DE2334177A1

DE2334177A1 - Antriebseinrichtung fuer rotationsbogendruckmaschinen mit in reihe hintereinander angeordneten druckwerken

Info

Publication number: DE2334177A1
Application number: DE19732334177
Authority: DE
Inventors: Hugo Dipl Ing Rambausek
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1973-07-05
Filing date: 1973-07-05
Publication date: 1975-01-16
Also published as: DD112230A5; DE2334177B2; JPS5037503A; SE402238B; IT1014461B; SE7405456L

Description

HEIDELBERGER DRUCKMASCHINEN 28. Juni 1973 AKTIENGESELLSCHAFT

Antriebseinrichtung für Rotations-Bogendruckmaschinen mit in Reihe hintereinander angeordneten Druckwerken

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für Rotations-Bogendruckmaschinen mit in Reihe hintereinander angeordneten Druckwerken, die von einem gemeinsamen Motor über eine Hauptantriebswelle und mittels eines geschlossenen Räderzuges angetrieben sind, wobei im Räderzug mindestens zwei Krafteingabestellen derart vorgesehen sind, daß ein geschlossener Leistungskreis entsteht.

Aus der deutschen Patentschrift 1 213 428 ist ein Antrieb für Rotations-Bogendruckmaschinen mit in Reihe hintereinander angeordneten Druckwerken bekannt, der ein Schneckengetriebe aufweist, über das die gesamte vom Motor abgegebene Leistung einem Zahnrad auf der Dnickzylinderachse des ersten Druckwerks zugeführt und von dort über einen Räderzug von Stirnzahnrädern an die folgenden Druckwerke einschließlich der Übergabezylinder anteilig weitergeleitet wird. Die Belastung der Zahnräder ist dabei je nach ihrem Anordnungsort im Verlauf des Räderzuges unterschiedlich. Die freifliegend auf den Zylinder zap fen angeordneten Zahnräder üben dabei auf die Zylinder zap fen Kräfte aus, die sich in Deformationen äußern. Diese Deformationen können zu Druckschwierigkeiten führen. Bekannt ist ferner aus der deutschen Patentschrift 1 237 140 ein Antrieb einer Mehrfarbendruckmaschine mit Reihenanordnung der Druckwerke, der zusätzlich zu dem Räderzug eine vom Motor angetriebene Längswelle vorsieht,

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von der aus an zwei Stellen die Leistung verzweigt in den Räderzug eingeführt wird. Durch diese Maßnahme ist es möglich, den Räderzug weitgehend zu entlasten und damit die oben erwähnten Deformationen auf einen tragbaren Wert herabzusetzen.

Erfahrungsgemäß sind aber die von den Druckwerken dem Hauptantrieb abverlangten Leistungen bzw. Drehmomente, zeitlich nicht konstant, sondern ändern sich während einer Druckperiode, in der Hauptsache verursacht z. B. durch Rückwirkungen ungleichförmig bewegter Mechanismen für den Greifer Schluß. Die wenig belasteten Zahnräder können unter Umständen völlig entlastet werden. Es kann sogar eine Umkehrung der Belastungsrichtung vorkommen, wodurch Übertragungsfehler durch das unvermeidliche Flankenspiel im Wechsel von treibender und getriebener Zahnflanke entstehen.

Zur Vermeidung des Wechsels der Treibflanke der Zahnräder im Räderzug erfolgt in einem durch die deutsche Patentschrift 1237 bekanntgewordenen Antrieb über ein Verzweigungsdifferential im Antriebszug eine Aufteilung der Drehmomente auf die einzelnen Antriebsgruppen in einem bestimmten Verhältnis zueinander. Diese Maßnahme allein genügt aber nicht, wenn sich der Leistungsbedarf der einzelnen Druckwerke in ihrem Verhältnis zueinander ändert, da die durch die Differentiale bewirkte Leistungsteilung konstant bleibt. Hierdurch ist ein Wechsel in der Richtung des Leistungsflusses zwischen einzelnen Druckwerken möglich und damit ein Flankenwechsel mit seinen nachteiligen Folgen gegeben. Eine im gefährdeten Teil des Räderzuges ständig wirksame Vorspannkraft kann allein durch eine gewählte Leistungsverzweigung nicht erzielt werden.

