausführung
mit den selben Aktoren 31 wie dem An-/Abstellen möglich.
-
In
der dargestellten zweiten Ausführung
sind somit für
die An-/Abstellbewegung einerseits und für die Schwingungskompensation
andererseits selbe Aktoren 31 vorgesehen.
-
In
abgewandelter Ausführung
eines winkelig (n- oder u-Druckwerk 01) angeordneten Doppeldruckwerkes 01 soll
unter der Ebene E' die
Verbindungsebene der die Druckstelle bildenden Zylinder 02 und
unter Ebene E'' die Verbindungsebene
zwischen Form- und Übertragungszylinder 03; 02 verstanden
werden, und das oben genannte zum Winkel β auf die Stellrichtung S wenigstens
eines der die Druckstelle bildenden Zylindern 02 bzw. den
Formzylinder 03 und die Ebene E' bzw. E'' bezogen
werden.
-
Einer
der die Druckstelle bildenden Zylinder 02 kann auch ortsfest
und betriebsmäßig nichtstellbar
(ggf. jedoch justierbar) im Seitengestell 07; 08 angeordnet
sein, während
der andere entlang des Stellrichtung S gelagert ist.
-
Um
die beim Kanalschlag, d. h. beim Nippdurchgang der 2,
entstehenden Schwingungen entgegenzuwirken, kann nun gleichzeitig
oder phasenversetzt zum Kanalschlag/Nippdurchgang ein Kraftimpuls
unmittelbar oder mittelbar auf den Zapfen 09 bzw. den Lagerblock 16 der
Lagereinheit 06 ausgeführt
werden.
-
Dabei
sind zwei Vorgehensweisen möglich. In
einer ersten Ausgestaltung wird der Zeitpunkt für den Kraftimpuls aus der (bekannten)
Winkellage der Zylinder 02; 03 bestimmt. D. h.
es wird der zur Dämpfung
der Schwingung vorgesehene Aktor (Aktor 31 oder ein zusätzlicher
Aktor 40 oder 23 (s.u.)) in Abhängigkeit
von der Drehwinkellage des betreffenden Zylinders 02; 03 mit
einem entsprechenden Signal oder Stellwert beaufschlagt. In diesem
Fall erfolgt bzgl. des Zeitpunktes ein Steuern, wobei die Größe des Signals
bzw. der Kraft entweder in Abhängigkeit
von Maschinenkennzahlen etc. vorgehalten sein kann oder ggf. adaptiv
bestimmt werden kann.
-
In
zweiter Ausgestaltung erfolgt die Beaufschlagung mit dem Signal
oder Stellwert in Abhängigkeit
von Messsignalen, d. h. in einem echten Regelkreis. Dieses Messsignal
kann z. B. aus einer Weg- oder Beschleunigungsmessung an der Lagereinheit 06 (insbesondere
am Lagerblock 16 oder Zapfen 09) oder aber als
Druckmessung im Hydraulischen System zur Druckmittelversorgung der
die Druck-An-/Ab-Stellung bewerkstellenden Aktoren 31 sein.
-
Für die Erzeugung
des der Schwingung entgegenwirkenden Kraftimpulses sind zwei Ausgestaltungen
möglich.
In erster Ausgestaltung erfolgt die Erzeugung dieser Kraftimpulse
durch die die Druck-An-/Ab-Stellung bewerkstellenden Aktoren 31 selbst.
Hierfür
sind im den Aktoren 31 vorgeordneten Hydrauliksystem nicht
dargestellten Schnellsteuerventile vorgesehen. Die Aktoren 31 bzw.
Schnellsteuerventile stehen für
die Modulation des anliegenden Druckes mit einem über den
Anstelldruck hinausgehenden höheren
Druckes zur Beaufschlagung mit dem Signal/Kraftimpuls z. B. wieder
mit einer Regel- und/oder Steuereinrichtung 57 in Verbindung.
-
In
einer zweiten Ausgestaltung können
zusätzlich
zu den die Druck-An-/Ab-Stellung bewerkstellenden Aktoren 31 weitere,
insbesondere hochdynamisch wirkende Aktoren 40, z. B. Piezoaktoren 40, vorgesehen
sein, welche ebenfalls auf den Lagerblock 16 wirken. Diese
können
(strichliert in 7 angedeutet) z. B. in die Stößel der
Kolben der Aktoren 31 integriert sein. Im Falle zwei unterschiedlicher Aktoren 31; 40 sind
die niederfrequenten Stellbewegungen durch die die Druck-An-/Ab-Stellung
bewerkstellenden Aktoren 31 und die den Schwingungen entgegenwirkenden
hochfrequenten Bewegungen/Kraftimpulse durch andere Aktoren 40 (oder 23) ausgeführt. Die
zusätzlichen
Piezoaktoren 40 (oder 23) stehen für die Modulation
der Anstellkraft z. B. wieder mit einer Regel- und/oder Steuereinrichtung 57 in
Verbindung.
-
Die
im zweiten Ausführungsbeispiel
(6 bis 8) angegebene Lösung (mit
oder ohne zusätzlichem
Piezoaktor 40) der Schwingungsdämpfung ist vorteilhaft zur
Schwingungsdämpfung
einsetzbar, da die Richtung der Druckkräfte zwischen zwei aneinander
angestellten Zylindern 02; 03 und die Bewegungsrichtung
in der der Lagereinheit 06 in einer Linie liegen. In bislang
oft üblichen
Ausführungen,
wobei die Druck-An Bewegung mittels Exzenterlager ausgeführt ist,
erfolgt die Zustellbewegung nicht in der gleichen Richtung wie die
Druckkräfte. Bei
der Linearlagerung (wie in 3 bis 5 oder in 6 bis 8)
liegt die Zustellbewegung in der gleichen Richtung wie die Druckkräfte. Dies
ermöglicht
einen Kraftimpuls, welcher in die gleiche Richtung wie der Störimpuls
(Kanalschlag) wirkt und eine Schwingungsdämpfung bewirkt.
-
In
einer vorteilhaften, lediglich in 7 angedeuteten
Variante der zweiten Ausführungsform
des zweiten Ausführungsbeispiels
(unterschiedliche Antriebe für
Stellbewegung Schwingungskompensation) kann der die Aktoren 23 aufweisende
Lagerblock 16 aus 4 (jedoch
ohne den Stellantrieb aus den 3 und 5)
in der durch die Aktoren 31 hinsichtlich der Stellbewegung
angetriebenen Lageranordnung 06 angeordnet sein. Hierbei
entfällt
z. B. das Getriebe 11 der 3 und 5,
das An-/Abstellen erfolgt beispielsweise wie in den 6 bis 8 mittels
mindestens eines Aktors 31. Einer von einem oder mehreren
im Lagerblock 16 integrierten Aktoren 23 ist in 7 exemplarisch
strichliert angedeutet. Das zur Anordnung der Aktoren 23 zum
ersten Beispiel genannte ist genauso wie das zur Lageranordnung 06 (unter
Auslassung des Aktors 40) des zweiten Beispiels anzuwenden.
-
In
einer dritten Ausführung
(9 und 10) ist eine Lageranordnung 42 zur
Aufnahme der Zapfen 09 der Zylinder 02; 03 als übliches,
an oder im Seitengestell 07; 08 angeordnetes Radiallager 42,
z. B. als ein Mehrringlager 42 ausgeführt. Zwecks An- und Abstellung
kann die Lageranordnung 42 als Exzenterlager ausgeführt sein,
wobei durch Verschwenken eines exzentrischen Außenringes die Achse des gelagerten
Zylinders 02; 03 in radialer Richtung verlagert
wird. Dies erfolgt beispielsweise durch einen nicht dargestellten
Antrieb, z. B. Stellantrieb für
die An-/Ab-Stellung, wie beispielsweise motorisch oder pneumatisch über entsprechende Getriebe.
Die Lageranordnung 42 weist mindestens einen (in 9 und 10 geteilten)
Ring 43, z. B. exzentrischen Zwischenring 43,
und mindestens einen Ring 46, z. B. Innenring 46,
auf, zwischen welchen Wälzkörper 47 (oder
Gleitflächen)
eine relative Rotation erlauben. Der geteilte Zwischenring 43 weist
z. B. einen radial weiter außen
liegenden, z. B. exzentrischen, Ring 48 und einen weiter
innen liegenden Ring 49 auf. Der exzentrische Ring 48 ist
beispielsweise über
ein Radiallager 51, z. B. ein Gleit- oder Nadellager 51,
verschwenkbar in einer Außenring 52 gelagert.
