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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung
von elektrischer Energie oder/und elektrischen Signalen sowie zur Übertragung
von pneumatischer Energie auf ein drehbewegliches Bauteil einer
Bedruckstoffe verarbeitenden Maschine.
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Bei
derzeit gebräuchlichen
Bogenoffsetdruckmaschinen werden die Greifer auf den Transportzylindern,
welche während
des Bogentransports durch die Druckwerke der Druckmaschine die Bogen greifen, üblicherweise über mechanische
Getriebe betätigt.
Solche mechanischen Getriebe sind inflexibel und lassen daher keine
unabhängige
und gezielte Ansteuerung auf den Transportzylindern zu. Eine Möglichkeit,
unabhängig
ansteuerbare Komponenten auf Zylindern in Bogendruckmaschinen zu
verwirklichen, liegt darin, elektrische Antriebsmotoren auf den Zylindern
zu installieren und diese zur Betätigung von Greifern oder anderen
beweglichen Bauteilen auf den Zylindern zu nutzen. Dazu muss die Übertragung elektrischer
Energie und entsprechender Steuersignale für die Elektromotoren auf die
Druckzylinder und Transportzylinder bewerkstelligt werden. Eine
derartige Lösung
ist aus der Patentschrift
EP
0 530 612 B1 bekannt. Hier werden über elektrische Aktuatoren Spannschienen
auf dem Plattenzylinder betätigt. Dazu
ist wenigstens eine Spannschiene auf dem Plattenzylinder vorgesehen,
welche mittels eines Elektromotors betätigt ist und außerdem über einen Positionsrückmelder
für Passerkorrekturen
verfügt. Der
elektrische Antriebsmotor ist fernverstellbar ausgeführt und
wird über
einen kontaktlosen Übertrager mit
elektrischer Energie und Stellbefehlen von außerhalb des Plattenzylinders
versorgt. Über
diesen elektrischen Übertrager
können
außerdem
die Daten des Positionsmelders vom Plattenzylinder an eine außerhalb
des Plattenzylinders befindliche Steuereinheit übertragen werden. Als Übertrager
wird in der
EP 0 530
612 B1 ein zweiteiliger Transformator vorgeschlagen, welcher
mittels eines als induktiver Übertrager
ausgeführten
Elements sowohl elektrische Energie als auch Daten übertragen
kann. Zur Betätigung
der Stellmotoren für
die Spannschienen auf dem Plattenzylinder weist dieser außerdem eine Leistungselektronik
auf. Über
die Verstellung der Spannschiene mittels der Elektromotoren können so Passerkorrekturen
im Druckbild ausgeführt
werden.
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Aus
der Offenlegung
WO
2005/108079 A1 ist außerdem
die Möglichkeit
bekannt, auf den Plattenzylinder einer Druckmaschine Druckluft zu übertragen.
Dazu ist ein Drehübertrager
vorgesehen, über den
Luft von außerhalb
des Plattenzylinders in das Innere des Plattenzylinders geführt werden
kann. Mit dieser Druckluft kann z. B. eine Plattenklemmeinrichtung
auf dem Plattenzylinder betätigt
werden.
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Die
elektrischen Antriebsmotoren und pneumatischen Verstellaggregate
auf den Zylindern haben jeweils ihre bevorzugten Anwendungsgebiete. Es
ist daher kaum möglich,
mit einer Bauart von Aktuatoren alle Verstelleinheiten auf einem
Plattenzylinder optimal zu betätigen.
Es ist daher sinnvoll, für
unterschiedliche Verstellvorgänge
auf dem Plattenzylinder unterschiedliche Aktuatoren zu verwenden.
