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Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungswerk für eine Druckmaschine und ein Verfahren zum Antreiben von Rotationskörpern in einem Bearbeitungswerk für eine Druckmaschine.
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Aus der
DE 196 23 224 C1 ist eine Bogendruckmaschine mit Einzelantrieben bekannt, bei der bestimmte Zylinder, Trommeln oder Walzen unabhängig vom Zahnräderzug der Maschine angetrieben werden. Eine typische Ausprägung ist der Plattenzylinder-Einzelantrieb. Dabei wird der Formzylinder (Plattenzylinder) durch einen Motor separat (ohne mechanische Kupplung zum Räderzug der Maschine) angetrieben. Dabei ist ein generatorischer Betrieb des Plattenzylinderantriebs entweder nicht möglich oder es werden Bremswiderstände oder zusätzliche Geräte zur Netzrückspeisung eingesetzt.
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Nachteilig an diesen Lösungen ist, dass eine Netzrückspeisung teuer ist. Bremswiderstände sind weder ökologisch noch ökonomisch einsetzbar, da die durch die Energieumwandlung erzeugte Wärme wieder kostenintensiv aus dem Druckwerk entfernt werden muss.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Bearbeitungswerk und ein neuartiges Verfahren zum Antreiben von Rotationskörpern in einem Bearbeitungswerk zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs und ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass das Bearbeitungswerk flexibler eingesetzt werden kann.
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Bevorzugt ist das Bearbeitungswerk ein Druckwerk einer Druckmaschine, in dem ein Zylinder, insbesondere ein Plattenzylinder, von einem Zylinderantrieb separat angetrieben wird. Der Zylinder steht mit einem weiteren Rotationskörper, wie einem Übertragungszylinder, insbesondere einem Gummizylinder, in Oberflächenkontakt und kann über diesen Oberflächenkontakt ein Antriebsmoment in Rotationsrichtung erfahren. Der weitere Antrieb treibt einen oder mehrere weitere Rotationskörper, wie Zylinder, Trommeln oder Walzen rotatorisch an oder verursacht andere Bewegungen. Der weitere Antrieb ist bevorzugt ebenfalls ein Elektromotor. Die Druckmaschine kann als Bogen- oder Rollenmaterial in einem beliebigen Druckverfahren bedruckende Maschine ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Druckmaschine eine bogenverarbeitende Maschine, welche nach dem Offsetdruckverfahren arbeitet. Die Erfindung könnte ebenfalls bei einem separat angetriebenen Lackformzylinder in einem Lackwerk, in einem Markier- oder Inkjet-Werk oder an anderen Achsen eingesetzt werden, die dauerhaft oder in bestimmten Betriebsbereichen generatorisch arbeiten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die in jedem Druckwerk der Bogendruckmaschine vorhandenen Frequenzumrichter für die Farb- und/oder Feuchtduktorantriebe vom Plattenzylinder-Antriebsregler versorgt werden, indem der Zwischenkreis des jeweiligen Reglers für den zugehörigen Plattenzylinderantrieb mit den Zwischenkreisen der Farb- und/oder Feuchtduktorantriebe verbunden wird. Dadurch ist es möglich einen Plattenzylinderantrieb auch dauerhaft in gewissen Grenzen generatorisch betreiben zu können. Dies ermöglicht es, den Plattenzylinderantrieb in einem weiteren Betriebsbereich betreiben zu können. Durch die Kopplung des Plattenzylinderantriebs-Zwischenkreises mit den Duktorantrieben ist ein dauerhaft generatorischer Betrieb des Plattenzylinderantriebs möglich (generatorische Leistung bis maximal zur aktuell von den Duktorantrieben abgegebenen Leistung).