Im Gefüge
der Lagereinheit 42 ist sind zwischen mindestens zwei benachbarten
Ringen 43; 46; 48; 49, 52 (hier
den beiden Ringen 48; 49 des geteilten Zwischenrings 43)
Aktoren 44 angeordnet, welche in radialer Richtung eine
Kraft zwischen den Ringen 43; 46; 48; 49 ausüben und
eine damit verbundene (ggf. infinitesimal kleine) Relativbewegung
verursachen können.
Im Beispiel ist der Zwischenring 43 zweiteilig ausgeführt und
beherbergt zwischen den beiden Ringen 48 und 49 mehrere, mindestens
jedoch zwei, in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Aktoren 44,
insbesondere Piezoelemente 44. Diese Aktoren 44 stehen
zur gezielten Beaufschlagung mit einer Regel- und/oder Steuereinrichtung 57 in
Signalverbindung. Diese beinhaltet z. B. einen Algorithmus, welcher
dem Aktor 44 einen Signalverlauf liefert.
-
Vorzugsweise
sind mindestens zwei Aktoren 44 angeordnet, wovon sich
z. B. einer im Winkelbereich der hier nur durch das eingekreiste
Bezugszeichen 05 angedeuteten Nippstelle 05 (zum
nächsten Zylinder 02; 03)
sowie der andere diesem gegenüber befindet.
Zusätzlich
oder statt dessen können
jedoch jeweils paarweise gegenüberliegende
Gruppen von Aktoren 44 in einem bestimmten Winkelbereich
um die Nippstelle 05 herum und gegenüber angeordnet sein. Diese
Paare einander gegenüberliegender
Aktoren 44 werden dann beispielsweise jeweils entgegengesetzt
zueinander beaufschlagt um die Bewegung des Innenrings 46 bzw.
des Zapfens 09 zu ermöglichen.
Die Anordnung mehrerer in Umfangsrichtung zueinander in Umfangsrichtung
zueinander versetzter Paare von Aktoren 44 ermöglicht es,
die durch die Nippstelle 05 „durchdrehende" Schwingung auch
noch im Bereich abklingender Nachschwingungen durch Kraftimpulse
zu beeinflussen, da sich die durch den Kanalschlag angeregte Schwingungsebene
mit dem Zylinder 02; 03 (im Gegensatz zum Zwischenring 43)
dreht.
-
Zusätzlich zu
mehreren in Umfangsrichtung verteilten Aktoren 44 können auch
Aktoren 44 in axialer Richtung des Lagers voneinander beabstandet sein.
Hiermit ist je nach Ansteuerung ein Biegemoment auf den Lagerinnenring 46 und
damit den Zapfen 09 aufbringbar.
-
Der
zeitliche Verlauf der Ansteuerung der Aktoren 44 kann beispielsweise
drehzahlabhängig
(siehe auch unten) und ggf. zusätzlich
in Abhängigkeit von
Parametern wie Temperatur und/oder Anstellkraft der Zylinder 02; 03 und/oder
Gummituchverhalten. Die Ansteuerung erfolgt hierbei beispielsweise bzgl.
des Zeitpunktes und ggf. der Signalform gesteuert korreliert mit
der Winkellage des betreffenden Zylinders 02; 03,
das Auffinden der jeweils optimalen bzw. ausreichenden Signalhöhe kann
jedoch einem adaptiven Regelprozess unterliegen (siehe unten). Die
Ansteuerung der Aktoren 44 kann bzgl. ihrer Übergänge (An
bzw. Aus) mit parabolischen, sinuidalen oder anderen Funktionen
höherer
Ordnung erfolgen.
-
In 10 ist
schematisch eine Variante zur Lageranordnung 42 der 9 dargestellt,
wobei z. B. in einem zur Nippstelle 05 weisenden Halbraum
zwischen äußerem und
innerem Ring 48; 49 liegenden Zwischenraum ein über einen
größeren Winkelbereich
von z. B. 45° bis
maximal 90° reichender
Aktuator 44 angeordnet ist. Im der Nippstelle 05 gegenüberliegenden
Bereich kann ebenfalls ein derartig ausgedehnter Aktor 44 oder
wie angedeutet mehrere Aktoren 44 nebeneinander zwischen
dem inneren und äußeren Ring 48; 49 angeordnet
sein. Wie angedeutet, sollten in Umfangsrichtung Zwischenräume 55 zwischen
den der Seite (Halbraum) der Nippstelle 05 zuzurechnenden
und der gegenüberliegenden Seite
zuzurechnenden Aktoren 44 vorgesehen sein, damit der innere
Ring 49 in Richtung Nippstelle 05 in gewissen
Grenzen bewegbar bleibt. Die der Nippstelle 05 zuzurechnenden
und der gegenüberliegenden Seite
zuzurechnenden Aktoren 44 werden wie oben genannt wieder
in umgekehrter angesteuert.
-
Bei
sehr schlanken Zylindern tritt neben dem Problem des Kanalschlags
auch noch das Problem der statischen Zylinderbiegung aufgrund der
Druckspannung auf. Hierdurch ist in Ballenmitte die Drucktucheindrückung reduziert,
was zu Farbübertragungsproblemen führen kann.
Andererseits kann es bei Verzahnung zweier Zylinderstirnräder zu einem Drehmoment
kommen, wenn die Zylinder 02; 03 aufeinander zu
bewegt werden und eine tangentiale Bewegungskomponente existieret.
Letzteres kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Zylinder 02; 03 des
Druckwerkes 01 nicht linear, sondern n-, u- oder z-förmig angeordnet sind.
-
Um
die Durchbiegung zu kompensieren wird in einer Weiterbildung (11)
zu den vorgenannten Ausführungen
ein Doppellager, d. h. mit jeweils zwei axial voneinander beabstandeten
Lagerstellen, an jedem Zapfen 09 verwendet. Dabei ist vorzugsweise das
jeweils näher
am Ballen sitzende Lager in der Art einer Lageranordnung 06; 42 mit
einem der Schwingung entgegenwirkenden hochdynamischem Aktor 23; 31; 44 (im
folgenden „dynamisches
Lager" 06; 42) ausgeführt, das
weiter entfernte Lager jedoch als Lageranordnung 53 ohne
hochdynamischen Aktor 23; 31; 44 (im
folgenden „festes
Lager" 53).
Beide Lagertypen besitzen jedoch eine Druck-An-/Ab-Verstellung.
Das feste Lager 53 kann beispielsweise bis auf den Aktor 23; 31; 44 in
gleicher Weise zum dynamischen Lager 06; 42 ausgebildet
sein. Das dynamisches Lager 06; 42 kann hierbei
in der Art einer der oben beschriebenen Lagereinheiten 06; 42 aus 3 bis 10 ausgeführt sein.
Im Fall der Lageranordnung 06 gemäß 6 bis 8 kann
das feste Lager 53 ebenfalls entsprechend der Lagereinheit 06 ausgebildet
sein, wobei jedoch hierfür
Schnellsteuerventile entfallen können.
-
Der
Zapfen 09 zwischen den beiden Lagerstellen bzw. Lagereinheiten 06; 42; 53 eines
Doppellagers ist vorteilhaft weich ausgeführt. D. h. der Abstand der
beiden Lagerstellen ist groß und/oder
der Zapfen 09 mit vergleichsweise geringem Durchmesser
ausgebildet, damit bei Radialbewegung durch den Aktor 23; 31; 44 keine
großen
zusätzlichen
Kräfte
durch die als Stützlager
wirksame zweite Lagereinheit 53 entstehen. Vorteilhaft
ist jedoch ein dicker, langer Zapfen 09 gegenüber einem
kurzen, dünnen Zapfen 09,
da ersterer bei gleicher Biegeweichheit eine größere Torsionssteifheit besitzt.
-
Sollte
am Zapfen 09 zu dessen rotatorischem Antrieb ein Zahnrad 54 angeordnet
sein, so ist dieses vorzugsweise nah an der weiter außen liegenden
Lagereinheit 53 angeordnet sein. Durch die Nähe des Zahnrads 54 zum „festen" Lager 53 kommt es
zu geringerer Drehmomenteinleitung in den Zylinder 02; 03 über den
Zahneingriff benachbarter Zahnräder 54.
-
Durch
Verändern
der radialen Position der beiden zueinander benachbarten Lager 06; 42 bzw. 53 lässt sich
ein statisches Biegemoment einleiten, um die Zylinderbiegung zu
kompensieren. Diese Verstellung kann in einer Ausführung durch
eine statische Auslenkung des Aktors 23 (insbesondere Piezoaktors 23)
erfolgen, welcher die dynamische Auslenkung zur Schwingungsreduktion überlagert
wird. In anderer, besonders im Zusammenhang mit den linear bewegbaren
Lagerblöcken 16 der
ersten und zweiten Ausführung
vorteilhafter Ausgestaltung erfolgt die Einleitung des statischen
Biegemomentes durch eine Verstellung der Lagerblöcke 16 der äußeren, insbesondere
festen, Lager 53 gegenüber
den inneren, insbesondere dynamischen, Lagern 06; 42.
