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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von Schwingungen eines rotierenden Zylinders einer Druckmaschine sowie eine entsprechende Vorrichtung.
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Insbesondere auch im Falle eines Zylindersystems, beispielsweise eines Zylinderpaars, bei dem zumindest einer der Zylinder einen Aufzug aus elastischem Material aufweist, beispielsweise in einer Druckmaschine wie einer Rollenrotationsdruckmaschine, insbesondere einer Tiefdruckmaschine, können Schwingungen bzw. Vibrationen der Zylinder ein beträchtliches Problem darstellen.
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Im Falle einer Tiefdruckmaschine läuft die Bedruckstoffbahn kontinuierlich mit konstanter Bahngeschwindigkeit durch die Druckmaschine. Zur Farbübertragung durchläuft die Bedruckstoffbahn entsprechend der Anzahl der Druckstufen ein oder mehrere Zylinderpaare eines oder mehrerer Druckwerke, welches einen mit einer Druckschablone versehenen Formzylinder sowie einen Presseur umfasst, der die Papierbahn mit einer definierten Kraft gegen den Formzylinder andrückt. Der Presseur umfasst üblicherweise eine drehfest angeordnete Achse und einen um die Achse drehbar gelagerten Mantel, der einen Gummiaufzug aufweist, so dass sich zwischen den beiden Zylindern eine definierte Pressfläche, der Druckstreifen bzw. der so genannte Nip, ausbilden kann.
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Wenn nun ein ganzzahliges Vielfaches der Drehfrequenz des Presseurs mit der Eigenfrequenz des Systems übereinstimmt, werden die Maschinenschwingungen verstärkt, da ein Wellenprofil mit einer Wellenzahl entsprechend der Anregungsordnung aufgeprägt wird, welches die Schwingungen anfacht. Durch diese Schwingungsverstärkung erreichen die Schwingungsamplituden Werte, bei denen u. a. die Druckqualität leidet, insbesondere dahingehend, dass auf dem Druckprodukt eine unerwünschte Streifenstruktur entsteht. Dieser unerwünschte Zustand des Systems wird auch als „Brummen” bezeichnet.
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Im Falle eines solchen „Brummens” bilden sich Amplituden von beispielsweise bis zu 20 μm aus. Gleichzeitig kann ein phasengleiches Temperaturprofil mit Amplituden von ca. 2,5°C gemessen werden. Das Oberflächenprofil kann beispielsweise über eine laseroptische Messung nachgewiesen werden. Labrenz (Labrenz, Henning: „Stabilität des Walzenlaufens bei Druck- und Papiermaschinen”, Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 11, Nr. 313, Düsseldorf 2002) beschreibt die Profilbildung mit Hilfe eines thermoviskoelastischen Gummimaterialmodells und untersucht vier Selbsterregungsmechanismen. Die Gummidehnung aufgrund des Temperaturprofils wird als dominanter Mechanismus für das Aufklingen der Schwingungen identifiziert.
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Aus wirtschaftlichen Gründen ist es nicht möglich, zur Vermeidung von unerwünschten Resonanzschwingungen die Drehzahlen, bei denen dauerhaft produziert wird, einzuschränken, nachdem eine solche Einschränkung des Betriebes vom Kunden, also z. B. der Druckerei, nicht akzeptiert werden würde. Die Problematik wird weiterhin dadurch verschärft, dass eine Druckmaschine, beispielsweise eine Tiefdruckmaschine, in der Praxis mehrere, teilweise bis zu zehn Druckstufen aufweist, z. B. für drei Grundfarben, für Schwarz und für eine Textfarbe, und zwar jeweils sowohl für die Vorder- als auch für die Rückseite einer Bedruckstoffbahn, wobei sich die einzelnen Druckstufen aufgrund ihrer jeweiligen technischen Ausführung leicht unterscheiden können. Weiterhin unterscheiden sich unter Umständen auch die Presseur-Drehfrequenzen in den einzelnen Druckstufen, nachdem die Presseure durch Abnutzung und Überschleifen einen jeweils unterschiedlichen Umfang aufweisen können. In der Praxis kann innerhalb der Maschine somit bei einer Vielzahl von Frequenzen eine Resonanzschwingung auftreten.
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Aus der
DE 100 39 761 A1 ist ein Verfahren zur Reduzierung von Schwingungen, insbesondere zur weitestgehenden Verhinderung von Resonanzschwingungen zweier zueinander schwingbeweglicher Massen bekannt, bei dem die Eigenfrequenz einer schwingfähigen Masse durch Eintrag von mechanischen Spannungen in den Körper der schwingenden Masse derart verändert wird, dass sie nicht mit der Anregungsfrequenz der anderen, Schwingungen erzeugenden Masse übereinstimmt.
