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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum axialen Führen und Verstellen eines Zylinders, insbesondere eines Formzylinders, einer Rotationsdruckmaschine.
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Bei einem Farbdruck müssen die nacheinander zu druckenden Farbbilder aufeinander passend gedruckt werden. Hierzu ist bei Rotationsdruckmaschinen der Formzylinder hinsichtlich des Seiten-, Umfangs- und ggf. Diagonalregisters verstellbar, abgesehen von Lösungen, bei denen die Druckplatte direkt verstellt wird. Zwecks Seitenregisterverstellung wird der Formzylinder in axialer Richtung verschoben. Die
DE 34 09 194 A1 beschreibt diesbezüglich eine Vorrichtung, bei der mittels einer von einem Motor angetriebenen Gewindespindel die Axialbewegung erzeugt wird. Die Gewindespindel steht über Kugellager mit dem Zapfen des Formzylinders in Verbindung. Das Dokument
EP 0 699 524 A2 beschreibt die Verwendung eines Linearmotors zur seitlichen Verschiebung eines Formzylinders. Aus dem Dokument
DE 24 51 718 ist ein Dreh-Schiebe-Motor bekannt, wobei eine Linearbewegung und gleichzeitige Rotation über zwei getrennte Magnetsysteme gesteuert werden. Stator und/oder Rotor enthalten dazu zwei Magnetsysteme.
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Diese Vorrichtungen sind konstruktiv und somit hinsichtlich der Herstellungskosten aufwendig. Weiterhin sind mechanische Teile spielbehaftet und unterliegen das Spiel vergrösserndem Verschleiss. Das Spiel verschlechtert die axiale Fixierung des Zylinders und damit die Passerhaltigkeit. Ausserdem treten beim Verstellen der Zylinderposition den Passer beeinflussende Hystereseabweichungen auf.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine aus einfachen Mitteln aufgebaute Vorrichtung zu schaffen, die den Zylinder axial genau führt und verstellt, ohne dafür Motoren wie aus den o. g. Druckschriften bekannt zu benötigen.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die Vorrichtung ist kostengünstig erstellbar. Sie erübrigt mechanische Getriebe zur Seitenregisterverstellung. Sie führt und verstellt berührungslos den Zylinder und unterliegt dadurch keinem Verschleiß und keiner Hysterese durch mechanische Antriebe. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung durch eine direkte Messung der Ist-Position des Zylinders entfällt auch ein dahingehender Hystereseeinfluß. Insgesamt wird dadurch der Zylinder sehr genau axial positioniert und verstellt, wodurch eine hohe Passergenauigkeit und somit eine gute Druckqualität erzielbar ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.
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Die Erfindung soll nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt:
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1: eine Vorrichtung zum axialen Führen und Verstellen eines Zylinders mit zwei Magnetspulen,
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2: eine weitere Ausführungsvariante, bei der eine Magnetspule durch eine Feder ersetzt ist,
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3: eine weitere Variante zu 2,
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4: ein Blockschaltbild zur Ansteuerung des Magnetsystems,
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5: einen Zylinder mit an beiden Stirnseiten angeordneten Magnetspulen,
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6: einen Zapfen eines Zylinders, der im Gegensatz zu 1 zwei Scheiben trägt.
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1 zeigt einen Zylinder 1 einer Rotationsdruckmaschine, der fliegend in einer Seitenwand 2 (Gestell) gelagert ist. Bei dem Zylinder 1 handelt es sich um einen Formzylinder. Es könnte sich aber auch um einen anderweitigen Zylinder, beispielsweise einen Übertragungszylinder, handeln. Der Zylinder ist in Spindelausführung erstellt, d. h., am Kopf einer Spindel 3 ist der Körper 4 des Zylinders 1 angeflanscht. Es sind auch andere Zylinderbauarten und -lagerungen möglich, wie in nachfolgenden Ausführungsbeispielen noch gezeigt wird. Die Spindel 3 ist zusammen mit dem an ihr angeordneten Rotor 5 sowie mit dem Stator 6 eines Einbaumotors 7 in einem Gehäuse 8 untergebracht, das wiederum in der Wand 2 aufgenommen wird. Die Spindel 3 ist mit Radiallagern 9, 10 mit axialer Verschiebbarkeit, beispielsweise Zylinderrollenlagern, in dem Gehäuse 8 gelagert. Weiterhin ist in dem Gehäuse 8 ein die Rotierbarkeit des Zylinders 1 nicht beeinträchtigendes Anschlagsystem 11 angeordnet, das ein in der Bohrung des Gehäuses 8 aufgenommenes Rillenkugellager 12 enthält, das mit zwei Hülsen 25, 26 auf der Spindel 3 zusammenarbeitet.
