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Die
Erfindung betrifft eine Bogendruckmaschine zum Bedrucken von in
Bogenform entlang eines Zylinderzuges durch jene Maschine geführtem Bedruckstoff.
Insbesondere betrifft die Erfindung hierbei eine Bogendruckmaschine
die als solche mit einer Wendeeinrichtung ausgestattet ist und durch welche
auch in einem Betriebsmodus mit Bogenwendung selbst bei relativ
hohen Druckgeschwindigkeiten eine hohe Druckqualität erreicht
werden kann.
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Bei
den bekannten Bogendruckmaschinen sind die für den Bogentransport und den
Farbauftrag maßgeblichen
Zylinder des Zylinderzuges, durch eine steife und geometrisch in
engen Toleranzen ausgeführte
Mechanik miteinander gekoppelt. Der Bogentransport entlang von Umfangsabschnitten
der Zylinder, oder entlang eines Bogenschlepppfades eines Wendezylinders
wird bewerkstelligt, indem diese Zylinder mit Greifereinrichtungen
versehen sind, durch welche insbesondere die vorderen und im Wendebetrieb
auch die hinteren Querkantenabschnitte des Bedruckstoffes durch
Greiferfinger ergriffen werden. Diese Greiferfinger sitzen üblicherweise
auf einer Greiferwelle oder anderweitigen Lagerung die als solche über einen
Kurven- und/oder Exzentermechanismus betätigt wird. Mit den bekannten
Konzepten kann im Wendebetrieb ein Durchsatz im Bereich von 15.000
Bogen/h erreicht werden.
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Aus
DE 10 2004 014868
A1 ist ein Greifersystem für einen bogenführenden
Zylinder bekannt, das eine Greiferwelle mit mehreren darauf sitzenden Greiferfingern
umfasst. Die Greiferwelle ist über
eine zentrale Torsionsfeder vorgespannt. Die Vorspannkraft dieser
Torsionsfeder kann über
eine Stelleinrichtung verändert
werden, sodass die bei hohen Druckgeschwindigkeiten erforderlichen
hohen Vorspannkräfte
entsprechend eingestellt werden können.
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Aus
DE 10 150 838 A1 ist
eine Vorgreifereinrichtung für
eine Bogendruckmaschine bekannt, die einen an einem Vorgreiferhebel
angebrachten Bogengreifer umfasst. Der an dem Vorgreiferhebel angebrachte
Bogengreifer ist mit einem Linearantrieb gekoppelt und wird entsprechend
einer Ansteuerung des Linearantriebes betätigt.
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Aus
DE 42 21 929 C2 ist
eine Greifersteuerung für
Bogengreifer an einem bogenführenden
Zylinder einer Bogendruckmaschine bekannt. Bei dieser herkömmlichen
Greifersteuerung erfolgt die Betätigung
der in den Zylinder eingebundenen Greiferfinger über einen mittels eines Druckmediums
betätigten
Aktuator. Das Öffnungs-
und Schließverhalten dieses
Aktuators wird über
ein Wegmesssystem erfasst. Die Ansteuerung des Aktuators wird auf
das erfasste Öffnungs-
und Schließverhalten
des Aktuators abgestimmt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen durch welche
auch im Wendebetrieb einer Bogendruckmaschine selbst bei hohen Druckgeschwindigkeiten
eine hinreichende Druckqualität
in einer apparatetechnisch insgesamt günstig realisierbaren Weise
gewährleistet
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Bogendruckmaschine, mit einem der Durchförderung eines Bedruckstoffes
durch mehrere Druckwerke dienenden Zylinderzug, einer Anlegereinrichtung
zur Bewerkstelligung der Bogeneinbringung in jenen Zylinderzug,
einer Wendeeinrichtung die als solche einen Wendezylinder und eine
in diesen eingebundene Wendegreiferanordnung umfasst, zur Bewerkstelligung
einer Bogenwendung, und einer Auslegereinrichtung zur Bewerkstelligung
der Bogenausbringung aus dem Zylinderzug, wobei sich diese Bogendruckmaschine
dadurch auszeichnet, dass die Wendegreifereinrichtung über mindestens ein
in den jeweiligen Zylinder eingebundenes elektromechanisches Wendegreiferantriebssystem
angetrieben ist, und dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist,
zur maschinensynchronen Ansteuerung des Wendegreiferantriebssystems.