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Die
WO 88/03610 A1 betrifft einen Zylinder, bei der die Vibrationsprobleme dadurch gelöst werden sollen, dass innerhalb des Zylinders eine mit Flüssigkeit gefüllte erste Kammer und eine zweite Kammer vorgesehen sind, in der sich ein gasgefüllter, hermetisch verschlossener Gummischlauch befindet, wobei beide Kammern über eine Drosselstelle miteinander verbunden sind. Wenn der Zylindermantel zum Vibrieren neigt, strömt Flüssigkeit durch die Drosselstelle hin und her, so dass durch Flüssigkeitsreibung Schwingungsenergie in Reibungsenergie umgesetzt wird.
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Aus der
US 6,500,304 B1 ist ein Verfahren zum Ändern der Eigenfrequenz einer einen Nip bildenden Zylinderkonstruktion einer Papier verarbeitenden Maschine bekannt, bei dem die Lagersteifigkeit eines hydrostatischen Lagerelements zumindest von einem der Zylinder geändert wird, wodurch sich auch dessen Eigenfrequenz ändert.
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Die
FI 94458 B offenbart Vorrichtungen bei Walzen einer Papiermaschine, die durch Veränderung der Walzenmasse kritische Geschwindigkeiten beeinflussen.
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Die
EP 0 253 981 A1 beschreibt eine Förderwalze für bahnförmiges Material, die einen mit Druckmittel beaufschlagbaren Hohlraum aufweist.
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Durch die
EP 0 363 228 A2 und die
EP 0 453 847 A1 sind oszillierende Walzen bekannt, deren Axialbewegung durch im Ballen angeordnete Druckmittelzylinder hervorgerufen wird.
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Die
DE 100 23 205 A1 offenbart einen Presseur einer Tiefdruckmaschine mit Biegeausgleich und Schmiermittelkreislauf.
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Die
DE 103 21 361 A1 zeigt eine Walze einer Druckmaschine mit Schwingungsdämpfung durch Hohlkugeln.
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Die
DE 103 19 345 B3 betrifft eine Walze für die Druckbehandlung von Warenbahnen, deren Walzenmantel mit Flüssigkeit gefüllt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reduzieren von Schwingungen eines rotierenden Zylinders einer Druckmaschine zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 37 gelöst.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass auf vergleichsweise einfache Weise das Auftreten von unerwünschten Resonanzfrequenzen während des Betriebs zuverlässig vermieden werden kann, indem das System durch Einbringen bzw. Ausleiten von Ballast insbesondere so verstimmt wird, dass die Eigenfrequenz des Systems kein ganzzahliges Vielfaches der aktuellen bzw. eingestellten Drehzahl des Zylinders ist. Durch Füllen des mindestens einen Hohlraums mit Masse bzw. Arbeitsmedium wird die mitschwingende Masse, nicht jedoch die Systemsteifigkeit erhöht, so dass die Eigenfrequenz verringert wird. Das Auftreten eines Brummens bei einer bestimmten Frequenz kann auf diese Weise vermieden werden, so dass das System stabil betrieben werden kann.
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Insbesondere auch im Falle einer Tiefdruckmaschine mit mehreren Druckwerken kann das System so verstimmt werden, dass bei einer gewählten Bahngeschwindigkeit bei keinem der Druckwerke ein Brummen auftritt.
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Als Masse bzw. fließfähiges Arbeitsmedium kann vorzugsweise eine Flüssigkeit verwendet werden wie insbesondere Wasser oder Öl, nachdem Flüssigkeiten besonders leicht zu bewegen sind, beispielsweise mittels eines ohnehin vorhandenen Leitungsdrucks, mittels Schwerkraft oder mittels Pumpen. Besonders bevorzugt als Arbeitsmedium ist ein im Zylinder bzw. im System gegebenenfalls ohnehin vorhandenes Kühl- bzw. Schmiermittel, do dass sich ein separater zweiter Kreislauf erübrigt, wodurch eine konstruktiv besonders einfache und kostengünstige Lösung geschaffen wird. Grundsätzlich sind Flüssigkeiten mit einer möglichst hohen Dichte und gleichzeitiger Akzeptanz hinsichtlich Umweltverträglichkeit und Arbeitsschutz besonders geeignet.
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Als Masse bzw. fließfähiges Arbeitsmedium können jedoch auch fließfähige Feststoffe wie insbesondere Metallkügelchen, beispielsweise Bleikügelchen, mit Vorteil verwendet werden, nachdem sie ein hohes spezifisches Gewicht aufweisen können und daher hinsichtlich der Resonanzfrequenzänderung besonders wirksam sind. Solche fließfähigen Feststoffe können ggf. auf einfache Weise mittels Schwerkraft transportiert werden.
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Gegebenenfalls kann als Masse bzw. fließfähiges Arbeitsmedium auch ein Gemisch aus Flüssigkeit und Feststoff verwendet werden, um die Dichte des Arbeitsmediums zu erhöhen.
