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Die
Erfindung betrifft einen Changierantrieb gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In
Druckeinheiten bzw. Drucktürmen von Rotationsdruckmaschinen
treten häufig Querschwingungen auf, welche durch Axialbewegungen
von in Farb- und/oder Feuchtwerken vorhandenen axial changierenden
Zylinder hervorgerufen werden. Axial changierende Zylinder im Farbwerk
sind beispielsweise Reibzylinder. Durch immer schneller laufende Rotationsdruckmaschinen
rücken die Anregungsfrequenzen der Reibzylinder immer näher
an die Eigenfrequenz der Druckeinheiten bzw. Drucktürme
von Rotationsdruckmaschinen heran. Deshalb ist der Massenausgleich
aller in ihrer Achsrichtung bewegten Teile von großer Bedeutung.
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Durch
die
DE 10 2005
029 142 A1 ist bekannt, im Fall von mehreren Reibzylindern
im Farbwerk eines Druckwerks diese phasenversetzt zueinander axial
zu bewegen. Bei zwei Reibzylindern je Farbwerk werden diese z. B.
in ihrer Axialbewegung um 180°, bei drei Reibzylindern
um 120° gegeneinander phasenversetzt betrieben bzw. bereits
entsprechend mechanisch gekoppelt montiert.
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Durch
die
WO 2007/000311
A1 ist bekannt, zwei unmittelbar zusammenwirkende, aneinander anliegende
Zylinder zu changieren. Dabei kann die Changierbewegung gegenläufig
erfolgen.
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Zum
axialen Changieren werden Changierantriebe eingesetzt, welche ein
von einem synchron zu einem changierenden Zylinder rotierenden Zylinder
mittels verzahnter Stirnräder oder von dem changierenden
Zylinder selbst angetriebenes, mit dem changierenden Zylinder eine
Changierbewegung ausführendes Querverreibgetriebe, einen
von dem Querverreibgetriebe angetriebenen Kurbeltrieb mit einer
senkrecht zu der Zylinderachse des changierenden Zylinders verlaufenden
Kurbelachse und einem um die Kurbelachse umlaufenden Kurbelzapfen, sowie
ein mit der Kurbel und einem Seitengestell eines Druckwerks bzw.
einer Druckeinheit oder eines Druckturms der Rotationsdruckmaschine
verbundenes Pleuel umfassen. Alternativ kann der Changierantrieb
auch seitengestellfest angeordnet sein, wobei das Querverreibgetriebe
von einem Antriebsmotor angetrieben ist, beispielsweise dem selben
Antriebsmotor, der den changierenden Zylinder oder einen synchron
mit dem changierenden Zylinder rotierenden Zylinder antreibt, oder
einem eigenen Antriebsmotor, wobei im Falle einer seitengestellfesten
Anordnung das Pleuel nicht mit dem Seitengestell, sondern mit einer
einen Zapfen des changierenden Zylinders aufnehmenden, Axialkräfte
in Zug- und Druckrichtung übertragenden, axial verschiebbaren
Lagerung verbunden ist. Ein solcher Changierantrieb ist beispielsweise
durch die
WO 2005/097505
A2 bekannt.
