DE10219903B4

DE10219903B4 - Zylinder einer Rotationsdruckmaschine

Info

Publication number: DE10219903B4
Application number: DE2002119903
Authority: DE
Inventors: Johann Königer; Ulrich Müller
Original assignee: Manroland Web Systems GmbH
Current assignee: Manroland Web Systems GmbH
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2002-05-03
Publication date: 2014-10-09
Anticipated expiration: 2022-05-04
Also published as: DE10219903A1

Abstract

Zylinder (1, 18) einer Rotationsdruckmaschine, der sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung eine Bewegung ausführend angeordnet ist und mit einem Elektromotor in Antriebsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (7, 7.1) einen sowohl rotierbaren als auch in axialer Richtung hin- und herbewegbaren Rotor (9, 9.1) und einen Stator (8, 8.1) aufweist, dass der Rotor (9, 9.1) mindestens zwei Wicklungen (11, 12) trägt, die jeweils mit einer Wicklung (13, 14) des Stators (8, 8.1) zusammenarbeiten, und dass die Richtung der Windungen (15) der Wicklungen (11 bis 14) des Rotors (9, 9.1) und/oder des Stators (8, 8.1) zur Drehachse des Rotors (9, 9.1) um einen Winkel (α, β) geneigt sind, wobei die Windungen (15) der Wicklungen (11 bis 14) des Rotors (9, 9.1) und des Stators (8, 8.1) jeweils entgegengesetzt zueinander geneigt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinder einer Rotationsdruckmaschine, der einen eigenen Antrieb besitzt und sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung bewegbar ist.
Die EP 1 082 225 B1 zeigt einen Zylinder einer Rotationsdruckmaschine, der mittels eines Motors radial und axial bewegt wird. Der Rotor ist mit Magneten versehen, während der Stator mit Elektromagneten bestückt ist. Die Steuerung der Drehung wie auch der axialen Verschiebung kann nur über die Elektromagnete des Stators erfolgen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Zylinder zu schaffen, der hinsichtlich der Umfangs- und Axialkräfte gut steuerbar ist.
Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Zylinder erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dank der geneigten Wicklungsanordnung der Induktionsspulen sind mittels des Motors zusätzlich zum Drehmoment hohe Axialkräfte erzeugbar, wobei der Motor hinsichtlich dieser Kräfte gut stellbar ist.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.
Die Erfindung soll nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt schematisch:
1: einen Zylinder samt diesen antreibendem Elektromotor
2.1 bis 2.3: Varianten für Wicklungen des Rotors und Stators
3: ein Kräftediagramm des Elektromotors
4: eine weitere Variante eines Zylinders samt antreibendem Elektromotor.
Bei dem in 1 gezeigten Zylinder handelt es sich um einen Reibzylinder 1, der mit seinen Zapfen 2, 3 drehbar und axial verschiebbar in Wänden 4, 5 einer Rotationsdruckmaschine gelagert ist. Diese Freiheitsgrade gewährleisten vorteilhaft Zylinderrollenlager 6.
Der Reibzylinder 1 steht mit einem Elektromotor 7 in Antriebsverbindung, wobei dessen Stator 8 an der Wand 4 angeschraubt und der Rotor 9 auf dem Zapfen 2 des Reibzylinders befestigt ist. Statt dessen kann der Rotor 9 auch an den Zapfen 2 angeschraubt oder als Zapfen ausgebildet und stirnseitig am Zylinderkörper 10 des Reibzylinders 1 angeflanscht sein.
Auf dem Rotor 9 sind nebeneinander zwei Wicklungen 11, 12 angeordnet, und jede Wicklung 11, 12 arbeitet mit jeweils einer Wicklung 13, 14 des Stators 8 nach dem Induktionsprinzip zusammen. Die Richtung der Windungen 15 der Wicklungen 11, 12 des Rotors 9 ist jeweils um einen Winkel α zur Drehachse des Rotors 9 geneigt, wobei die Windungen der Wicklungen 11, 12 entgegengesetzt zueinander geneigt sind. Die Windungen der Wicklungen 13, 14 des Stators 8 sind jeweils um einen Winkel β zur Drehachse des Rotors 9 geneigt, wobei die Windungen ebenfalls jeweils entgegengesetzt zueinander geneigt sind. Die Windungen 15 sind in 1 schematisch angegeben. In 2.3 ist außerdem die Anordnung der Wicklungen 11 bis 14 des Reibzylinders 1 schematisch dargestellt. Vorteilhaft sind die Wicklungen 11 bis 14 allesamt um den gleichen Winkel α = β geneigt.
Weitere Möglichkeiten der Anordnung der Wicklungen des Rotors 9 und des Stators 8 sind in den 2.1 und 2.2 gezeigt. Die bisherigen Bezugszeichnungen für die Wicklungen wurden der Einfachheit halber beibehalten. Gemäß 2.1 sind nur die Wicklungen 11, 12 des Rotors 9 um einen Winkel β geneigt, während die Wicklungen 13, 14 des Stators 8 nicht zur Drehachse des Rotors 9 geneigt sind, der Winkel α Null ist. In Umkehrung dessen sind gemäß 2.2 die Windungen der Wicklungen 13, 14 des Rotors jeweils um einen Winkel α zur Drehachse des Rotors 9 geneigt, während die Wicklungen 11, 12 des Rotors 9 nicht geneigt sind, hier der Winkel β Null ist.