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In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung wird der Befüllungszustand des Zylinders mit Arbeitsmedium in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit des Zylinders geändert. Eine solche Änderung des Befüllungszustands kann von einer Bedienperson vorgenommen werden oder selbsttätig gesteuert erfolgen. In beiden Fällen kann beispielsweise nach einer Tabelle gearbeitet werden, die den Befüllungszustand in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit des Zylinders festlegt und die beispielsweise empirisch ermittelt worden sein kann. Der technische Aufwand für eine solche Lösung ist vergleichsweise gering. Auch kann ein selbst lernendes System oder eine Regelung, die kritische Zustände erkennt, zum Einsatz kommen.
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In aliernativer Ausgestaltung der Erfindung wird der Befüllungszustand des Zylinders in Abhängigkeit vom Auftreten einer unerwünschten Schwingung (eines Brummens) geändert. Das Einstellen des Befüllungszustands kann wiederum von einer Bedienperson vorgenommen werden oder selbsttätig gesteuert bzw. geregelt über ein selbst lernendes System oder eine Regelung erfolgen. Ein Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass der Betrieb wie bisher, jedoch mit einem zusätzlichen Stellglied zum Vermeiden des Brummens erfolgen kann.
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In weiterhin alternativer Ausgestaltung der Erfindung wird der Befüllungszustand der Maschine in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit des Zylinders kontinuierlich bzw. ständig geändert, um einer phasenrichtigen Profilbildung vorbeugend entgegenzuwirken.
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Eine Änderung des Befüllungszustands des Zylinders kann stufenweise erfolgen, im einfachsten Fall in zwei Stufen, z. B. „leer” oder „voll” bzw. „teilweise gefüllt” oder „ganz gefüllt”, es können jedoch auch mehrere Stufen vorgesehen sein, entsprechend unterschiedlichen Befüllungszuständen des mindestens einen Hohlraums oder entsprechend einer Befüllung einer unterschiedlichen Anzahl von Hohlräumen, falls mehrere Hohlräume vorgesehen sind.
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In alternativer Ausgestaltung kann der Befüllungszustand des Zylinders während dessen Rotation kontinuierlich geändert werden.
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Auch kann es in weiterhin alternativer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft sein, während der Rotation des Zylinders kontinuierlich zyklisch bzw. rhythmisch abwechselnd Arbeitsmedium einzubringen und auszuleiten, um hierdurch eine phasenrichtige Profilbildung zu vermeiden.
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Im Falle einer selbsttätigen Steuerung des Befüllungszustands des Zylinders kann, je nach Anwendungsfall, eine Steuerung zweckmäßigerweise insbesondere auf der Basis einer gemessenen Rotationsgeschwindigkeit bzw. Rotationsfrequenz des Zylinders erfolgen, auf der Basis einer Bahngeschwindigkeit einer mit dem Zylinder zusammenarbeitenden Bahn, beispielsweise einer Bedruckstoffbahn einer Rollenrotationsdruckmaschine, auf der Basis einer gemessenen Schwingungsfrequenz des Zylinders, oder auf der Basis einer gemessenen Schwingungsamplitude des Zylinders bzw. von dessen Aufzug, o. dgl..
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die statische Durchbiegung des Zylinders in Abhängigkeit vom Befüllungszustand des Zylinders kompensiert wird. Hierdurch kann insbesondere die Druckqualität eines Druckprodukts optimiert werden. Die Durchbiegung des Zylinders kann insbesondere durch Verwendung von verstellbaren Radiallagern erfolgen.
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Bei einem Zylinder mit einer drehfest angeordneten Achse und einem auf der Achse über mindestens ein Lager drehbar gelagerten Mantel, beispielsweise bei einem Presseur, kann das Arbeitsmedium vorteilhafterweise in einen im Inneren der Achse ausgebildeten Hohlraum eingebracht werden, der im Falle eines Presseurs in der Regel ohnehin vorhanden ist, so dass bauliche Änderungen des Zylinders auf ein Minimum beschränkt werden können.
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Der Hohlraum in der Achse eines Presseurs hat bei gängigen Bauarten, d. h. bei Presseuren mit einer Bahnbreite von größer als 3600 mm, beispielsweise ein Volumen von etwa 50 Litern, davon 20 Liter zwischen den Stützlagern, also im Schwingungsbauch. Bei einer mitschwingenden Masse von beispielsweise 500 kg bewirkt ein zusätzlicher Ballast von 50 kg eine Änderung der Eigenfrequenz von annähernd 5%, also jedenfalls ausreichend, um den Bereich der stabil fahrbaren Drehzahlen der Maschine zu vergrößern.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Arbeitsmedium in einen Raum zwischen Achse und Mantel geleitet. Diese Lösung ist insbesondere dann von erheblichem Vorteil, wenn als Arbeitsmedium ein zwischen Achse und Mantel ohnehin vorhandenes, den Zylinder z. B. im Kreislauf durchströmendes Arbeitsmedium wie insbesondere eine Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit, beispielsweise ein Kühl- und Schmieröl verwendet wird, wobei zur Änderung eines Befüllungszustandes lediglich das Volumen dieses Stroms geeignet gesteuert wird.
