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Die Erfindung betrifft ein Bogenbeschleunigungssystem und ein Kurvengetriebe für eine Bogendruckmaschine sowie eine entsprechende Bogendruckmaschine an sich.
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Infolge seiner Massenkräfte oder aufgrund der Greifersteuerung auftretende Kräfte werden Bogenbeschleunigungssysteme, insbesondere Vorgreifer, in Bogendruckmaschinen zu Torsions- und Biegeschwingungen angeregt. Diese Schwingungen sind im Allgemeinen von der Antriebsgeschwindigkeit der Bogendruckmaschine und den Eigenfrequenzen, insbesondere der ersten (niedrigsten) Eigenfrequenz, des Bogenbeschleunigungssystems abhängig. Sie beeinflussen in negativer Weise die Druckqualität der Bogendruckmaschine infolge eines verschlechterten Passers, insbesondere Anlagepassers, d. h. der Orientierung oder Ausrichtung des von einer ersten an eine zweite Transportvorrichtung übergebenen Bedruckstoffbogens.
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In der Regel werden Bogenbeschleunigungssysteme, insbesondere Vorgreifer, mit so hohen ersten Eigenfrequenzen ausgelegt, dass die Schwingungsamplituden von typischen Störeinflüssen, wie beispielsweise der Greifersteuerung eines Vorgreifers, hinreichend gering sind, so dass die erforderliche Passerqualität eingehalten wird. Besonders bei großformatigen Bogendruckmaschinen können aber Eigenfrequenzen nicht beliebig durch entsprechende konstruktive Maßnahmen erhöht werden, da eine Versteifung im Allgemeinen einen größeren Bauraumbedarf und höhere Kosten zur Folge hat. Auch treten zwar parametererregte Schwingungen bei einer völlig starr angebundenen Kurvenscheibe, welche das Bogenbeschleunigungssystem mit einem harmonischen Bewegungsgesetz antreibt, nicht auf. In der Regel ist aber die Anbindung einer Kurvenscheibe an eine Antriebsdrehachse elastisch, so dass deswegen in der Praxis die harmonische Bewegung des Bogenbeschleunigungssystems nicht ungestört eingeleitet werden kann.
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In Bezug auf die Beeinflussung von Schwingungen in Maschinen der Druckindustrie ist beispielsweise aus dem Dokument
DE 103 35 621 A1 bekannt, ein schwingendes Bauteil, beispielsweise eine beweglich gelagerte Greiferauflage, mit einem piezoelektrischen Element in einer passiven oder aktiven Ansteuerung zu versehen, damit auftretende Schwingungsfrequenzen, so genanntes Greiferprellen, mittels entgegenwirkender Beschaltung minimiert werden. Es werden folglich Schwingungen senkrecht zur Bogenlaufrichtung beeinflusst und ausgeglichen. Auch ist im Dokument
DE 199 63 945 C1 dargestellt, Biegeschwingungen in rotierenden Bauteilen von Druckmaschinen mittels in axialer Richtung des Bauteils wirkenden Piezoaktoren zu vermindern.
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Im Dokument
DE 198 31 976 A1 ist eine Vorrichtung zum Zuführen von Bogen zu einer Bogen verarbeitenden Maschine, ein Vorgreifersystem, offenbart. Das Vorgreifersystem weist zwei gesteuerte Antriebe auf, wobei ein Aktor im Kraftfluss des Antriebs zur Korrektur von Bewegungsfehlern des Vorgreifers vorgesehen ist. Auf diese Weise können über die Maschinenbreite nur konstante Stellungsfehler ausgeglichen werden. Des Weiteren wird im Dokument
DE 101 50 838 A1 erläutert, dass eine Vorgreiferansteuerung durch einen Piezoaktor antreibbar sein kann. Eine Reduzierung von Schwingungen durch eine geeignete Ansteuerung ist aber nicht erwähnt.
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Des Weiteren ist im Dokument
DE 10 2004 014 868 A1 der Einsatz einer Stelleinrichtung zur Anpassung einer Anpresskraft einer Steuerrolle an eine Steuerkurve beschrieben. Mittels eines Torsionsfederstabes ist es vorgesehen, entweder die wirksame Federlänge oder die Federsteifigkeit in Abhängigkeit von der Drehzahl der Bogen verarbeitenden Maschine zu verändern.
