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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Produktionswerk für eine Bedruckstoff verarbeitende Maschine mit einem Antrieb, einem Rechner und einem Zylinder sowie einem zugeordneten Gegendruckzylinder, wobei Gegendruckzylinder und Zylinder einen unterschiedlichen Umfang aufweisen.
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Unter einem Produktionswerk wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Druckwerk, ein Lackwerk oder ein Prägewerk einer Druckmaschine, insbesondere einer Bogenoffsetdruckmaschine, verstanden. Eine Bogendruckmaschine verfügt üblicherweise über mehrere Druckwerke, wobei in jedem Druckwerk eine Druckfarbe verdruckt wird. Neben den Druckwerken ist es noch möglich, andere Produktionswerke vorzusehen, wie z. B. ein Prägewerk zum Prägen von Kaltfolien oder anderen Prägevorgängen sowie ein Lackwerk. Neben diesen Produktionswerken ist es möglich, ausgangs des Lackwerks den aufgebrachten Lack in Trocknermodulen zu trocknen. Üblicherweise werden sämtliche Produktionswerke bei Bogendruckmaschinen mit einem Hauptantriebsmotor angetrieben. Es gibt auch Konfigurationen, bei denen zumindest einige Produktionswerke eigene Antriebsmotoren für Druckwerke und Zylinder aufweisen. Eine derartige Anordnung geht aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 46 072 A1 hervor, aus der ein Rotationsdruckverfahren für Mehrfarbendruck hervorgeht. Bei diesem Rotationsdruckverfahren ist es möglich, eine Drucklängenkorrektur während eines Druckzyklus einer Zylinderumdrehung durchzuführen. Dazu ist vorgesehen, dass bei jedem Umlauf eines Plattenzylinders im Zusammenwirken mit wenigstens einem Gegendruckzylinder sowie üblicherweise einem dazwischen liegenden Gummituchzylinder Druckfarbe auf einen Bedruckstoff übertragen wird, wobei zum Erreichen einer Differenzgeschwindigkeit zum Einstellen der Drucklängenkorrektur der Plattenzylinder und der Gegendruckzylinder separat angetrieben werden. Dazu weisen in den Druckwerken z. B. die Plattenzylinder separate elektrische Antriebsmotoren auf, so dass zwischen dem Plattenzylinder und dem Gegendruckzylinder keine mechanische Kopplung besteht. Gummituchzylinder und Plattenzylinder können mechanisch gekoppelt sein. Bei jedem Umlauf des Plattenzylinders wird der Differenzwinkel zwischen dem Plattenzylinder und dem zugeordneten Gegendruckzylinder von Null beginnend, stetig verlaufend, auf einen Maximalwert eingestellt und vorzugsweise im Kanaldurchgang wieder zurückgestellt. So wird bei jedem Umlauf des Plattenzylinders eine Drucklängenkorrektur vorgenommen. Auf diese Art und Weise können Druckfehler verursacht durch Drucklängenfehler durch Ansteuerung der Einzelantriebe der Plattenzylinder durch kürzer oder länger Drucken ausgeglichen werden.