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Auch im Falle, dass das Arbeitsmedium in einen Hohlraum der Achse geleitet wird, kann eine ohnehin vorhandene Kühl- bzw. Schmierflüssigkeit mit Vorteil als Arbeitsmedium verwendet werden, indem das Arbeitsmedium dem Kreislauf entnommen bzw. in diesen zurückgeführt wird.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann zum Steuern des Befüllungszustandes des Zylinders innerhalb des Hohlraums eine Verdrängungseinrichtung angeordnet sein. Diese kann beispielsweise als druckmittelbeaufschlagter Membrankörper wie z. B. einem druckluftbetätigten Schlauch oder Ballon ausgebildet sein oder mindestens einen, vorzugsweise zwei gegenläufige Kolben umfassen, die sich bei maximalem Befüllungszustand des Hohlraums vorzugsweise in der Zylindermitte befinden, um auf diese Weise die mitschwingende Masse zusätzlich zu erhöhen.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform kann an den rotierenden Teilen des Zylinders ein schaufelartiges Profil verwendet werden, um lediglich durch Öffnen und Schließen von Ventilen das Befüllen und Entleeren zu ermöglichen.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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2 eine schematische Schnittansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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3 eine schematische Schnittansicht einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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4 eine teilweise schematisierte Schnittansicht einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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5 einen Teil eines Längsschnitts nach 4, jedoch in einer Ebene senkrecht hierzu, und
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6 eine Schnittansicht einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Die 1 bis 3 zeigen die Erfindung jeweils anhand eines Zylinderpaars 03, bei dem ein Zylinder 02 mit einem elastischen Aufzug 2 beispielsweise aus Gummi mit einem weiteren Zylinder 01 zusammenarbeitet, beispielsweise ein (nicht näher dargestelltes) bahnförmiges Material fördernd oder bearbeitend zusammenwirkt, insbesondere einen Druckspalt für eine Bedruckstoffbahn bildend zusammenarbeitet. Insbesondere können die Zylinder 01; 02 die Zylinder 01; 02 einer nicht näher dargestellten Druckmaschine an sich bekannter Bauart, insbesondere einer Rollenrotationsdruckmaschine sein. Im Einzelnen kann der Zylinder 01 ein Formzylinder 01 und der Zylinder 02 ein Presseur 02 eines Druckwerks 03 einer Tiefdruckmaschine sein. Ggf. kann die Druckmaschine mehrere Druckwerke 03 zum Bedrucken der Bedruckstoffbahn beispielsweise mit mehreren Druckfarben umfassen. Entsprechendes gilt für die Ausführungsform nach 4 und 5.
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Während die 1 bis 3 die Erfindung jeweils im Zusammenhang mit einem zwei Zylinder 01; 02 umfassenden Zylinderpaar 03 zeigen, ist klar, dass die Erfindung auch bei einem einzelnen Zylinder 01 oder 02 angewandt werden kann oder bei einem Zylinder 01; 02, der möglicherweise mit mehr als einem weiteren Zylinder 02; 01 zusammenarbeitet.
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Obwohl im Falle der 1 bis 3 die Erfindung an jeweils beiden Zylindern 01 und 02 realisiert dargestellt ist, ist klar, dass die Erfindung auch nur an einem der beiden Zylinder 01; 02 des Zylinderpaars 03 realisiert sein könnte, beispielsweise nur am Zylinder 02 bzw. Presseur 02 oder ggf. auch nur am Zylinder 01 bzw. Formzylinder 01.
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Es wird zunächst auf die erste Ausführungsform nach 1 Bezug genommen. Der Zylinder 01 bzw. Formzylinder 01 des Zylinderpaars 03, welches insbesondere ein Druckwerk 03 einer Tiefdruckmaschine definieren kann, ist an seinen Wellen 04; 06 mittels Lager 07; 08 an einem nicht näher dargestellten Gerätegestell mittels nicht näher dargestellter Antriebe drehbar gelagert. Der Zylinder 01 weist einen Hohlraum 09 auf, der mit einem in der Welle 06 ausgebildeten Kanal 11 in Verbindung steht.
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Über den Kanal 11 ist ein fließfähiges Arbeitsmedium 12, insbesondere eine Flüssigkeit 12, beispielsweise Öl 12 oder Wasser 12 in den Hohlraum 09 einbringbar bzw. aus dem Hohlraum 09 ausleitbar, wie durch den Doppelpfeil angedeutet, um bei Rotation des Zylinders 01 dessen Eigenfrequenz bzw. Resonanzfrequenz durch Einbringen von Massen 12 bzw. Arbeitsmedium 12 zu ändern oder, in anderen Worten, um den Zylinder 01 zu verstimmen. Der Befüllungszustand des Zylinders 01 wird also insbesondere so verändert, dass die Eigenfrequenz des Zylinders 01 kein ganzzahliges Vielfaches der aktuellen bzw. der eingestellten bzw. gewünschten Drehfrequenz des Zylinders 01 ist.