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Die Gebrauchsmusterschrift
DE 94 09 890 Ul zeigt eine Vorrichtung zur Passerkorrektur an Bogenrotationsdruckmaschinen. Dabei werden Passerkorrekturen durch Veränderungen an Bogengreifern für den Bogentransport in der Druckmaschine vorgenommen, indem ein Piezoaktuator auf eine Welle einwirkt, welche mit den Bogengreifern verbunden ist. Mittels des Piezoaktuators kann die Greiferwelle durchgebogen werden.
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Aus der Gebrauchsmusterschrift
DE 88 16 641 U1 ist eine weitere Vorrichtung zur Passerkorrektur der Bogenausdrucke in einer Bogenrotationsdruckmaschine bekannt. Auch hier wird die Vornahme der Passerkorrektur durch eine Biegeeinrichtung vorgenommen, welche einen Träger mit Bogengreifern durchbiegen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Torsionsschwingung und/oder eine Biegeschwingung in einem Bogenbeschleunigungssystem für eine Bogendruckmaschine zu verringern oder zu kompensieren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kurvengetriebe gemäß Patentanspruch 1, durch ein Bogenbeschleunigungssystem gemäß Patentanspruch 6 und eine Bogendruckmaschine gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.
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Ein erfindungsgemäßes Bogenbeschleunigungssystem für eine Bogendruckmaschine, insbesondere in einer Bogendruckmaschine, weist eine Welle und eine Anzahl von Greifern, deren Raumlage durch Betätigung der Welle veränderbar, insbesondere zyklisch (periodisch entlang einer geschlossenen Bahnkurve) veränderbar ist, auf. Das Bogenbeschleunigungssystem umfasst wenigstens einen mit der Welle verbundenen Aktor, mit dem ein einer Torsionsschwingung oder Biegeschwingung wenigstens eines Teiles des Bogenbeschleunigungssystems entgegenwirkendes oder ausgleichendes Moment erzeugbar ist.
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Konkret gesagt, dient das entgegenwirkende oder ausgleichende Moment der Verringerung oder der Kompensation der Torsionsschwingung oder Biegeschwingung. Insbesondere kann der wenigstens eine Aktor eine radiale oder eine tangentiale Kraft in Bezug auf die Orientierung der Welle aufbringen. Eine Torsionsschwingung oder eine Biegeschwingung kann aus einer Schwingung einer einzelnen Frequenz oder einer Überlagerung einer Mehrzahl von Schwingungen verschiedener Frequenz bestehen. Insbesondere kann eine Torsionsschwingung oder eine Biegeschwingung eine Eigenfrequenz des Teiles des Bogenbeschleunigungssystems oder des gesamten Bogenbeschleunigungssystems sein. Bevorzugt wirken Aktoren des erfindungsgemäßen Beschleunigungssystems aufgrund der konkreten Anordnung oder Orientierung entweder Torsionsschwingungen oder Biegeschwingungen entgegen, indem entweder Torsionsmomente oder Biegemomente erzeugt werden.
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Der erfindungsgemäß zum Einsatz gelangende Aktor kann ein gesteuerter oder ein geregelter Elektromotor an einem freien Ende der Welle oder - in bevorzugter Weise - ein Piezoaktor sein. Im Vergleich zu einem Elektromotor kann ein Piezoaktor aufgrund der Kapazität, höhere Frequenzen zu verarbeiten, oder aufgrund der schnelleren Reaktionsfähigkeit bevorzugt sein. Auch kann ein Piezoaktor einen geringen Bauraum erfordern.
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Die Erfindung ermöglicht der Verringerung oder Minimierung von druckqualitätsmindernden Schwingungsamplituden des Bogenbeschleunigungssystems, insbesondere des Vorgreifers, in einer Bogendruckmaschine mittels geeigneter Aktoren, insbesondere gesteuerter oder geregelter Elektromotoren an einem freien Ende der Welle oder Piezoaktoren. Die Schwingungen können sowohl in einer Biegeschwingungseigenform als auch einer Torsionsschwingungseigenform vorliegen. Insbesondere lassen sich auch Schwingungen beziehungsweise Lagefehler in Bogenlaufrichtung beeinflussen, die über die Breite der Maschine ungleichförmig sind.