-
Vorteilhaft
zum Einstellen der Gegenbiegung ist dabei eine Kraftmessung in beiden
Lagern 06; 42; 53 des Doppellagers.
-
Bei
Ausbildung der Lager 06; 53 mit linear bewegbaren
Lagerblöcken 16 und
einem Mechanismus mit Verstellantrieb 21 für die An-/Abstellbewegung,
welcher ein Anstellen wegdefiniert vornimmt (z. B. Lagereinheit
aus 3 bis 5), kann die Größe der zur
Kompensation der statischen Durchbiegung erforderlichen Biegemomenteineinleitung beispielsweise
in wie folgt festgelegt werden:
Zunächst werden die Lagerblöcke 16 sämtlicher
vier Lager 06 von Druck-Ab- in die Druck-An-Position (z. B.
synchron) verfahren. Aus der daraus resultierenden Kraftänderung
am äußeren und
inneren Lager 06; 53 kann über die Zylindergeometrie (sowie
den Abstand zwischen äußerem und
innerem Lager 06; 42) die wirkende Linienkraft
(sowie das bereits wirkende Gegenbiegemoment) berechnet werden.
Das zusätzlich
noch notwendige Gegenbiegemoment kann dann durch Verfahren nur der
Lagerblöcke 16 der äußeren Lager 53 in
Druck-Ab-Richtung über
die Zapfenbiegung erzeugt werden.
-
Im
Folgenden sind zwei besonders geeignete Verfahrensweisen (jedoch
vorteilhaft auch in Verbindung mit einer hierzu geeigneten Vorrichtung
z. B. gemäß Beispiel
eins, zwei oder drei und ggf. der doppelten Lageranordnung 06; 42; 53 aus 11)
für eine
aktive bzw. gezielte Schwingungsreduktion dargelegt.
-
Diese
sollten folgende Anforderungen erfüllen:
- – Die Kompensationsgüte soll
unempfindlich gegenüber
der Variation folgender Betriebsparameter sein: Drucktuch-Typ, Zustellung
(bedingt durch Unterzüge
und/oder Drucktuch-Dicken),
- – Das
Konzept soll auf ein breites Spektrum an Maschinenklassen (Zeitung/Akzidenz)
und Formate (Doppel- und Einfachumfang) weitestgehend unverändert anwendbar
sein
- – Die
durch den Kanalschlag entstehenden Schwingungen sollen bei allen
Drehzahlen optimal minimiert werden können. Optimal bedeutet hierbei
nicht zwangsläufig
eine vollständige
Eliminierung. Vielmehr ist es das Ziel die Schwingungen so niedrig
zu halten, dass im Druckprodukt keine Streifen mehr wahrnehmbar
sind
- – Die
Schwingungen sollen über
die gesamte Drucklänge
minimiert bzw. eliminiert sein.
-
In
einer ersten Ausführung
des Verfahrens (12) werden diese Anforderungen
erfüllt
durch eine oder mehrere nachfolgenden Punkte:
- – Eine Aktorik,
die mittels elektrischer Signale in der Größe vorgebbare Kraft- oder Biegemoment am
Lager einleitet, wodurch die Biegung des Zylinders dynamisch bzw.
statisch verändert
werden kann. Die Kraft- oder Biegemomenteinleitung erfolgt hierbei
im wesentlichen nur während
der Dauer des Kanalsschlags.
- – Eine
Sensorik, die in der Lage ist die Größe vorhandener Schwingungen,
insbesondere der Biegegrundschwingung und der ersten und zweiten Biegeoberschwingung,
zu detektieren, und in elektrische Signale umzuwandeln.
- – Eine
adaptive Steuerung, welche aus den aktuellen Sensorsignalen und
vorausgegangenen Sensorsignalen die Aktor-Signalvorgaben für den nächsten Überrollungszyklus
ableitet. Ist es notwendig mehrere Schwingformen zu reduzieren, so
ist das Ziel nicht alle Amplituden vollständig zu eliminieren, sondern
aller diese Schwingungen auf ein drucktechnisch irrelevante Größe zu reduzieren.
-
Zunächst wird
in einem vorbereitenden Schritt anhand der geometrischen Abmessungen
für die
bei Druck-An zu erwartende bzw. gewollte Nippbreite und für die bekannte
Kanalbreite ein zu erwartender Kraftverlauf (zeitlich bzw. drehwinkelabhängig) festgelegt.
Ein derartiger funktionaler Verlauf bzw. Zusammenhang F0(φ) kann aus
theoretischen Überlegungen
in ausreichender Genauigkeit nachgebildet werden. Eine absolute
Höhe kann über einen Skalierungsfaktor
K berücksichtigt
werden. Die Funktion sollte vorzugsweise zumindest an ihren an-
und absteigenden Flanken einmal differenzierbar sein und durch einen
Faktor skalierbar. Durch eine in der Weise gefundene Funktion für den sich
theoretisch ergebenden Kanalschlag-Kraftverlauf lassen sich zusammen
mit geometrischen Daten mittels maschinendynamischer Berechnungen
Aussagen zu Modenform von Eigenschwingungen und zu erwartende Modenamplituden
treffen.
-
Zur
Begriffsklärung
soll nun folgendes angemerkt werden: Bei einem System gekoppelter
Zylinder treten immer mehrere Moden auf, bei denen die Biegform
der jeweils einzelnen Einzelzylinder sehr ähnlich sind, die sich „lediglich" durch die Phasenbeziehung
der Zylinderbewegungen zueinander unterscheiden. Diese sich ähnlichen
Moden wären
im vorliegenden Zusammenhang z. B. als „Modengruppe" zu bezeichnen. In
der Regel liegen die Frequenzen dieser Moden der „Modengruppe" vergleichsweise eng
beieinander (z. B. alle im Bereich 150...200 Hz).
-
Im
vorliegenden Zusammenhang wird nun unter den Bezeichnungen „Grundschwingung", „erste Oberschwingung", „zweite
Oberschwingung" etc. nicht
einfach alle Moden (inklusive der verschiedenen Moden einer „Modengruppe") nach den Frequenzen
aufsteigend gemeint. Die Ordnung im hier bezeichneten Sinne erfolgt
nach Modengruppen, d. h. mit erster, zweiter, dritter Oberschwingung
ist die erste, zweite, dritte Modengruppe gemeint. Dies entspräche dann
sinngemäß so etwas ähnlichem
wie den Moden des nichtgekoppelten Zylinders.
-
Unter
Grundschwingung sind somit diejenigen Schwingungsmoden zu verstehen,
bei denen die dynamische Biegelinie des individuellen Zylinders zwischen
den Lagerstellen im wesentlichen spiegelsymmetrisch zur Ballenmitte
ist und keine Schwingungsknoten auf dem Ballen hat.
-
Unter
erster Oberschwingung sind (alle) diejenigen Schwingungsmoden zu
verstehen, bei denen die dynamische Biegelinie der individuellen
Zylinders zwischen den Lagerstellen im wesentlichen punktsymmetrisch
zur Ballenmitte ist und genau einen Schwingungsknoten auf dem Ballen
hat.
-
Unter
zweiter Oberschwingung sind (alle) diejenigen Schwingungsmoden zu
verstehen, bei denen die dynamische Biegelinie der individuellen
Zylinders zwischen den Lagerstellen im wesentlichen spiegelsymmetrisch
zur Ballenmitte ist und genau zwei Schwingungsknoten auf dem Ballen
hat.
-
Die
Schwingfrequenzen der Modengruppen untereinander sind i.d.R. weiter
voneinander separiert, als die Schwingfrequenzen innerhalb einer
Modengruppe.
-
Alternativ
zur rein theoretischen (geometrische Überlegungen) Festlegung der
Form des Kanalschlag-Kraftverlaufs (Zusammenhang F0(φ)) ist eine weitere
günstige
Ausführungsform
der Ermittlung/Festlegung des Kanalkraftverlaufs durch Kraftmessung
bei quasistatischer Überrollung,
d. h. unterhalb der Anregung einer Schwingung. Dies kann beispielsweise
bei Maschinengeschwindigkeiten kleiner 20 m/min, oder z. B. bei
Einzugsgeschwindigkeit von 3 bis 8 m/min Maschinengeschwindigkeit
(= Umfangsgeschwindigkeit der Zylinder 02; 03)
erfolgen.
-
Für den Aktorkraft-Zeitverlauf
wird nun bis auf einen die Höhe
bestimmenden Skalierungsfaktor K der aus den o. g. Verfahrensweise
(rein theoretisch oder durch Messung) angenommene Kanalschlag-Kraftverlauf
vorgegeben und in einer Steuer- und/oder
Regeleinrichtung 57 oder einem Kraftverlauf-Generator 59 vorgehalten.
Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 57 kann neben entsprechenden Speicher-
und/oder Rechenmitteln den Kraftverlauf-Generator 59 mit
enthalten. Unter Umständen kann
bei Kenntnis der Übertragungsfunktion
des Aktors 23; 31; 44 für das vorgehaltene
Ausgangssignal bereits die Verzerrung rückwärts berücksichtigt werden, um letztlich
den gewünschten
Verlauf als Kraft am Aktor 23; 31; 44 zu
erhalten. Unter Aktorkraft-Zeitverlauf
kann hier gleichbedeutend Aktorkraft-Winkellage-Verlauf verstanden
werden, da diese über
die Maschinengeschwindigkeit direkt miteinander in Beziehung stehen.
Dem Aktor 23; 31; 44 wird vorzugsweise
ein Zeitverlauf vorgegeben, der jedoch unter Verwendung des vorgehaltenen
Aktorkraft-Winkellage-Verlaufs unter Berücksichtigung der Maschinengeschwindigkeit
bzw. Drehzahl etc. gebildet wird.
-
Unabhängig von
der Art der Gewinnung des Kanalschlag-Kraftverlaufs wird somit aus
diesem Verlauf ein Aktorkraft-Zeitverlauf bzw. ein Aktorkraft-Winkellage-Verlauf
gebildet und als Funktion des Winkels (diskrete Werte einer Tabelle
oder als mathematische Funktion) vorgehalten.
-
Der
weiteren Verfahrensweise zugrunde liegt nun die Forderung, dass
bei der Minimierung der Schwingung sowohl die durch den Kanalschlag,
als auch durch den Aktor 23; 31; 44 selbst
verursachte Schwingungsmoden einfließen. Dies erfolgt z. B. dadurch,
dass bei der Berechnung der maximalen Amplituden auf dem Ballen
auch die entsprechenden Moden Berücksichtigung finden.
-
Die
weitere Vorgehensweise wird beispielhaft anhand der 12 verdeutlicht.
Während
des Betriebes wird nun an wenigstens einer Stelle des Zylinders 02; 03 (inklusive
Zapfen 09) mittels eines Sensors 56 (z. B. ein
mechanischer Kraftaufnehmer oder eine optische Messung) die Schwingung
bzw. die Amplitude an diesem Ort, bzw. eine die Schwingung bzw.
die Amplitude an diesem Ort repräsentierende
Größe, gemessen.
Diese gibt jedoch lediglich die Auslenkung an diesem speziellen
Ort wieder und gibt noch keinen direkten Aufschluss über irgendwo auf
dem Ballen des Zylinders 02; 03 entstehende Amplituden.
-
Im
nächsten
Schritt wird nun – z.
B. durch einen Berechnungsalgorithmus in einem Rechenmittel der
Steuer- und/oder Regeleinrichtung 57 – rechnerisch die maximale
irgendwo auf dem Ballen des Zylinders 02; 03 entstehende
Amplitude ermittelt (die ja iterativ minimiert werden soll): Hierzu
kann in vorteilhafter Ausführung
durch entsprechende Filter das gemessene Signal hinsichtlich der
Amplituden der hauptsächlich
beteiligten Moden (Grundschwingung und/oder erste Oberschwingung
und/oder zweite Oberschwingung in o. g. Sinne) ausgewertet werden. Aus
den gemessenen bzw. gefilterten Modenamplituden der Grundschwingung
(Kanalschlag) und der durch den Aktor 23; 31; 44 zusätzlich angeregten (zweiten)
Oberschwingungen) (im o. g. Sinne) wird die maximal irgendwo auf
dem Ballen entstehende Amplitude berechnet. Dies ist durch die Kenntnis
der Modenform der Eigenmoden, welche maschinendynamisch berechnet
werden können,
möglich
(s.o.).
-
Durch
die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 57 werden die Aktoren 23; 31; 44 nun
entsprechend dem vorgegebenen Aktorkraft-Zeitverlauf (oder Aktorkraft-Winkellage-Verlauf) angesteuert.
Dieser Kraft-Zeitverlauf ist somit vorbestimmt und erwirkt im Gegensatz
zu einer reinen Regelung (Aktion erst auf eine gemessene Reaktion
hin) ein Vorsteuern. Ziel einer sich z. B. anschließenden adaptiven
Regelung kann es nun sein, den optimalen Skalierungsfaktor K (Signalhöhe) aufzufinden.
Es wird keine Kurvenform oder ein Zeitverlauf durch die Regelung
erzeugt, sondern lediglich die Höhe
des vorbestimmten Verlaufs angepasst. Die an den verschiedenen Aktoren 23; 31; 44 eines
Zylinders 02; 03 eingeleiteten Kräfte stehen
für einen
gegebenen Kanalschlag vorzugsweise immer im gleichen Verhältnis zu
einander. Diese Verhältniszahlen
lassen sich aus maschinendynamischen Berechnungen des Systems „Druckwerk
mit Aktor" berechnen
und dann festhalten. Der gemeinsame Vorfaktor, d. h. Skalierungsfaktor
K, wird durch die iterative Optimierung so ermittelt, dass die o.a. maximale
Amplitude minimal wird.
-
Die
Krafteinleitung geschieht vorzugsweise lediglich innerhalb des engen
Zeitfensters der Kanalüberrollung.
Der vorgegebene Aktorkraft-Zeitverlauf (bzw. Aktorkraft-Winkellage-Verlauf) ist entsprechend
gewählt.
-
Die
Information über
den Rotationszustand der Zylinder 02; 03 wird
z. B. durch einen die Drehwinkellage erfassenden Sensor 58,
z. B. Drehwinkelgeber, erhalten. Die Zeitdauer der Kanalüberrollung ist
damit aufgrund der konstruktiven Voraussetzungen durch einen Kanalschlaganfangs-
und Kanalschlagendwinkel erfassbar. Der Zeitpunkt der Beaufschlagung
also steuerbar in Abhängigkeit
von der Drehwinkellage.
-
Als
Feedback-Eingangsgröße für die Optimierung
wird der Schwingungsverlauf der Zylinderschwingungen durch den geeigneten
Sensor 56 (s. unten) von einem Startwinkel > Kanalschlagendwinkel
ab, für
einen gegebenen Zeitraum oder bis zu einem gegebenen Sensorendwinkel
(bevor der nächste
Kanalschlag erfolgt), erfasst. Das erhaltene Signal wird auf die
Größe der vorhandenen
Schwingungen hin analysiert. Vorteilhaft geschieht dies mit einer
digitalen Signalverarbeitung, die z. B. die Differenz aufeinanderfolgender
Extremwerte bestimmt, und als Ergebnis den absoluten Betrag der
ersten dieser Differenzen, oder das Maximum des absoluten Betrages
dieser Werte liefert. Dieses Ergebnis wird im folgenden als totale
Amplitude bezeichnet.
-
Grundsätzlich lässt sich
das Verfahren auf beliebige Moden separat anwenden. In einer vorteilhaften
Ausführung
findet aber nur die Amplitude der Kanalschlag-Grundmode(ngruppe) Eingang, sowie in
Abhängigkeit
von der Krafteinleitungsform ggf. auch die Modenamplitude der zweiten
Oberschwingung (nicht gestackerter Kanal) und bei gestackerten Kanälen der
ersten Oberschwingung Eingang in die Betrachtung.
-
Gemäß o. g.
ist zur Unterdrückung
eines Kanalschlags das Auffinden des geeigneten Skalierungsfaktor
K erforderlich, welcher im Rahmen der adaptiv-iterativen Regelung
vorteilhaft mit Hilfe der gemessenen Amplitude der Grundschwingung
(A0) und der zweiten Moder (A2) iterativ optimiert wird.
-
Für die Iteration
kann folgender Maßen
vorgegangen werden: Zunächst
wird mit einen festen Startwert für K begonnen, z. B.
- – entweder
K0 = 0 (d. h. keine Aktorwirkung),
- – oder
einem festen Referenzwert KREF,
- – oder
dem Wert des vorausgegangenen Betriebszustandes.
-
Anschließend werden
die beiden hauptsächlich
vorhandenen Modenamplituden (z. B. A0 und A2) gemessen bzw. gefiltert
und die o. g. Maximalamplitude berechnet, welche sich theoretisch
in irgend einem Ort des Zylinders 02; 03 ergibt.
-
Dann
wird der Skalierungsfaktor K um einen Betrag ΔK erhöht. Die Größe von ΔK kann grundsätzlich
- – entweder
fest vorgegeben werden,
- – oder
im Sinne einer adaptiven Schrittweitensteuerung selbst Ziel einer
Optimierung sein.