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Aufgabe der Erfindung ist, im gesamten Räderzug, oder in einem vorbestimmten Teil davon, eine Vorspannkraft von solcher Größe und Richtung zu erzeugen, daß trotz unterschiedlicher Leistungsaufnahme der einzelnen Druckwerke kein Wechsel der treibenden Flanke auftritt.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß im Leistungskreis mindestens ein Nebenleistungskreis gebildet ist, dessen Kraftflussrichtung durch eine im Nebenleistungskreis angeordnete Schlupfkupplung vorbestimmt ist.

Der Nebenleistungskreis entzieht dem Antriebszug an einer oder mehreren Stellen ständig eine ganz bestimmte vorgegebene Leistung, die dann mit möglichst geringen Verlusten an anderer Stelle oder anderen Stellen dem Antriebszug wieder zugefügt wird. Die Schlupfkupplung kann z. B. eine Kombination elektrischer Generator- Elektromotor oder aus einer oder mehreren hydrodynamischen Kupplungen bestehen. Die hydrodynamische Kupplung hat den Vorteil, daß ihre Drehmomentaufnahme mit dem Quadrat der Drehzahl steigt, womit eine Kongruenz zu den mit dem Quadrat der Drehzahl steigenden Massenkräften der ungleichförmig bewegten Getriebeteile besteht. Die Richtung des Leistungsflusses wird durch einen vorgegebenen Schlupf, z. B. 5 %, um die Verluste klein zu halten, bestimmt.

Unabhängig von den jeweiligen Leistungsbedürfnissen der einzelnen Druckwerke ist durch die Auslegung der Kupplung eine ganz bestimmte nur noch von der Drehzahl abhängige Leistung festgelegt. Sie durchfließt gewissermaßen im Kreis einen Teil oder mehrere Teile des

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Antriebsystems und bildet sozusagen einen Nebenleistungskreis oder mehrere Nebenleistungskreise. Jeder Nebenleistungskreis erzeugt also in dem von ihm erfassten Teil des Räderzuges eine nach Richtung und Größe eindeutig bestimmbare Vorspannkraft, die ein Abheben der Zahnflanken im gefährdeten Teil des Getriebezuges verhindert. Diese Vorspannkraft ist unabhängig von Elastizitäten und ändert sich daher nicht bei Verschleiß, z. B. an den Zahnflanken.

Zur Erzeugung des Schlupfes und damit zur Festlegung der Kraftflussrichtung ist der Schlupfkupplung in weiterer Ausgestaltung der Erfindung entweder ein Hochganggetriebe vor- oder ein Untersetzungsgetriebe nachgeschaltet.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden "im folgenden Ausführungsformen anhand der Zeichnung beschrieben.

Es stellen dar:

Fig. 1 schematisch den Antrieb einer Vierfarben-Bogen-

rotationsdruckmaschine mit zwei Nebenleistungskreisen im Leistungskreis,

Fig. 2 schematisch den Antrieb einer Vierfarben- Bogenrotations-

druckmaschine mit einem Nebenleistungskreis im Leistungskreis,

Fig. 3 die konstruktive Ausbildung des Antriebs einer Vierfarben ■

Bogenrotationsdruckmaschine mit zwei Nebenleistungs-

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kreisen gemäß Figur 1 und

Fig. 4 ein Schaubild, das den Kraftfluß in einem Antrieb gemäß Figur 1 bei unterschiedlicher Leistungsaufnahme der Druckwerke 2 und 3 zeigt.