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Das Bogenbeschleunigungssystem kann insbesondere ein Vorgreifer einer Bogendruckmaschine sein. Das Bogenbeschleunigungssystem kann insbesondere ein mechanisches System, ein Mechanismus sein. Das Bogenbeschleunigungssystem kann auch als Bogenbeschleunigungsvorrichtung bezeichnet werden. Das Bogenbeschleunigungssystem kann genau einen Antrieb aufweisen. Der Aktor, insbesondere der gesteuerte oder geregelte Elektromotor an einem freien Ende der Welle oder der Piezoaktor, kann bevorzugt nicht ein Teil des Antriebs zur Erzeugung der ausgelegten Bewegung des Bogenbeschleunigungssystems, sondern ein zusätzlicher Aktor, insbesondere der gesteuerte oder geregelte Elektromotor an einem freien Ende der Welle oder der Piezoaktor, in Ergänzung des Antriebs sein. Eine Verringerung oder Kompensation ist erfindungsgemäß ausreichend, wenn die resultierende Schwingungsamplitude unterhalb eines maximal akzeptablen Grenzwertes liegt.
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In vorteilhafter Weise ist es aufgrund der Erfindung möglich, ein kostengünstiges und Bauraum sparendes Bogenbeschleunigungssystem, insbesondere einen Vorgreifer, zu realisieren, da für konkrete Ausführungen vergleichsweise niedrige Eigenfrequenzen durch die Verwendung von kleineren oder weniger steifen Bauteilen akzeptabel sind und aktiv mittels des wenigstens einen Aktors, insbesondere des gesteuerten oder geregelten Elektromotors an einem freien Ende der Welle oder des Piezoaktors, verringert oder kompensiert werden können: Die wegen der geringeren Eigenfrequenz höheren Schwingungsamplituden werden mit geeignet angesteuerten Aktoren, die an Stellen des Bogenbeschleunigungssystems mit günstigem Wirkungsgrad angebracht werden, weitgehend, bevorzugt ganz eliminiert. Es können Stellungsfehler in Bogenlaufrichtung ausgeglichen werden.
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Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Bogenbeschleunigungssystem in einem Anleger oder in einem ersten Druckwerk der Bogendruckmaschine angeordnet, so dass Bedruckstoffbogen mittels des Bogenbeschleunigungssystems von einem Anleger in ein erstes Druckwerk der Bogendruckmaschine beförderbar sind.
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Der wenigstens eine Piezoaktor des erfindungsgemäßen Bogenbeschleunigungssystems kann auf einen Teil der Welle einwirken oder sich auf einem Teil der Welle abstützen.
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In bevorzugten Ausführungsformen kann das Bogenbeschleunigungssystem eine Mehrzahl von Piezoaktoren aufweisen, welche entlang der Längsachse der Welle an unterschiedlichen Positionen auf die Welle einwirken. Auf diese Weise ist es besonders vorteilhaft möglich, in Bogenlaufrichtung auftretende Stellungsfehler der Greifer auszugleichen, welche über die Maschinenbreite nicht konstant sind.
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In vorteilhaften Ausführungsformen ist dem wenigstens einen Piezoaktor des Weiteren ein Festkörpergelenk zugeordnet.
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Alternativ dazu oder ergänzend kann das erfindungsgemäße Bogenbeschleunigungssystem die folgenden Merkmale einzeln oder in Kombination aufweisen: Der wenigstens eine Piezoaktor getriebeseitig oder maschinenfest abgestützt sein. Der wenigstens eine Piezoaktor kann in einer Greiferstütze integriert sein. Der wenigstens eine Piezoaktor kann in einem Kurvenkoppelgetriebe der Welle integriert sein. Die Greifer können Klemmgreifer sein. Die Greifer können mittels der Welle schwenkbar sein.
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In vorteilhaften Weiterbildungen ist darüber hinaus vorgesehen, dass der wenigstens eine Aktor, insbesondere der gesteuerte oder geregelte Elektromotor an einem freien Ende der Welle oder der Piezoaktor, in Wirkverbindung mit einer Steuerungseinheit oder einer Regelungseinheit zur Ansteuerung des Aktors steht. Anders ausgedrückt, der Aktor kann ein Stellglied eines offenen oder geschlossenen Regelkreises sein.