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An dem Zylinder 1 ist weiterhin ein Elektromagnetsystem angeordnet. Im einzelnen ist an der Spindel 3 eine Scheibe 13 aus einem ferromagnetischen Material befestigt, an deren beiden Seiten, zu diesen beabstandet, jeweils eine in der Bohrung des Gehäuses 8 aufgenommene Magnetspule 14, 15 angeordnet ist. Die Scheibe 13 verkörpert zwei zueinander entgegengesetzt gerichtete ferromagnetische Flächen. Zur Erzielung einer hohen Arbeitsgenauigkeit der Vorrichtung haben die Flächen der Scheibe 13 einen möglichst geringen Axialschlag und ist die Scheibe 13 äußerst homogen, enthält z. B. keine Lunker.
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Die Magnetspulen 14, 15 des Elektromagnetsystems werden von einer Registerregelanlage angesteuert, wie in 4 gezeigt. Im einzelnen ist ein Sensor 17, der auf eine Bahn 18 gedruckte Registermarken abtastet, auf den Eingang einer Vergleichseinrichtung 19 geschaltet, der weiterhin ein Signal für den Sollwert des Registers zugeführt wird. Ausgangsseitig steht die Vergleichseinrichtung 19 über eine Regeleinrichtung 20 mit einem weiteren Vergleichsglied 21 in Verbindung. Auf den zweiten Eingang des Vergleichsgliedes 21 ist ein Meßwertgeber 22 für die Position des Zylinders 1 aufgeschaltet. Ausgangsseitig steht die Vergleichseinrichtung 21 über eine Regeleinrichtung 23 und einen Verstärker 24 mit den Magnetspulen 14, 15 des Elektromagnetsystems in Verbindung.
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Das vom Sensor 17 gelieferte Signal für den Istwert des Passers wird in dem Vergleichsglied 19 mit einem Sollwert verglichen. Das dabei gewonnene Differenzsignal wird, von der Regeleinrichtung 20 aufbereitet, dem Vergleichsglied 21 zugeführt und dort mit dem vom Meßwertgeber 22 gelieferten Signal für die Istposition des Zylinders 1 verglichen. Bei einer Abweichung vom gewünschten Sollwert wird ein Differenzsignal an die Regeleinrichtung 23 weitergegeben. Dort wird das Signal für die Ansteuerung der Magnetspulen 14, 15 aufbereitet und nach entsprechender Verstärkung im Verstärker 24 diesen zugeleitet. Die Magnetspulen 14, 15 üben im angesteuerten, d. h. bestromten Zustand Zugkräfte auf die Scheibe 13 aus. Diese wird in die Richtung der Magnetspule verschoben, die die größere anziehende Kraft auf die Scheibe 13 ausübt. Der Verstellvorgang findet vorzugsweise im rotierenden Zustand der Spindel 3 statt. Dadurch erfolgt die Verstellung nicht unter gleitender Verschiebung in Richtung der Berührungsmantellinien der Wälzkörper sondern schonenderweise unter schraubenförmigem Abwälzen auf den Wälzkörpern. Wenn anhand des vom Meßwertgeber 22 abgegebenen Signals das Erreichen der Sollposition des Zylinders 1 festgestellt wird, werden die Magnetspulen 14, 15 so bestromt, daß die Position gehalten wird.