Die Druckwerke 1, 2, 3 und 4 mit ihren Druckzylindern 5, 6, 7 und 8, den Gummizylindern 9, 10, 11 und 12 und den Plattenzylindern 13, 14, 15 und 16 sind in Reihe zu einer Vier farben- Rotations Bogendruckmaschine zusammengefügt. Jeweils drei Übergabezylinder 17, 18, 19 oder 20, 21, 22 oder 23, 24, 25, verbinden die einzelnen Druckwerke miteinander und sorgen für die Weitergabe des bedruckten Bogens. Ein Anlegezylinder 26 übergibt den unbedruckten Bogen von dem nicht näher dargestellten Anleger 27 an den ersten Druckzylinder 5. Ein Kettenausleger 28 übernimmt den vierfach bedruckten Bogen vom letzten Druckzylinder 8 des Druckwerks 4. Auf den Achsen der Druckzylinder des Anlegezylinders, der Übergabezylinder sowie auf der dem Druckzylinder 8 nächstgelegenen Achse des Kettenauslegers 28 sind je ein schrägverzahntes Stirnzahnrad befestigt. Angefangen bei dem Stirnzahnrad 30 des Anlegezylinders 26 und endend bei dem Stirnzahnrad 52 des Kettenauslegers 28 tragen die Stirnzahnräder die Bezugsziffern 30, 31, 34, 35, 36, 37, 40, 41, 42, 43, 46, 47, 48, 49, 52. Alle Stirnzahnräder haben gleiche Abmessungen und bilden einen geschlossenen Räderzug 53.

Die Druckwerke 1 bis 4, die im einzelnen nicht dargestellten Anleger und Ausleger sowie sonstige Hilfseinrichtungen verzehren Leistung. Die Leistungsbereitstellung übernimmt ein Motor 54, z. B. ein

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Elektromotor. Über eine Hauptantriebswelle 55 und ein Stirnzahnräderpaar gelangt die vom Motor 54 abgegebene Leistung zu einem Verzweigungsdifferential 57 und wird dort je zur Hälfte auf zwei Antriebsstränge 58 und 59 verteilt. Diese Antriebs stränge 58 und 59 sind durch bekannte Kraftübertragungsmittel wie Zahnräder, Wellen oder sonstige Kraft- bzw. drehmomentübertragende Maschinenelemente gebildet. Der Antriebs strang 58 mündet in eine Krafteingabestelle 60 des Räderzuges 53 bei Druckwerk 1 und der Antriebsstrang 59 in eine Krafteingabestelle 61 bei Druckwerk 4. Die Antriebsstränge 58 und 59 bilden mit dem Räderzug 53 einen geschlossenen Leistungskreis 62.

In diesem Leistungskreis 62 sind bei symmetrischer Lastverteilung und ohne die weiter unten beschriebene erfinderische Einrichtung die Stirnzahnräder 40, 41 und 42 völlig entlastet. Geringe Schwankungen im Leistungsbedarf der einzelnen Druckwerke 1 bis 4 verschieben das Gleichgewicht. Die Folge ist, daß die Stirnzahnräder 4O₃ 41 und 42 einmal vom Stirnzahnrad 37 des Druckwerks 2 und ein andermal vom Stirnzahnrad 42 des Druckwerks 3 angetrieben werden, was einen Flankenwechf:el an den Zahnrädern und damit Übertragungsfehler zwischen den Druckwerksgruppen 1, 2 einerseits und 3, 4 andererseits herbeiführt.

Zur Vermeidung solcher Übertragungsfehler ist die Achse des zentral gelegenen Übergabezylinders 21 als Leistungsentnahmestelle 63 vorgesehen. Die erwähnte Achse des Zylinders 21 ist mit einem. Hochganggetriebe 64 verbunden,dessen Übersetzung derart ist, daß es abtriebsseitig z. B. eine 5 Prozent höhere Drehzahl aufweist als der Übergabezylinder 21. Hinter dem Hochganggetriebe 64 wird die von der Achse des Übergabezylinders 21 abgenommene Leistung zu gleichen Teilen verzweigt und je einer Schlupfkupplung 65 bzw. 66 zugeführt. Von dort wird die jeweilige Leistung mit nur geringen,

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Verlusten von der Schlupfkupplung 65 an den Antriebs strang 58 und von der Schlupfkupplung 66 an den Antriebs strang 59 weitergegeben.