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Dadurch
wird es auf vorteilhafte Weise möglich,
im Bereich des Zylinderzuges eine Schwingungsanregung durch den
alternierenden Leistungsbezug der Wendegreiferanordnung zu vermeiden und
damit auch bei hohen Laufgeschwindigkeiten keine maschinendynamisch
relevanten Anregungseffekte zu erzeugen. Hierdurch kann insbesondere dem
Auftreten von Doubliereffekten entgegengetreten werden.
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In
besonders vorteilhafter Weise ergibt sich durch das erfindungsgemäße Konzept
auch für
die Lagerungs- und Koppelungsorgane des Zylinderzuges eine Belastungsreduktion
und damit insbesondere eine Erhöhung
der Lebensdauer.
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Vorzugsweise
sind die Wendegreifer durch ein Doppelgreifersystem bereitgestellt.
Durch das erfindungsgemäße Wendegreiferantriebssystem
wird die zum Schwenken der einzelnen Greiferfinger (gemeinsam mit
der jeweils jedem Greiferfinger zugeordneten Aufschlagspange) erforderliche
Arbeit aufgebracht. Über
das erfindungsgemäße Wendegreiferantriebssystem
wird zudem auch die zum Öffnen oder
Schließen
des durch die Greiferfinger und die jeweilige Aufschlagspange gebildeten,
insgesamt kippbaren Systems erforderliche Betätigungsarbeit aufgebracht.
Das Wendegreiferantriebssystem umfasst vorzugsweise Exzenterstrukturen über welche
das langhubige Schwenken der Greiferfinger in einem Zwangsbetrieb
bewerkstelligt wird. Das kurzhubige Öffnen und Schließen der
Greiferfinger kann durch Kurvenmechanismen und federbelastete Nockenfolger
erfolgen. Die Exzenterstrukturen und Kurvenmechanismen sind vorzugsweise
kinematisch derart gekoppelt, dass diese über einen, gleichförmig umlaufenden
Anker eines gemeinsam genutzten, in den Wendezylinder integrierten
Elektromotors betrieben werden. Alternativ zu diesem Ansatz ist
es auch möglich,
für das
Schwenken der Wendegreifer und für das Öffnen/Schließen derselben
separate, und jeweils für
sich synchronisierte Antriebsmotore vorzusehen.
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Bei
der Ausführung
der Wendegreifereinrichtung als Doppelgreifersystem ist es auch
möglich,
für beide
Greiferarmachsen separate Antriebsmotore vorzusehen und auch hier
im Wesentlichen signaltechnisch die erforderliche Synchronisation
zu bewerkstelligen.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Wendegreiferanordnung derart ausgebildet,
dass diese einen, oder mehrere in den Zylinder eingebundene Elektromotor/motore
umfasst. Der Elektromotor kann insbesondere als hinsichtlich der
Drehung einer Motorausgangswelle präzise steuerbarer Motor, insbesondere Synchron-
oder Schrittmotor ausgebildet sein. Der Motor ist vorzugsweise mit
einer Drehgebereinrichtung versehen die es ermöglicht, die tatsächliche Drehung
des Motors signaltechnisch zu erfassen. Die Aktivierung der Wendegreiferanordnung
erfolgt vorzugsweise unter Einbindung einer Kurvenscheibe oder einer
Exzentereinrichtung. Der Motor kann mit einem Übersetzungsgetriebe versehen
sein, so dass der Motor mit relativ hoher Drehzahl betrieben werden
kann und zur Betätigung
der Kurvenscheibe oder der Exzentereinrichtung relativ große Drehmomente zur
Verfügung
stehen und auch anhand der Motordrehwinkelerfassung eine besonders
präzise
Phasenlagenkontrolle ermöglicht
wird.
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Vorzugsweise
ist die elektromechanische Wendegreiferantriebsanordnung derart
ausgebildet, dass diese noch im Bereich einer Greifernut des entsprechenden
Zylinders (oder Wendetrommel) unterbingbar ist. Es ist möglich, im
Bereich des Wendezylinders eine Schaltung vorzusehen über welche
die Ansteuerung des Motors der Wendegreiferantriebsanordnung erfolgen
kann. Neben der Leistungszufuhr zu dieser Schaltung kann die weitere
elektrische, oder signaltechnische Anbindung der elektromechanischen
Wendegreiferantriebsanordnung an die stationäre Peripherie dann auf die
Bereitstellung der Ansteuerungssignale zur Wendegreiferbetätigung beschränkt sein.