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Die Vorrichtung benutzt die meßtechnisch erfaßte Position des Zylinders 1 für eine aktive Regelung der Bestromung beider Magnete. Es ist dadurch eine stabile, frei wählbare, genaue axiale Positionierung des Zylinders 1 erreichbar. Als Meßwertgeber 22 kommt vorteilhaft ein berührungsloser induktiver, kapazitiver, optischer, interferometrischer oder ein mechanischer Sensor zur Anwendung. Die für den Meßwertgeber 22 benötigte Referenzfläche, die beispielsweise als Scheibe ausgeführt sein kann, wird vorteilhaft nahe dem Körper 4 des Zylinders, beispielsweise an dem den Körper 4 tragenden Kopf der Spindel 3 oder an der Stirnseite des Körpers 4 des Zylinders, angebracht. Dadurch werden Störeinflüsse, wie Probleme der elektromagnetischen Verträglichkeit, thermische Einflüsse, z. B. Wärmedehnungen der Spindel 3, Verschmutzung, minimiert.
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Die Abstände a2 zwischen den Hülsen 25, 26 und dem Rillenkugellager 12 sowie die Abstände a1 zwischen den Magnetspulen 14, 15 und der Scheibe 13 sind, Mittelstellungen des Rillenkugellagers 12 und der Scheibe 13 vorausgesetzt, so bemessen, daß a2 kleiner als a1 ist. Die Hülsen 25, 26 schlagen in Endstellungen an dem Rillenkugellager 12 an und begrenzen so den axialen Verschiebeweg des Zylinders 1. Mit diesem Anschlagsystem 11 werden außerdem Schäden im Falle einer Störung des Elektromagnetsystems 14, 15 vermieden. Bei einer eventuellen derartigen Störung kann der Zylinder 1 ohne die nunmehrige axiale Führung gefahrlos zum Stillstand austrudeln (auslaufen). Er stößt ggf. mit seinen Hülsen 25, 26 am Rillenkugellager 12 an, wodurch eine mechanische Kollision der Scheibe 13 mit den Magnetspulen 14, 15 mit einhergehenden Beschädigungen vermieden wird.
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Das Anschlagsystem 11 mit dem Rillenkugellager 12 und den Hülsen 25, 26 kann auch für sehr genaue axiale Positionierungen des Zylinders 1 angewendet werden, wie dies z. B. für die Direktbebilderung eines Formzylinders in der Druckmaschine erforderlich ist. Hierzu werden die Magnetspulen 14, 15 derart angesteuert, daß sich der Zylinder 1 mit einer seiner Hülsen 25, 26 an das Rillenkugellager 12 anlegt. Letzteres übernimmt die Funktion eines Stützlagers und garantiert höchste Genauigkeit hinsichtlich des axialen Laufs des Zylinders 1 bei dessen Rotation. Dieser axiale Anschlag kann auch anderweitig realisiert werden, beispielsweise mittels paarweise angeordneten Schrägkugellagern oder Kegelrollenlagern.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsvariante, bei der eine Magnetspule durch eine Feder ersetzt ist. Zur Vereinfachung werden bei diesem und bei den noch folgenden Ausführungsbeispiel bei wiederkehrenden und ähnlichen Bauteilen die gleichen Positionsziffern verwendet, ggf. unter anfügen von ”.1”, ”.2”. Ein Zylinder 1.1, beispielhaft nicht mit Spindel und angeflanschtem Körper ausgeführt, ist mit seinem Zapfen 27 fliegend in der Seitenwand 2 gelagert. Die Lagerung erfolgt in einer in der Seitenwand 2 aufgenommenen Büchse 28 ansonsten in dieser analog zu 1 mittels Radiallagern 9, 10. Weiterhin ist das Rillenkugellager 12 vorgesehen, das mit den Hülsen 25, 26 zusammenarbeitet. Für den Antrieb des Zylinders 1.1 ist auf dessen Zapfen 27 ein Stirnrad 29 angeordnet. Der Antrieb könnte auch mittels eines eigenen Motors erfolgen, beispielsweise ähnlich der Ausführung gemäß 1. Auf dem Zapfen 27 des Zylinders 1.1 ist eine Scheibe 13 aus einem ferromagnetischen Material befestigt, an deren einen, eine ferromagnetische Fläche liefernden Seite, zu dieser beabstandet, eine Magnetspule 14 angeordnet ist. Die Magnetspule 14 ist in einem Gehäuse 30 befestigt, das an der Seitenwand 2 angeflanscht ist. Das Gehäuse 30 nimmt weiterhin eine Platte 31 auf, an der eine Druckfeder 32 anliegt. Letztere stützt sich über ein Axiallager 33 am Zapfen 27 des Zylinders 1.1 ab.
