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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Druckmaschine
mit mehreren Druckzylindern, die an einen gemeinsamen Zentralzylinder
angestellt sind.
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Bei
einigen bekannten Druckverfahren, beispielsweise im Tiefdruck, ist
es erwünscht,
daß zwischen
den Druckzylindern und dem Bedruckstoff möglichst kein Schlupf auftritt.
Wenn mehrere Druckzylinder vorgesehen sind, beispielsweise für unterschiedliche
Druckfarben, müssen
außerdem
die Winkelgeschwindigkeiten aller Druckzylinder übereinstimmen, damit der Rapport
der von diesen Zylindern gedruckten Bilder erhalten bleibt. Bekannte
Tiefdruckmaschinen sind deshalb als Mehrständermaschinen aufgebaut, bei
denen in jedem Farbwerk ein Druckzylinder und ein zugehöriger Presseur
vorgesehen ist, der die Bedruckstoffbahn gegen den Druckzylinder
andrückt.
Nur die Druckzylinder werden aktiv angetrieben, während die
Presseure freilaufen. So ist sichergestellt, daß der Bahnzug allein durch
Reibschluß zwischen
der Bedruckstoffbahn und den Druckzylindern bewirkt wird und somit
die Transportgeschwindigkeit der Bahn exakt mit der Umfangsgeschwindigkeit
der Druckzylinder übereinstimmt.
Wenn alle Druckzylinder mit derselben Winkelgeschwindigkeit angetrieben
werden, können
sich aufgrund von Toleranzen in den Radien der Druckzylinder gewisse
Unterschiede in den Umfangsgeschwindigkeiten ergeben. Damit diese
auf die Dauer nicht zu übermäßigen Zugspannungen
in der Bedruckstoffbahn führen,
wird die Bahn zwischen den einzelnen Farbwerken mit Hilfe von Tänzern oder dergleichen
ausgelenkt, so daß ihre
Länge variabel ist
und geringfügige
Geschwindigkeitsunterschiede während
des Drucklaufes ausgeglichen werden können.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das eine neue Betriebs-
und Verwendungsweise einer Zentralzylindermaschine erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß zumindest
in einer bestimmten Betriebsphase während des Druckbetriebes die
Druckzylinder angetrieben werden und man den Zentralzylinder nur
durch Reibschluß mit
den Druckzylindern mitlaufen läßt.
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Wenn
die Druckzylinder so bearbeitet sind, daß ihre Radien exakt übereinstimmen,
oder wenn gewisse Toleranzen in den Radien der Druckzylinder auf
andere Weise ausgeglichen werden, läßt sich mit Hilfe dieses Verfahrens
eine Zentralzylindermaschine so betreiben, daß kein Schlupf zwischen der
Bedruckstoffbahn und den Druckzylindern stattfindet, da der Zentralzylinder
nicht aktiv angetrieben wird, sondern lediglich durch Reibschluß der Druckzylinder
mitgenommen wird, so daß seine
Umfangsgeschwindigkeit stets an die Umfangsgeschwindigkeit der Druckzylinder
angepaßt
ist.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bevorzugt
wird die oben beschriebene Betriebsweise nur während des Drucklaufes angewandt,
wenn der Zentralzylinder bereits seine Solldrehzahl erreicht hat.
In der Anlaufphase wird dagegen der Zentralzylinder, der ein relativ
großes
Trägheitsmoment
hat, aktiv angetrieben. Das erlaubt eine schnellere Beschleunigung
des Zentralzylinders auf die Sollgeschwindigkeit.
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Gemäß einer
anderen Weiterbildung des Verfahrens wird ein Zentralzylinder verwendet,
der auf seiner Umfangsfläche
eine elasische Oberflächenschicht
aufweist, und die Toleranzen in den Radien der einzelnen Druckzylinder
werden dadurch ausgeglichen, daß die
Druckzylinder unter elastischer Verformung der Oberflächenschicht
unterschiedlich weit gegen den Zentralzylinder angestellt werden.
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Im
folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand
der Zeichnung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Zentralzylinder-Tiefdruckmaschine, mit
der das erfindungsgemäße Verfahren
ausführbar
ist;
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2 eine
schematische Teilansicht eines Zentralzylinders mit mehreren daran
angestellten Druckzylindern in einer unkorrigierten Anstellposition;
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3 die
Druckzylinder nach 1 in einer korrigierten Anstellposition;
und
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4 ein
Flußdiagramm
für das
erfindungsgemäße Verfahren.