Es ist auch möglich,
die zylinderseitige Steuer- und
Motorbetriebsschaltung so auszubilden, dass dieser lediglich ein
hinsichtlich der momentanen Drehstellung indikatives Signal zugeführt wird,
und die Steuer- und
Motorbetriebsschaltung selbsttätig unter
Berücksichtigung
dieser Winkelinformation eine entsprechende Ansteuerung des Motors
vornimmt.
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Es
ist möglich,
die Wendegreiferantriebsanordnung derart zu gestalten, dass im Zusammenspiel mit
einem Sicherheitskoppelungstrieb ein zum kollisionsfreien Betrieb
der Wendeeinrichtung erforderlicher Mindestsynchronisationseffekt
sichergestellt ist. Dieser Sicherheitskoppelungstrieb kann in der
Art eines konventionellen Wendegreiferantriebs ausgeführt sein,
sodass dieser bei entsprechender erfindungsgemäßer elektromechanischer Ansteuerung der
Wendeeinrichtung mitgeschleppt wird und damit zumindest weitgehend
lastfrei mit dem entsprechenden bogenführenden Wendezylinder (oder
auch Wendetrommel) umläuft.
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Zur
Sicherstellung des erforderlichen Synchronisationseffektes ist vorzugsweise
ein Winkelkodierer vorgesehen, über
welchen die momentane Drehphasenposition des jeweiligen Wendezylinders, oder
eines anderweitig für
den momentanen Drehphasenzustands der Druckmaschine hinreichend
indikativen Elements (z.B. Zylinder, Zylinderzahnrad), erfasst werden
kann. Es ist möglich,
auf Grundlage der über
diesen Winkelkodierer erfassten Informationen die Ansteuerung der
Wendegreifer so vorzunehmen, dass auch drehzahlabhängige Eigenschaften des
Ansprechverhaltens der elektromechanischen Wendegreiferantriebsanordnung
berücksichtigt
werden können.
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Vorzugsweise
ist die Synchronisationseinheit zumindest teilweise schaltungstechnisch
in einen Leitstandsrechner eingebunden, sodass die Ansteuerung der
Wendegreiferantriebsanordnung signaltechnisch auch vom Leitstand
aus koordiniert oder in einem zulässigen Stellbereich abgestimmt
werden kann. Vorzugsweise sind jedoch auch im unmittelbaren Umgebungsbereich
des entsprechend mit einer elektromechanischen Wendegreiferantriebsanordnung
ausgestatteten Wendezylinders schaltungstechnische Vorkehrungen
vorgesehen, durch welche sichergestellt wird, dass zumindest eine
für einen
kollisionsfreien Zylinderumlauf erforderliche Ansteuerung und Mindestsynchronisierung
der Wendegreifer gewährleistet
ist.
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Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine
Schemadarstellung eines erfindungsgemäßen Systems zur signaltechnischen
Ansteuerung einer elektromotorisch betätigten Wendegreifereinrichtung
einer Bogendruckmaschine;
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In 1 ist
stark vereinfacht eine Wendetrommel 1 dargestellt, die
unmittelbar mit einem Druckzylinder 2 eines Druckwerks
zusammenarbeitet. Der Druckzylinder 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel
als doppelt großer
Zylinder ausgeführt
und im Bereich einander diametral gegenüberliegender Greifernuten mit
Greifereinrichtungen 3, 4 versehen. Die Zubringung
des bogenförmigen
Bedruckstoffes zu jenem. Druckzylinder 2 erfolgt in an
sich bekannter Weise über
eine hier nicht näher
dargestellte Trommel bzw. über
einen Transferter. Die Zuordnung der Wendetrommel 1 zu
dem Druckzylinder 2 ist hier nur beispielhaft erfolgt.
Anstelle des Druckzylinders 2 kann eine Bogenaufgabe zu
der Wendetrommel 1 auch durch eine formatvariable Speichertrommel
erfolgen.
