DE2334177C3 - Antriebseinrichtung für Rotations-Bogendruckmaschinen mit in Reihe hintereinander angeordneten Druckwerken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für Rotalionsbogendruckmaschinen mit in Reihe hintereinander angeordneten Druckwerken, die von einem ge-

meinsamen 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.

Bogendruckmaschinen mit in Reihe hintereinander angeordneten Druckwerken haben in der Regel freifliegende, auf den Zylinderzapfen angeordnete Zahnräder, die die Leistung von Druckwerk zu Druckwerk übertragen. Die Belastung der Zahnräder ist dabei je nach

ihrem Anordnungsort im Verlauf des Räderzuges unterschiedlich. Die freifliegend auf dem Zylinderzapfen angeordneten Zahnräder üben dabei auf die Zylinderzapfen Kräfte aus, die zu Deformationen führen. Diese Deformationen können sich in Druckschwierigkeiten auswirken.

Bekannt ist aus der deutschen Patentscnrift 12 37 140 ein Antrieb einer Mehrfarben-Druckmaschine mit Reihenanordnung der Druckwerke, der zusätzlich zu dem Räderzug eine vom Motor angetriebene Längswelle vorsieht 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 obenerwähnten Deformationen auf einen tragbaren Wert herabzusetzen.

In der US-PS 14 30 274 ist eine Druckmaschine beschrieben, bei der parallel zum Hauptgetriebezug ein zweiter, elastisch nachgiebiger Getriebezug derart angeordnet ist daß durch eine im parallelen Zug aufgebrachte Verdrillung gegenüber dem Hauptgetriebezug eine Verspannung erzeugt wird, die ein Abheben der Zahnflanken verhindert Das Verspannmoment ist, einmal aufgebracht konstant und damit unabhängig von der Geschwindigkeit der Druckmaschine. Das Verspannmoment muß so hoch eingestellt werden, daß mit Sicherheit ein Abheben der Zahnflanken bei wechselnden Lastmomenten unterbleibt.

Des weiteren ist in der DT-PS 2 74 628 eine Vorrichtung beschrieben, bei der der Kontakt der Zahnflanken innerhalb eines Nockenwellenantriebs für Verbrennungsmotoren bei Drehinomentschwankungen dadurch aufrechterhalten wird, daß ein zweiter Räderzug mit geringfügig vom Haupträderzug abweichendem Übersetzungsverhältnis parallel geschaltet ist, wobei eine Reibungsschlupfkupplung die auftretende Geschwindigkeitsdifferenz überbrückt. Das Verspannmoment ist zwar an der Reibungskupplung einstellbar, aber konstant und geschwindigkeitsunabhängig. Ein Bezug zu den geschwindigkeitsabhängigen Massenkräften, die Drehmomentschwankungen im Haupträdcrzug bewirken, ist damit nicht gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine innere Verspannung im Räderzug aufrechtzuerhalten, deren Größe den geschwindigkeitsabhängigen Massenkräften in etwa proportional ist, so daß das Abheben der Zahnflanken im Räderzug voneinander vermieden wird.

Dk Losung der Aufgabe besteht darin, daß diesem Leitungskreis mindestens ein parallel zum Räderzue

oder Teilen davon angeordneter Nebenleistungskreis zugeordnet ist. und daß in jedem Nebenleistungskreis in Serie ein Getriebe und eine Schlupfkupplung angeordnet sind, wobei die Drehmomentübertragung der Schlupfkupplung mit dem Quadrat der Differenz ihrer Eingangs- und Ausgangsdrehzahl ansteigt.

Der Nebenleistungskreis entzient dem Antriebszug an einer oder mehreren Stellen ständig eine ganz bestimmte vorgegebene Leistung, die dann mit möglichst ge-ingen Verlusten an anderer Stelle oder anderen Stellen dem Antriebszug wieder zugeführt 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 ohne Anwendung besonderer Mittel 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 halter, 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 Antriebssystems und bildet 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 Krattflußrichtung ist der Schlupfkupplung in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in Leistungsflußrichtung entweder ein Hochganggetriebe vor- oder ein Untersetzungsgetriebe nachgeschaltet.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden Ausführungsformen an Hand der Zeichnung beschrieben. Es stellt dar

F i g. 1 schematisch den Antrieb einer Vierfarben-Bogenrotationsdruckmaschine mit zwei Nebenleistungskreisen im Leistungskreis,

F i g. 2 schematisch den Antrieb einer Vierfarben-Bogenrotationsdruckmaschine mit einem Nebenleistungskreis im Leistungskreis,

