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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbremsen und Überführen
eines mittels eines Elektromotors rotierend angetriebenen Zylinders oder
einer rotierend angetriebenen Walze einer Bedruckstoff verarbeitenden
Maschine vom Rotationsbetrieb in eine Anhalteposition.
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In
Bogenoffsetrotationsdruckmaschinen sind die Zylinder der einzelnen
Druckwerke meist über einen durchgehenden Zahnräderzug
miteinander verbunden und werden von einem elektrischen Hauptantriebsmotor
in Rotation versetzt. Auf diese Art und Weise reicht ein Hauptantriebsmotor
aus, um sämtliche Druckwerke einer Druckmaschine anzutreiben. Da
alle Zylinder mechanisch miteinander verbunden sind, lässt
sich so ein register- und passergenaues Drucken ohne große
aufwendige elektronische Ansteuerung wie bei mehreren elektrisch
synchronisierten Antriebsmotoren erreichen. Die durchgehende mechanische
Verbindung hat jedoch den großen Nachteil, dass insbesondere
während der Einrichtephase bzw. beim Druckauftragswechsel
die nötige Flexibilität fehlt, um die in verschiedenen
Druckwerken unterschiedlichen Rüstvorgänge wie
Gummituchwaschen, Plattenwechsel etc. durchführen zu können.
Aus diesem Grund ist es bekannt, mechanische Räderzüge
außerhalb des Fortdruckbetriebs insbesondere beim Druckauftragswechsel
und beim Plattenwechsel zu entkoppeln und dabei zumindest für
jedes Druckwerk einen separaten elektrischen Antriebsmotor vorzusehen.
Eine derartige Bogendruckmaschine geht aus dem Europäischen
Patent
EP 834 398 B1 hervor.
In einer solchen Bogendruckmaschine werden die einzelnen Zylinder
von einem gemeinsamen Zahnräderzug über einen
Hauptantriebsmotor angetrieben, wobei dem Plattenzylinder jeweils
ein separater Hilfsantrieb zugeordnet ist. Die Plattenzylinder können
durch fernbetätigbare Kupplungen vom gemeinsamen Zahnräderzug
zu Umrüstvorgängen abgekuppelt und separat angetrieben werden.
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Beim
Wechseln der Druckplatte es wichtig, dass der Plattenzylinder exakt
in einer vorgegebenen Position steht, um die neue Druckplatte einspannen zu
können. Um die Position exakt anfahren zu können,
wird ein Antriebsmotor mit einem entsprechend hochauflösenden
exakten Motorgeber zur Positionierung des Zylinders benötigt.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bogendruckmaschine
zu schaffen, bei welcher einzelne Zylinder z. B. beim Druckplattenwechsel
exakt positioniert werden können. Aufgrund des begrenzten
Platzbedarfs im Druckwerk muss ein solcher Antrieb kompakt bauen
und sollte dennoch kostengünstig herstellbar sein.
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Die
vorliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
Patenanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind den Unteransprüchen und den Zeichnungen
zu entnehmen. Gemäß der vorliegenden Erfindung
verfügt eine entsprechend ausgerüstete Druckmaschine über
Druckwerke mit Zylindern, wobei die Zylinder im Druckbetrieb vorzugsweise über
einen durchgehenden mechanischen Zahnräderzug miteinander
gekoppelt sind und von einem gemeinsamen elektrischen Hauptantriebsmotor
angetrieben werden. Zwischen zwei Druckaufträgen zum Umrüsten
kann die mechanische Verbindung des Räderzugs aufgehoben
werden, so dass einzelne Zylinder in den Druckwerken, insbesondere
die Plattenzylinder, von eigenen Elektromotoren angetrieben werden
können. Beim Plattenwechsel müssen die ausgekuppelten
Plattenzylinder exakt in einer vorgegebenen Position stehen, damit
die neue Druckplatte eingespannt werden kann. Dazu müssen
die ausgekuppelten Plattenzylinder von ihrem eigenen Antriebsmotor
abgebremst und in der korrekten Position zum Stillstand gebracht
werden.