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In bevorzugten Ausführungsformen kann das Bogenbeschleunigungssystem wenigstens einen an einer Greiferauflage positionierten Sensor zur Erfassung der aktuellen Lage des der Greiferauflage zugeordneten Greifers aufweisen. Die Detektion der aktuellen Lage kann sowohl in Bogenlaufrichtung als auch quer hierzu möglich sein. Mit dieser gemessenen Information ist es möglich, den oder die Aktoren des Bogenbeschleunigungssystems derart anzusteuern, dass die Greiferauflage über die ganze Breite der Bogendruckmaschine die gewünschte aktuelle Stellung einnimmt. Auf diese Weise ist eine Beeinflussung der Lage oder Position der Greiferauflage während des Druckprozesses möglich.
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Im Zusammenhang der erfinderischen Idee steht auch ein Kurvengetriebe, insbesondere für ein Bogenbeschleunigungssystem. Ein erfindungsgemäßes Kurvengetriebe, insbesondere (und bevorzugt) für ein Bogenbeschleunigungssystem, umfasst eine Hauptkurvenscheibe und eine den Verlauf der Hauptkurve abtastende Hauptrolle, eine Beiläuferkurvenscheibe und eine den Verlauf der Beiläuferkurve abtastende Beiläuferrolle, einen die Hauptrolle aufnehmenden Hauptrollenhebel und einen die Beiläuferrolle aufnehmenden Beiläuferrollenhebel, wobei der Hauptrollenhebel und der Beiläuferrollenhebel gekoppelt sind. Erfindungsgemäß weist das Kurvengetriebe wenigstens einen Piezoaktor auf, mit dem eine Rollenanpresskraft wenigstens einer der Hauptrolle und der Beiläuferrolle variiert einstellbar ist, insbesondere indem die Lage wenigsten einer der Hautrolle und der Beiläuferrolle variiert wird.
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Alternativ zu einem Bogenbeschleunigungssystem kann es sich auch um eine Hub- und Schleppsaugervorrichtung handeln. Die Hauptrolle läuft auf der Hauptkurve, die Beiläuferrolle läuft auf der Beiläuferkurve ab. Das Kurvengetriebe kann eine Zwangslaufsicherung, beispielsweise eine Rückstellfeder, welche beide Rollen jeweils auf die entsprechende, zugeordnete Kurve zieht oder drückt, aufweisen. Die Ansteuerung des Piezoaktors kann gesteuert oder geregelt erfolgen, dem Kurvengetriebe kann eine Steuerungseinrichtung oder eine Regelungseinrichtung zugeordnet sein. Die Steuerungseinrichtung oder Regelungseinrichtung kann Teil der Maschinensteuerung einer Bogendruckmaschine.
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Die in der Fertigung oder der Montage unvermeidbaren Abweichungen von exakten oder idealen Kurvenformen können bei starr gekoppelten Rollenhebeln zu Spiel zwischen Rolle und Kurve, wenn die Kurve zu klein ist, oder aber zu Klemmen beziehungsweise Verspannen des Kurvengetriebes führen, wenn die Kurve zu groß ist. In der Regel werden die Rollen mittels eines Exzenters so eingestellt, dass stets Spiel zwischen Rollen und Kurven vorliegt. Ein akzeptiertes Spiel kann zum Abheben der Rolle, zu schädlichen Stößen oder zu durch Schlupf bedingtem Verschleiß zwischen Kurve und Rolle führen, so dass sich die Rollen- und Kurvenlebensdauer verkürzt.
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Durch den Einsatz eines Piezoaktors an gekoppelten Rollenhebeln können das Spiel und/oder die Verspannung steuerbar oder regelbar ausgestaltet sein. Die auftretenden Rollenkräfte können in vorteilhafter Weise den aktuellen Betriebszuständen angepasst werden. Unter Vermeidung von Rollenspringen kann das allgemeine Rollenkraftniveau gesenkt und damit die Rollenlebensdauer erhöht werden. Rollenspringen kann durch kurzzeitige Anhebung der Rollenkraft vermieden werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist im Kurvengetriebe die Kopplung des Hauptrollenhebels und der Beiläuferrollenhebels starr. Anders ausgedrückt, das Kurvengetriebe umfasst einen Doppelrollenhebel. In einer alternativen Ausführungsform kann der Piezoaktor als Verspannungselement zwischen dem Hauptrollenhebel und dem Beiläuferrollenhebel angeordnet sein.
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Des Weiteren kann das Kurvengetriebe wenigstens einen Exzenter aufweisen, mit dem die Rollen derart einstellbar sein, dass ein Spiel mit der Hauptkurvenscheibe und mit der Beiläuferkurvenscheibe veränderbar ist (Grundeinstellung).