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Nachteilig
an derartigen Changierantrieben ist, dass die von ihnen erzeugte
Axialbewegung nicht harmonisch, also nicht vollkommen sinusförmig
ist. Hierdurch kommt es bei einer Verwendung von zwei oder mehreren
Reibzylindern in einem Druckwerk zu keinem vollkommenen Kräfteausgleich
und damit selbst bei identischen Massen der phasenversetzt gegenläufig
changierenden Reibzylinder zu Querschwingungen in einer Oberfrequenz,
welche der Grundfrequenz der Changierung jedes einzelnen Reibzylinders
multipliziert mit Anzahl der gegenläufig changierenden
Reibzylinder entspricht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Changierantrieb zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass der oder die mittels eines Changierantriebs in axialer Richtung
changierenden Zylinder harmonische, also vollkommen sinusförmige
Changierbewegungen ausführen. Dies wird durch eine zug-,
druck- und biegesteif angeordnete Führungskulisse mit einem
Führungsausschnitt erreicht, in welchen der Kurbelzapfen
eingreift, und in dem der Kurbelzapfen im Unterschied zu einer Verwendung
eines Pleuels ohne Einfluss auf die Changierbewegung eine Bewegung
senkrecht zur Zylinderachse ausführen kann, so dass die
Changierbewegung nur durch die Bewegungskomponente des Kurbelzapfens
in Richtung der Zylinderachse erzeugt wird. Eine solche Anordnung
bzw. ein solches Übertragungsgetriebe wird auch Kreuzschubkurbel
genannt und dient einer Umwandlung einer umlaufenden Drehbewegung
in eine lineare, harmonische Schwingungsbewegung. Dadurch werden
im Gegensatz zu einer Verwendung eines Pleuels bei allen um 180° zueinander
versetzten Positionen des Kurbelzapfens bei einer Umdrehung der
Kurbelachse betragsmäßig identische vollkommen
sinusförmige Momentanbeschleunigungen und Momentangeschwindigkeiten
der Changierbewegung erzielt. Durch phasenversetzte Überlagerung
derart vollkommen sinusförmiger Changierbewegungen ist
es nunmehr möglich, bei zwei oder mehr phasenversetzt gegenläufig
changierenden Zylindern ein vollkommener Massen- und damit Kräfteausgleich
zu schaffen. Hierdurch können höhere Produktionsgeschwindigkeiten
von mit derartigen Changierantrieben ausgestatteten Druckwerken
und Rotationsdruckmaschinen erzielt werden. Außerdem verringert
sich etwa bei unterschiedlicher Wasserfüllung der changierenden
Zylinder die Amplitude der Querschwingungen auf die durch die Changierbewegung
der einzelnen Zylinder gegebene Grundfrequenz, gegenüber
der der Grundfrequenz multipliziert mit der Anzahl der phasenversetzt
gegenläufig changierenden Zylinder entsprechenden Oberfrequenz.
Im Idealfall ist die Erreger-Amplitude der Oberfrequenz gleich null,
wodurch nur die Grundfrequenz als Erreger-Frequenz zum tragen kommt.
Hierdurch kann ein großer Abstand der Frequenz der Querschwingungen
zur Eigenfrequenz der Druckeinheiten bzw. Drucktürme von
Rotationsdruckmaschinen gewahrt werden, wodurch das Auftreten von
Resonanz auch bei höheren Produktionsgeschwindigkeiten
wirkungsvoll verhindert wird.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden
näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines vertikalen Querschnitts durch einen
Changierantrieb;
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2 eine
schematische Darstellung eines horizontalen Querschnitts durch den
Changierantrieb aus 1;
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3 eine
schematische Darstellung des Changierantriebs aus 1 in
einer Ansicht in Richtung Zylinderachse eines changierenden Zylinders im
Schnitt;
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4 eine
schematische Darstellung eines zwei gegenläufig phasenversetzt
changierende Zylinder antreibenden Changierantriebs in einer teilweise
horizontal geschnittenen Draufsicht;
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5 den
Changierantrieb aus 4 in einem teilweise vertikalen
Querschnitt;
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6 den
Changierantrieb aus 4 in einer Ansicht in Richtung
der Zylinderachsen der changierenden Zylinder;
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7 eine schematische Darstellung einer Kreuzschubkurbel
mit Gegenlagerführung des Changierantriebs aus 4 in
einer Seitenansicht 7a und in einer Draufsicht 7b;
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8 eine
perspektivische Darstellung der Kreuzschubkurbel aus 7.