-
Die
feste Vorgabe stellt eine vorteilhafte Vorgehensweise dar. Die Größe von ΔK wird dabei
z. B. wie folgt festgelegt: Durch eine Aktor-Krafteinleitung mit
K = ΔK ohne
Kanalüberrollung
erfolgt eine Schwingungsanregung der Zylinder 02; 03.
Die Größe der hierdurch
in den Schwingungsempfindlichen Nipps entstehenden totalen Schwingungsamplituden der
Zylinder-Relativbewegung soll deutlich (z. B. um einen (Sicherheits)faktor > 5 unter dem kritischen Grenzwert
für die
Schwingungsstreifen-Entstehung liegen. Da die entstehenden Amplituden
aus maschinendynamischen Betrachtungen vorausberechnet werden kann,
ist diese Festlegung vorab immer möglich. Alternativ kann dieser
Wert z. B. im Rahmen der Inbetriebnahme der Maschine, auch durch
Messung der Schwingungsamplituden erhalten werden. Damit z. B. bei
der Startwert-Wahl K0 nicht zu viele Iterationen notwendig sind,
ist der Sicherheitsfaktor auch nicht zu groß (z. B. < 10) zu wählen.
-
Im
folgenden Iterationsschritt werden die maximalen Modenamplituden
(wie oben beschrieben aus den gemessenen berechnet) der aufeinander
folgenden Schritte miteinander verglichen.
-
In
Abhängigkeit
vom Vorzeichen der Amplitudenänderung,
d. h. der Differenz zwischen letzter und neu festgestellter Maximalamplitude
wird dann entschieden, ob eine Vorzeichenänderung von ΔK erforderlich
ist und es wird der Skalierungsfaktor K der Krafteinleitung geändert zu
K + ΔK.
Damit endet der Iterationsschritt i, und beginnt der Schritt i +
1. Die Zeitdauer für
die Ausführung
eines Iterationsschrittes liegt vorteilhaft bei einem Zylinder-Rotationszyklus. Durch
die Wahl der Größe von ΔK ist gewährleistet, das
auch bei Geschwindigkeitsänderungen
mit typischen Beschleunigungen von >> 40.000
U/h/min das Schwingungsminimum kontinuierlich gehalten werden kann.
-
Da
es sich bei den Kanalschlag-Eigenmoden um Systemeigenschwingungen
handelt, ist es nicht erforderlich
- – die Schwingungen
an allen Zylindern 02; 03 zu detektieren. Solange
die Kopplungen zwischen den Zylindern 02; 03 hinreichend
stark sind (die Zylindersteifheit im Vergleich zur Drucktuch-Federkonstante
also klein ist), kann es sogar ausreichend sein, die Schwingungen
nur an einem Zylinder 02; 03 zu detektieren, um
ein hinreichend großes
Messsignal zu erhalten. In der Regel wird es aber notwendig sein
die Detektion an einem unmittelbar am Kanalschlag beteiligten Zylinder (d.
h. einem der beiden Zylinder, die den Nipp bilden, in welchem der
Kanalschlag stattfindet) durchzuführen.
- – mehr
als einen Sensor 56 zur Detektion einer Mode zu verwenden,
denn die Amplitudenverhältnisse
im gesamten System sind bereits durch die Amplitude an einer Stelle
eindeutig bestimmt. In Bezug auf den Ort der Detektion gilt, dass
diese nicht in einem Schwingungsknoten der entsprechenden Messgröße liegen
darf. Bei einer Wegmessung ist im Interesse eines hinreichend großen Messsignals
ein Schwingungsmaximum besonders günstig. Dies wäre für die Kanalschlag-Eigenmoden etwa in
Ballenmitte. Allerdings ist dieser Ort aus Bauraumaspekten, sowie in
Bezug auf die Halterung (mögliche
Sensor-Schwingungen) ungünstig.
Bei einer nicht zu hohen Lagersteifheit ist auch eine Messung im Lager
(z. B. in der Lageranordnung 06; 42) bzw. in Lagernähe möglich.
- – für jede Mode
einen eigenen Sensor 56 vorzusehen, denn die Eigenmoden
können
durch Filtern (Bandpass) aus einem Signal erhalten werden. Problematisch
ist dies allerdings dann, wenn die Eigenfrequenzen so eng benachbart
sind, dass diese aufgrund der Kantensteilheit des Filters nicht
getrennt werden können
(bzw. das
- – Messsignal
der einzelnen Mode durch zu hohe Kantensteilheit verfälscht wird).
In diesem Fall bietet es sich an, die Signale zweier (oder mehrerer)
Sensoren durch Bildung von Linearkombinationen der Messsignale zu
verknüpfen,
um die einzelnen Moden isoliert zu erhalten.
-
Zur
Unterdrückung
von Schwingungen, die nicht zu den Kanalschlag-Eigenmoden gehören (z.
B. Gestellschwingungen), sowie anderer Störungen (Rundlauf/Unwuchten,
Sensor-Rauschen) ist es generell vorteilhaft ein Hoch- oder Bandpass-Filter
zu verwenden, der nur die Kanalschlag-Eigenmoden durchlässt.
-
Bei
einem indirekten Druckverfahren (wie dem Offsetdruck), bei dem der Übertragungszylinder 02 Kanäle besitzt,
ist es zur Minimierung der Anzahl der notwendigen Sensoren 56 vorteilhaft,
die Schwingungen nur am Übertragungszylinder 02 zu detektieren,
da dieser an den Kanalschlägen
in beiden Nipps (Formzylinder-Übertragungszylinder
und Übertragungszylinder-Gegendruckzylinder)
unmittelbar beteiligt ist.
-
Durch
die endliche Aktorsteifheit ist die Lagersteifheit gegenüber üblicher
Lagerung (z. B. direkt im Gestell) herabgesetzt, so dass auch eine
Messung der Bewegung im Bereich der Lageranordnung 06; 42 möglich ist.
Alternativ ist eine Messung der Lagerkräfte (z. B. über Dehnungsmessstreifen (DMS) oder über den
Aktor 23; 31; 44 selbst) möglich. Im Falle
einer Biegemoment-Einleitung über
den Zapfen 09 kann grundsätzlich z. B. auch das Biegemoment durch
DMS-Streifen am Zapfen 09 detektiert werden. Die Signalübertragung
der Detektion am rotierenden Zapfen 09 stellt dann aber
einen erhöhten
Aufwand dar.
-
Bei
gestackerten Kanälen
(Kanäle,
welche sich lediglich über
einen Teil der Zylinderlänge
erstrecken, jedoch in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind)
ist schließlich
die Detektion an beiden stirnsteitigen Lagerstellen (z. B. Lageranordnungen 06; 42) vorteilhaft,
da durch Summenbildung der beiden Signale die Grundschwingung und
geradzahligen Oberschwingungen, und durch Differenzbildung die erste Oberschwingung
und ungradzahligen Oberschwingungen erhalten werden kann. Die Amplituden
der in diesen beiden Signalen enthaltenen Moden können dann
ggf. wiederum durch o.a. Filtermethoden erhalten werden. Somit lassen
sich die Modenamplituden bestimmen.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen des Aktors 23 (31; 44)
sind:
- – eine
große
Dynamik (Anstieg/Abfall innerhalb der Kanalschlagdauer). Die Definitionen
der Kanalschlag- und Aktor-Kraftverläufe mit Skalierungsfaktor K
stellen „minimale" Dynamik bei vorgegebener
Zeitdauer (Kanalschlagdauer) dar. Für übliche schmale Kanäle von 3
mm Breite bedeutet dies einen Anstieg/Abfall innerhalb der Kanalschlagdauer
von 0.002 s, bei schnelllaufenden Maschinen auch kleiner oder gleich
0.00019 s. Treten drucktechnisch unzulässig große Schwingungsamplituden nur
bei niedrigen Drehzahlen auf, können
diese Anforderungen um einen Faktor 2..3 reduziert werden, d. h.
die geforderte Zeit für
den Anstieg/Abfall größer sein.
- – Die
Kraft- und Weganforderungen hängen
von der Krafteinleitungsform ab Im allgemeinen wird die Ansteuerung
der Aktoren 23; 44 (31); elektrische
durch eine Steuerspannung (oder Strom) erfolgen, z. B. über einen
D/A-Wandler. Dann kann es günstig
sein, das Übertragungsverhalten
der Aktoren selbst (aufgrund der Massenträgheit (Aktor-Eigenfrequnezen)
und/oder der Ansteuereinheit (Grenzfrequenz des Verstärkers) bei
der Vorgabe der Steuerspannung(-strom) durch Rückrechnung bereits zu berücksichtigen,
damit der gewünschte
Kraftverlauf gemäß der Vorgaben auch
realisiert wird.