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Der Hauptrollenhebel oder der Beiläuferrollenhebel des erfindungsgemäßen Kurvengetriebes kann ein Festkörpergelenk aufweisen, welche mit dem Piezoaktor (20) derart auslenkbar ist, dass die Anpressung wenigstens einer der Hauptrolle und der Beiläuferrolle einstellbar ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das erfindungsgemäße Kurvengetriebe eine Einrichtung zur Messung eines Rollenkraftsignals, so dass auf Basis der während des laufenden Betriebes gemessenen Rollenkraft der Piezoaktor ansteuerbar ist.
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In einer weiteren Weiterbildung kann während der Montage des Kurvengetriebes in einem Lernvorgang die erforderliche Verformung gemessen werden und in Form von Daten abgelegt werden. Falls sich die bei Betriebsdrehzahl auftretenden Rollenkräfte stark von denjenigen bei einer Schleichdrehung unterscheiden, ist vorgesehen, den Lernvorgang bei höheren Drehgeschwindigkeiten, insbesondere bei realistischen Betriebsdrehgeschwindigkeiten, auszuführen. Mit den so gewonnenen Daten wird während des gesamten Arbeitszyklus durch gezielte Verformung des Rollenhebels die Rollenkraft optimal angepasst. Es werden sowohl Rollenspringen als auch unnötig hohe Rollenkräfte, zumindest über weite Drehzahlbereiche und Winkelbereiche, vermieden.
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Ein erfindungsgemäßes Bogenbeschleunigungssystem kann wenigstens ein Kurvengetriebe gemäß mit Merkmalen oder Merkmalskombinationen gemäß dieser Darstellung aufweisen.
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Im Zusammenhang des erfinderischen Gedankens steht auch eine Bogendruckmaschine, insbesondere eine Bogenoffsetdruckmaschine. Eine erfindungsgemäße Bogendruckmaschine umfasst wenigstens ein erfindungsgemäßes Bogenbeschleunigungssystem mit Merkmalen oder Merkmalskombinationen gemäß dieser Darstellung und/oder ein erfindungsgemäßes Kurvengetriebe mit Merkmalen oder Merkmalskombinationen gemäß dieser Darstellung.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:
- 1 einen mechanischen Teil einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bogenbeschleunigungssystems in Form eines Vorgreifers,
- 2 eine Skizze zur Darstellung der Abstützung der Welle mit einem erfindungsgemäßen Aktor in einem erfindungsgemäßen Bogenbeschleunigungssystem,
- 3 in Teilbildern A und B eine Ausführungsform einer Anordnung zweier Piezoaktoren zur Beeinflussung von Torsionsschwingungen in einem erfindungsgemäßen Bogenbeschleunigungssystem,
- 4 eine Greiferstütze mit integriertem Piezoaktor in einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bogenbeschleunigungssystems,
- 5 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bogenbeschleunigungssystems mit einem im Kurvenkoppelgetriebe angebrachten Piezoaktor,
- 6 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bogenbeschleunigungssystems mit einem Elektromotor am freien Ende der Welle,
- 7 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kurvengetriebes,
- 8 eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kurvengetriebes, und
- 9 eine Ausführungsform eines Antriebs eines Vorgreifers mit einem erfindungsgemäßen Kurvengetriebe.
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Die 1 zeigt einen mechanischen Teil einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bogenbeschleunigungssystems 10 in Form eines Vorgreifers für die Beförderung von Bedruckstoffbogen von einem Anleger zu einem ersten Druckwerk einer Bogendruckmaschine. Eine Welle 12 trägt eine Mehrzahl von Greifern 14, welche mit einer Greiferauflage 16 zusammenwirken, mittels mehrerer Greiferstützen 18. An der Greiferauflage 16 können ein oder mehrere Sensoren angebracht sein, durch welche die Auswirkungen der Schwingungen des Bogenbeschleunigungssystems 10 auf die Greifer 14 feststellbar oder messbar sind. In der Welle 12 integriert ist ein auf die Welle einwirkender Piezoaktor 20. Der Piezoaktor 20 ist zwischen dem die Greiferstützen 18 tragenden Teil der Welle 12 und den Anlenkpunkten 22, 24 für das Hauptkurvengetriebe und das Beiläuferkurvengetriebe angeordnet. Um den im Bogenbeschleunigungssystem auftretenden Schwingungseigenformen, insbesondere den Torsionsschwingungen und/oder den Biegeschwingungen, entgegenzuwirken sind erfindungsgemäß noch die in den folgenden 2, 3 und 4 dargestellten weiteren Lagen von Piezoaktoren alternativ oder ergänzend vorgesehen.