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Bei Prägewerken und Lackwerken sowie kombinierten Präge- und Lackwerken, welche zum Prägen oder Lackieren geeignet sind, werden inzwischen neben Platten als Aufzügen auf den Zylindern auch Sleeves bzw. Hülsen zum Prägen und Lackieren verwendet. Dabei kann es vorkommen, dass durch Fehler bei der Druckformherstellung, bei der Aufzugshöhe die Präge- oder Lackierlänge nicht mehr mit der zuvor in den Druckwerken vorgedruckten Offsetdrucklänge zusammenpasst. Dies kommt daher, dass durch die Fehler der Formzylinder mit der Prägeform oder Lackform einen unterschiedlichen Durchmesser im Vergleich zum benachbarten Gegendruckzylinder aufweist. Dies führt dazu, dass bei gleicher Drehzahl von Formzylinder und Gegendruckzylinder Schlupf zwischen den Zylindern auftreten würde, oder Gegendruckzylinder und Formzylinder mit unterschiedlicher Geschwindigkeit rotieren würden, wenn sie nicht mechanisch gekoppelt sind.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Produktionswerk zum Prägen und/oder Lackieren zu schaffen, bei dem unterschiedliche Umfänge von Formzylinder und zugeordnetem Gegendruckzylinder mittels eines Einzelantriebsmotors ausgeglichen werden können. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Patentansprüche 1 und 10 gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und den Zeichnungen zu entnehmen. Ein erfindungsgemäßes Produktionswerk weist einen Zylinder auf, welcher eine Lackform oder Prägeform trägt und mit einem zugeordneten Gegendruckzylinder zusammenarbeitet und so den Bedruckstoff lackiert oder prägt. Des Weiteren weist das erfindungsgemäße Produktionswerk einen Antrieb auf, welcher es ermöglicht, die Geschwindigkeit zwischen Zylinder und zugeordnetem Gegendruckzylinder zu verändern. Gegendruckzylinder und Zylinder weisen einen unterschiedlichen Umfang auf, wobei die Unterschiede durch entsprechende Ansteuerung des Antriebs ausgeglichen werden. Dazu ist vorgesehen, dass über einen Sensor ein Ansteigen des Antriebsmoments am Zylinder bedingt durch die unterschiedlichen Umfänge von Zylinder und Gegendruckzylinder erfasst wird und daraus mittels eines Rechners ein über wenigstens eine Umdrehung variierender Differenzdrehwinkel zwischen Zylinder und Gegendruckzylinder berechnet wird. Dieser Differenzdrehwinkel wird dazu genutzt, den Antrieb des Produktionswerks anzusteuern, um die unterschiedlichen Durchmesser der Zylinder auszugleichen. Auf diese Art und Weise kann außerdem die Drucklänge beim Lackieren geregelt werden. Zur Ansteuerung wird dabei die Drehzahl des Zylinders entsprechend dem Durchmesserverhältnis und analog zur momentanen Druckgeschwindigkeit der Maschine geregelt. Der im Produktionswerk eingesetzte Antrieb kann ein separater elektrischer Antriebsmotor sein oder ein variables Getriebe, mit dem die Geschwindigkeit des Zylinders im Produktionswerk im Vergleich zu dem zugeordneten Gegendruckzylinder und den weiteren Zylindern in den anderen Druckwerken in der Druckmaschine variiert werden kann, wobei die anderen Zylinder in diesem Fall von einem Hauptantriebsmotor der Druckmaschine angetrieben werden. Bevorzugt wird jedoch die Ausführungsform mit einem separaten elektrischen Antriebsmotor im Produktionswerk, da dies besonders einfach anzusteuern ist, indem einfach über den Rechner der Leistungselektronik die Geschwindigkeit des separaten elektrischen Antriebsmotors passend eingestellt wird.
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Durch die Ansteuerung über wenigstens eine Umdrehung mit unterschiedlicher Geschwindigkeit ergibt sich die Notwendigkeit, bei jeder neuen Umdrehung den Differenzdrehwinkel wieder zu Null zu stellen. Dies geschieht bevorzugt, wenn der Zylinder über dem Kanal des Gegendruckzylinders zum Abrollen kommt, da in diesem Fall der Kontakt zwischen Gegendruckzylinder und zugeordnetem Zylinder minimal ist. Bevorzugt erfolgt die Ansteuerung des separaten Antriebsmotors während des Abrollens der Zylinder in Abhängigkeit des Antriebsmoments und dem Kanaldurchgang winkelgesteuert. Dies führt dazu, dass der Einzelantrieb den Zylinder mit der Präge- oder Lackform im Bereich der Drucklänge ohne Schlupf zum Bedruckstoff bzw. passend zum vorgedruckten Sujet dreht. Das dadurch entstehende Vor- oder Nacheilen des Zylinders relativ zum eigentlichen richtigen Drehwinkel wird während des Kanaldurchlaufs dann so wieder korrigiert, dass bei der nächsten Umdrehung der Druckanfang des Zylinders mit der Lack- oder Prägeform und der Bedruckstoff auf dem Gegendruckzylinder wieder exakt aufeinander treffen.