F i g. 3 die konstruktive Ausbildung des Antriebs einer Vierfarben-Bogenrotationsdruckmaschine mit zwei Nebenleistungskreisen gemäß F i g. 1 und

F i g. 4 ein Schaubild, das den Kraftfluß in einem Antrieb gemäß F i g. 1 bei unterschiedlicher Leistungsaufnähme 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 Vierfarben-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 naher dargestellten Anleger 27 an den ersten Druckzylinder 5. hin Kettenausleger 28 übernimmt den vierfach bedruckten Bo^en vom lcf/ten Druckzylinder 8 des Druckwerks 4. Auf den Achsen der Druckzylinder des Anlegezylinders, der Übergabezylinder sowie auf der dem Druckzylinder 8 nächstgeiegenen Achse des Keltenauslegers 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, ζ. Β. ein Elektromotor. Über eine Hauptantriebswelle 55 und ein Stirnzahnräderpaar 56 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 Antriebsstränge 58 und 59 sind durch bekannte Kraftübertragungsmittel wie Zahnräder, Wellen oder sonstige Kraft- bzw drehmomentübertragende Maschinenelemente gebildet. Der Antriebsstrang 58 mündet in eine Krafteingabestelie 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 40, 41 und 42 einmal vom Stirnzahnrad 37 des Druckwerks 2 und ein andermal vom Stirnzahn rad 42 des Druckwerks 3 angetrieben werden, was einen Flankenwechsel an den Zahnrädern und damil Übertragungsfehler zwischen den Druckwerksgrupper 1,2 einerseits und 3,4 andererseits herbeiführt.

Zur Vermeidung solcher Übertragungsfehler ist die Achse des zentral gelegenen Übergabezylinders 21 al; Leistungsentnahmestelle 63 vorgesehen. Die erwähn« Achse des Zylinders 21 ist mit einem Hochganggetrie be 64 verbunden, dessen Übersetzung derart ist, daß e; abtriebsseitig z. B. eine 5 Prozent höhere Drehzahl auf weist als der Übergabezylinder 21. Hinter dem Hoch ganggetriebe 64 wird die von der Achse des Übergabe Zylinders 21 abgenommene Leistung zu gleichen Teiler verzweigt und je einer Schlupfkupplung 65 bzw. 66 zu geführt Von dort wird die jeweilige Leistung mit nui geringen Verlusten von der Schlupfkupplung 65 an dei Antriebsstrang 58 und von der Schlupfkupplung 66 ai den Antriebsstrang 59 weitergegeben.

Innerhalb des eigentlichen Leistungskreises 62, gebil det aus den Teilen 58, 53 und 59, sind also mit Hilfe de Leistungsentnahmestelle 63, dem Hochganggetriebe 64 den beiden Schlupfkupplungen 65 und 66 sowie den zu gehörigen Übertragungsteilen zwei Nebenleistungs kreise 67 und 68 gebildet worden. Die Kraftflußrich tung in beiden Nebenleistungskreisen 67 und 68 deutei die Pfeile 69 bzw. 70 an. Der Nebenleistungskreis 6 erzeugt in dem Teil-Räderzug, gebildet aus den Zahn rädern 31, 34, 35, 36, 37, 40 und 41, und der Nebenlei stungskreis 68 in dem Teil-Räderzug, gebildet aus de Zahnrädern 49, 48, 47, 46, 43, 42, 41, eine Vor Spannkraft solcher Größe und Richtung, daß unter schiedliche Leistungsaufnahmen der Druckwerke 1 bi

4 keinen Wechsel der treibenden Flanken der Stirnzahnräder des Räderzuges 53 hervorrufen können.

Die in Fig.2 schematisch dargestellte Vierfarben-Rotations-Bogendruckmaschine ist genauso aufgebaut, wie die an Hand der F i g. 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 Antriebsstränge 58 und 59 verteilt und über die Krafteingabestellen 60 und 61 dem Räderzug 53 und damit der Maschine zugeführt.

Anders als bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind im vorliegenden Falle jedoch die Mitte! zur Erzeugung einer Vorspannkraft im Räderzug 53 ausgeführt. Wie in F i g. 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 158 mit nur geringen Verlusten wieder zugeführt. Pfeil 75 kennzeichnet dabei die Kraftflußrichtung 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 F i g. 3 zeigt eine Vierfarben-Rotations-Bogendruckmaschine, ähnlich der in F i g. 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 Übergabezylinder 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 Antriebsstrangwellen 76 und 77 verteilt. Über ein Getriebe 78 wird eine der Leistungshälften von der Antriebswelle 76 bei dem Zahnrad 34 des ersten Übergabezyiinders 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 79 bei dem Zahnrad 48 des letzten Übergabezylinders 25.