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Die 2 ist eine Skizze zur Darstellung der Abstützung der Welle 12 in einem erfindungsgemäßen Bogenbeschleunigungssystem 10. Die Welle 12 ist zunächst in einem bedienseitigen Lager 26 und einem antriebsseitigen Lager 28 aufgenommen. Insbesondere für lange Wellen 12 in Bogendruckmaschinen, die geeignet für die Bearbeitung breiter Bedruckstoffbogen sind, ist eine weitere Lagerung entlang der lateralen Erstreckung der Welle 12 zweckmäßig. Um Biegeschwingungen des Bogenbeschleunigungssystems 10 zu verringern, umfasst eine etwa in der Mitte der Welle 12 angebrachte Abstützung erfindungsgemäß einen Piezoaktor 20. Der Piezoaktor 20 kann eine Radialkraft auf die Welle 12 aufbringen. Er ist derart angebracht, dass er die Schwingungsamplituden der ersten Biegeschwingungseigenform kompensieren, dämpfen oder minimieren kann. Der Piezoaktor 20 kann in passiver Beschaltung, gesteuert oder geregelt betrieben werden. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können in Ergänzung der in 2 gezeigten Situation noch weitere Piezoaktoren 20 entlang der Längsachse der Welle 12 angeordnet sein. Die Lage der einzelnen Piezoaktoren 20 ist derart festgelegt, dass eine möglichst gute Kopplung an die zugeordnete Schwingungseigenform erfolgt, das heißt bevorzugt an den Positionen der Schwingungsbäuche.
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Die 3 bezieht sich in Teilbildern A und B schematisch auf eine Ausführungsform einer Anordnung zweier Piezoaktoren 20 zur Beeinflussung von Torsionsschwingungen in einem erfindungsgemäßen Bogenbeschleunigungssystem 10. Um Torsionsschwingungen zu verringern, sind ein Paar Piezoaktoren 20 derart angeordnet, dass durch die Betätigung der Piezoaktoren 20 eine tangentiale Kraft auf einen Hebelarm ausgeübt werden kann, so dass über den Hebelarm ein Torsionsmoment auf das freie Wellenende eingeleitet wird. Im Teilbild B der 3 sind die Orientierungen der Kraftwirkung 30 aus der Papierebene heraus und der Kraftwirkung 32 in die Papierebene hinein in tangentialer Richtung gezeigt. Die Reaktionskraft des Piezoaktors 20 stützt sich dabei auf der fest eingespannten Seite der Welle 12, auf der Kurvengetriebeseite, ab. Um eine gezielte Verformung, zum Beispiel eine Verdrehung, zwischen den beiden Wellenstücken zu erreichen, wird die Welle 12 in Torsionsrichtung geschwächt. Durch Ausnehmungen 36 ist ein Festkörpergelenk 34 in Torsionsrichtung entstanden. Längs der Welle 12 ist in einer Weiterbildung der in 3 gezeigten Situation eine Mehrzahl von derartigen Piezoaktoren 20 mit zugeordneten Festkörpergelenken 34 angeordnet. Der oder die Piezoaktoren 20 können in passiver Beschaltung, gesteuert oder geregelt betrieben werden.
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Die 4 zeigt eine Greiferstütze 18 mit integriertem Piezoaktor 20 in einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bogenbeschleunigungssystems 10. Um Auswirkungen von Biegeschwingungen des Bogenbeschleunigungssystems 10 auf die Greiferauflage 14 zu verringern, ist ein Piezoaktor 20 an der Greiferstütze 18, an welcher die Greiferauflage 14 befestigt ist, angebracht. Dem Piezoaktor 20 ist wiederum ein Festkörpergelenk 34 zugeordnet. Durch eine gezielte Krafteinleitung können schwingungsinduzierte Bewegungen der Greiferstütze 18 in Richtung der Piezokraft verkleinert werden. Auch in diesem Fall kann der Piezoaktor 20 in passiver Beschaltung, gesteuert oder geregelt betrieben werden.