Der Elektromotor 7 ist vorteilhaft als Asynchronmotor ausgeführt, dessen Wicklungen 13, 14 des Stators über eine Steuereinheit 16 mit Drehstrom gespeist werden. Bei gleichartiger maximaler Speisung der rechten und linken Wicklung 13, 14 liefern diese die Kräfte F_r und F_l, die vektormäßig addiert eine Umfangskraft F_rot liefern (3), die den Rotor 9 in Drehung versetzt. Eine Axialkraft F_ax bildet sich nicht aus. Werden dagegen die Wicklungen 13, 14 des Stators 8 ungleichmäßig gespeist, so wird auch eine Axialkraft F_ax erzeugt, die beispielsweise nach links gerichtet ist, wenn die linke Wicklung 14 mit einem höheren Moment gespeist wird als die Wicklung 13. Die Axialkraft _Fax zieht dann den Reibzylinder 1 nach links. Durch entsprechende Umsteuerung der erzeugten Momente der Wicklungen 13, 14 mittels der Steuereinheit 16 lässt sich die erzeugte Axialkraft F_ax in ihrer Richtung umkehren. Die Axialkraft F_ax ist also nach rechts gerichtet, wenn die Wicklung 13 mit einem höheren Moment gespeist wird als die Wicklung 14. Die jeweilige Axial- und Winkelposition wird der Steuereinheit 16 über einen Positionsensor 17 rückgemeldet. Die Steuerung lässt sich vielfältig variieren. So kann durch entsprechende Momentensteuerung der Wicklungen 13, 14 reine Rotation an verschiedenen axialen Positionen, reine Translation in verschiedenen Winkellagen, gleichzeitige Rotation und Translation des Reibzylinders 1 realisiert werden. Die Hubfrequenz kann durch entsprechende elektronische Ansteuerung variiert und synchronisiert werden. Auch ein Betrieb des Elektromotors 7 in vier Quadranten (Vier-Quadrantenbetrieb) ist möglich. Bei einer Umpolung der Wicklungen 13, 14 des Stators 8, also einem Betrieb im sogenannten dritten Quadranten, erzeugen die rechte und linke Wicklung 13, 14 die Kräfte F_r' und F_l', die den Kräften F_r und F_l entgegengerichtet sind (3), wodurch die Umfangskraft F_rot umgekehrt wird und der Elektromotor 7 den Reibzylinder 1 in umgekehrter Drehrichtung antreibt. In 3 ist der Arbeitsbereich des Elektromotors 7 mit einer Strich-Punkt-Linie angegeben, der von den Werten a und b der Umfangskraft F_rot und der Axialkraft F_ax abgesteckt wird. Das Größenverhältnis der Werte a und b ist eine Funktion der Winkel α und β. Der Elektromotor 7 kann auch als Gleichstrommotor ausgeführt sein.
Gemäß 4 ist der Elektromotor 7.1 in einem Zylinder 18 angeordnet. Bei der Beschreibung werden weitgehend die bisherigen Positionsziffern beibehalten, ggf. unter Anhängen von „.1”. Der Zylinder 18 enthält ein Mantelrohr 19, das drehbar und axial schiebbar auf einer Achse 20 gelagert ist. Vorteilhaft kommen für die Lagerung Zylinderrollenlager 6 zur Anwendung. Die Achse 20 ist in Seitenwänden 4, 5 der Rotationsdruckmaschine befestigt. Auf der Achse 20 ist der Stator 8.1 mit den Wicklungen 13 und 14 und im Mantelrohr der Rotor 9.1 mit den Wicklungen 11 und 12 befestigt. Die Windungen 15 der Wicklungen 11 bis 14 sind wiederum so geneigt zur Drehachse des Rotors 9.1 angeordnet, wie in 2.3 gezeigt.
Den Wicklungen 13, 14 des Stators 8.1 werden von der Steuereinheit 16 gesteuert Spannungen zugeführt. Mit den zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 genannten Varianten der Speisung sind dann Dreh- und/oder Axialbewegungen des Mantelrohrs 19 des Zylinders 18 möglich. Ein Sensor 17 meldet an die Steuereinheit 16 die Winkellage und Axialposition des Mantelrohrs 19. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf eine weitergehende Beschreibung verzichtet. Das Mantelrohr 13 trägt eine Beschichtung 21 aus Gummi, so dass der Zylinder 18 beispielsweise als changierende Farbwalze eingesetzt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Reibzylinder
2: Zapfen
3: Zapfen
4: Wand
5: Wand
6: Zylinderrollenlager
7: Elektromotor
7.1: Elektromotor
8: Stator
8.1: Stator
9: Rotor
9.1: Rotor
10: Zylinderkörper
11: Wicklung
12: Wicklung
13: Wicklung
14: Wicklung
15: Windung
16: Steuereinheit
17: Positionssensor
18: Zylinder
19: Mantelrohr
20: Achse
21: Beschichtung
F_ax: Axialkraft
F_rot: Umfangskraft
F_r, F_r': Kraft rechte Wicklung
F_l, F_l': Kraft Zinke Wicklung
a: Wert
b: Wert
α: Winkel
β: Winkel