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Der Kanal 11 kann über (nicht dargestellte) Drehdurchgänge an sich bekannter Bauart und über eine Leitung 13 mit einem Speicher 14 für Arbeitsmedium 12 in Verbindung stehen. Im Förderweg des Arbeitsmediums 12 kann eine Fördereinrichtung 16 wie beispielsweise eine hinsichtlich ihrer Förderrichtung umkehrbare Pumpeneinrichtung 16 vorgesehen sein, über die das Arbeitsmedium 12 gezielt in den Hohlraum 09 des Zylinders 01 eingebracht oder aus dem Hohlraum 09 ausgeleitet werden kann. Ggf. kann das Fördern, zumindest in einer der beiden Förderrichtungen, auch mittels eines ohnehin vorhandenen Leitungsdrucks des Arbeitsmediums 12, beispielsweise von Wasser 12, oder mittels Schwerkraft oder mittels einer Kombination von Schwerkraft und Leitungsdruck erfolgen. Die Fördereinrichtung 16 kann in solchen Fällen eine geeignete Ventileinrichtung 16 umfassen bzw. von einer Ventileinrichtung 16 gebildet sein. Die Fördereinrichtung 16 kann, wie hier dargestellt, außerhalb oder, insbesondere bei anderen Zylinderkonstruktionen wie beispielsweise im Falle des Zylinders 02 (vgl. weiter unten), alternativ auch innerhalb des Zylinders 01 angeordnet sein.
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Die Steuerung des Förderstromes des Arbeitsmediums 12 und somit des Befüllungszustands des Hohlraums 09 des Zylinders 01 kann, wie weiter oben erläutert, durch eine Bedienperson eingestellt werden, beispielsweise nach einer empirisch ermittelten Tabelle in Abhängigkeit von der Drehzahl des Zylinders 01 oder in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit der Bedruckstoffbahn.
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Die Steuerung des Befüllungszustands des Zylinders 01 kann aber auch selbsttätig gesteuert oder geregelt mittels einer Steuereinrichtung 17 bzw. einer Regeleinrichtung 17 erfolgen, beispielsweise in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit oder -frequenz des Zylinders 01, in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit einer Bedruckstoffbahn, in Abhängigkeit vom Auftreten einer Resonanzschwingung, in Abhängigkeit von einer gemessenen Schwingungsfrequenz des Zylinders 01 bzw. eines hierauf möglicherweise vorgesehenen Aufzugs, in Abhängigkeit von einer gemessenen Schwingungsamplitude des Zylinders 01 bzw. eines hierauf möglicherweise vorgesehenen Aufzugs, oder ebenfalls in Abhängigkeit von einer Tabelle o. dgl..
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Der Befüllungszustand des Zylinders 01 kann stufenweise oder kontinuierlich geändert werden, wie ebenfalls weiter oben bereits erläutert. Im Falle einer stufenweisen Änderung des Befüllungszustands bestehen im einfachsten Fall zwei Befüllungszustände, nämlich „leer” und „voll” oder „erster Befüllungszustand” und „zweiter Befüllungszustand”. Es kann zusätzlich eine beliebige Anzahl weiterer Befüllungszustände vorgesehen sein. Ggf. kann der Befüllungszustand des Zylinders 01 ständig geändert bzw. nachgeregelt werden.
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Auch ist es möglich, während der Rotation des Zylinders 01 kontinuierlich zyklisch Arbeitsmedium 12 einzuleiten und auszuleiten, um hierdurch einen Aufbau von Resonanzschwingungen zu vermeiden.
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Der Zylinder 02 des Zylinderpaars 03 bzw. des Druckwerks 03, der insbesondere als Presseur 02 ausgebildet sein kann, umfasst eine drehfest gelagerte Welle 18 bzw. Achse 18 sowie einen zylindrischen Mantel 19, der mittels Lager 21 relativ zur Achse 18 drehbar gelagert ist. Der Zylinder 02 trägt einen flexiblen Aufzug 22 beispielsweise aus Gummi und ist an den Zylinder 01 einen Druckspalt 23 bzw. Nip 23 bildend anstellbar und kann zu diesem Zweck an Trägern 24 an- und abstellbar gelagert sein.
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Zwischen Mantel 19 und Achse 18 weist der Zylinder 02 einen Hohlraum 26 auf, dem Kühlflüssigkeit 27 bzw. Schmierflüssigkeit 27, insbesondere ein Kühl- und Schmieröl 27, im Kreislauf zuführbar ist. Hierzu wird dem Hohlraum 26 von einem Speicher 28 für Kühl- und Schmieröl 27 über eine Zuführleitung 29 Kühl- und Schmieröl 27 zugeführt und über eine Rückführleitung 31 wieder zum Speicher 28 zurückgeführt. Dieses Kühl- und Schmieröl 27 wird durch geeignete Steuerung des Volumens des Flüssigkeitsstroms gleichzeitig als Arbeitsmedium 27 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet. Im Förderweg des Arbeitsmediums 27 kann wiederum eine geeignete Fördereinrichtung 32 vorgesehen sein, die z. B. als Pumpeneinrichtung 32 und/oder Ventileinrichtung 32 ausgebildet sein kann und wiederum von einer Bedienperson oder alternativ mittels einer geeigneten Steuereinrichtung 33 oder Regeleinrichtung selbsttätig betätigbar ist.