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Die 5 bezieht sich auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bogenbeschleunigungssystems 10, insbesondere eines Vorgreifers einer Bogendruckmaschine, mit einem im Kurvenkoppelgetriebe angebrachten Piezoaktor 20. Das skizzierte Kurvenkoppelgetriebe ist eine Ausführungsform eines Hauptkurvengetriebes, das auf den Anlenkpunkt 22 wirkt, und eines Beiläuferkurvengetriebes, das auf den Anlenkpunkt 24 wirkt (siehe 1). Es umfasst eine Hauptkurvenscheibe 40 und eine Beiläuferkurvenscheibe 42, deren Kurvenrollen federbeaufschlagt sind, sowie ein Viergelenk 44, durch welches die Kurvenrollenhebel mit den Anlenkpunkten 22, 24 gekoppelt sind. In einer Koppel des Viergelenks 44 ist ein gesteuerter oder geregelter Piezoaktor 20 untergebracht, welcher auftretende Torsionsschwingungen der Welle 12 (siehe 1) kompensieren oder vermindern kann.
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Die 6 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bogenbeschleunigungssystems 10 in Form eines Vorgreifers mit einem Elektromotor 48 am freien Ende 46 der Welle 12, welche Greifer 14 über Greiferstützen 18 bewegt. Über eine Steuerung oder Regelung wird mit dem Elektromotor 48 ein Moment als Zusatz zum mittels eines Kurvenantriebs erzeugten Antriebsmoment für die Ausführung der Bewegung des Bogenbeschleunigungssystems 10 auf die Welle 12 ausgeübt. Das zusätzliche Moment gleicht die Torsionsschwingungen des Vorgreifers aus. Neben dem Vorteil, dass im Vergleich zum Einsatz von Piezoaktoren keine Hochspannungselektrik erforderlich ist, kann mit dem Elektromotor 48 genügend Antriebsmoment eingespeist werden, dass ein Abheben der Kurvenrolle von der Hauptkurvenscheibe 40 im Hauptkurvengetriebe verhindert wird. In vorteilhafter Konsequenz kann damit das Beiläuferkurvengetriebe mit Feder entfallen. Der Elektromotor 48 weist eine Kupplung auf, die nur eine Momentübertragung zulässt, eine radiale Kopplung an die Welle 12 soll im Hinblick auf Biegeschwingungen der Welle 12 vermieden werden. Dem gesteuerten oder geregelten Elektromotor 48 kann die Sollbewegung des Vorgreifers vorgegeben werden.
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In der 7 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kurvengetriebes, ein Haupt- und Beiläuferkurvengetriebe mit einer Hauptkurvenscheibe 40, deren Kurvenverlauf eine Hauptkurvenrolle 50 folgt, und mit einer Beiläuferkurvenscheibe 42, deren Kurvenverlauf eine Beiläuferkuvenrolle 52 folgt, gezeigt. Ein derartiges Kurvengetriebe kann zum Beispiel in einem Schlepp- und Hubsauger einer Bogendruckmaschine zum Einsatz gelangen. In der in der 7 gezeigten Ausgestaltung sind der Hauptrollenhebel 54 und der Beiläuferrollenhebel 56 starr miteinander verbunden. Erfindungsgemäß ist der Beiläuferrollenhebel 56 mit einem Festkörpergelenk 34 ausgestattet, so dass er an dieser Stelle elastisch gestaltet ist. Das Festkörpergelenk 34 kann mittels des in den Spalt eingefügten Piezoaktors 20 ausgelenkt werden, so dass die Anpressung beider Rollen, der Hauptkurvenrolle 50 und der Beiläuferkurvenrolle 52, bedarfsgerecht einstellbar ist. Die Grundeinstellung des Kurvengetriebes hinsichtlich des Ausgleichs eines Spiels, insbesondere aufgrund von Fertigungs- oder Montagetoleranzen, ist mittels eines Exzenters 58, hier in Form eines Exzenterbolzens, möglich.