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Dies
geschieht gemäß vorliegender Erfindung dadurch,
dass ein Elektromotor vorgesehen ist, welcher unterhalb eines maximalen
Winkelabstands oder unterhalb einer Minimaldrehzahl für
gleichmäßigen runden Lauf beim Abbremsen des Zylinders
oder einer Walze von einem drehzahlgeregelten Betrieb in einen Schrittbetrieb
umgeschaltet wird, wobei im Schrittbetrieb die Anhalteposition angefahren
wird. Diese Vorgehensweise hat den großen Vorteil, dass ein
preisgünstiger bürstenloser Gleichstromantriebsmotor
eingesetzt werden kann, welcher über keinen zusätzlichen
hochauflösenden Motorgeber und keine zusätzliche
Bremse verfügen muss. Es kann stattdessen auf die für
die Kommutierung des Gleichstrommotors ohnehin vorhandenen Hallsensoren
zurückgegriffen werden, solange sich der Elektromotor oberhalb
einer zulässigen Minimaldrehzahl oder oberhalb eines maximal
zulässigen Winkelabstands von der Anhalteposition befindet.
Diese Minimaldrehzahl beträgt üblicherweise 100
Umdrehungen pro Minute. Darunter kann die Drehzahlregelung aufgrund der
nicht besonders hoch auflösenden Hallsignale nicht mehr
sauber regeln, so dass der elektrische Antriebsmotor zu Drehzahlschwankungen
oder Schwingungen neigt. Um diese Schwankungen zu vermeiden, wird
der Elektromotor in den Schrittbetrieb umgeschaltet, wenn der Winkelabstand
zur Anhalteposition ein vorgegebenes maximal zulässiges
Maß unterschritten hat, den geringen Restweg legt der Motor dann
präzise im Schrittbetrieb zurück, bis die Anhalteposition
erreicht ist. Dazu wird die durch die im Motor vorhandenen Hallsensoren
gesteuerte Kommutierung zunächst in dem aktuellen Zustand
eingefroren, so dass zwei Motorphasen konstant mit Strom versorgt
werden. Dabei sind sowohl die Höhe dieses Motorstroms und
damit das Anhaltemoment als auch das Vorzeichen des Motorstroms
frei einstellbar. In diesem Schrittbetrieb wird dann der elektrische
Antriebsmotor Schritt für Schritt solange weitergeschaltet,
bis die Anhalteposition erreicht ist.
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In
einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Zylinder oder die Walze mit einem außerhalb des Elektromotors
angeordneten Drehgeber in Verbindung steht. Um die Geschwindigkeit
der Druckmaschine zu regulieren, verfügen ein oder mehrere
Zylinder bzw. Walzen in den Druckwerken oder zwischen den Druckwerken über
Drehgeber, welche entsprechend hoch aufgelöst die aktuelle Drehzahl
des jeweils zugeordneten Bauteils und damit der Druckmaschine erfassen.
Ein solcher ohnehin vorhandener hochauflösender Drehgeber
kann nun dazu verwendet werden, den Schrittbetrieb des Elektromotors
anzusteuern, und den Elektromotor in die Anhalteposition zu überführen.
Dies hat den großen Vorteil, dass der Elektromotor nicht
mit einem zusätzlichen hochauflösenden Drehgeber
versehen sein muss, so dass beim Anfahren der Anhalteposition auf
einen weiteren in der Druckmaschine ohnehin vorhandenen hochauflösenden
Drehgeber zurückgegriffen werden kann. Der Elektromotor
selbst kann ein preisgünstiger Gleichstrommotor mit für
die Kommutierung benötigten nicht hochauflösenden Hallsensoren
sein. Nach dem Unterschreiten der zulässigen Minimaldrehzahl
oder des maximal zulässigen Winkelabstands wird so mittels
des außerhalb des Elektromotors angeordneten Drehgebers
der Lageistwert des von dem Elektromotor angetriebenen Zylinders
oder der Walze ermittelt. Dann wird die Differenz zu der Anhalteposition
berechnet und der Elektromotor solange im Schrittbetrieb weitergeschaltet,
bis das rotierende Bauteil die Anhalteposition erreicht hat. Im
rotierenden Betrieb während des Druckauftragwechsels z.
B. beim Gummituchwaschen oder Plattenwechsel wird der Elektromotor
dagegen drehzahlgeregelt von den Hallsensoren gesteuert.
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Vorteilhafter
Weise ist vorgesehen, dass der Elektromotor eine große
Anzahl von Polpaaren aufweist. Durch den Einsatz eines hochpoligen
Motors und ein nachgeschaltetes Getriebe lassen sich besonders kleine
Positionierschritte erreichen, so dass eine hohe Positioniergenauigkeit
des Systems im Schrittmotorbetrieb gewährleistet ist.