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Hinsichtlich der Fördermöglichkeiten des Arbeitsmediums 27 und der Steuerung des Befüllungszustands des Zylinders 02 wird auf die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem Zylinder 01 verwiesen.
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Gemäß einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann die Versorgung des Zylinders 01 mit Arbeitsmedium 12 bzw. 27 über den Kühl- und Schmiermittelkreislauf des Zylinders 02 erfolgen, der entsprechend angezapft wird; auf ein separates Arbeitsmedium 12 und den entsprechenden zusätzlichen Speicher 14 hierfür kann in diesem Fall verzichtet werden.
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Die zweite Ausführungsform gemäß 2 entspricht in weiten Teilen derjenigen gemäß 1 und es wird insoweit hierauf Bezug genommen.
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Unterschiedlich bei der zweiten Ausführungsform ist zum einen, dass im Falle des Zylinders 01 das Arbeitsfluid 12 im Kreislauf geführt ist, ähnlich wie im Falle des Zylinders 02 der ersten Ausführungsform nach 1.
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Unterschiedlich ist zum anderen, dass im Inneren der Achse 18 des Zylinders 02 ein Hohlraum 34 ausgebildet ist und beidseitig mit Kanälen 36 in Verbindung steht, die über geeignete Drehdurchführungen an sich bekannter Art mit nicht näher dargestellten Leitungen für ein im Kreislauf gesteuert gefördertes Arbeitsfluid 12 verbunden sind, so dass sich innerhalb des Hohlraums 34 unterschiedliche Befüllungszustände mit Arbeitsfluid 12 einstellen können, wie dies bereits im Zusammenhang mit 1 ausführlich erläutert wurde.
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Ggf. kann auch innerhalb der feststehenden Achse 18 bzw. des Hohlraums 34 eine Pumpe 37 vorgesehen sein, über die anstelle eines separaten Arbeitsmediums 12 das im Raum 26 zwischen der Achse 18 und dem Mantel 19 ohnehin bereits vorhandene Kühl- und Schmieröl 27 als Arbeitsmedium 27 verwendet wird, wozu zwischen Hohlraum 34 und Raum 26 in der Achse 18 eine Verbindungsleitung 38 o. dgl. ausgebildet sein kann, oder aber der gesamte Raum 26 kann zusätzlich zum Hohlraum 34 der Achse 18 als Aufnahmeraum für zusätzlichen Ballast bzw. Arbeitsmedium 12 bzw. 27 dienen.
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Die dritte Ausführungsform gemäß 3 entspricht in weiten Teilen der zweiten Ausführungsform gemäß 2 und es wird insoweit hierauf Bezug genommen.
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Unterschiedlich ist insbesondere, dass im Falle der dritten Ausführungsform innerhalb des Hohlraums 09 bzw. 34 eine fernsteuerbare Verdrängungseinrichtung 39, 39 bzw. 41, 41 vorgesehen ist, über die der Befüllungszustand des Hohlraums 09 bzw. 34 veränderbar ist. Eine solche Verdrängungseinrichtung 39, 39 bzw. 41, 41 könnte beispielsweise von einem druckmittelbeaufschlagbaren Membrankörper, insbesondere einem druckluftbeaufschlagbaren Schlauch, Ballon o. dgl. gebildet sein. Im Falle der beispielsweise gewählten Ausführungsform umfasst die Verdrängungseinrichtung 39, 39 bzw. 41, 41 jeweils zwei mittels motorisch antreibbarer Spindeleinrichtungen 40 bzw. 44 jeweils gegenläufig bewegbare Kolben 39; 39 bzw. 41; 41, die mit der zylindrischen Oberfläche des zugeordneten Hohlraums 09 bzw. 34 zusammenwirken und zwischen sich einen arbeitsmediumfreien Raum 42 bzw. 43 definieren, dessen Größe in Abhängigkeit vom gewünschten Befüllungszustand veränderbar ist. Beim maximalen Befüllungszustand sollten sich die beiden Kolben 39; 39 bzw. 41; 41 jeweils in der Zylindermitte befinden, wodurch die im Resonanzfall mitschwingende Masse zusätzlich erhöht wird und der Effekt der Verstimmung zusätzlich vergrößert wird. Die Dicke der Kolbenböden ist Zweckmäßigerweise so zu bestimmen, dass der Unterschied zwischen „Hohlraum leer” und „Hohlraum voll beladen” möglichst groß ausfällt.