-
Die
für die
aktive Schwingungsdämpfung einzusetzenden
Aktoren 23; 31; 44 weisen vorzugsweise
eine sehr schnelle Ansprechzeit (Reaktion für einen Zyklus > 100 Hz, besonders > 300 Hz) und eine hohe
Steifheit auf.
-
Vorzugsweise
ist ein Weg von mindestens 20 μm,
vorteilhaft < 40 μm je Aktor
zu leisten.
-
Vorzugsweise
werden für
die Schwingungsreduktion andere Aktoren 23; 44 verwendet
als die für die
An/Abstellbewegung verantwortlichen Antriebe (erstes und drittes
Beispiel).
-
Für die Ausführung eines
gemeinsamen Antriebes für
die Schwingungskompensation und die An-Abstell-Bewegung muss der
dort eingesetzte Aktor 31 für kurze Wege ausreichend schnelle
Reaktionszykluszeiten besitzen (zweites Beispiel).
-
Als
Aktoren 23; 44 können anstatt der genannten
Piezoaktoren 23; 44 in den vorgenannten Beispielen
auch als Elektromagnete ausgebildete Aktoren 23; 44 zum
Einsatz kommen.
-
In
einer zweiten Ausführung
des Verfahrens werden die o.g. Anforderungen erfüllt durch eine oder mehrere
der nachfolgenden Punkte:
- – Eine Aktorik, die mittels
elektrischer Signale in der Größe vorgebbare
Kraft- oder Biegemoment am Lager einleitet, wodurch die Biegung
des Zylinders dynamisch bzw. statisch verändert werden kann. Die Kraft-
oder Biegemomenteinleitung erfolgt hierbei im wesentlichen zur Variation
der Anstellkraft.
- – Eine
Sensorik, die in der Lage ist die Größe vorhandener Schwingungen,
z. B. den Amplitudenverlauf oder lediglich die Effektivwerte, zu
detektieren, und in elektrische Signale umzuwandeln.
- – Eine
adaptive Steuerung, welche aus den aktuellen die Schwingung bzw.
deren Amplitude charakterisierenden Sensorsignalen eine Variation der
Anstellkraft ableitet. Hierbei ist das Ziel nicht alle Amplituden
vollständig
zu eliminieren, sondern die diese Schwingungen auf ein drucktechnisch
irrelevante Größe zu reduzieren
indem durch Variation der Anstellkraft die Eigenfrequenz des angestellten
Zylinders verändert
wird.
-
Die
Größe des Anstelldruckes
bzw. der Anstellkraft zwischen zwei Zylindern 02; 03 und/oder zwischen
einen Abstand festlegenden Anschlägen beeinflusst die Steifheit
des Systems und damit auch die Lage und/oder Höhe der Resonanzfrequenz. Die für das Drucken
erforderliche „statische" Anstellkraft wird üblicherweise
geeignet vorgewählt
und mittels der für
die Druck-An/Ab-Stellung verantwortlichen Stellmittel – z. B.
Stellmittel 21, Aktor 31 oder ein das Mehrringlager 42 stellendes
Stellmittel – eingestellt. „Statische" Anstellkraft meint
hierbei, dass die Einstellkraft im Gegensatz zur oben beschriebenen
höherfrequenten
Modulation über
einen längeren
Zeitraum, im Idealfall während
des gesamten Druckauftrages, zumindest jedoch über mehrere Zylinderumdrehungen
hinweg, auf einem gewünschten
Wert belassen wird. Dieser statischen Anstellkraft kann ggf. ein dynamischer
Anteil wie z. B. oben beschrieben überlagert sein. Im Verfahren
der zweiten Ausführung
wird jedoch in Abhängigkeit
von einer die Schwingung charakterisierenden Größe A – z. B. bei Überschreitung
einer noch zulässigen
Amplitude – die
statische Anstellkraft variiert, um für die aktuellen Betriebsbedingungen
(Produktionsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl) durch die Änderung
der Steifheit das „Fenster" der Resonanz- bzw.
Eigenfrequenz zu verlassen.
-
Obgleich
das Grundprinzip der zweiten Ausführung des Verfahrens ebenfalls
auf sämtliche
o.g. Vorrichtungen anwendbar ist, wird im Folgenden die Verfahrensweise
anhand einer vorteilhaften Ausführung
des An-/Abstellmechanismus dargelegt, wobei der Aktor 31 als
durch Druckmittel betätigbares
Stellmittel 31 ausgebildet ist (siehe z. B. Ausführung gemäß 6 bis 8).
-
Durch
eine gezielte Änderung
des statischen Hydraulikdruckes, mit dem der Lagerblock 16 durch das
druckmittelbetätigbare
Stellmittel 31 gegen den mechanischen Anschlag 39 gepresst
wird, lassen sich die Systemeigenschaften, vor allem die Resonanz-/Eigenfrequenzen
und auch die Schwingungsamplituden beeinflussen. Andererseits bilden
sich die Zylinderbewegungen (z. B. Zylinderschwingungen aufgrund
des Kanalschlages) in der Hydrauliksäule des durch Druckmittel betätigbaren
Stellmittels 31 und dessen Versorgungssystem ab.
-
Somit
ist es in einer vorteilhaften Ausführung vorgesehen, diese Veränderung
im Druck der Hydrauliksäule
zu erfassen, messtechnisch auszuwerten und bei Übersteigen eines bestimmten
Pegels (z. B. ein Grenz- oder Schwellwert AG den
statischen Druck P (Hydraulikdruck) bzw. dessen Sollwert geringfügig zu verändern, bis
der Schwingungspegel wieder unterhalb des genannten Grenzwertes
AG des Pegels fällt. Hierbei darf dieser Druck
P jedoch nicht unter das für
die Einstellung der Pressung notwendige Niveau abgesenkt werden.
Bei der Auswertung der Veränderung
im Druck der Hydrauliksäule
können
sowohl die reinen Amplitudenverläufe
als auch z.B. Effektivwerte bewertet werden.
-
Da
die Resonanzdrehzahlen i.d.R. sehr schmalbandig sind, kann eine
lediglich geringfügige Änderung
des Vorgabewertes um eine kleine Druckdifferenz ΔP (auch negativer oder positiver
Offset ΔP)
für den
Druck P ausreichend sein.
-
In
einer ersten Ausbildung des Verfahrens kann der Druck P für einen
längeren
Zeitraum, z. B. zumindest für
mehr als eine volle Zylinderumdrehung durch einen konstanten Offset ΔP verändert werden. Hierbei
liegt der statische Anstelldruck dann auf dem neuen Niveau bis z.
B. durch die Auswertung der Messsignale eine erneute Überschreitung
festgestellt wird.
-
In
einer zweiten Ausbildung kann der Druck P während einer vollen Umdrehung
derart mit dem Offset ΔP
moduliert werden, dass während
einer Umdrehung – z.
B. winkellageabhängig – auf mindestens einem
Winkelbereich der Druck P und auf mindestens einem Winkelbereich
der veränderte
Druck P' = P + ΔP anliegt.
Der veränderte
Druck P' kann beispielsweise
in einem die Kanalüberrollung
in der Nippstelle einschließenden
Winkellagebereich anliegen. Liegen je Umdrehung mehrere Nippdurchgänge vor
(d. h. es sind in Umfangsrichtung mehrere, z. B. zwei Kanäle am Zylinderumfang
vorgesehen) so können
sich mehrere, z. B. zwei, Winkelbereiche mit einem Druck P und mehrere,
z. B. zwei Winkelbereiche mit dem veränderten Druck P' in einer vollen
Umdrehung abwechseln. In diesem Fall ist ein die Winkellage detektierender
Sensor, z. B. ein am Zylinder 02; 03 oder am Motor
integrierter Winkellagegeber, vorzusehen, welcher in einer festen
Winkelbeziehung zum betrachteten Zylinder 02; 03 steht.
-
13 zeigt
eine Prinzipskizze des Verfahrens, wobei der Zylinder 02; 03 über zwei
Lagereinheiten 06 in nicht dargestellten Seitengestellen
an einen zweiten, nicht dargestellten Zylinder ab-/abstellbar gelagert
ist. Zum A-/Abstellen weisen die Lagereinheiten 06 (42)
ein Stellmittel 31; 21, insbesondere ein druckmittelbetätigbares
Stellmittel 31, auf.
-
In
einer strichliert dargestellten Variante wird über einen Sensor 56,
z. B. einen Kraft-Weg-Sensor (z.