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Da die von den Duktorantrieben abgegebene Leistung mit der Maschinendrehzahl ansteigt (wie auch die Leistung des Plattenzylinderantriebs) ergibt sich ein günstiger Synergieeffekt. Dadurch lässt sich vorteilhafterweise das Druckwerk auch mit Gummitüchern betreiben, die ein deutlich anderes Abrollverhalten als speziell angepasste Gummitücher aufweisen. Externe Bremswiderstände für den Plattenzylinderantrieb werden nur noch im Schnellhalt-Fall benötigt und können wesentlich kleiner ausgelegt werden. Insbesondere kann auch die mit einer Farbheberwalze zusammenwirkende erste Reibwalze des Farbwerkes von einem weiteren Antrieb angetrieben sein, welcher im generatorischen Betrieb des Zylinderantriebs von diesem mit Energie versorgt wird.
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Besonders vorteilhaft ist es, dass bei Druckmaschinen mit Plattenzylinder-Einzelantrieben während des normalen Druckbetriebes ein generatorischer Betrieb der Plattenzylinder-Einzelantriebe in einem oder mehreren Druckwerken ermöglicht wird und damit die Anzahl einsetzbarer Gummitücher erhöht wird. Dies erfolgt bevorzugt ohne eine zusätzliche Rückspeiseeinheit und Bremswiderstände zum Abbau elektrischer Leistung. Durch die Verwendbarkeit einer breiteren Palette an Gummitüchern wird das Druckwerk und damit die Druckmaschine flexibler einsetzbar und die Störanfälligkeit der Maschine reduziert. Es können alternativ im Druckbetrieb während des generatorischen Betriebes des Plattenzylinder-Einzelantriebs beliebige andere Antriebe im selben Bearbeitungswerk mit Energie versorgt werden. Bevorzugt werden Einzelantriebe, insbesondere Servomotoren, mit Energie versorgt. Besonders bevorzugt werden die in einem Druckwerk angeordneten Einzelantriebe im Farb- und/oder Feuchtwerk mit Energie versorgt. Diese weiteren Antriebe können generell über die netzseitige Energieversorgung des Plattenzylinder-Einzelantriebs versorgt werden oder nur während des generatorischen Betriebes des Plattenzylinder-Einzelantriebs durch die vom Plattenzylinder-Einzelantrieb erzeugte Energie versorgt werden, wobei eine eventuell vorhandene eigene Netzversorgung der weiteren Antriebe getrennt werden kann, um Netzrückwirkungen zu vermeiden.
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Im Folgenden soll die Erfindung beispielhaft erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen stellen dabei schematisch dar:
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1: Druckwerk einer Bogendruckmaschine mit einem Plattenzylinder-Direktantrieb, einem Farbduktor-Einzelantrieb und einem Feuchtduktor-Einzelantrieb;
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2: Ausführungsform einer elektrischen Verbindung des Zwischenkreises des Plattenzylinder-Direktantriebs mit den Zwischenkreisen des Farbduktor-Einzelantriebs und des Feuchtduktor-Einzelantriebs;
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3: Weiterbildung der elektrischen Verbindung mit zusätzlicher netzseitiger Energieversorgung des Farbduktor-Einzelantriebs und des Feuchtduktor-Einzelantriebs.
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Die 1 zeigt in einer Ausführungsform der Erfindung ein Druckwerk einer Bogenoffsetrotationsdruckmaschine mit einem im Druckwerk angeordneten einzeln angetriebenen Plattenzylinder 1, der mit einem Gummizylinder 2 in Kontakt steht. Der Plattenzylinder 1 und der Gummizylinder 2 sind hier einfachgroß mit jeweils einem Zylinderkanal dargestellt. Im Zylinderkanal wird beim Plattenzylinder 1 eine Druckplatte und beim Gummizylinder 2 ein Gummituch befestigt. Die Druckplatten werden für jeden neuen Druckauftrag und die Gummitücher nach definierten Intervallen gewechselt. Zwischen verschiedenen Druckaufträgen werden die Gummitücher gewaschen. Dabei wird über die jeweils aktuelle Abwicklung zwischen dem mit einem Gummituch bespannten Gummizylinder 2 und dem mit einer Druckplatte bespannten Plattenzylinder 1 ein Antriebsmoment zwischen den Zylindern hervorgerufen. Die Abwicklungsverhältnisse sollten derart gewählt werden, dass kein Antriebsmoment zwischen Gummizylinder 2 und Plattenzylinder 1 auftritt, d. h. dass der Plattenzylinder-Direktantrieb M1 den Antrieb des Plattenzylinders 1 mit den auftretenden Reibungsverlusten während des Druckbetriebes übernimmt. Es könnten erfindungsgemäß aber auch andere Zylindergrößen, Zylinderanordnungen oder Zylinderanzahlen im Druckwerk zum Einsatz kommen.