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Ein
in den 1 bis 3 dargestellter Changierantrieb 01 für
einen changierenden Zylinder 02, beispielsweise einem Reibzylinder 02 eines Druckwerks
einer Rotationsdruckmaschine, umfasst im Wesentlichen einen von
dem changierenden Zylinder 02 angetriebenes, gemeinsam
mit dem Zylinder 02 in Richtung dessen Zylinderachse Z
eine Changierbewegung ausführendes Querverreibgetriebe 03 und
einem von dem Querverreibgetriebe 03 angetriebenen Kurbeltrieb 04 mit
einem um eine senkrecht zu der Zylinderachse Z des changierenden Zylinders 02 verlaufende
Kurbelachse K umlaufenden Kurbelzapfen 05. Der Changierantrieb 01 umfasst
eine zug-, druck- und biegesteif mit einem Seitengestell 06 des
Druckwerks verbundene Führungskulisse 07, mit
einem senkrecht zur Zylinderachse Z und zur Kurbelachse K verlaufenden,
den Kurbelzapfen 05 aufnehmenden Führungsausschnitt 08,
in welchen der Kurbelzapfen 05 eingreift. Die sich senkrecht
zur Zylinderachse Z und zur Kurbelachse K erstreckende Länge
L des Führungsausschnitts 08 entspricht dem Abstand
zwischen zwei um 180° zueinander versetzten Positionen,
beispielsweise dem oberen und dem unteren Totpunkt, des Kurbelzapfens 05 während
einer Umdrehung der Kurbelachse K.
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Der
Changierantrieb 01 weist eine ein Verdrehen des Changierantriebs 01 um
die Zylinderachse Z verhindernde Drehmomentstütze 09 auf.
Die Drehmomentstütze 09 umfasst einen parallel
zur Zylinderachse Z verlaufenden Zapfen 10 und eine ebenfalls
parallel zur Zylinderachse Z verlaufende Aufnahme 11, in
welche der Zapfen 10 eingreift. Der Zapfen 10 und
die Aufnahme 11 sind in Richtung der Zylinderachse Z relativ
zueinander verschiebbar. Hierdurch kann der gemeinsam mit dem changierenden
Zylinder 02 axial bewegte Changierantrieb 01 gemeinsam
mit dem changierenden Zylinder 02 wandern und gleichzeitig
gegen ein Verdrehen durch die auftretenden Drehmomente abgestützt
werden.
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Am
Kurbelzapfen 05 ist ein Lager 12, z. B. Wälzlager 12 oder
ein Gleitlager angeordnet. Die sich in Richtung der Zylinderachse
Z erstreckende Breite B des Führungsausschnitts 08 ist
etwas größer als der Außendurchmesser
des Wälzlagers 12, so dass das Wälzlager 12 in
dem Führungsausschnitt 08 abwälzen kann.
Die sich senkrecht zur Zylinderachse Z und zur Kurbelachse K erstreckende
Länge L des Führungsausschnitts 08 entspricht
mindestens dem Abstand zwischen zwei um 180° zueinander
versetzten Positionen des Kurbelzapfens 05 während
einer Umdrehung der Kurbelachse K, beispielsweise dem Abstand zwischen
oberen und dem unteren Totpunkt, zuzüglich dem Außendurchmesser
des Wälzlagers 12, also mindestens dem doppelten
Abstand des Kurbelzapfens 05 von der Kurbelachse K zuzüglich dem
Außendurchmesser des Wälzlagers 12.
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Die 4 bis 6 zeigen
einen Changierantrieb 13 für zwei um 180° phasenversetzt
gegenläufige Changierbewegungen ausführende, changierende
Zylinder 14 eines Druckwerks einer Rotationsdruckmaschine.