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In 1 ist
ein Zentralzylinder 10 gezeigt, der auf seiner Umfangsfläche eine
elastomere Oberflächenschicht 12 aufweist
und von einer Bedruckstoffbahn B umschlungen ist. Mehrere Druckzylinder 14 sind
am Umfang des Zentralzylinders 10 angeordnet und so gegen
den Zentralzylinder angestellt, daß mit ihnen verschiedene Druckbilder,
beispielsweise verschiedene Farbauszugsbilder, nacheinander auf die
Bedruckstoffbahn B gedruckt werden können. Damit der Rapport während des
Druckbetriebs erhalten bleibt, werden sämtliche Druckzylinder 14 mit gleicher
Drehzahl angetrieben.
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Anhand
der 2 und 3 soll nun ein Verfahren erläutert werden,
mit dem sich etwaige herstellungsbedingte Unterschiede in den Radien
der Druckzylinder 14 so ausgleichen lassen, daß für sämtliche
Druckzylinder ein Schlupf zwischen der Umfangsfläche des Druckzylinders und
der Oberfläche
der Bedruckstoffbahn 10 vermieden wird.
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In 2 ist
eine Hälfte
eines Zentralzylinders 10 dargestellt, der eine elastomere
Oberflächenschicht 12 aufweist,
deren Dicke hier stark übertrieben
dargestellt ist.
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Mehrere
Druckzylinder 14-1, 14-2 und 14-3 sind
an den Umfang des Zentralzylinders 10 angestellt, und zwar
so weit, daß sie
die elastomere Oberflächenschicht 12 etwas
eindrücken,
wie in der Zeichnung wiederum übertrieben
dargestellt ist. Aufgrund dieser Verformung der Oberflächenschicht
hat der Zentralzylinder 10 an der Stelle des Druckzylinders 14-1 den
effektiven Radius R1, an der Stelle des Druckzylinders 14-2 den
effektiven Radius R2 und an der Stelle des
Druckzylinders 14-3 den effektiven Radius R3.
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Die
Radien der Druckzylinder betragen r1, r2 bzw. r3.
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Als
Beispiel wurde in 1 angenommen, daß die Radien
r1 und r3 (an beiden
Enden des jeweiligen Zylinders) exakt mit dem nominellen Radius
r der Druckzylinder übereinstimmen.
Der Radius r2 des Druckzylinders 14-2 weicht dagegen
aufgrund herstellungsbedingter Ungenauigkeiten um einen Faktor (1
+ k) von dem nominellen Wert r ab: r2 =
(1 + k)r. Im in der Zeichnung dargestellten Beispiel hat k den unrealistisch
hohen Wert 0,1. In der Praxis liegen die Größenabweichungen der Druckzylinder
typischerweise in der Größenordnung
einiger μm,
so daß realistische
Werte für
k etwa in der Größenordnung
von 10–5 liegen.
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Aufgrund
des etwas zu großen
Radius r2 des Druckzylinders 14-2 wird
die elastomere Schicht 12 hier stärker eingedrückt, so
daß der
effektive Radius R2 kleiner ist als die
effektiven Radien R1 und R3.
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In
dieser Situation wird die Position der Achse des Druckzylinders 14-2 so
korrigiert, wie es in 2 dargestellt ist. Der Druckzylinder 14-2 ist
weiter vom Zentralzylinder 10 abgerückt worden, und zwar gerade
so weit, daß der
effektive Radius R2 nun um den Faktor (1
+ k) größer ist
als R1 und R3. Das Verhältnis zwischen
dem Druckzylinderradius und dem betreffenden effektiven Radius des
Zentralzylinders 10 ist somit für sämtliche Druckzylinder gleich: R1/r1 = R2/r2 = R3/r3.
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In
der Praxis werden die tatsächlichen
Radien ri sämtlicher Druckzylinder (der
Index i identifiziert die einzelnen Druckzylinder) von dem nominellen Wert
r abweichen, und die Achsen sämtlicher
Druckzylinder werden dann so eingestellt, daß Ri/ri für
alle i denselben Wert hat. Da die Druckzylinder im Prinzip auch
eine leicht konische Form haben können, so daß ihr Radius an den entgegengesetzten
Enden unterschiedlich sein kann, werden die Radien zumindest an
beiden Enden des Druckzylinders gemessen, und die Einstellung wird
für die
entgegengesetzten Enden der Druckzylinder (die entgegengesetzten Seiten
der Druckmaschine) unabhängig
vorgenommen.