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Die beispielsweise bei Tiefdruckmaschinen zur Anwendung kommenden Zylinder 01; 02 weisen oftmals eine im Vergleich zu ihrem Durchmesser sehr große axiale Länge auf, die zu einem unerwünschten Durchbiegen des Zylinders 01 bzw. 02 führen kann. Diese Problematik wird aufgrund des erfindungsgemäß zeitweilig zugeführten zusätzlichen Ballasts noch verschärft, wobei die Durchbiegung in Abhängigkeit vom Befüllungszustand zeitlich variiert. Um diese Problematik weitgehend auszuschalten, ist erfindungsgemäß eine entsprechende Kompensationseinrichtung vorgesehen. Anhand eines vierten Ausführungsbeispiels gemäß 4 und 5 wird das Kompensieren der Durchbiegung eines Zylinders 02 in Abhängigkeit vom Befüllungszustand erläutert.
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Der Zylinder 02, z. B. ein Gegendruckzylinder 02, insbesondere ein Presseur 02 für einen Tiefdruck-Formzylinder 01 (in 4 und 5 nicht dargestellt) in einer Rotationsdruckmaschine, umfasst wiederum eine Achse 18, an der ein Mantel 19 drehbar gelagert ist, wobei die Achszapfen 45 in einer Lager- und Hebeeinrichtung 46 drehfest gelagert sind. Der Mantel 19 weist an seiner Außenfläche einen hier nicht dargestellten elastischen Belag z. B. aus Gummi auf. Zwischen dem Mantel 19 und der Achse 18 sind Wälzlager 47, z. B. Zylinderrollenlager 47 angeordnet.
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Jedes Ende 53 des Mantels 19 ist mittels eines Wälzlagers 48, beispielsweise mittels eines Rillenkugellagers 48 auf dem jeweiligen Achszapfen 45 der Achse 18 gelagert. Zwischen Achse 18 und Mantel 19 ist jeweils eine Stelleinrichtung 49, z. B. ein Arbeitszylinder 49 angeordnet, dessen Stößel 51 jeweils in vertikaler radialer Richtung von der Achse 18 nach oben gegen einen Innenring 52 des Rillenkugellagers 48 wirkt.
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Im Bereich eines jeden Endes 53 des Mantels 19 ist das jeweilige Wälzlager 48 mit Stellantrieb 49 somit zur Veränderung des Abstandes in radialer Richtung zwischen Mantel 19 und Achse 18 angeordnet. Zwischen diesen Wälzlagern 48 mit Stellantrieb 49 sind ein oder mehrere, vorzugsweise zwei Wälzlager 47 ohne die Möglichkeit zur Veränderung des Abstandes in radialer Richtung zwischen Achse 18 und Mantel 19 angeordnet.
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Der Innenring 52 eines jeden Rillenkugellagers 48 wird von einer Buchse 54 getragen. Der Außenring 56 des Rillenkugellagers 48 ist von einer konzentrisch angeordneten Buchse 57 umgeben.
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Jeder Arbeitszylinder 49 weist eine Fluidzufuhr 58 auf, welche über eine Leitung 59, z. B. einen Hochdruckschlauch mit einer nicht dargestellten Druckölquelle verbunden ist. Die beidendig angeordneten Arbeitszylinder 49 sind je nach Erfordernis einzeln oder synchron betätigbar.
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Im Hohlraum 26 zwischen der Achse 18 und dem Mantel 19 ist ein Kühl- und Schmiermittel 27, insbesondere ein Kühl- und Schmieröl 27, welches gleichzeitig als Arbeitsmedium 27 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient, im Kreislauf geführt. Der Kreislauf erstreckt sich innerhalb des Zylinders 02 von einem ersten Fluideinlaß oder -auslaß 61 im ersten hohlen Achszapfen 45 durch die Hohlräume 26 und Bypässe 62 im Bereich der Zylinderrollenlager 47 hindurch zu einem zweiten, nicht dargestellten Fluideinlaß oder -auslaß im nicht dargestellten zweiten hohlen Achszapfen 45. Es sei angemerkt, dass der Zylinder 02 in der Darstellung gemäß 4 rechts von der Mittelebene 63 spiegelbildlich ausgebildet ist.
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Infolge des Durchlaufs des Arbeitsmediums 27 werden die Wälzlager 47; 48 geschmiert und die Innenfläche des Mantels 19 gekühlt. Aufgrund der Möglichkeit einer Einstellung des Befüllungszustands des Zylinders 02 mit Arbeitsmedium 27, die entsprechend den Ausführungen im Zusammenhang mit den vorhergehenden Ausführungsformen erfolgen kann, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird, kann die Eigenfrequenz des Zylinders 02 bei Bedarf verändert werden.
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In Abhängigkeit vom Befüllungszustand des Zylinders 02 wird der Biegedruck des Arbeitszylinders 49 auf die Enden 53 des rohrförmigen, beispielsweise aus Stahl oder Aluminium bestehenden Mantels 19 variiert, beispielsweise mittels eines Drucks zwischen 10 und 100 bar, und auf diese Weise kann eine Biegelinie in Abhängigkeit vom Befüllungszustand des Zylinders 02 eingesteht werden bzw. eine ansonsten zu erwartende Durchbiegung kompensiert werden.