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Der Gummizylinder 2 kann ebenfalls einzeln angetrieben sein, wird aber bevorzugt von einem durchgehenden Zahnräderzug der Maschine aus angetrieben. Der durchgehende Zahnräderzug wird von einem Hauptantrieb oder von mehreren an unterschiedlichen Stellen des Zahnräderzuges einspeisenden Motoren bewegt. Sowohl Plattenzylinder 1 als auch Gummizylinder 2 weisen jeweils beidseitig angeordnete nicht dargestellte Schmitzringe auf. Diese Schmitzringe werden derart dimensioniert, dass im Druckbetrieb keine nennenswerte Momentenübertragung zwischen den Zylindern stattfindet, also kein vorbestimmtes Moment über die Schmitzringe übertragen wird. Die Druckmaschine weist weiterhin nicht dargestellte Bogenführungszylinder auf, die die Bogen mit Vorderkantengreifern geklemmt durch die Druckmaschine bewegen. Zwischen den Bogenführungszylindern werden die Bogen im Greiferschluss übergeben. Der Gummizylinder 2 bildet hierbei mit einem als Druckzylinder ausgebildeten Bogenführungszylinder einen Druckspalt, in dem ein jeweiliger Bogen bedruckt wird.
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Das Druckwerk enthält weiterhin ein Farbwerk 3, welches hier als Heberfarbwerk ausgebildet ist. Im dargestellten Druckwerk ist ein Farbkasten mit einer Farbduktorwalze 5 (auch Farbkastenwalze genannt) angeordnet, die mit einer Farbheberwalze 6 zusammenwirkt, welche die Druckfarbe auf die folgenden nicht weiter bezeichneten Walzen des Farbwerkes 3 überträgt. Die Walzen des Farbwerkes 3 sind bekannte Reib- und Changierwalzen, die die Druckfarbe im Farbwerk 3 gleichmäßig verteilen. Das Farbwerk 3 enthält weitere mit dem Plattenzylinder 1 in Kontakt stehende Farbauftragwalzen, die die Druckfarbe auf die Druckplatte des Plattenzylinders 1 übertragen und ebenfalls nicht weiter bezeichnet sind. Alternativ kann ein Filmfarbwerk eingesetzt werden.
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Das hier dargestellte Druckwerk weist weiterhin ein Feuchtwerk 4 auf, welches eine Feuchtmittelwanne und eine in das Feuchtmittel eintauchende Feuchtduktorwalze 7 enthält. Das Feuchtmittel wird von der Feuchtduktorwalze 7 über eine nicht bezeichnete Übertragungswalze zu einer ebenfalls nicht bezeichneten mit Plattenzylinder 1 in Kontakt stehenden Feuchtauftragwalze übertragen. Zwischen dem Feuchtwerk 4 und dem Farbwerk 3 ist hier weiter eine Brückenwalze dargestellt, die vorzugsweise je nach Bedingung an Farbwerk 3, Feuchtwerk 4 oder Farb- und Feuchtwerk 3, 4 angestellt werden kann. Das Druckwerk könnte aber auch ohne Feuchtwerk 4 ausgebildet sein bzw. drucken.
