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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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Die
DE 102 27 516 A1 offenbart
einen Changierantrieb mit einem als Kreuzschubkurbel ausgebildeten
Kurbeltrieb.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Changierantrieb zu schaffen,
bei dem der oder die mittels eines Changierantriebs in axialer Richtung changierenden
Zylinder harmonische, also vollkommen sinusförmige Changierbewegungen ausführen kann
bzw. können.
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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