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Zum Abstimmen der Position und Drehgeschwindigkeit zwischen Zylinder und Gegendruckzylinder ist vorgesehen, dass der Gegendruckzylinder einen Winkelgeber aufweist, dessen Signale zur Ansteuerung des separaten Antriebsmotors des Zylinders dienen. Ebenso weist der Zylinder eine Einrichtung zur Erfassung des Drehwinkels auf. Beide Signale werden der Steuerungseinrichtung des separaten Antriebsmotors für den Zylinder zugeführt, so dass die Steuerungseinrichtung die Drehzahl und den Drehwinkel des Zylinders auf die Drehzahl und den Drehwinkel des Gegendruckzylinders abstimmen kann. Als Einrichtung zur Erfassung des Winkels des Zylinders kann ebenfalls ein Drehgeber dienen oder der im separaten Antriebsmotor ohnehin vorhandene Geber.
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Das Produktionswerk kann ein Prägewerk sein, bei dem der Zylinder eine Prägeform in Form einer Hülse aufweist. Ebenso kann das Produktionswerk als Lackwerk ausgeführt sein, welches eine Lackform insbesondere in Form einer Hülse aufnimmt, die auf den Zylinder aufgezogen ist.
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Besonders vorteilhafterweise ist jedoch vorgesehen, dass das Produktionswerk ein Kombiwerk zum Prägen und Lackieren ist, welches einen Zylinder aufweist, auf dem sowohl Hülsen in Form einer Lackform oder auch einer Prägeform aufgezogen werden können. Bei diesen sogenannten Kombiwerken ist es besonders wichtig, dass unterschiedliche Dicken von Lackhülsen und Prägehülsen mittels der Ansteuerung des einzeln angetriebenen Zylinders ausgeglichen werden können. Dabei ist es im Prägebetrieb wichtig, dass eine Schlupfkompensation vorgenommen wird. Ein Drucklängenausgleich ist bei diesem Betrieb jedoch nicht möglich, da der Prägedruck zwischen Zylinder und Gegendruckzylinder sehr hoch ist und so ein sehr hohes Reibmoment zwischen der Hülse auf dem Zylinder und dem Bedruckstoff auf dem Gegendruckzylinder besteht. Im Lackierbetrieb ist der Druck zwischen Zylinder und Gegendruckzylinder nicht so hoch, so dass im Lackierbetrieb ein Drucklängenausgleich zwischen Zylinder und Gegendruckzylinder möglich ist. Dazu kommt außerdem noch, dass durch den auf dem Bedruckstoff vorhandenen Lack eine Gleitreibung zwischen Zylinder und Gegendruckzylinder positiv beeinflusst wird.
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Als separate Antriebsmotoren eignen sich insbesondere hoch dynamische Elektromotoren, mit denen die entsprechenden Drehzahlveränderungen schnell und präzise zu realisieren sind.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung durch mehrere Figuren näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
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1 eine Bogenrotationsdruckmaschine mit mehreren Druckwerken, einem Lackwerk, zwei Trocknern und einem Prägewerk,
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2 das Abrollen des Zylinders mit einer Prägeform auf dem benachbarten Gegendruckzylinder,
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3 den Verlauf des Differenzwinkels über eine Umdrehung zwischen Zylinder und Gegendruckzylinder,
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4 das Motordrehmoment aufgetragen über dem Differenzwinkel über mehrere Umdrehungen und
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5 den prinzipiellen Aufbau der Ansteuerung eines separaten Antriebsmotors für das erfindungsgemäße Produktionswerk.