Die genannten Lösungen
weisen jeweils den Nachteil auf, dass entweder nur pneumatische
Energie auf den Plattenzylinder übertragen
wird oder nur elektrische Energie.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Energieübertragung
auf drehbewegliche Bauteile in Druckmaschinen zu ermöglichen,
welche die Verwendung sowohl von pneumatischen Antrieben als auch
von elektrischen Antrieben auf einem drehbeweglichen Bauteil ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind den Unteransprüchen und den Zeichnungen zu
entnehmen. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Übertragung
von elektrischer Energie oder elektrischen Signalen sowie zur Übertragung
von pneumatischer Energie auf Zylinder in Offsetbogenrotationsdruckmaschinen.
Bei diesen Zylindern kann es sich insbesondere um Plattenzylinder,
Gummituchzylinder, Gegendruckzylinder und Transportzylinder handeln.
Erfindungsgemäß ist dabei
vorgesehen, dass die Übertragung
der elektrischen Energie und/oder der elektrischen Signale und pneumatischen
Energie über
dieselbe Stirnseite des drehbeweglichen Bauteils erfolgt. Diese
Anordnung hat den großen
Vorteil, dass sowohl elektrische Energie und elektrische Signale
als auch Druckluft auf ein und derselben Seite eines Zylinders zugeführt werden,
wodurch eine Konzentration der Antriebsbauteile auf der Antriebsseite
möglich
ist, so dass die Bedienerseite der Druckmaschine weiterhin frei
zugänglich
bleibt. Bei einer Übertragung
der elektrischen Energie und elektrischen Signale auf der einen Stirnseite
des Zylinders und der Übertragung
der Druckluft auf der entgegengesetzten Stirnseite des Zylinders
wären dagegen
beide Seiten belegt, so dass auch die Bedienerseite nicht mehr so
einfach zugänglich
wäre. Desweiteren
würde diese
Bauart eine Vergrößerung der
Breite der Druckmaschine zur Folge habe, was einen höheren Platzbedarf
nach sich ziehen würde.
Durch die Realisierung der Übertragung
elektrischer Energie und elektrischer Signale sowie pneumatischer
Energie über
eine gemeinsame Stirnseite eines Zylinders in der Druckmaschine
kann jedoch eine kompakte Bauweise erreicht werden.
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In
einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Übertragung
der elektrischen Energie und/oder elektrischen Signale im Bereich
der Drehachse des drehbeweglichen Bauteils erfolgt. Entsprechend
ist weiterhin vorgesehen, dass zur Übertragung der pneumatischen
Energie wenigstens ein Kanal außerhalb
der Mitte der Drehachse des drehbeweglichen Bauteils vorgesehen
ist. Durch die Anordnung des elektrischen Übertragers auf der Drehachse
kann dieser in der bekannten Bauart eines induktiven Übertragers
oder eines Drehtransformators ausgeführt werden, so dass auch bei
rotierendem Bauteil eine permanente elektrische Übertragung möglich ist.
Die pneumatische Energie wird dagegen bevorzugt für Verstellvorgänge auf
dem Zylinder im Stillstand genutzt. Dazu zählt z. B. die Betätigung der
Klemmleiste für
die Druckplatte auf dem Plattenzylinder, welche üblicherweise bei stehendem Zylinder
erfolgt. Daher kann der Kanal zur Übertragung der Druckluft auf
den Plattenzylinder in diesem Fall problemlos außerhalb der Drehachse und damit außerhalb
des elektrischen Übertragers
angeordnet werden, da die Druckluft nicht bei rotierendem Zylinder übertragen
werden muss. Die Druckluft wird vorzugsweise nur dann übertragen,
wenn der Zylinder steht. Da der Druckluftübertrager rotationssymmetrisch
aufgebaut ist, ist zwar auch eine Übertragung bei sich drehendem
Zylinder möglich,
allerdings wird dann die Dichtung sehr belastet und verschleißt schnell.