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Die Druckfeder 32 ersetzt praktisch eine zweite Magnetspule. Ihre Federkraft ist der Zugkraft der Magnetspule 14 entgegengerichtet. Für das Halten des Zylinders 1.1 in einer bestimmten Position hält sich die Federkraft mit der von der Magnetspule 14 auf die Scheibe 13 aufgebrachten Kraft das Gleichgewicht. Zum Zwecke des Verschiebens des Zylinders 1.1 nach links wird durch entsprechendes Ansteuern der Magnetspule 14 deren Zugkraft abgesenkt, so daß die Federkraft überwiegt und die Druckfeder 32 den Zylinder 1.1 entsprechend verschiebt, bis sich die Federkraft und die Kraft der Magnetspule 13 das Gleichgewicht halten. Umgekehrt wird für ein Verschieben des Zylinders 1.1 nach rechts die Bestromung der Magnetspule 14 vergrößert, so daß die Scheibe 13 in Richtung der Magnetspule 14 gezogen und in dieser Richtung der Zylinder 1.1 entgegen der Kraft der Druckfeder 32 verschoben wird. Für die Ansteuerung der Magnetspule 14 kommt eine Schaltung zur Anwendung, die der in 4 gezeigten ähnelt. Zwecks Vermeidung von wiederholenden Beschreibungen wird auf nähere Erklärungen verzichtet.
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Auch das Rillenkugellager 12 hat die gegenüber 1 unveränderten Funktionen des Anschlages des Anschlagsystems 11 als Kollisionsschutz bzw. eines Stützlagers für hochgenauen axialen Lauf des Zylinders 1.1. Es wird deshalb auf weitergehende wiederholende Beschreibungen verzichtet. Lediglich sei darauf hingewiesen, daß jeweils ein Abstand a1 zwischen der Platte 31 und der Scheibe 13 und der Scheibe 13 und der Magnetspule 14 zu realisieren ist, der größer als der Abstand a2 ist (siehe 2).
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3 zeigt eine Variante, bei der ähnlich zu 2 eine Magnetspule durch eine Feder ersetzt ist. Beispielhaft ist ein Zylinder 1.2 mit seinen Zapfen 34, 35 beidseitig in Seitenwänden 2, 36 gelagert. Hierzu kommen Radiallager 37, 38 zur Anwendung, die eine axiale Verschiebbarkeit des Zylinders 1.2 erlauben. Der Antrieb des Zylinders 1.2 erfolgt mittels eines Stirnrades 29 auf dem Zapfen 34.
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Eine Scheibe 39 aus einem ferromagnetischen Material ist an einer Stirnseite des Körpers 40 des Zylinders 1.2 befestigt. An der freien Seite der Scheibe 39 ist zu dieser beabstandet eine Magnetspule 41 positioniert. Sie ist an der Wand 2 angeschraubt. Weiterhin liegt am Zapfen 34 des Zylinders 1.2 unter Zwischenlage eines Axiallagers 42 eine Druckfeder 43 an, die sich mit ihrem anderen Ende an einem an der Seitenwand 2 angeschraubten Deckel 44 abstützt.
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In der Funktion mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 übereinstimmend, halten die sich von der Magnetspule 41 aufgebrachte Kraft und die Federkraft der Druckfeder 43 das Gleichgewicht, wobei der Zylinder 1.2 in einer bestimmten axialen Position gehalten wird. Je nachdem, ob der Zylinder 1.2 nach links oder nach rechts axial verstellt werden soll, wird die Zugkraft der Magnetspule 41 durch entsprechende Veränderung ihrer Bestromung erhöht oder verringert. Die Ansteuerung der Magnetspule 41 erfolgt mit einer Schaltung, ähnlich wie in 4 gezeigt, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf eine nochmalige Beschreibung verzichtet wird. Eine vorteilhafte Anbringung des benutzten Meßwertgebers 22 für die Position des Zylinders 1.2 an dessen Stirnseite ist in 3 angegeben. Die Vorrichtung gemäß 3 enthält weiterhin das Anschlagsystem 11 mit dem Rillenkugellager 12 und den Hülsen 25.1 und 26. Auch hier stimmt die Funktion mit der der vorangegangenen Ausführungsbeispiele überein, weshalb auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 verwiesen wird. Der Abstand a1 zwischen der Magnetspule 41 und der Scheibe 39, der größer als der Abstand a2 zwischen dem Rillenkugellager 12 und der Hülse 26 sein muß, ist angegeben.