An dem Zahnrad 41 des zentral gelegenen Übergabezylinders 21 ist ein Kegelzahnrad 80 befestigt, das mit einem Kegelritzel 81 des Hochganggetriebes 64 kämmt 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 76 bzw. 77 weitergegebea

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 $4 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 Antriebsseite der Slirnzahnräderpaare 85, 86 ergibt den gewollten Schlupf von beispielsweise 5%. Entsprechend diesem Drehzahlgefälie entziehen die Strömungskupplungen 83 und 84 dem Leistungskreis, gebildet aus den Antriebsstrangwellen 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 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 Zahnrädeir 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 Kaderzug 53 entzogen werden, so fließt in den Nebenleistungskreisen 20% der Gesamtleistung zusätzlich zur Grundlast.

In Fig.4 sind die Verhältnisse mit Hilfe ausgezogener Pfeile 90 und zugehöriger Prozentangaben so dargestellt, wie oben beschrieben. Ändert sich jedoch die Leistung 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 zugehöri-

gen Prozentangaben dargestellt.

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

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt Beispielsweise können mehrere Schlupfkupplungen vorgesehen sein oder eine weitere Aufteilung der Verspannkreise mit anderen Lei- stungsentnahmestellen 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.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Antriebseinrichtung für Rotationsbogendruckmaschinen mit in Reihe hintereinander angeordneten Druckwerken, die von einem gemeinsamen Motor über eine Hauptantriebswelle und mittels eines geschlossenen Räderzuges angetrieb η sind, wobei im Räderzug mindestens zwei Krafteingabestellen derart vorgesehen sind, daß ein geschlossener Leistungskreis entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß diesem Leistungskreis (62) mindestens ein parallel zum Räderzug (53) oder Teilen davon angeordneter Nebenleistungskreis (67. 68, 72) zugeordnet ist, und daß in jedem Nebenleistungskreis (67. 68, 72) in Serie ein Getriebe (64, 73) und eine Schlupfkupplung (65.66,74) angeordnet sind, wobei die Drehmomentübertragung der Schlupfkupplung (65, 66, 74) mit dem Quadrat der Differenz ihrer Eingangs- und Ausgangsdrehzahl ansteigt.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch !gekennzeichnet daß die im Nebenleistungskreis (72) vorgesehene Schlupfkupplung (74) eine hydrodynamische Kupplung ist

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß der im Nebenleistungs-Ikreis (72) vorgesehenen Schlupfkupplung (74) in Leistungsflußrichtung ein Hochganggetriebe (73) vorgeschaltet ist.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß der im Nebenleistungskreis (72) vorgesehenen Schlupfkupplung (74) ein Untersetzungsgetriebe in Leistungsflußrichtung unmittelbar nachgeschaltet ist.

5. Antriebseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß von einem vom Motor (54) angetriebenen Verzwdgungsdifferential (57) je ein Antriebsstrang (58, 59) zu den beiden krafteingabestellen (60, 61) führt und daß am mittleren Übergabezylinder (21) zwischen dem zweiten Und dritten Druckwerk eine Kraftentnahmestelle (63) vorgesehen ist der in Leistungsflußrichtung ein Hochganggetriebe (64) nachgeschaltet ist das über Je eine Schlupfkupplung (65,66) nut den beiden Antriebssträngen (58,59) kraftschlüsüig verbunden ist

6. Antriebseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß von dem Verzweigungsdifferential (57) je ein Antriebsstrang (58 bzw. 59) zu den beiden Krafteingabestellen (60,61) führt lind daß beide Antriebsstränge (58, 59) miteinander Ober ein Hochganggetriebe (73) und eine in Lei- »tungsflußrichtung nachgeschaltete Schlupfkupplung (74) kraftschlüssig verbunden sind.

7. Antriebseinrichtung nach An.pruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem üb:r eine Hauptantriebswelle (55) vom Motor (54) angetriebenen \ ertweigungsdiffcrential (57) koaxial zwei Antriebsttrangwellen (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 Übergabe:, ylinders (25) antreibt, und daß das Zahnrad (41) des mittleren Übergabezylinders (21) des Räderzug.::s (53) über das Hochganggetriebe (64) mit einer gemeinsamen Antriebswelle (82) zweier Strömung ^.kupplungen (83 und 84) formschlüssig verbunden ir;, die abtriebsseilig über je ein Stirr.zaHräderpaiir (85, 86) die jeweiis zugeordnete Antriebsstrangwelle (76 bzw. 77] antreiben.