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Die Bogendruckmaschine 1 in 1 weist beispielhaft sechs Druckwerke 2 auf, sowie ein dem Druckwerk 2 nachgeordnetes Lackwerk 3, zwei dem Lackwerk 3 nachgeordnete Trockner 4 und schließlich ein Prägewerk 5. Druckwerke 2 und Prägewerk 5 sowie Lackwerk 3 werden im Rahmen dieser Patentanmeldung als Produktionswerke bezeichnet. Des Weiteren weist die Druckmaschine 1 einen Ausleger 6 auf, auf dem die fertigen Bedruckstoffe abgelegt werden. Eingangs der Druckmaschine 1 ist ein Anleger 7 vorhanden, welcher neue Bedruckstoffe den Druckwerken 2 zuführt. Bei der Druckmaschine 1 ist vorgesehen, dass sämtliche Druckwerke 2, das Lackwerk 3 und das Prägewerk 5 über einen Zahnräderzug mechanisch miteinander verbunden sind. Dieser Zahnräderzug wird über den Hauptantriebsmotor der Druckmaschine 1 angetrieben. Selbstverständlich wäre es auch möglich, jedem Druckwerk 2, Prägewerk 5 oder Lackwerk 3 einen eigenen Antriebsmotor zuzuweisen. Für das Funktionieren der vorliegenden Erfindung ist es ausreichend, dass das Lackwerk 3 und das Prägewerk 5, welche im Wesentlichen aus einem Zylinder 8 zur Aufnahme von Lackformen bzw. Prägeformen und einem zugehörigen Gegendruckzylinder 9 bestehen, der Zylinder 8 einen separaten Antriebsmotor 10 aufweist. Dieser separate Antriebsmotor 10 sorgt dafür, dass der Zylinder 8 im Prägewerk 5 und Lackwerk 3 mechanisch entkoppelt von den Druckwerken 2 und den Gegendruckzylindern 9 im Lackwerk 3 und Prägewerk 5 angetrieben werden können. Somit sind Prägezylinder 8 und Lackzylinder im Prägewerk 5 und Lackwerk 3 gegenüber den zugeordneten Gegenzylindern 9 mittels eines zugeordneten elektrischen Antriebsmotors 10 verdrehbar ausgeführt.
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In 2 ist die Kontaktstelle zwischen der Prägeform auf dem Zylinder 8 und dem Bedruckstoff auf dem Gegendruckzylinder 9 im Prägewerk 5 dargestellt. Im Lackwerk 3 ergibt sich eine ähnliche Situation, nur dass dort der Zylinder 8 keine Prägeform sondern eine Lackform aus weichem Material aufweist. Im Prägewerk 5 herrscht zwischen dem Zylinder 8 und dem Gegendruckzylinder 9 ein hoher Druck, welcher zum Prägen notwendig ist. Aus diesem Grund kann sich zwischen dem Zylinder 8 und dem Gegendruckzylinder 9 kein Schlupf einstellen. Wenn nun der Zylinder 8 und der Gegendruckzylinder 9 einen unterschiedlichen Umfang aufweisen, können sich der Zylinder 8 und der Gegendruckzylinder 9 nicht mit der gleichen Drehzahl drehen. Um jedoch bei einem jeden neuen Bogen bei einer neuen Umdrehung wieder korrekt beginnen zu können, muss der durch die unterschiedlichen Durchmesser bedingte Drehwinkelversatz zwischen Zylinder 8 und Gegendruckzylinder 9 ausgeglichen werden.