B. Dehnungsmessstreifen) oder einen optischen Sensor, eine die Schwingung
bzw. die Schwingungsamplitude charakterisierende Größe A ermittelt
und der Regel- und/oder Steuereinrichtung 62 zugeführt. In
vorteilhafter Ausführung
wird jedoch eine durch ein in die Hydrauliksäule angeordnetes Druckmessgerät 63 ermitteltes
und in elektrische Signale umgewandeltes, die Schwingung bzw. die
Schwingungsamplitude in der Hydauliksäule charakterisierende Größe A an
die Regel- und/oder
Steuereinrichtung 62 gegeben. Vorteil der Erfassung der
Größe A über die
Hydrauliksäule
ist die Erfassung der relevanten Daten, die sich für den betreffende
Zylinder 02; 03 direkt über dessen Lagerung ergeben.
-
In
einer entsprechend ausgebildeten Logik der Regel- und/oder Steuereinrichtung 62 wird
diese Größe A nun
mit einem in der Regel- und/oder Steuereinrichtung 62 vorgehaltenen
Grenz- oder Schwellwert AG verglichen. Solange
die Größe A den
Grenz- oder Schwellwert AG nicht überschreitet,
bleibt der bestehende Vorgabewert für den Druck P (allgemein: ein
die Anstellkraft repräsentierter
Vergabewert P; P') unverändert erhalten. Überschreitet
jedoch die ermittelte Größe A den
Grenz- oder Schwellwert AG, so wird der
Druck P variiert. Dies erfolgt beispielsweise durch Addition oder
Subtraktion eines Offsets ΔP, welcher
z. B. eine feste, aber einstellbare Schrittweite aufweist. Die Vorzeichenwahl
kann entweder unter Einbeziehung anderer Maschinendaten (z. B. Produktionsgeschwindigkeit)
vorgenommen werden, oder aber durch iteratives Durchlaufen des beschriebenen
Verfahrens mit Vergleich der aufeinander folgenden Ergebnisse (Verbesserung/Verschlechterung)
und einem ggf. dadurch vorgegebenen Vorzeichenwechsel erfolgen.
Im Fall der Überschreitung wird
in der Regel- und/oder Steuereinrichtung 62 ein neuer Druck
P' aus P + ΔP gebildet
und einem Stellglied 64, z. B. einer Druckregeleinrichtung 64,
wie beispielsweise einem fernsteuerbarem Druckregelventil 64 oder
einstellbaren Druckminderer 64, als neuer Sollwert vorgegeben.
-
In
der Ausführungsvariante
mit winkellageabhängig
moduliertem Druckniveau erfolgt die Auswertung der Größe A und/oder
die Beaufschlagung mit dem vom Druck P verschiedenen Druck P' lediglich in dem
relevanten, die Kanalüberrollung
einschließenden
Winkellagebereich. Zur Synchronisierung wird der Regel- und/oder
Steuereinrichtung 62 von einem o.g. die Winkellage detektierender
Sensor 58 die Information über die Winkellage zur Verfügung gestellt.
-
In 14 ist
ein Ausführungsbeispiel
für eine Verschaltung
einer Druckmittelversorgung geeignet zur Umsetzung der o.g. Verfahrensweise
dargestellt. Die Darstellung erfolgt hier für eine mögliche Ausführungsform, wobei für sämtliche
bewegbaren Zylinder 02; 03 eines Druckwerkes 01,
insbesondere Doppeldruckwerkes 01, deren Anstelldruck durch
ein gemeinsames Druckniveau für
den Druck P bzw. den veränderten
Druck P' durch eine
gemeinsame Versorgung festgelegt wird. Besonders vorteilhaft (jedoch
aufwändiger)
kann jedoch eine Ausführung sein,
wonach die beiden Formzylinder 03 ein gemeinsames Versorgungssystem
mit eigenem Druckregelventil 64 und die beiden Übertragungszylinder 02 ein davon
getrenntes Versorgungssystem mit eigenem Druckregelventil 64 aufweisen.
Somit können
die Übertragungszylinder 02 und
die Formzylinder 03 unabhängig voneinander aus ihrer
Resonanzfrequenz gebracht werden. In einer noch variableren Ausführung weist
jeder der stellbaren Zylinder 02; 03 des Druckwerks 01 ein
eigene Versorgungsstrecke mit eigenem Druckregelventil 64 auf.
Somit können
sämtliche
Zylinder 02; 03 des Druckwerks 01 unabhängig voneinander
aus ihrer Resonanzfrequenz gebracht werden.
-
Ein
nach außen
offenes oder geschlossenes Fluidreservoir 67 befindet sich
auf einem Druckniveau eines Druckes PL (z.
B. Umgebungsdruck), welcher niedriger ist, als ein der Rückstellkraft
FR der Federelemente 36 einer Lagereinheit 06 entsprechender
Druck. Das Druckmittel (Fluid) wird durch einen Verdichter 68,
z. B. eine Pumpe oder Turbine, auf ein Druckniveau PH bzw.
einen Druck PH verdichtet, welcher mindestens
dem für
die Anstellkraft F benötigten
Druckniveau P bzw. Druck P entspricht. Um Druckschwankungen durch
Druckmittelentnahme möglichst
gering zu halten, kann auf den Druck PH verdichtetes
Fluid vorteilhaft in einem Druckspeicher 69 vorgehalten
sein. Aus dem das hohe Druckniveau PH aufweisenden
Druckmittelzweig wird über
das Stellglied 64, insbesondere den einstellbaren Druckminderer 64,
eine Versorgungsstrecke 71 bedrückt, deren Druckniveau P durch
den Druckminderer 64 auf das für die Druck-An-Stellung geeignete
und vorgewählte
Druckniveau P bzw. den Druck P (korrespondierende Kraft F; ggf.
unter Berücksichtigung
der Rückstellkraft
FR und ggf. Kraft F) eingestellt bzw. einstellbar
ist.
-
In 14 sind
strichliert die zur Druckmittelversorgung benötigten Aggregate Fluidreservoir 67, Verdichter 68,
Druckspeicher 69 und einstellbarer Druckminderer 64 zu
einem Versorgungssystem 72 zusammengefasst. Die Ventile 37 sind
hier zylindernah außerhalb
des Versorgungssystems 72 angeordnet, könnten jedoch auch zentral in
dieses integriert sein. Das Fluidreservoir 67 könnte auch
außerhalb des
Versorgungssystems 72 zentral verfügbar für mehrere Versorgungssysteme 72 gemeinsam
verfügbar
sein.
-
Das
Einstellen und das oben beschriebene Variieren des Vorgabewertes
für den
Druck. P des Druckminderers 64 erfolgt durch die Regel-
und/oder Steuereinrichtung 62, kurz: Steuereinrichtung 62. Vorzugsweise
erfolgt die Einstellung über
eine Signalleitung 73 fernbetätigt von der Steuereinrichtung 62 her.
In der 14 sind neben dem mit P bezeichneten
Druckniveau in Klammern drei Drucke P1, P2 und P3 verschiedenen
Niveaus bzw. Druckniveaus P1, P2 und P3 bezeichnet, welche in einer
vorteilhaften Ausführung
wahlweise durch entsprechende Ansteuerung des Druckminderers 64 in
der Versorgungsstrecke 71 als Basisdruck bereitstellbar
ist. Diese Druckniveaus P1, P2 und P3 entsprechen unterschiedlichen
Kraftniveaus für
die Druck-An-Stellung für unterschiedliche
Druckbedingungen (z. B. unterschiedliche Papiersorten und/oder Gummitucheigenschaften).
-
Die
Eingänge
der bereits im Zusammenhang mit 7 genannten
Ventile 37, insbesondere Mehrwegeventile, je stellbarem
Zylinder 02; 03 sind nun mit der Versorgungsstrecke 71 des
Druckes P (bzw. P1, P2, P3) verbunden. Bei zwei o. g.
-
Niveaus
für Form-
und Übertragungszylinder 03; 02 sind
die Eingänge
der den bewegbaren Übertragungszylinder 02 zugeordneten
Ventile 37z. B. mit einem Druck P = PDS (Druckstelle)
und die Eingänge der
den Formzylindern 03 zugeordneten Ventile 37 mit
einem Druck P = PDW (Druckwerk) verbunden.
Die Ausgänge
der Ventile 37 sind, z. B. über eine gemeinsame Rückflussleitung 74,
mit dem Fluidreservoir 67 verbunden. Die Ventile 37 sind
durch eine Steuereinrichtung 76, z. B. eine die beiden
Steuereinrichtungen 62 und 76 umfassenden gemeinsamen Steuereinrichtung,
einstellbar. Vorzugsweise erfolgt die Einstellung über eine
Signalleitung 77 fernbetätigt von der Steuereinrichtung 76 her.
