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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, sowie eine solche Maschine mit einer solchen Vorrichtung.
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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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Aus dem europäischen Patent
EP 436 102 A1 ist ein Sammelzylinder für einen Falzapparat einer Druckmaschine bekannt, der einen elektrischen Drehkontakt besitzt, der für eine erzeugte Reihe von Signalen einen Ring aufweist, der formschlüssig mit dem Zylinder verbunden und direkt oder indirekt an alle Riegel angeschlossen ist, für den die Reihe von Signalen bestimmt ist, und einen stationären Schleifkontakt besitzen, der an die Einrichtungen für die Erzeugung der Signale angeschlossen ist. Der Sammelzylinder ist zudem so gestaltet, dass er eine zentrale Hohlwelle besitzt, deren Inneres über eine Drehkupplung so an eine Druckluftquelle angeschlossen ist.
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Aus der deutschen Patentanmeldung
DE 103 05 593 A1 ist zudem eine Drehdurchführung zur Versorgung eines Rotors einer Bedruckstoff verarbeitenden Maschine mit einem Arbeitsfluid bekannt, wobei der Rotor mit einer ersten Rotoreinlass-Mündung versehen ist, ein Arbeitszylinder eine Expansionskammer und einen Kolben umfasst, der Kolben mit einer Kolbenauslass-Mündung versehen und zum Rotor hin verschiebbar gelagert ist sowie ein Druckerzeuger sowohl an die Expansionskammer als auch an den Rotor angeschlossen ist, wenn die Mündungen miteinander gekoppelt sind.
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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 gedämpft. 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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Bezugszeichenliste
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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