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In 4 ist des Weiteren eine Steuereinrichtung 64 gezeigt, welche zusammen mit der Stelleinrichtung 49 und den verstellbaren Radiallagern 48 bzw. Wälzlagern 48 sowie den zugeordneten Komponenten eine Kompensationseinrichtung 66 zum Kompensieren der Durchbiegung des Zylinders 02 in Abhängigkeit von dessen Befüllungszustand definiert. Als Stellgröße 67 für die Steuereinrichtung 64 kann beispielsweise das dem Befüllungszustand entsprechende Volumen des im Hohlraum befindlichen Arbeitsmediums 27 dienen.
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Die fünfte Ausführungsform gemäß 6 entspricht in weiten Teilen derjenigen gemäß 2 bzw. 3, dort jeweils der obere Zylinder 02, und es wird insoweit hierauf Bezug genommen. 6 zeigt einen Presseur 02 mit einer hohlen Achse 18, auf der ein rotierender Mantel 19, der einen Aufzug 22 aus Gummimaterial trägt, über Lager 21 drehbar gelagert ist.
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Im Raum 26 zwischen der hohlen Achse 18 und dem rotierenden Mantel 19 fließt Kühl- und Schmierflüssigkeit 27 im Kreislauf. Die Hohlräume 34 der hohlen Hachse 18 dienen der Aufnahme von zusätzlichen Massen 12; 27. Über Kanäle 36 können die zusätzlichen Massen 12; 27 in axialer Richtung den Hohlräumen 34 zugeführt oder aus diesen abgeführt werden. Die zusätzlichen Massen 12; 27 können hier von der Kühl- und Schmierflüssigkeit 27 gebildet sein, welche mittels Ventilen 68 vom Raum 26 den Hohlräumen 34 im Inneren der Achse 18 zuführbar sind.
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Auch wenn im Vorstehenden stets von einem Zylinder bzw. Zylinderpaar usw. die Rede ist, versteht es sich, dass hierunter auch Walzen und andere Rotationskörper zu subsumieren sind.
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Grundsätzlich kann die Erfindung konstruktiv vorzugsweise so realisiert werden, dass in den zu verstimmenden Zylindern 01; 02 möglichst große, mitschwingende Hohlräume 09; 26; 34 vorgesehen werden, die wahlweise leer bleiben bzw. nur teilweise gefüllt bleiben (z. B. mit Kühl- und Schmierflüssigkeit) oder mit einer möglichst großen Masse belegt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Zylinder, Formzylinder
- 02
- Zylinder, Presseur
- 03
- Zylinderpaar, Druckwerk
- 04
- Welle (01)
- 05
-
- 06
- Welle (01)
- 07
- Lager (01)
- 08
- Lager (01)
- 09
- Hohlraum (01)
- 10
-
- 11
- Kanal (06)
- 12
- Massen, Arbeitsmedium, Flüssigkeit, Öl, Wasser
- 13
- Leitung
- 14
- Speicher
- 15
-
- 16
- Fördereinrichtung, Pumpeneinrichtung, Ventileinrichtung
- 17
- Steuereinrichtung, Regeleinrichtung
- 18
- Welle, Achse (02)
- 19
- Mantel (02)
- 20
-
- 21
- Lager (02)
- 22
- Aufzug (02)
- 23
- Druckspalt, Nip
- 24
- Träger
- 25
-
- 26
- Hohlraum (02)
- 27
- Massen, Arbeitsmedium, Flüssigkeit, Kühlflüssigkeit, Schmierflüssigkeit, Öl, Kühl- und Schmieröl
- 28
- Speicher
- 29
- Zuführleitung
- 30
-
- 31
- Rückführleitung
- 32
- Fördereinrichtung, Pumpeneinrichtung, Ventileinrichtung
- 33
- Steuereinrichtung, Regeleinrichtung
- 34
- Hohlraum (18)
- 35
-
- 36
- Kanäle (18)
- 37
- Pumpe, Pumpeneinrichtung
- 38
- Verbindungsleitung
- 39
- Kolben (02), Verdrängungseinrichtung
- 40
- Spindeleinrichtung (02)
- 41
- Kolben (01), Verdrängungseinrichtung
- 42
- Raum (02)
- 43
- Raum (01)
- 44
- Spindeleinrichtung (01)
- 45
- Achszapfen (02)
- 46
- Lager- und Hebeeinrichtung
- 47
- Wälzlager, Zylinderrollenlager
- 48
- Wälzlager, Rillenkugellager, Radiallager
- 49
- Stelleinrichtung, Arbeitszylinder
- 50
-
- 51
- Stößel
- 52
- Innenring
- 53
- Ende (19)
- 54
- Buchse
- 55
-
- 56
- Außenring
- 57
- Buchse
- 58
- Fluidzufuhr
- 59
- Leitung
- 60
-
- 61
- Fluideinlaß/-auslaß
- 62
- Bypass
- 63
- Mittelebene
- 64
- Steuereinrichtung
- 65
-
- 66
- Kompensationseinrichtung
- 67
- Stellgröße
- 68
- Ventile