In der Steuereinrichtung 62 selbst oder aber in der Steuereinrichtung 76 können auch
Basiswerte für
die Drucke P hinterlegt sein, welche ggf. durch das Verfahren wie
oben beschrieben variiert werden. Im zweiten Fall werden diese der
Steuereinrichtung 62 zugeführt und ggf. durch das Verfahren
wie oben beschrieben variiert.
-
In
vorteilhafter Ausführung
der Lagereinheit 06 mit fernbetätigbarem einstellbarem Anschlag 39 steht
z. B. ein Eingang eines mit dem zugeordneten Aktor 34 verbundenen
Ventils 78 mit einer beispielsweise von der Versorgungsstrecke 71 verschiedenen Versorgungsstrecke 79 in
Verbindung, wobei je nach Ausgestaltung des Aktors 34 (doppeltwirkend
in beide Richtungen oder lediglich in eine von zwei möglichen
Richtungen wirkend) ein bzw. zwei Ausgänge des Ventils 78 mit
einem bzw. zwei Eingängen
des Aktors 34 verbunden sind. Auch die Ventile 78 sind vorzugsweise
durch eine Steuereinrichtung, z. B. mittels der Steuereinrichtung 76 stellbar.
Vorzugsweise erfolgt auch hier die Einstellung über eine Signalleitung 80 fernbetätigt von
der Steuereinrichtung 76 her.
-
In
einer in 14 dargestellten Weiterbildung
ist auch zur Fixierung des Anschlages 39 ein betätigbares
Haltemittel 81, beispielsweise ein Stößel, vorgesehen, mittels welchem
der Anschlag 39 in seiner im wesentlichen kraftfreien Lage
gehalten werden kann, ohne bei Entlastung durch Druck-Ab-Stellen
seine Lage zu verändern.
Auch dieses Haltemittel 81 kann zwecks Betätigung bzw.
Lösens über entsprechende
Leitungen und weitere Ventile 82 mit der pneumatischen
Versorgungsstrecke 79 verbunden sein, und vorteilhaft über die
Steuereinrichtung 76 gestellt werden. Im dargestellten Beispiel
ist das Haltemittel 81 dazu ausgebildet, den Anschlag 39 wahlweise
(bei Aktivierung) reibschlüssig
bzgl. des Lagerblockes 16 zu Klemmen.
-
In
der Regel- und/oder Steuereinrichtung 62 selbst oder aber
in der Steuereinrichtung 76 können auch Angaben zu kritischen
Drehzahlen des Druckwerkes 01 sowie eine Anweisung für die Handhabung
des Vorgabewertes für
den Druck P bei dieser Drehzahl, z. B. ein einzustellendes geändertes Druckniveau
P' als Basiswert
für diese
Drehzahl oder ein bei dieser Drehzahl zu addierender Offset ΔP, vorgehalten
sein. Dies kann tabellarisch für
mehrere kritische Drehzahlen in der Steuereinrichtung 62 selbst
oder aber in der Steuereinrichtung 76 (mit Übergabe
an die Steuereinrichtung 62) vorgehalten sein.
-
Da
jedes System bzw. Druckwerk 01 anders reagieren kann bzw.
die Resonanzfrequenzen dafür leicht
unterschiedlich liegen können
(auch bei baugleichen Aggregaten), kann bei Inbetriebnahme ein sog. „Teach-In
Modus" durchlaufen
werden, so daß in der
Regel- und/oder Steuereinrichtung 62 oder in der Steuereinrichtung 76 eine
derartige Tabelle mit Resonanzfrequenzen und hierfür vorgesehenen „Ausweichwerten" für den Druck
P als P' hinterlegt
wird. Diese kann dann zu einer Art Vorsteuerung genutzt werden.
Der Zugriff auf diese Tabelle kann dann vorteilhaft über eine
Eingabe-Maske (ggf. lediglich zugänglich über eine z. B. passwortgeschützte Inbetriebnahmemaske)
möglich
und änderbar
sein. Hierbei ist dann beispielsweise zusätzlich zur Selbstadaption des
Systems ein Eingriff von außen
durch das (Inbetriebnahme-)Personal möglich.
-
Die
prinzipielle Verfahrensweise ist auch auf die übrigen Ausgestaltungen der
Lagereinheit 06; 42 entsprechend angepasst an
die Ausbildung des jeweiligen Stellmittels zu übertragen. Im Ausführungsbeispiel
nach 3 bis 5 kann die Anstellkraft über das
Stellmittel 21 durch entsprechende Sollwertvorgabe variiert
werden. In einer Ausführung
des Anstellmechanismus mit einem Mehrringlager 42 vergleichbar
zu 9 oder 10 ist
die Anstellkraft über
die dort nicht dargestellte, das Verschwenken bewerkstellende Aktorik
und/oder einen ortsveränderbaren
Anschlag variierbar.
-
- 01
- Druckwerk,
Doppeldruckwerk
- 02
- Zylinder, Übertragungszylinder,
Druckwerkszylinder
- 03
- Zylinder,
Formzylinder, Druckwerkszylinder
- 04
- Zylindereinheit
- 05
- Nippstelle
- 06
- Lageranordnung,
Lagereinheit, Linearlagereinheit, Lager
- 07
- Seitengestell
- 08
- Seitengestell
- 09
- Zapfen
- 10
- Kanal
- 11
- Getriebe
- 12
- Radiallager,
Zylinderrollenlager
- 13
- Lagermittel,
Lagerelement
- 14
- Lagermittel,
Lagerelement
- 15
-
- 16
- Lagerblock,
Schlitten
- 17
- Träger
- 18
- Ausnehmung
- 19
- Aussparung,
Durchbruch
- 20
- Antriebswelle
- 21
- Stellmittel,
Verstellantrieb, Schrittmotor, Motor, Aktor
- 22
- Welle
- 23
- Aktor,
Piezoaktor
- 24
- Federelement
- 25
-
- 26
- Montagehilfe,
Passstift
- 27
- Haltemittel,
Schraube
- 28
- Mittel,
Spannschraube
- 29
- Abdeckung
- 30
-
- 31
- Aktor,
Stellmittel, Kolben, Hydraulikkolben
- 32
- Anschlag
- 33
- Anschlagfläche
- 34
- Stellmittel,
Aktor
- 35
-
- 36
- Element,
Federelement
- 37
- Ventil
- 38
- Anschlag, Überlastsicherung,
Federelement
- 39
- Anschlag,
Keil
- 40
- Aktor,
Piezoaktor
- 41
- Rückstellfeder
- 42
- Lageranordnung,
Lagereinheit, Radiallager, Mehrringlager, Lager
- 43
- Ring,
Zwischenring
- 44
- Aktor,
Piezoelement
- 45
-
- 46
- Ring,
Innenring
- 47
- Wälzkörper
- 48
- Ring,
außen
- 49
- Ring,
innen
- 50
-
- 51
- Radiallager,
Gleitlager, Nadellager
- 52
- Außenring
- 53
- Lageranordnung,
Lagereinheit, Lager
- 54
- Zahnrad
- 55
- Zwischenraum
- 56
- Sensor
- 57
- Regel-
und/oder Steuereinrichtung, Steuerung
- 58
- Sensor
- 59
- Kraftverlauf-Generator
- 60
-
- 61
-
- 62
- Regel-
und/oder Steuereinrichtung, Steuereinrichtung
- 63
- Druckmessgerät
- 64
- Stellglied,
Druckminderer, Druckregeleinrichtung, Druckregelventil
- 65
-
- 66
-
- 67
- Fluidreservoir
- 68
- Verdichter
- 69
- Druckspeicher
- 70
-
- 71
- Versorgungsstrecke
- 72
- Versorgungssystem
- 73
- Signalleitung
- 74
- Rückflussleitung
- 75
-
- 76
- Steuereinrichtung
- 77
- Signalleitung
- 78
- Ventil
- 79
- Versorgungsstrecke
- 80
- Signalleitung
- 81
- Haltemittel
- 82
- Ventil
- A
- Größe
- AG
- Grenzwert,
Schwellwert
- A0
- Grundschwingung
- A2
- Moder
- B06
- Breite
- L02
- Länge
- L03
- Länge
- L06
- Länge
- D
- Durchmesser
- E
- Ebene,
Verbindungslinie, Verbindungsebene
- F
- Kraft
- K
- Skalierungsfaktor
- P
- Druck,
Druckniveau
- S
- Stellrichtung
- P'
- Druck,
verändert,
Druckniveau
- P1
- Druck,
Druckniveau
- P2
- Druck,
Druckniveau
- P3
- Druck,
Druckniveau
- PH
- Druck,
Druckniveau
- PL
- Druck
- LW
- lichte
Weite
- bK
- Breite
(10)
- bN
- Breite
(05)
- ΔK
- Betrag
- ΔP
- Druckdifferenz,
Offset
- β
- Winkel