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Gemäß 5 wird im Gegensatz zur 3 auf die Anbringung von Scheiben 39 an den Stirnseiten eines Körpers 40 eines Zylinders 1.3 verzichtet. Statt dessen arbeiten die ferromagnetischen Stirnseiten des Körpers 40 des Zylinders 1.3 mit jeweils einer neben ihnen angebrachten Magnetspule 45, 46 zusammen. Ansonsten erfolgt die Lagerung der Zapfen 47, 48 des Zylinders 1.3 in den Seitenwänden ähnlich, wie in 3 gezeigt. Mittels der Magnetspulen 45, 46 sind einander entgegengerichtete Zugkräfte auf den Zylinder 1.3 ausübbar. Je nach der Ansteuerung der Magnetspulen 45, 46 ist der Zylinder 1.3 positionierbar. Dank der Beaufschlagbarkeit mit entgegengesetzten Kräften erübrigt sich die Vorsehung einer Feder 43. Der weitere Aufbau der Vorrichtung entspricht den bereits beschriebenen. An beiden Stirnseiten des Körpers 40 können auch Ringe angebracht sein (ähnlich dem Ring 39 in 3), mit denen die Magnetspulen 45, 46 zusammenarbeiten.
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Gemäß 6 sind an einem Zapfen 49 (oder einer Spindel) eines nicht dargestellten Zylinders zwei Scheiben 50, 51 aus einem ferromagnetischen Material zentrisch befestigt. An den aufeinander zugewandten Seiten der Scheiben 50, 51 ist jeweils eine Magnetspule 52, 53 positioniert. Statt dessen könnten die Magnetspulen 52, 53 auch an den voneinander abgewandten Seiten der Scheiben 50, 51 angeordnet sein. Auch könnte beim Vorhandensein von zwei Zapfen 49 auf jedem eine Scheibe 50, 51 samt zugehöriger Magnetspule 52, 53 befestigt sein. Mit den Magnetspulen 52, 53 sind auf die Scheiben 50, 51 und damit auf den nicht dargestellten Zylinder zu dessen Positionierung einander entgegengerichtete Axialkräfte aufbringbar. Der weitere Aufbau sowie die Funktion entsprechen den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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In den Ausführungsbeispielen kommen Flächen von Scheiben 13, 39, 50, 51 zur Anwendung, die mit beiden Seiten oder nur einer Seite mit zwei Magnetspulen 14, 15, 52, 53 oder nur einer Magnetspule 14, 41 zusammenarbeiten. Vorteilhaft sind diese Seiten ebenflächig. Es ist aber auch möglich, daß die Seiten beispielsweise unter Erhalt der Rotationssymmetrie bis zu einem gewissen Grade gewölbt sind. Auch ist es möglich, daß statt der Befestigung der Scheibe 13, 50, 51 am Zapfen 3, 27, 49 des Zylinders 1, 1.1 diese als Bestandteil des Zapfens 3, 27, 49 z. B. als Absatz, ausgeführt sind. Auch ist es möglich, die Fläche oder Flächen enthaltenden ferromagnetischen Körper axial unverschiebbar z. B. auf dem Zapfen 3, 27, 49 zu lagern. Derartige dann nicht rotierende Flächen brauchen nicht stetig ausgeführt zu sein, können beispielsweise ein Loch aufweisen. Auch kann z. B. ein Zapfen des Zylinders axial unverschiebbar in einer Büchse gelagert sein, die mittels des Magnetsystems verschoben wird.