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Dieser Ausgleich des Drehwinkels, auch Differenzwinkel genannt, ist prinzipiell in 3 abgebildet. Dabei ist zu erkennen, dass am Anfang einer neuen Umdrehung und am Anfang eines neuen Druckbildes der Differenzwinkel bei null startet und bis zum Kanal des Gegendruckzylinders 9 auf 2,5 Grad ansteigt. Sobald der Kanal des Gegendruckzylinders 9 erreicht ist, wird der Differenzwinkel wieder zu null zurückgefahren, in dem die Drehgeschwindigkeit des Prägezylinders 8 entsprechend verändert wird, was durch eine entsprechende Ansteuerung des Antriebsmotors 10 und des Zylinders 8 passiert.
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In 4 ist eine Regelung abgebildet, bei der ein optimaler Voreilwinkel von 1,5 Grad durch den Steuerungsrechner 11 in der Leistungselektronik des Antriebsmotors 10 des Zylinders 8 eingestellt wird. Es ist zu erkennen, dass die Regelung auf der Erfassung des Motordrehmoments bzw. Motorstroms beruht. Zunächst wird festgestellt, dass sich ein erhöhtes Moment von +10 nm einstellt. Der ideale Voreilwinkel von 1,5 Grad ergibt sich, wenn kein Schlupf vorhanden ist, also das Motormoment 0 nm beträgt. Dazu wird bei der nächsten Umdrehung ein gegenläufiges Motordrehmoment von –10 nm auf den Antriebsmotor 10 des Zylinders 8 gegeben, so dass sich dann bei der dritten Umdrehung bei 0 nm der gewünschte Voreilwinkel von 1,5 Grad einstellt. Diese automatische Anpassung durch die Steuerung 11 des Antriebsmotors 10 des Zylinders 8 basiert auf der Erfassung des Motordrehmoments bzw. des Drehwinkels. Bei der Regelung basierend auf dem Motordrehmoment wird die Ansteuerung des Antriebsmotors 10 auf Basis der Messung des Motordrehmoments vorgenommen, wobei dann das Moment entweder erhöht oder erniedrigt wird, je nachdem, ob ein Voreilwinkel oder Nachlaufwinkel gewünscht bzw. notwendig ist. Beim idealen Differenzwinkel läuft der Motor 10 mit dem kleinsten Moment. Dies führt dazu, dass der Voreil- bzw. Nachlaufwinkel nicht vom Bediener eingestellt werden muss, sondern allein durch die Leistungselektronik 11 des Antriebsmotors 10 des Zylinders 8 automatisch eingestellt werden kann.
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In 5 ist der prinzipielle Aufbau der Regelschleife zur Ansteuerung des Antriebsmotors 10 für den Prägezylinder 8 beschrieben. Dabei genügt es, wenn im Lackwerk 3 und Prägewerk 5 ein Regelkreis 11 vorhanden ist, bei dem der Antriebsmotor 10 einen Sensor zur Erfassung des Motormoments aufweist und dieses Moment auf das kleinste Moment geregelt wird. Alternativ ist es auch möglich, über den Motorgeber des Motors 10 und einen Drehwinkelgeber 12 am Gegendruckzylinder 9 den Differenzwinkel zu erfassen, z. B. wenn ein zusätzliches Voreilen oder Nacheilen z. B. im Lackierbetrieb gewünscht ist, um Drucklängenkorrektur zu betreiben. In diesem Fall kann der Bediener einen zusätzlich gewünschten Korrekturwinkel für die Drucklängenkorrektur in der Steuerung der Druckmaschine 1 vorgeben, welcher dann an die Leistungselektronik 11 des Antriebsmotors 10 übermittelt wird und auf Basis der erfassten Winkel von Gegendruckzylinder 9 und Zylinder 8 eingestellt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckmaschine
- 2
- Druckwerk
- 3
- Lackwerk
- 4
- Trockner
- 5
- Prägewerk
- 6
- Ausleger
- 7
- Anleger
- 8
- Prägezylinder
- 9
- Gegendruckzylinder
- 10
- Antriebsmotor für Prägezylinder
- 11
- Leistungselektronik für den Antrieb des Prägezylinders
- 12
- Winkelgeber des Gegendruckzylinders
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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