Der Changierantrieb 13 umfasst ein von einem Antriebsmotor 15 synchron
zu dem changierenden Zylindern 14 angetriebenes, seitengestellfestes
Querverreibgetriebe 16 und jeweils einen von dem Querverreibgetriebe 16 angetriebenen
Kurbeltrieb 17 mit jeweils einem um eine senkrecht zu den Zylinderachsen
Z der changierenden Zylinder 14 verlaufende Kurbelachse
K umlaufenden Kurbelzapfen 18 je changierendem Zylinder 14.
Damit die changierenden Zylinder 14 eine um 180° phasenversetzt
gegenläufige Changierbewegung ausführen sind die Kurbelzapfen 18 um
die Kurbelachse K um 180° zueinander versetzt angeordnet.
Das Querverreibgetriebe 16 besteht im Wesentlichen aus
einem Schneckentrieb 22, z. B. Schnecke 22. Hierbei
wird eine auf der Antriebswelle 23 des Antriebsmotors 15 angeordnete
Schnecke 22 bzw. einem als Schnecke 22 ausgebildeten
Abschnitt der Antriebswelle 23 auf ein Schneckenrad 24 getrieben,
welches drehfest mit einer quer zu den Zylinderachsen Z verlaufenden
Kurbelwelle 25 verbunden ist. Die Kurbelachse K bildet die
Achse der Kurbelwelle 25. Jeweils stirnseitig der Kurbelwelle 25 ist
exzentrisch zur Kurbelachse K ein Kurbelzapfen 18 angeordnet.
Der Changierantrieb 13 weist je changierendem Zylinder 14 eine
zug-, druck- und biegesteif mit einer einen Lagerzapfen 19 des
jeweiligen changierenden Zylinders 14 aufnehmenden, Axialkräfte
in Zug- und Druckrichtung übertragenden, im Seitengestell 26 in
Richtung der Zylinderachsen Z axial verschiebbaren Lagerung 20 verbundene
Führungskulisse 21 mit einem senkrecht zu den
Zylinderachsen Z und zur Kurbelachse K verlaufenden, jeweils einen
Kurbelzapfen 18 aufnehmenden Führungsausschnitt
auf, in welchen jeweils ein Kurbelzapfen 18 eingreift.
An den Kurbelzapfen 18 sind jeweils Lager 27,
z. B. Wälzlager 27 oder Gleitlager angeordnet.
Die sich in Richtung der Zylinderachsen Z erstreckenden Breiten
der Führungsausschnitte sind etwas größer
als die Außendurchmesser der Wälzlager 27 bzw.
Hülsen der Gleitlager, so dass die Wälzlager 27 bzw.
Hülsen der Gleitlager in den Führungsausschnitten
abwälzen können. Die sich senkrecht zu den Zylinderachsen
Z und zur Kurbelachse K erstreckenden Längen der Führungsausschnitte entsprechen
mindestens dem doppelten Abstand der Kurbelzapfen 18 von
der Kurbelachse K zuzüglich dem Außendurchmesser
der Wälzlager 27 oder Gleitlager.
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Wichtig
ist hervorzuheben, dass bei mehr als zwei phasenversetzte Changierbewegungen
ausführenden, changierenden Zylindern 14 die Changierbewegungen
der Zylinder 14 um einen der Anzahl der changierenden Zylinder 14 entsprechenden
Bruchteil eines Vollkreises entsprechenden Winkel zueinander phasenversetzt
sind. Dies entspricht auch dem Winkel, um den die Kurbelzapfen 18 in
einem solchen Fall um die Kurbelachse K herum voneinander beabstandet
bzw. versetzt angeordnet sind. Werden von einem Changierantrieb
mehr als zwei changierende Zylinder 14 angetrieben, so
können die Kurbelzapfen 18 auch als Kurbelabschnitte
einer Kurbelwelle 25 ausgeführt sein.
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Der
Kurbeltrieb 17 und die Führungskulisse 21 des
Changierantriebs 13 sind als eine in den 7 und 8 detailliert
dargestellte Kreuzschubkurbel 28 mit Geradführung 29 ausgebildet.