Innerhalb des eigentlichen Leistungskreises 62., gebildet aus den Teilen 58, 53 und 59, sind also mit Hilfe der Leistungs entnahme stelle 63, dem Hochganggetriebe 64, den beiden Schlupfkupplungen 65 und 66, sowie den zugehörigen Übertragungsteilen zwei Nebenleistungskreise 67 und 68 gebildet worden. Die Kraftflussrichtung in beiden Nebenleistungskreisen 67 und 68 deuten die Pfeile 69 bzw. 70 an. Der Nebenleistungskreis 67 erzeugt in dem Teil- Räderzug, gebildet aus den Zahnrädern 31, 34, 35, 36, 37, 40 und 41, und der Nebenleistungskreis 68 in dem Teil- Räderzug, gebildet aus den Zahnrädern 49, 48, 47, 46, 43, 42, 41, eine Vorspannkraft solcher Größe und Richtung, daß unterschiedliche Leistungsaufnahmen der Druckwerke 1 bis 4 keinen Wechsel der treibenden Flanken der Stirnzahnräder des Räderzuges 53 hervorrufen können.

Die in Figur 2 schematisch dargestellte Vierfarben- Rotations-Bogendruckmaschine ist genauso aufgebaut, wie die anhand der Figur 1 beschriebene. Auch der Antriebszug und der Leistungskreis 62 sind gleich. Der Motor 54 gibt seine Leistung über die Hauptantriebswelle 55 und das Stirnzahnradpaar 56 an das Verzweigungsdifferential 57 ab. Dort wird die Leistung zu gleichen Teilen auf die Antriebs stränge 58 und 59 verteilt, und über die Krafteingabestellen 60 und 61 dem Räderzug 53 und damit der Maschine zugeführt.

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Anders als bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind im vorliegenden Falle jedoch die Mittel zur Erzeugung einer Vorspannkraft im Räderzug 53 ausgeführt. Wie in Figur 2 ein Pfeil 71 andeutet, wird von einem Nebenleistungskreis 72 dem Antriebsstrang 59 Leistung entnommen und über ein Hochganggetriebe 73, eine Schlupfkupplung 74 sowie den Übertragungsteilen dem Antriebsstrang 58 mit nur geringen Verlusten wieder zugeführt. Pfeil 75 kennzeichnet dabei die Kraftfluß richtung an der Verbindungsstelle des Nebenleistungskreises 72 mit dem Antriebsstrang 58. Dieser einzige Nebenleistungskreis 72 läuft praktisch parallel zu einem Teil des Leistungskreises 62 und erzeugt im gesamten Räderzug 53 eine Vorspannkraft wählbarer Größe.

Die Figur 3 zeigt eine Vierfarben-Rotations-Bogendruckmaschine, ähnlich der in Figur 1 dargestellten, mit zwei Nebenleistungskreisen. Der Antrieb der vier Druckwerke 1 bis 4 erfolgt wieder über den Räderzug 53. Jedoch besitzen in dieser Ausführungsform die Übergabe zylinder mit Ausnahme der zwei Übergabezylinder 20 und 22 den doppelten Durchmesser der Druckwerkszylinder.

Die vom Elektromotor 54 bereitgestellte Leistung gelangt über die Hauptantriebswelle 55 und das Stirnzahnradpaar 56 in das Verzweigungsdifferential 57, das die aufgenommene Leistung symmetrisch auf zwei Antriebs strangwellen 76 und 77 verteilt. Über ein Getriebe 78 wird eine der Leistungshälften von der Antriebswelle 76 bei dem Zahnrad 34 des ersten Übergabezylinders 17 in den Räderzug 53 eingespeist. Die Einspeisung der anderen Leistungshälfte in den Räderzug 53 erfolgt in entsprechender Weise von der Antriebsstrangwelle 77 über ein Getriebe bei dem Zahnrad 48 des letzten Übergabezylinders 25.