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Sowohl die Farbduktorwalze 5 als auch die Feuchtduktorwalze 7 weisen hier jeweils eigene Antriebe zum Antreiben dieser im Druckbetrieb auf. Diese Antriebe sind hier als Farbduktor-Einzelantrieb M2 und Feuchtduktor-Einzelantrieb M3 ausgebildet, die jeweils nur die entsprechende Walze rotatorisch antreiben. Dabei können die Einzelantriebe die Walzen auch mittels Übersetzungsgetrieben antreiben. In alternativen nicht dargestellten Ausführungsformen können auch Hilfsantriebe im Farb- und/oder Feuchtwerk 3, 4 versorgt werden oder auch von einem weiteren Antrieb mehrere Walzen oder Zylinder in den Druckwerken während des Druckbetriebes angetrieben und/oder bewegt werden.
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Die 2 zeigt die Energieversorgung des Plattenzylinder-Direktantriebs M1 und die Energieversorgung des Farbduktor-Einzelantriebs M2 und des Feuchtduktor-Einzelantriebs M3. Der Plattenzylinder-Direktantrieb M1 enthält dabei einen nicht dargestellten Antriebsregler, der wiederum einen netzseitig energieversorgten Zwischenkreis 8 aufweist. Die netzseitige Energieversorgung kann beispielsweise ein öffentliches Stromnetz sein. Der Plattenzylinder-Direktantriebs-Zwischenkreis 8 weist hier einen dreiphasigen Netzeingang mit einem Gleichrichter zur Gleichrichtung der netzseitig gelieferten Spannung auf. Die vom Gleichrichter erzeugte Gleichspannung wird vorzugsweise mittels eines geeigneten Kondensators stabilisiert. Weiter enthält der Plattenzylinder-Direktantriebs-Zwischenkreis 8 einen Wechselrichter zum Erzeugen einer dem Plattenzylinder-Direktantrieb M1 zuzuführenden dreiphasigen Wechselspannung aus der Gleichspannung. Weitere Elemente des Antriebsreglers werden hier nicht näher betrachtet.
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Dem Farbduktor-Einzelantrieb M2 ist ein Farbduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 9 und dem Feuchtduktor-Einzelantrieb M3 ist ein Feuchtduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 10 zugeordnet. Der Farbduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 9 bzw. der Feuchtduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 10 enthält jeweils einen Wechselrichter zur Erzeugung einer dem Farbduktor-Einzelantrieb M2 bzw. dem Feuchtduktor-Einzelantrieb M3 zuzuführenden dreiphasigen Wechselspannung aus einer bereitgestellten Gleichspannung. Bevorzugt weist sowohl der Farbduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 9 als auch der Feuchtduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 10 einen die Gleichspannung stabilisierenden geeigneten Kondensator auf.
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Der Plattenzylinder-Direktantriebs-Zwischenkreis 8 ist mit dem Farbduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 9 und mit dem Feuchtduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 10 über eine elektrische Leitung 11 verbunden. Dabei stehen insbesondere die Kondensatoren der jeweiligen Zwischenkreise 8, 9, 10 polrichtig in Verbindung. Die elektrische Leitung 11 kann jeweils parallel vom Plattenzylinder-Direktantriebs-Zwischenkreis 8 zu dem Farbduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 9 und dem Feuchtduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 10 oder vom Plattenzylinder-Direktantriebs-Zwischenkreis 8 über den Farbduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 9 in Reihe zum Feuchtduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 10 geführt sein.
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Bevorzugt ist, dass die weiteren Antriebe, insbesondere der Farbduktor-Einzelantrieb M2 und Feuchtduktor-Einzelantrieb M3, keine separate Verbindung zum Netz haben, sondern immer nur über die elektrische Leitung 11 aus dem Plattenzylinder-Direktantriebs-Zwischenkreis 8 versorgt werden. Hier erfolgt die gesamte Energieversorgung der weiteren Antriebe in jeder Betriebsweise des Zylinderantriebes über die elektrische Verbindung. Bevorzugt werden hierbei Bauelemente, insbesondere Dioden mit vergleichbaren Diodeneigenschaften in den Zwischenkreisen 8, 9, 10 eingesetzt, die durch gleiche Schalteigenschaften eine mögliche Überhitzung der weiteren Antriebe verhindern.