Zur Aufnahme von seitlichen Kraftkomponenten, die sich aus einer
Translationsbewegung der Kreuzschubkurbel 28 ergeben, ist
eine zweifache Drehmomentabstützung in einer sich auf der
Kurbelwelle 25 des Kurbeltriebs 17 (4 bis 6)
abstützenden festen Gegenlagerführung 30 vorgesehen.
Zwischen der festen Gegenlagerführung 30 und einem
mitbewegten Kulissenbock 31 ist eine zweifach gelagerte
Linearführung 32 angeordnet. Die Linearführung 32 ist
als Gleitlagerung oder Wälzlagerung ausgebildet. Die feste
Gegenlagerführung 30 weist eine zentrisch koaxial
auf der Kurbelwelle 25 wälzgelagerte Gabel 33 auf.
Die gleitgelagerte Linearführung 32 zwischen fester
Gabel 33 und mitbewegtem Kulissenbock 31 besteht
vorzugsweise aus Gleitbronze oder Kunststoff. Auf dem Kurbelzapfen 18 ist
ein Kulissenstein 34 angeordnet. Zwischen dem Kulissenstein 34 und dem
Kurbelzapfen 18 ist eine Hülse angeordnet, die ein
Gleitlager bildet. Ebenso ist denkbar, zwischen Kulissenstein 34 und
Kurbelzapfen 18 ein Wälzlager 27 anzuordnen.
Der Kulissenstein 34 ist gegenüber dem Kulissenbock 31 gleitgelagert.
Der Kulissenbock 31 ist mittels eines Gelenklagers 35 mit
einem zu changierenden Zylinder 14 (5) bzw.
mit einem Lagerzapfen 19 eines changierenden Zylinders 14 (8)
verbunden. Der Kulissenstein 34 besteht vorzugsweise aus
Gleitbronze oder Kunststoff. Vorzugsweise sind alle für
Gleitlagerungen verwendeten Gleitwerkstoffe sowohl für
einen Betrieb mit einer Ölschmierung, als auch mit ungeschmierten
Kontaktflächen geeignet. Bei einer Verwendung von Wälzlagern
für die Lagerung des Kulissensteins 34 gegenüber
dem Kurbelzapfen 18 und/oder der Linearführung 32 und/oder
der festen Gegenlagerführung 30 auf der Kurbelwelle 25 ist
vorzugsweise eine Ölschmierung und/oder eine Fettschmierung
vorgesehen.
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- 01
- Changierantrieb
- 02
- Zylinder,
Reibzylinder
- 03
- Querverreibgetriebe
- 04
- Kurbeltrieb
- 05
- Kurbelzapfen
- 06
- Seitengestell
- 07
- Führungskulisse
- 08
- Führungsausschnitt
- 09
- Drehmomentstütze
- 10
- Zapfen
- 11
- Aufnahme
- 12
- Lager,
Wälzlager
- 13
- Changierantrieb
- 14
- Zylinder
- 15
- Antriebsmotor
- 16
- Querverreibgetriebe
- 17
- Kurbeltrieb
- 18
- Kurbelzapfen
- 19
- Lagerzapfen
- 20
- Lagerung
- 21
- Führungskulisse
- 22
- Schneckentrieb
- 23
- Antriebswelle
- 24
- Schneckenrad,
Schnecke
- 25
- Kurbelwelle
- 26
- Seitengestell
- 27
- Lager,
Wälzlager
- 28
- Kreuzschubkurbel
- 29
- Geradführung
- 30
- Gegenlagerführung
- 31
- Kulissenbock
- 32
- Linearführung
- 33
- Gabel
- 34
- Kulissenstein
- 35
- Gelenklager
- B
- Breite
(08)
- K
- Kurbelachse
- L
- Länge
(08)
- Z
- Zylinderachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005029142
A1 [0003]
- - WO 2007/000311 A1 [0004]
- - WO 2005/097505 A2 [0005]