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Die
Wendetrommel 1 umfasst Wendegreifereinrichtungen 5, 6 die
derart ausgebildet sind, dass diese in an sich bekannter Weise eine
hintere Querkante des über
den Druckzylinder 2 (oder einer Speichertrommel) zulaufenden
Bedruckstoffes aufgreifen können.
Die hier dargestellte Bogendruckmaschine zeichnet sich dadurch aus,
dass die Wendegreifereinrichtungen 5, 6, sowie
ggf. auch die Greifereinrichtungen 3, 4 des Druckzylinders 2 jeweils
mit einem elektromotorischen Antriebssystem ausgestattet sind, das
in den jeweiligen Zylinder 1, 2 eingebunden ist,
sodass die zur Betätigung
der Wendegreifereinrichtungen 5, 6 und der Zylindergreifereinrichtungen 3, 4 erforderliche
Arbeit auf elektrischem Wege, zumindest weitgehend ohne Leistungsabgriff
aus dem Zylinderzug aufgebracht werden kann.
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Die
Druckmaschine umfasst ein Steuersystem über welches die einzelnen zylinderspezifischen Greiferantriebssysteme
aufeinander abgestimmt maschinensynchron angesteuert werden.
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Die
Ansteuerung der jeweiligen Greiferantriebssysteme erfolgt auf signaltechnischem
Wege. Hierzu wird über
einen in das Druckwerk eingebundenen, insbesondere die Umfangsposition
des Druckzylinders 2 erfassenden Winkelkodierer 12 ein Positionssignal
generiert, das im Bereich des Leitstandsrechners 13 oder
im Bereich der Steuereinrichtung 10 verarbeitet werden
kann. Auf Grundlage des durch den Winkelkodierer 12 erhobenen
Positionssignals erfolgt eine Ansteuerung der Wendegreiferantriebssysteme
des Wendezylinders 1, sowie ggf. auch der Greifereinrichtungen
des Druckzylinders 1.
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Bei
der Ansteuerung der Greiferantriebssysteme wird das Übertragungsverhalten
des jeweiligen elektromechanischen Systems berücksichtigt. Insbesondere werden
auch Abhängigkeiten
des mechanischen Verhaltens des Greiferantriebssystems von der Zylinderdrehzahl
berücksichtigt.
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Bei
dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist
vorgesehen, die Greiferfinger des Druckzylinders 2 während des überwiegenden
Umfangswinkelbereichs des Druckzylinders 2 durch entsprechende Ansteuerung
des Druckzylinder-Greiferfingerantriebssystems
in Schließstellung
zu halten. Die zur Freigabe sowie zur Aufnahme eines Bogens erforderliche
kurzzeitige Öffnung
der Greiferfinger wird durch eine Kurvenmechanik des Greiferfingerantriebssystems
bewerkstelligt. Es ist auch möglich, das
Greiferfingerantriebssystem des Druckzylinders 2 so zu
gestalten, dass die Greiferfinger durch ein Vorspannsystem grundsätzlich in
eine Schließstellung
gedrängt
werden, wobei durch Aktivierung des Greiferfingerantriebssystems
eine dieser Vorspannkraft entgegenwirkende Öffnungskraft generiert wird und
die Greiferfinger entsprechend definiert geöffnet werden.
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Die
Signalbeaufschlagung der zylinderseitigen Leistungsschaltungseinrichtungen
nach Maßgabe
der Steuereinrichtung 10 kann insbesondere auf optischem
Wege erfolgen indem beispielsweise ein mit dem Zylinder umlaufendes
und an die zylinderseitige Schaltung angebundenes optisch aktives
Organ, z.B. eine Photodiode mit einem Steuerungssignal in Form eines
modulierten Lichtstrahles beaufschlagt wird. Es ist möglich, die
erfindungsgemäß vorgesehene
elektromechanische Wendegreiferantriebsanordnung mit einem zumindest
im Grundprinzip konventionellen mechanischen Wendegreiferantriebssystem
zu kombinieren wobei dieses als Hilfs-, oder Notbetriebssystem fungieren
kann. Die erfindungsgemäße elektromechanische
Wendegreiferantriebsanordnung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass durch
dieses das Hilfs- oder Notbetriebsantriebssystem nicht gesperrt
wird, so dass jenes Notantriebssystem einen kollisionsfreien Basisbetrieb
sicherstellen kann.