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Die 3 zeigt weiterbildend die Möglichkeit, dem Farbduktor-Einzelantrieb M2 und/oder dem Feuchtduktor-Einzelantrieb M3 ebenfalls eine netzgespeiste Energieversorgung der Zwischenkreise 9, 10 zuzuordnen (hier für beide dargestellt). Sowohl der Farbduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 9 als auch der Feuchtduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 10 weist in dieser Weiterbildung ebenfalls einen dreiphasigen Netzeingang mit einem Gleichrichter zur Gleichrichtung der netzseitig gelieferten Spannung auf. Über nicht dargestellte Schaltelemente kann die separate netzseitige Energieversorgung zum Farbduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 9 und/oder zum Feuchtdukor-Einzelantriebs-Zwischenkreises 10 getrennt werden. Alternativ kann die netzseitige Verbindung auch erhalten bleiben und die vom Plattenzylinder-Direktantrieb M1 im generatorischen Betrieb erzeugte Energie den weiteren Antrieben zugemischt werden.
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Zur Wirkungsweise: Durch die Wahl und den Einsatz von bestimmten Gummitüchern kann es vorkommen, dass ein derart ungünstiges Abwicklungsverhältnis zwischen Gummizylinder 2 und Plattenzylinder 1 hervorgerufen wird, dass ein Antriebsmoment auf den Plattenzylinder 1 wirkt. Dabei treibt der über den durchgehenden Zahnräderzug vom Hauptantrieb angetriebene Gummizylinder 2 über den Kontakt Gummituch/Druckplatte den Plattenzylinder 1 und damit auch den Plattenzylinder-Direktantrieb M1 an. Der Plattenzylinder-Direktantrieb M1 arbeitet damit im generatorischen Betrieb.
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Sobald sich der Plattenzylinder-Direktantrieb M1 im generatorischen Betrieb befindet steigt die Zwischenkreisspannung an. Dadurch wird eine eventuelle vorhandene netzseitige Energiezufuhr zum Farbduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 9 und/oder zum Feuchtduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis 10 unterbrochen. Über die elektrische Leitung 11 vom Zwischenkreis 8 des Zylinderantriebes, hier dem Plattenzylinder-Direktantrieb M1, zu den Zwischenkreisen 9, 10 der weiteren Antriebe wird nunmehr elektrische Energie für die weiteren Antriebe, hier für den Farbduktor-Einzelantrieb M2 und den Feuchtduktor-Einzelantrieb M3, bereitgestellt. Über den Farbduktor-Einzelantrieb M2 und den Feuchtduktor-Einzelantrieb M3 wird entsprechend elektrische Energie verbraucht, wodurch die elektrische Gesamtbilanz positiv bleibt, d. h. es gibt keine Energierückspeisung ins Netz mehr.
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Bevorzugt werden alle Bearbeitungswerke der Druckmaschine derart ausgestattet, dass eine Nutzung der Energie einzelner oder aller im generatorischen Betrieb arbeitenden Zylinderantriebe im jeweiligen Bearbeitungswerk gewährleistet werden kann. Ein normaler Druckbetrieb kann daher auch beim Einsatz ungünstiger Gummitücher oder Einstellungen im Druckwerk, insbesondere der Walzenpressung, der Farb- oder Wassermenge, Deltabetrieb und/oder der Farbbelegung, erfolgen. Ein ordnungsgemäßer Druckbetrieb kann so erfindungsgemäß auch bei ungünstigen Einstellungen im Bearbeitungswerk erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Plattenzylinder
- 2
- Gummizylinder
- 3
- Farbwerk
- 4
- Feuchtwerk
- 5
- Farbduktorwalze
- 6
- Farbheberwalze
- 7
- Feuchtduktorwalze
- 8
- Plattenzylinder-Direktantriebs-Zwischenkreis
- 9
- Farbduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis
- 10
- Feuchtduktor-Einzelantriebs-Zwischenkreis
- 11
- elektrische Leitung
- M1
- Plattenzylinder-Direktantrieb
- M2
- Farbduktor-Einzelantrieb
- M3
- Feuchtduktor-Einzelantrieb
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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