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An dem Zahnrad 41 des zentral gelegenen Übergabezylinders 21 ist ein Kegelzahnrad 80 befestigt, das mit einem Kegelritzel 81 des Hochganggetriebes 64 kämrat. Die Abtriebsseite des Hochganggetriebes 64 ist die gemeinsame Antriebswelle 82 zweier Strömungskupplungen 83 und 84. Sekundärseitig wird die durchgesetzte Leistung von der Strömungskupplung 83 über ein Stirnzahnräderpaar 85 und von der Strömungskupplung 84 über ein entsprechendes Stirnzahnräderpaar 86 auf die Antriebsstrangwelle bzw. 77 weitergegeben.

Als Strömungskupplungen 83 und 84 können in vorteilhafter Weise Föttinger-Kupplungen Verwendung finden. Das vorgeschaltete Hochganggetriebe 64 dient dazu, zwischen Primärteil und Sekundärteil der beiden Strömungskupplungen 83 und 84 ein Drehzahlgefälle zu erzeugen. Es hat außerdem die Aufgabe, die Drehzahl derart zu erhöhen, daß für die Strömungskupplungen 83 und 84 geringe Abmessungen gewählt werden können. Die erwähnten Stirnzahnräderpaare 85 und 86 sind derart untersetzt, daß die Maschinendrehzahl wieder erreicht wird. Die Drehzahldifferenz zwischen der Abtriebsseite des Hochganggetriebes 64 und der Antriebs seite der Stirnzahnräderpaare 85, 86 ergibt den gewollten Schlupf von beispielsweise 5 %. Entsprechend diesem Drehzah^efälle/entziehen die Strömungs- ,\\ Λ kupplungen 83 und 84 dem Leistungskreis, gebildet aus den Antriebs- \

strangwellen 76, 77 und dem Räderzug 53, am Zahnrad 41 Leistung ,;/

und führen sie mit geringem Verlust, der dem vorgewählten Schlupf ^ entspricht, wieder den Antriebsstrangwellen 76 und 77 zu.

Die von den Strömungskupplungen 83 und 84 abverlangte und durchgesetzte Leistung ist proportional der dritten Potenz der Antriebsdrehzahl. Das

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durchgesetzte Moment ist proportional dem Quadrat der Drehzahl, "wie bei allen Strömungsmaschinen. Die Belastung der Räder 40, 41 und 42 steigt also mit dem Quadrat der Drehzahl bzw. Maschinengeschwindigkeit. Für alle anderen Zahnräder des Räderzuges 53 tritt diese Zusatzkomponente zur Grundlast hinzu. Durch die Aufteilung dieser Zusatzlastkomponente auf zwei Nebenleistungskreise ist die Mehrbelastung der Zahnräder des Räderzuges 53 nicht sehr groß. Eine eindeutige Belastung nach Größe und Richtung ist jedoch auch bei erheblichen Leistungsschwankungen gewährleistet. Der Leistungsdurchsatz durch die Strömungskupplungen 83 und 84 kann durch Änderung ihrer Füllmengen, was auch die vollständige Entleerung einschließt, oder durch Änderung der spezifischen Gewichte der Übertragungsflüssigkeit den praktischen Verhältnissen in einfacher Weise angepaßt werden.

Nimmt man beispielsweise an, daß der Anleger 27 - 20 %, der Kettenausleger 28 - 20 % und die Druckwerke 1 bis 4 je 15 % der Gesamtleistung verzehren, und wählt man die Strömungskupplungen 83, 84 so aus, bzw. paßt sie so an, daß von jeder von ihnen 20 % Leistung dem Räderzug 53 entzogen werden, so fließt in den Nebenleistungskreisen 20 % der Gesamtleistung zusätzlich zur Grundlast.