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Es
ist weiterhin vorgesehen, dass der elektrische Antriebsmotor in
der Anhalteposition konstant bestromt wird, so dass keine Bremse
notwendig ist und das rotierende Bauteil wie der Zylinder oder die Walze
durch das Motordrehmoment sicher abgebremst wird.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Plattenzylinder beim Plattenwechsel aus einem Zahnräderzug ausgekuppelt
wird, welcher Zylinder in den Druckwerken und zwischen den Druckwerken
der Bogendruckmaschine im Druckbetrieb mechanisch koppelt. Somit
wird der Plattenzylinder während des Plattenwechsels von
dem separaten elektrischen Antriebsmotor im drehzahlgeregelten Betrieb
angetrieben und erst nach Durchführung des Plattenwechsels wieder
in den Zahnräderzug eingekuppelt. Nach dem Auskuppelvorgang
muss der Plattenzylinder zunächst abgebremst werden, wobei
beim Unterschreiten der zulässigen Minimaldrehzahl oder
des maximal zulässigen Winkelabstands zu der Anhalteposition
vom drehzahlgeregelten Betrieb in den Schrittbetrieb umgeschaltet
wird. Dieser Schrittbetrieb wird dann solange beibehalten, bis der
Plattenzylinder seine Anhalteposition zum Auspannen der alten Druckplatte
und danach zum Einspannen der neuen Druckplatte erreicht hat, so
dass der Plattenzylinder exakt richtig für den Spannvorgang
positioniert ist. Während des Druckbetriebs und vor dem
Auskuppeln ist der Plattenzylinder über eine mechanische Kupplung
mit den übrigen Zylindern und Walzen des Zahnräderzugs verbunden
und kann so vom Hauptantriebsmotor der Druckmaschine gemeinsam mit den übrigen
Zylindern und Walzen angetrieben werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher
beschrieben und erläutert. Es zeigt:
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Figur:
Einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäß ausgestatteten
Bogenrotationsdruckmaschine.
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In
der Figur sind zwei Druckwerke 5 einer Bogendruckmaschine 1 abgebildet,
wobei dies lediglich einen Ausschnitt darstellt und noch weitere Druckwerke
vorhanden sein können, welche ähnlich wie die
gezeigten Druckwerke 5 ausgestattet sind. Der Figur ist
zu entnehmen, dass jedes der Druckwerke 5 über
einen Plattenzylinder 7, einen Gummituchzylinder 6 und
einen Gegendruckzylinder 2 verfügt. Der Plattenzylinder 7 trägt
die Druckplatte mit dem Druckbild und wird über ein Farbwerk
mit Farbe beaufschlagt. Das Farbwerk in den Druckwerken 5 besteht
jeweils aus mehreren Farbwerkswalzen 8, 9, 10,
welche die Farbe vergleichmäßigen und jeweils dem
Plattenzylinder 7 zuführen. Zwischen den Druckwerken 5 sind
Transportzylinder 3 sowie eine Wendetrommel 4 vorhanden.
Die Wendetrommel 4 dient dazu, Druckbogen zwischen den
Druckwerken 5 zu wenden, so dass beidseitiger Schön-
und Widerdruck möglich ist.
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Sämtliche
Zylinder und Walzen der Druckmaschine 1 sind über
einen mechanischen Zahnräderzug 15 verbindbar,
welcher beispielhaft in den beiden Druckwerken 5 dargestellt
ist, sich jedoch auch auf die übrigen Zylinder wie Gegendruckzylinder 2, Transportzylinder 3 und
Wendetrommel 4 erstreckt. Mittels einer mechanischen Kupplung 11 können
in den Druckwerken 5 jeweils die Plattenzylinder 7 von den
Gummituchzylindern 6 und damit von den restlichen Zylindern
der Druckmaschine 1 abgekuppelt werden. Dazu wird die mechanische
Kupplung 11 geöffnet, so dass die Plattenzylinder 7 mit
den angekuppelten Farbwerkswalzen 8, 9, 10 jeweils
unabhängig von einem separaten Antriebsmotor 16 angetrieben werden
können. Wenn die Kupplung 11 geschlossen ist,
werden jedoch sämtliche Zylinder und Walzen über
den Hauptantriebsmotor 17 angetrieben. Der Hauptantriebsmotor 17 und
auch die separaten Antriebsmotoren 16 für die
Plattenzylinder 7 sind über eine Kommunikationsverbindung 13 mit
einem Steuerungsrechner 12 der Druckmaschine 1 verbunden. Dieser
Steuerungsrechner 12 steuert sämtliche Antriebsmotoren 16, 17 sowie
Stellglieder der Druckmaschine 1 während des gesamten
Druckbetriebs und auch während der Umrüstphasen
beim Druckauftragswechsel.