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Es
ist weiterhin vorgesehen, dass zur Abdichtung bei der Übertragung
von pneumatischer Energie auf das drehbewegliche Bauteil ein beweglicher Kolben
vorgesehen ist. Ein solcher Kolben ermöglicht eine stabile Abdichtung,
wenn Druckluft übertragen
werden soll und ist rotationssymmetrisch ausgeführt. Desweiteren können mit
einem solchen Kolben auch mehre Druckluftkanäle zugleich abgedichtet werden,
so dass mehrere Durckluftaktuatoren auf einem Zylinder parallel
angesteuert werden können. Der
bewegliche Kolben wird dabei bei stehendem Zylinder ebenfalls über Druckluft
gegen eine stirnseitige Dichtung gepresst. Diese Druckluft zur Ansteuerung des
Kolbens wird im Gegensatz zu der über den Druckluftübertrager
transportierten Arbeitsluft Steuerluft genannt. Durch die Beaufschlagung
des beweglichen Kolbens mit Steuerluft kann so eine stirnseitige
Abdichtung erreicht werden, und die Arbeitsluft kann durch die ein
oder mehreren Kanäle
auf das drehbewegliche Bauteil strömen. Zur Abdichtung der Steuerluft
im Drehübertrager
sind zwei Dichtringe vorgesehen. Um den Kolben bei Abschaltung der Steuerluftzufuhr
in die Ausgangsposition zurückzubewegen,
sind außerdem
eine oder mehrere Rückholfedern
vorgesehen, welche den Kolben bei Abschaltung der Steuerluft in
die Ausgangsposition zurückdrücken.
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Vorteilhafter
Weise ist außerdem
vorgesehen, dass zur Dämpfung
der Rückführbewegung
des Kolben ein O-Ring vorhanden ist. Durch diesen eingelegten O-Ring
werden Erschütterungen
des zurückfahrenden
Kolbens gedampft. Der Kolben selbst kann ringförmig oder topfförmig ausgebildet
sein. Die ringförmige
Ausbildung des Kolbens hat den Vorteil, dass der Kolben eine reduzierte
Baulänge
aufweist und so ein kompakterer Aufbau möglich ist. Dies wird allerdings
mit höheren
Verpresskräften
auf die stirnseitige Dichtung erkauft, welche für eine zuverlässige Übertragung
der Arbeitsluft auf das drehbewegliche Bauteil nötig ist. Der topfförmige Kolben
erlaubt einen geringeren Radius der Dichtung als der ringförmige Kolben,
da er an seiner Stirnseite bis auf die Öffnung für die Achse verschlossen ist.
Daher sind hier die auf die Dichtung wirkenden Verpresskräfte geringer.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
das drehbewegliche Bauteil ein Gummituchzylinder oder Plattenzylinder
einer Offsetbogendruckmaschine ist und einen Antrieb zur Seitenregisterverstellung
aufweist. In diesem Fall kann der gesamte Zylinder samt elektrischem
und pneumatischem Drehübertrager
mittels eines Seitenregisterantriebs in Axialrichtung verstellt
werden. Dazu ist der Zylinder auf der Übertragerseite mit einer Antriebsspindel
verbunden, welche den Zylinder in axiale Richtung verschiebt. Über diesen
Seitenregisterantrieb ist damit eine Verstellung des Seitenregisters
in der Druckmaschine im Druckwerk möglich.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Figuren näher beschrieben
und erläutert.
Es zeigen:
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1:
eine schematische Ansicht eines Plattenzylinders in einer Bogendruckmaschine
mit einem elektrischen und pneumatischen Übertrager auf einer Stirnseite,
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2:
einen dreidimensionalen Schnitt durch die kombinierte Übertrageranordnung
in 1 mit einem topfförmigen Kolben und
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3:
einen Querschnitt durch die kombinierte Übertrageranordnung in 1 mit
einem topfförmigen
Kolben.
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In 1 ist
ein Ausschnitt eines Druckwerks einer Bogendruckmaschine 15 abgebildet.