Claims

Zylinder (1, 18) einer Rotationsdruckmaschine, der sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung eine Bewegung ausführend angeordnet ist und mit einem Elektromotor in Antriebsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (7, 7.1) einen sowohl rotierbaren als auch in axialer Richtung hin- und herbewegbaren Rotor (9, 9.1) und einen Stator (8, 8.1) aufweist, dass der Rotor (9, 9.1) mindestens zwei Wicklungen (11, 12) trägt, die jeweils mit einer Wicklung (13, 14) des Stators (8, 8.1) zusammenarbeiten, und dass die Richtung der Windungen (15) der Wicklungen (11 bis 14) des Rotors (9, 9.1) und/oder des Stators (8, 8.1) zur Drehachse des Rotors (9, 9.1) um einen Winkel (α, β) geneigt sind, wobei die Windungen (15) der Wicklungen (11 bis 14) des Rotors (9, 9.1) und des Stators (8, 8.1) jeweils entgegengesetzt zueinander geneigt sind.
Zylinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (8) am Gestell der Rotationsdruckmaschine befestigt ist und der Rotor (9) mit dem Zylinder (1) verbunden ist.
Zylinder (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (7.1) in dem Zylinder (18) angeordnet ist, wobei der Stator (8.1) auf einer im Gestell der Rotationsdruckmaschine angeordneten Achse (20) befestigt ist und der Rotor (9.1) in einem Mantelrohr (19) des Zylinders (18) angeordnet ist.
Zylinder (1, 18) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (7, 7.1) als Gleichstrom- oder Asynchronmotor ausgeführt ist.
Zylinder (1, 18) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder ein Reibzylinder (1) eines Farb- oder Feuchtwerks ist.
Zylinder (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (18) eine Beschichtung (21) aus Gummi trägt.