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Durch
die erfindungsgemäß in den
Wendezylinder eingebundene, mit mindestens einem eigenständigen Elektroantrieb
ausgestattete Wendegreiferantriebsanordnung wird es möglich, die
eigentliche, zur Betätigung
der Wendegreifereinrichtung erforderliche Arbeit auf elektrischem
Wege aufzubringen. Hierdurch wird es möglich, die gemeinsam mit dem entsprechenden
Wendezylinder umlaufenden Wendegreifer zu betreiben, ohne dass im
Rahmen der Betätigung
dieser Wendegreifer eine Lastmomentschwankung im Zylinderzug auftritt.
Hierdurch wird es möglich,
Schwingungsanregungen im Bereich des Zylinderzuges über die
Wendegreifer und deren Antriebsanordnung zu vermeiden. Durch die
Kombination eines elektromechanischen Antriebs mit einem rein mechanischen
Antrieb wird es möglich,
auch bei Ausfall der Elektrik einen ausreichenden Mindestsynchronisationseffekt
zu erreichen.
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Durch
das erfindungsgemäße Konzept
wird es möglich,
auf die bislang bei Wendegreifern erforderlichen (Kurven, Rollen,
Hebel etc.) zu verzichten, oder diese zumindest weniger aufwendig
zu gestalten. Hierdurch entfallen, oder verringern sich die für die Herstellung
und Montage dieser relativ komplexen Komponenten anfallenden Fertigungs-
und Montagekosten. Die erfindungsgemäße Wendegreiferantriebsanordnung
kann baukastenartig für
verschiedenste Formatbreiten bereitgestellt werden. Auf Grundlage
des erfindungsgemäßen Konzeptes
wird es möglich,
die Maschinengeschwindigkeit erheblich zu steigern und dennoch eine
präzise
und sichere Bogenfixierung und Bogenübergabe zu gewährleisten.
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Durch
die mit dem erfindungsgemäßen Konzept
möglich
werdenden präziseren
Bogenübergaben
ergeben sich signifikante Vorteile hinsichtlich der Druckqualität Weiterhin
wird durch das erfindungsgemäße Konzept
ein markanter Lastwechsel, wie er bei konventionellen Systemen durch
die Wendegreiferbetätigung
verursacht wird, vermieden. Insgesamt wird der Räderzug der Druckmaschine entlastet.
Der Zylinderzug dient dann im Wesentlichen nur einer ruhigen, gleichmäßigen (rüttelfreien)
Zylinderabwicklung. Durch das erfindungsgemäße Konzept wird die Gefahr
des Doublierens vermindert und auch die Anzahl offener Schmierstellen
deutlich verringert.
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Es
ist möglich,
die erfindungsgemäße Wendegreiferantriebsanordnung
als Baukasten oder als Tauschmodul auszuführen, das mit wenigen Handgriffen,
gegebenenfalls werkzeuglos aus dem entsprechenden Zylinder entnommen
und ausgetauscht werden kann. Dieser Austausch dieser Wendegreiferantriebsanordnung
kann von dem für
den Normalbetrieb der Druckmaschine zuständigen Bedienpersonal durchgeführt werden.
Es ist möglich,
die erfindungsgemäßen elektromechanischen
Wendegreifermodule so auszubilden, dass diese nach Einbau in den
entsprechenden Wendezylinder autojustiert werden können.
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Die
elektrische Leistungszufuhr kann durch Schleifringsysteme bewerkstelligt
werden. Es ist auch möglich,
die entsprechende Leistungszufuhr auf induktivem Wege zu bewerkstelligen,
indem beispielsweise am Gestell und im Wendezylinder Jochabschnitte
vorgesehen sind die sich in entsprechenden Umfangsstellungen zu
einem Transformatorsystem ergänzen
und eine Spannungseinkoppelung ermöglichen. Durch Kondensatorschaltungen
wird es möglich,
einen Teil der beim Schwenken der Wendegreifer, sowie beim Schließzustandswechsel
des Greifersystems jeweils freiwerdenden Energie zurückzugewinnen
und für
den nächsten
Schwingvorgang der Wendegreifereinrichtung und die nächste Greiferfingeraktivierung
zu speichern.