In Figur 4 sind die Verhältnisse mit Hilfe ausgezogener Pfeile und zugehöriger Prozentangaben so dargestellt,wie oben beschrieben. Ändert sich jedoch die Lei stung derart, daß ζ. Β. das Druckwerk 2 momentan keine Leistung, das Druckwerk 3 dagegen die doppelte Leistung benötigt, so stellen sich die Verhältnisse so ein, wie durch die gestrichelten Pfeile 91 und zugehörigen Prozentangaben dargestellt.

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Die Verspannleistung im kritischen Teil zwischen Druckwerk 2 und 3 bleibt aufrecht erhalten bzw. ihr Richtungssinn ändert sich nicht. Ein Flankenwechsel findet nicht statt. Übertragungsfehler können nicht auftreten. .

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise können mehrere Schlupfkupplungen vorgesehen sein, oder eine weitere Aufteilung der Verspannkreise mit anderen Leistungsentnahmestellen erfolgen. Auch lassen sich die Krafteingabestellen nach Anordnung und Zahl variieren. Statt der Strömungskupplungen können auch elektrische Induktionskupplungen, Generatoren und Motoren, Magnetkupplungen usw. Anwendung finden.

PATENTANSPRÜCHE

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Antriebseinrichtung für Rotations- Bogendruckmaschinen mit in Reihe hintereinander angeordneten Druckwerken, die von einem gemeinsamen Motor über eine Hauptantriebs welle und mittels eines geschlossenen Räderzuges angetrieben sind, wobei im Räderzug mindestens zwei Krafteingabestellen derart vorgesehen sind, daß ein geschlossener Leistungskreis entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß im Leistungskreis (62) mindestens ein Nebenleistungskreis (72) gebildet ist, dessen Kraftflussrichtung (71, 75) durch eine im Nebenleistungskreis (72) angeordnete Schlupfkupplung (74) vorbestimmt ist.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Nebenleistungskreis (72) vorgesehenen Schlupfkupplung (74) ein Hochganggetriebe (73) vorgeschaltet ist.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Nebenleistungskreis (72) vorgesehenen Schlupfkupplung (74) ein Untersetzungsgetriebe unmittelbar nachgeschaltet ist.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von einem vom Motor (54) angetriebenen Verzweigungsdifferential (57) je ein Antriebsstrang (58, 59) zu den beiden Krafteingabe stellen (60, 61) führt und daß am mittleren Übergabezylinder (21) zwischen dem zweiten und dritten Druckwerk eine Kraftentnahmestelle (63) vorgesehen ist, der ein Hochganggetriebe (64) nachgeschaltet ist, das über je eine

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Ai-

Schlupfkupplung (65, 66) mit den beiden Antriebssträngen (58, 59) kr aft schlüssig verbunden ist.

5. Antriebseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Verzweigungsdifferential (57) je ein Antriebsstrang (58 bzw. 59) zu den beiden Krafteingabestellen (60, 61) führt und daß beide Antriebsstränge (58, 59) miteinander über ein Hochganggetriebe (73) und eine nachgeschaltete Schlupfkupplung (74) kraftschlüssig verbunden sind.

6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

aus den über eine Haupt antrieb sw eile (55) vom Motor (54) angetriebenen Verzweigungsdifferential (57) koaxial zwei Antriebsstrangwellen (76, 77) herausführen, von denen die eine (76) über ein Getriebe (78) die Achse des ersten Übergabezylinders (17) im Räderzug (53) und die andere (77) über ein entsprechendes Getriebe (79) die Achse des letzten Übertragungszylinders (25) antreibt, daß das Zahnrad (41) des mittleren Übergabezylinders (21) des Räderzuges (53) über das Hochganggetriebe (64) mit einer gemeinsamen Antriebswelle (82) zweier Strömungskupplungen (83 und 84) formschlüssig verbunden ist, die abtriebsseitig über je ein Stirnzahnräderpaar (85, 86) die jeweils zugeordnete Antriebsstrangwelle (76 bzw. 77)antreiben.