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Damit
während
des Druckprozesses der Rapport der mit den verschiedenen Druckzylindern gedruckten
Farbauszüge
erhalten bleibt, werden sämtliche
Druckzylinder 14-1, ... mit derselben Winkelgeschwindigkeit
w angetrieben. Die Umfangsgeschwindigkeit vi des
Druckzylinders mit dem Index i beträgt demgemäß vi =
w·ri. Damit jeder Druckzylinder schlupffrei
an der Oberfläche
des Zentralzylinders 10 (der ggf. leicht eingedellten Oberflächenschicht 12)
abrollt, muß auch
der Zentralzylinder 10 an der Berührungsstelle jedes Druckzylinders
diese Umfangsgeschwindigkeit vi haben. Wenn
W die Winkelgeschwindigkeit des Zentralzylinders ist, gilt somit: vi = W·Ri = w·ri
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Wenn
ki die Maßtoleranzen in den Radien der
Druckzylinder sind, also: ri =
(1 + ki)·r,gilt somit W·Ri = w·r·(1 + ki)und folglich Ri = (w/W)·(1 + ki)·r = (w/W)ri
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Das
heißt,
die effektiven Radien Ri des Zentralzylinders 10 müssen proportional
zu den tatsächlichen
Radien ri der Druckzylinder sein. Bei dieser Einstellung
läßt sich
ein exakter Gleichlauf sämtlicher Druckzylinder,
d. h., ein Lauf mit gleicher Winkelgeschwindigkeit und gleicher
Umfangsgeschwindigkeit erreichen, so daß bei keinem Druckzylinder
ein Schlupf relativ zum Zentralzylinder bzw. der darauf geführten Bedruckstoffbahn
auftritt und auch keine Zugspannungen auf die Bedruckstoffbahn ausgeübt werden.
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Wie 1 zeigt,
ist zum Antrieb des Zentralzylinders 10 ein elektrischer
Motor Mz vorgesehen, der im gezeigten Beispiel über eine mechanische Kupplung 16 mit
dem Zentralzylinder verbunden ist. Jeder Druckzylinder 14 weist
zum Antrieb einen eigenen elektrischen Motor Md auf. Sämtliche
Motoren Md und Mz sowie die Kupplung 16 werden durch eine elektronische
Steuereinheit 18 gesteuert.
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Die
wesentlichen Schritte des Betriebsablaufes sind in 4 als
Flußdiagramm
dargestellt. Ausgangspunkt ist dabei eine Situation, in der die
Druckmaschine für
einen Drucklauf vorbereitet ist aber noch still steht. In Schritt
S1 wird dann die Kupplung 16 eingerückt, d. h., der Motor Mz wird
mit dem Zentralzylinder 10 verbunden, und die Motoren Mz
und Md werden einge schaltet, um sowohl den Zentralzylinder als auch
die Druckzylinder auf ihre jeweiligen Solldrehzahlen zu beschleunigen.
Das Verhältnis w/W
der Winkelgeschwindigkeiten wird dabei durch elektronische Regelung
der Motoren konstant gehalten.
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In
Schritt S2 wird überprüft, ob der
Zentralzylinder 10 seine Solldrehzahl erreicht hat. Solange dies
noch nicht der Fall ist, wird dieser Schritt zyklisch wiederholt.
Sobald die Solldrehzahl erreicht ist, wird in Schritt S3 die Kupplung 16 ausgerückt, und
der Motor Mz für
den Zentralzylinder 10 wird ausgeschaltet. Es bleiben somit
nur die Motoren Md für
den Antrieb der Druckzylinder 14 aktiv, und diese Motoren werden
so geregelt, daß alle
Druckzylinder mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit w laufen.
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Aufgrund
des Reibschlusses zwischen den Druckzylindern 14 und der
Bedruckstoffbahn B und des Reibschlusses dieser Bedruckstoffbahn
mit der Oberflächenschicht 12 des
Zentralzylinders wird der Zentralzylinder 10 auf seiner
Solldrehzahl gehalten. Dazu ist nur ein sehr kleines Drehmoment
nötig,
das die Reibungsverluste ausgleicht. Dieses Drehmoment läßt sich
durch Reibschluß problemlos übertragen,
so daß es
nicht zu einem Schlupf zwischen den Druckzylindern und der Bedruckstoffbahn
kommt. Die anhand von 2 und 3 erläuterte Anstellung
der Druckzylinder sorgt außerdem
dafür,
daß sämtliche
Druckzylinder übereinstimmend
die Tendenz haben, den Zentralzylinder auf derselben Winkelgeschwindigkeit
zu halten.
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Die
in 1 gezeigte mechanische Kupplung 16 kann
fortgelassen werden, wenn der Motor Mz eine Bauweise hat, die es
erlaubt, diesen Motor so zu beschalten, daß er praktisch kein Drehmoment auf
den rotierenden Zentralzylinder ausübt. Alternativ ist es auch
möglich,
den Motor Mz so zu regeln, daß er
praktisch kein Drehmoment auf den Zentralzylinder ausübt oder
daß er
ein so geringes Drehmoment ausübt,
das nur die Reibungsverluste ausgleicht, so daß die Drehzahl leztlich allein
durch die Druckzylinder bestimmt wird.
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Nach
Beendigung eines Drucklaufes kann wahlweise die Kupplung 16 wieder
eingerückt
bzw. der Motor Mz so betrieben werden, daß er den Zentralzylinder aktiv
bremst.