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In der 8 wird alternativ zur 7 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kurvengetriebes gezeigt. Es handelt sich auch in dieser Ausführung um ein Haupt- und Beiläuferkurvengetriebe mit einer Hauptkurvenscheibe 40, deren Kurvenverlauf eine Hauptkurvenrolle 50 folgt, und mit einer Beiläuferkurvenscheibe 42, deren Kurvenverlauf eine Beiläuferkurvenrolle 52 folgt. In dieser Ausgestaltung sind der Hauptrollenhebel 54 und der Beiläuferrollenhebel 56 nicht starr miteinander verbunden, sonder als einzelne, gegeneinander verschwenkbare Hebel ausgeführt. Erfindungsgemäß sind der Hauptrollenhebel 54 und der Beiläuferrollenhebel 56 über einen Piezoaktor 20 miteinander verbunden. Damit kann der Winkel zwischen dem Hauptrollenhebel 54 und dem Beiläuferrollenhebel 56 verändert werden, so dass die Anpressung beider Rollen, der Hauptkurvenrolle 50 und der Beiläuferkurvenrolle 52, an die jeweils der Rolle zugeordnete Kurve bedarfsgerecht einstellbar ist. Die Grundeinstellung des in 9 gezeigten Kurvengetriebes hinsichtlich des Ausgleichs eines Spiels, insbesondere aufgrund von Fertigungs- oder Montagetoleranzen, ist mittels eines Exzenters 58 möglich.
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Die 9 stellt schematisch eine Ausführungsform eines Antriebs eines Vorgreifers mit einem erfindungsgemäßen Kurvengetriebe mit Piezoaktor 20 dar. Das skizzierte Kurvengetriebe ist eine Ausführungsform eines Hauptkurvengetriebes, das auf den Anlenkpunkt 22 wirkt, und eines Nebenkurvengetriebes, das auf den Anlenkpunkt 24 wirkt (siehe 1). Es umfasst eine Hauptkurvenscheibe 40 mit einer Hauptkurvenrolle 50 auf einem Hauptrollenhebel 54 und eine Beiläuferkurvenscheibe 42 mit einer Beiläuferkurvenrolle 52 auf einem Beiläuferrollenhebel 56 sowie ein Viergelenk, durch welches die Kurvenrollenhebel mit den Anlenkpunkten 22, 24 gekoppelt sind. In der Koppel 60 ist ein Piezoaktor 20 untergebracht, mit welchem die Rollenanpresskraft der Beiläuferkurvenrolle 52 erfindungsgemäß einstellbar oder variierbar ist. Der Piezoaktor 20 verspannt die beiden Getriebestränge. In einer Phase geringer Rollenkraft aufgrund der Massenkraft, zum Beispiel einer Beschleunigungsphase, wird die durch den Piezoaktor 20 aufgebrachte Kraft reduziert, während sie in einer Phase, in der die Rollenkraft aufgrund der Massenkraft hoch ist, zum Beispiel einer Bremsphase, den Anforderungen entsprechend verringert wird. Die Ansteuerung des Piezoaktors 20 kann über die während des laufenden Betriebes gemessenen Rollenkraftsignale geregelt sein.
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Mit dieser Maßnahme wird die Lebensdauer der Rolle gesteigert, wobei die Lebensdauer nicht von der auftretenden Spitzenkraft, sondern dem Last-Zeit-Integral abhängt. So führt bereits eine Absenkung der Kraft in Teilbereichen der Bewegung zu einer deutlichen Zunahme der Lebensdauer. Diese Konsequenzen gelten in analoger Weise für andere Lagerstellen des Getriebes, die dann trotz gleichbleibender Spitzenbelastung in Summe auf einem niedrigeren Kraftniveau belastet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bogenbeschleunigungssystem
- 12
- Welle
- 14
- Greifer
- 16
- Greiferauflage
- 18
- Greiferstütze
- 20
- Piezoaktor
- 22
- Anlenkpunkt für Hauptkurvengetriebe
- 24
- Anlenkpunkt für Beiläuferkurvengetriebe
- 26
- bedienseitiges Lager
- 28
- antriebsseitiges Lager
- 30
- Kraftwirkung des Piezoaktors aus der Papierebene heraus
- 32
- Kraftwirkung des Piezoaktors in die Papierebene hinein
- 34
- Festkörpergelenk
- 36
- Ausnehmungen
- 38
- Greiferwelle
- 40
- Hauptkurvenscheibe
- 42
- Beiläuferkurvenscheibe
- 44
- Viergelenk
- 46
- freies Ende der Welle
- 48
- Elektromotor
- 50
- Hauptkurvenrolle
- 52
- Beiläuferkurvenrolle
- 54
- Hauptrollenhebel
- 56
- Beiläuferrollenhebel
- 58
- Exzenter
- 60
- Koppel
- 62
- Kurvenscheibendrehachse