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Während
des Druckauftragwechsels werden die Plattenzylinder 7 bei
geöffneter Kupplung 11 von separaten Antriebsmotoren 16 unabhängig
angetrieben, um so schneller und flexibler parallel unterschiedliche
Vorgänge in den Druckwerken 5 durchführen
zu können. Während des Plattenwechsels müssen
die abgekoppelten Plattenzylinder 7 exakt richtig positioniert
werden, so dass eine neue Druckplatte in den Plattenzylinder 7 korrekt
eingespannt werden kann. Erst wenn ein Plattenzylinder 7 seine richtige
Anhalteposition erreicht hat, kann eine neue Druckplatte in den
Plattenzylinder 7 eingespannt werden.
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Um
die Antriebsmotoren 16 und 17 steuern zu können,
sind in der Druckmaschine 5 ein oder mehrere hochauflösende
Drehgeber 14 vorgesehen. Vorzugsweise ist dabei der Drehgeber 14 auf
der Welle des Plattenzylinders 7 angeordnet. Somit kann der
hochauflösende Drehgeber 14 auf dem Plattenzylinder 7 zum
Anfahren der Anhalteposition des Plattenzylinders 7 beim
Plattenwechsel genutzt werden, so dass der separate Antriebsmotor 16 selbst nicht über
einen entsprechend hochauflösenden Drehgeber verfügen
muss. Der separate Antriebsmotor 16 kann ein hochpoliger
bürstenloser Gleichstrommotor sein, welcher beim Unterschreiten
einer Minimaldrehzahl in den Schrittbetrieb umgeschaltet wird. Dabei
werden die Kommutierungssignale des motoreigenen Hallsensors zunächst
auf den aktuellen Zustand beim Unterschreiten der Minimaldrehzahl
eingefroren. Auf diese Art und Weise werden zwei Motorphasen des
Gleichstrommotors 16 konstant bestromt. In diesem Zustand
wird dann der Antriebsmotor 16 über den Drehgeber 14 des
Plattenzylinder 7 gesteuert Schritt für Schritt
solange weitergeschaltet, bis der Plattenzylinder 7 seine
Anhalteposition zum Einkuppeln erreicht hat. Durch die Höhe
und das Vorzeichen des Stroms ist das Anhaltemoment des Elektromotors 16 frei
einstellbar. Desweiteren wird durch das Drehmoment des Elektromotors 16 bei
konstant bestromten Motorphasen sichergestellt, dass keine Drehzahlschwankungen
oder Schwingungen entstehen können, in soweit übernimmt
der separate Antriebsmotor auch die Aufgabe einer Motorbremse. Für
eine exakte Positionierung handelt es sich bei dem Antriebsmotor 16 um
einen hochpoligen Motor mit einer entsprechenden Untersetzung eines nachgeschalteten
Getriebes. Die Anzahl der Polpaare und die Untersetzung des nachgeschalteten
Getriebes bestimmen den kleinstmöglichen Positionierschritt
und damit die Positioniergenauigkeit im Schrittmotorbetrieb.
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Auf
diese Art und Weise kann der Plattenzylinder 7 beim Plattenwechsel
exakt positioniert werden, ohne dass ein separater Antriebsmotor 16 mit integriertem
hochauflösenden Drehgeber genutzt werden muss. Da im Druckwerk 5 nur
wenig Bauraum vorhanden ist, sollte der Antriebsmotor 16 möglichst
kompakt bauen, weshalb nicht nur aus Kostengründen ein
herkömmlicher bürstenloser Gleichstrommotor ohne
zusätzlichen integrierten hochauflösenden Drehgeber
bevorzugt wird. Desweiteren kann durch die konstante Bestromung
des separaten Elektromotors 16 im Schrittbetrieb auf eine
mechanische Bremse verzichtet werden, da die Drehzahlschwankungen
oder Schwingungen durch das Drehmoment des separaten Antriebsmotors 16 unterdrückt
werden. Es ergibt sich so eine kostengünstige Vorrichtung
zum Positionieren von Zylindern und Walzen beim Plattenwechsel in
einer exakten Position in einer Bogendruckmaschine 1.
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- 1
- Druckmaschine
- 2
- Gegendruckzylinder
- 3
- Transportzylinder
- 4
- Wendetrommel
- 5
- Druckwerk
- 6
- Gummituchzylinder
- 7
- Plattenzylinder
- 8,
9, 10
- Farbwerkswalzen
- 11
- Mechanische
Kupplung
- 12
- Steuerungsrechner
- 13
- Kommunikationsverbindung
- 14
- Drehgeber
- 15
- Mechanischer
Räderzug
- 16
- Antriebsmotor
Plattenzylinder
- 17
- Hauptantriebsmotor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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