Dieser Ausschnitt umfasst den Plattenzylinder 6, welcher
die Druckplatte mit dem Druckbild trägt. Der Plattenzylinder 6 ist
in den Seitenwänden 7 in
der Druckmaschine 15 über
Axiallager 8 gelagert. Auf dem Plattenzylinder 6 befinden
sich elektrische Aktuatoren 3 zum Dehnen und Strecken der
auf dem Plattenzylinder 6 befindlichen Druckplatte sowie
pneumatische Antriebe 12 zur Betätigung der Klemmeinrichtung
beim Druckplattenwechsel im Stillstand. Weiterhin ist auf dem Plattenzylinder 6 eine
Positionierelektronik 2 vorhanden, welche die elektrischen
Aktuatoren 3 auf dem Plattenzylinder 6 ansteuert.
Die elektrische Energie und die elektrischen Steuersignale für die Positionierelektronik 2 werden
auf den Plattenzylinder 6 über einen elektrischen Drehübertrager
bestehend aus einem Rotor 1 und einem Stator 9 übertragen. Dazu
werden dem Stator 9 sowohl elektrische Steuersignale 11 von
der Maschinensteuerung 18 der Druckmaschine 15 zugeführt als
auch elektrische Energie über
die elektrische Stromversorgung 10 der Druckmaschine 15. Über die
Maschinensteuerung 18 und eine zugeordnete Bedieneinrichtung 19 kann
der Drucker die elektrischen und pneumatischen Aktuatoren 3, 12 auf
dem Plattenzylinder 6 betätigen. Die Druckluft für die Pneumatik 12 auf
dem Plattenzylinder 6 wird mittels einer pneumatischen
Drehdurchführung 13 auf
den Plattenzylinder 6 gebracht. Die pneumatische Drehdurchführung 13 ist
wiederum mit einer Druckluftversorgung 14 der Druckmaschine 15 verbunden,
durch die die Pneumatik 12 auf dem Plattenzylinder 6 mit
Druckluft versorgt werden kann. Da sowohl die pneumatische Drehdurchführung 13 als auch
der elektrische Übertrager
auf der gleichen Stirnseite des Plattenzylinders 6 montiert
ist, bleibt die gegenüberliegende
Stirnseite frei zugänglich,
so dass bei der Druckmaschine 15 in 1 alle Versorgungs-
und Antriebskomponenten auf einer Seite angeordnet sind.
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Die 2 und 3 zeigen
unterschiedliche Schnitte durch den kombinierten elektrischen und pneumatischen
Drehübertrager
in 1, wobei jeweils ein topfförmiger Kolben 22 zur
Abdichtung der Übertragung
der pneumatischen Druckluft auf den Plattenzylinder 6 vorgesehen
ist. Durch die Topfform ist der Kolben 22 an der einen
Seite bis auf die Achsendurchführung
fast verschlossen, so dass der Radius der Stirnfläche, welche
gegen die Dichtung 24 gepresst wird, relativ klein ist.
Die Übertragung
der pneumatischen Druckluft auf den Plattenzylinder 6, welche
auch als Arbeitsluft 13b bezeichnet wird, geschieht bei
stillstehendem Plattenzylinder 6. In diesem Zustand wird
der Kolben 22 mit Steuerluft 13a aus der Druckluftversorgung 14 beaufschlagt
und gegen die Dichtung 24 für die Arbeitsluft 13b gepresst. Durch
diese Abdichtung wird sichergestellt, dass die Arbeitsluft 13b durch
ein oder mehrere Kanäle
von außerhalb
des Plattenzylinders 6 auf den Plattenzylinder 6 strömt. Da der
Kolben 22 und die Dichtung 24 rotationssymmetrisch
ausgeführt
sind, funktioniert die Übertragung
der Arbeitsluft 13b prinzipiell auch bei sich drehendem
Plattenzylinder 6. Allerdings verschleißt dann die Dichtung 24 sehr
schnell, da sie an dem mittels der Steuerluft 13a gegen
die Dichtung 24 gepressten Kolben 22 stark reibt.
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Der
Kolben 22 wird zusätzlich über einen
eingelegten O-Ring abgedämpft,
so dass Erschütterungen
durch den mittels der Rückholfeder 23 zurückbewegten
Kolben 22 gedämpft
werden. Auch die Steuerluft 13a muss entsprechend abgedichtet
werden, dazu sind zwei Dichtringe 21 zur Abdichtung der Steuerluft 13a vorgesehen.
Die beiden Dichtringe können
als Lückendichtungen
oder O-Ringe ausgeführt
sein. Wenn die Steuerluft 13a wieder abgeschaltet wird,
so drückt
eine Rückholfeder 23 den Kolben 22 in seine
Ausgangsposition zurück
und die Abdichtung zum Plattenzylinder 6 für die Arbeitsluft 13b wird
aufgehoben. Der elektrische Übertrager
ist in 2 auf der Drehachse des Plattenzylinders 6 montiert
und verfügt über einen
Stator 9 und einen Rotor 1. Stator 9 und
Rotor 1 sind über
einen Luftspalt 16 berührungslos
voneinander getrennt. Dieser Luftspalt 16 ist möglichst
klein, um die elektrischen Verluste gering zu halten. Der elektrische Übertrager
ist außerdem
in eigenen Wälzlagern 17 gelagert,
so dass eine feste Ausrichtung von Rotor 1 und Stator 9 im Übertrager
gegeben ist. Der Rotor 1 des elektrischen Übertragers
ist mit dem Plattenzylinder 6 über eine Verlängerung
des Zylinderzapfens 4 und einen Stift 5 zur Drehmomentmitnahme
verbunden. Damit wird sichergestellt, dass der Rotor 1 von dem
sich drehenden Plattenzylinder 6 mitgenommen wird. Während der
elektrische Drehübertrager
mittig auf dem Zylinderzapfen 4 befestigt ist, befinden
sich die Bohrungen für
die pneumatischen Kanäle
außerhalb
der Achse. Weiterhin greift am Stator 9 über eine Spindel
ein Antrieb 20 zur Seitenregisterverstellung an. Mit diesem
Antrieb 20 kann die gesamte Anordnung aus pneumatischem
und elektrischem Übertrager
sowie Plattenzylinder 6 in Axialrichtung bewegt werden,
um so das Seitenregister im Druckbetrieb einstellen zu können. Die
Verstellkraft des Seitenregisterantriebs 20 wird dabei
in axialer Richtung auf das Übertragergehäuse übertragen
und so auf den Zylinder 6 geleitet. Damit wird sichergestellt,
dass der Luftspalt 16 zwischen Rotor 1 und Stator 9 immer konstant
bleibt.
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- 1
- Rotor
- 2
- Positionierelektronik
- 3
- Aktuatoren
- 4
- Verlängerung
Zylinderzapfen
- 5
- Stift
zur Drehmomentmitnahme
- 6
- Plattenzylinder
- 7
- Seitenwand
der Druckmaschine
- 8
- Lager
des Druckzylinders
- 9
- Stator
- 10
- elektrische
Energieversorgung
- 11
- elektrische
Steuersignale
- 12
- Pneumatik
auf Zylinder
- 13
- pneumatische
Drehdurchführung
- 13a
- Steuerluft
- 13b
- Arbeitsluft
- 14
- Druckluftversorgung
- 15
- Druckmaschine
- 16
- Luftspalt
des elektrischen Systems
- 17
- Wälzlager
zur Eigenlagerung des elektrischen Übertragers
- 18
- Maschinensteuerung
- 19
- Bedieneinrichtung
- 20
- Antrieb
Seitenregister
- 21
- Abdichtung
Steuerluft
- 22
- Kolben
- 23
- Rückholfeder
- 24
- Abdichtung
Arbeitsluft