DE3614006C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckwerkszylinder, insbesondere für eine Bogenoffsetdruckmaschine, mit einem Generator zur Erzeugung elektrischer Energie aus der Rotationsbewegung des Druckwerkzylinders.

Aus der DE-AS 16 11 204 ist ein Generator bekannt, der in einem Gummituchzylinder einer Druckmaschine angeordnet ist und mit einer durch die Achse des Gummituchzylinders hindurchführenden Welle angetrieben wird. Der Antrieb erfolgt durch ein Bremselement, welches die Welle bei Drehung des Gummituchzylinders festhält.

Ein Nachteil dieses Aufbaus besteht darin, daß durch die Achsmitte des Zylinders ein Teil geführt werden muß. Dies verursacht gerade bei einer Druckmaschine erhebliche Platz- und Einbauprobleme. Außerdem führt diese Ausführung zu einer Schwächung des Lagerzapfens.

Ein weiterer Nachteil dieses Aufbaus besteht darin, daß während des Stillstandes des Zylinders keine Energie zur Verfügung steht. Außerdem hat die Anordnung den Nachteil, daß keine konstante Spannung bzw. Energie geliefert wird, sondern sich die erzeugte Spannung mit der Geschwindigkeit des Zylinders ändert. Mit dem Bremselement wird zwar versucht, ein stabiles Arbeiten der Einrichtung zu erzielen, dabei entstehen jedoch hohe Bremsverluste, die den Wirkungsgrad erheblich herabsetzen.

Es ist weiterhin aus der DE-PS 33 14 454 ein Generator bekannt, der in einem Druckzylinder eine Spannung erzeugt. Bekanntermaßen entstehen bei einem Gummituch oder auch Plattenzylinder sehr hohe Lagerkräfte. Es ist deshalb üblich, einen Zylinder mit Lagerzapfen auszuführen und an den Seitenwänden der Druckmaschine zu lagern. Die Anwendung einer feststehenden Achse, auf der ein rohrförmiger Mantel als Zylinder über Kugellager befestigt ist, wie dies bei dem Gegenstand der Literaturstelle der Fall ist, führt jedoch zu Stabilitätsproblemen und damit zu Qualitätsverlusten im Druck.

Es sind ferner Einrichtungen, wie z.B. Bogengreifer bekannt, bei denen die beweglichen Elemente im Zylinder über feststehende Kurven in ihrer Bewegung gesteuert werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß in vielen Fällen eine Bewegung innerhalb des Zylinders mittels elektrischer Stellantriebe wünschenswert ist. Zur Übertragung der dafür erforderlichen elektrischen Energie sind beispielsweise Schleifringe und Schleifkontakte bekannt. Diese haben jedoch den Nachteil, daß sie durch Verschmutzung ihren Übergangswiderstand verändern. Außerdem erfordern sie relativ viel Einbauraum und unterliegen einer hohen Abnutzung.

Eine weitere Möglichkeit zur Energieeinspeisung besteht in der Anwendung eines Ringtransformators. Ein solcher würde jedoch ebenso einen hohen Platzbedarf erfordern.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Druckwerkszylinder einer Bogenrotationsdruckmaschine zu schaffen, der eine Betätigung von, mit ihm verbundenen Elemente ermöglicht, ohne Beeinträchtigung der Struktur des Druckwerkszylinders und ohne zusätzliche mechanische Steuerelemente, welche von außen auf den Druckwerkszylinder einwirken.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Oberbegriff durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 oder 2 gelöst.

Es ist zwar aus der DE-OS 27 21 415 ein Spannungsgenerator bekannt, der bei einem Turbogenerator als Stromversorgung für telemetrische Zwecke dient. Dieser Generator dreht sich aufgrund des Schwerpunktversatzes einer Masse relativ zu dem ihn umgebenden Gehäuse. Aufgrund des Anwendungszwecks erzeugt dieser Generator jedoch nur bei einer bestimmten Drehzahl eine Spannung, die zur Signalerzeugung dient.

Wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die kontinuierliche Bereitstellung von elektrischer Energie innerhalb des Zylinders, welcher aus der Rotationsenergie des Zylinders gewonnen wird. Die Energie steht damit auch bei geringen Drehzahlen oder auch bei Stillstand des Zylinders zur Verfügung.

Gemäß dem Anspruch 1 wird das Schwerkraftmoment zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Stator des Generators und einer der Wirkung der Schwerkraft ausgesetzten Masse benutzt. Dies wird beispielsweise dadurch verwirklicht, daß ein üblicher rotationssymmetrisch aufgebauter Generator in dem Druckzylinder befestigt ist und an der Achse des Rotors ein, den Schwerpunkt des Rotors verlagerndes Masseelement angeordnet ist. Bei Drehung des Zylinders verharrt der Rotor in seiner Ruhestellung und erzeugt durch die Relativbewegung zwischen Rotor und Stator eine Induktionsspannung.

Alternativ zu dieser Ausführung benutzt die Anordnung gemäß Anspruch 2 das mechanische Reaktionsmoment, das durch die Relativbewegung zwischen Zylinder und feststehenden Teilen der Druckmaschine erzeugt wird.

In einer besonders einfachen Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, an oder in dem Zylinder eine Spule vorzusehen und das Wirkelement als einen, eine Kipp- oder Linearbewegung ausführenden Stößel auszubilden, der über der Spule bewegt wird und in Verbindung mit einem auf dem Stößel oder zwischen dem Stößel und der Spule befestigten Permanentmagneten eine elektrische Spannung in der Spule induziert. Die Kipp- oder Linearbewegung des Stößels wird dabei durch eine, an den feststehenden Teilen der Druckmaschine befestigten Kurvenscheibe erzeugt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Energiewandler in einem Plattenzylinder in Schnittdarstellung,

Fig. 2 eine weitere Schnittdarstellung des in Fig. 1 gezeigten Plattenzylinders,

Fig. 3 den schematischen Aufbau eines weiteren Energiewandlers,

Fig. 4 eine Anordnung zur zyklischen Bewegungserzeugung gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines linear angetriebenen Energiewandlers,

Fig. 6 einen weiteren Energiewandler, welcher eine Linearbewegung ausführt,

Fig. 7 einen rotierenden elektrischen Generator.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In einer Bogenoffsetdruckmaschine werden zu bedruckende Bogen von einem Bogenanleger aus einem Stapel über einen Anlegetisch einer Anlegetrommel eines ersten Druckwerks zugeführt. Das Druckwerk umfaßt einen Plattenzylinder, einen Gummituchzylinder und einen Gegendruckzylinder. Nachdem der Bogen mit einem ersten Druck versehen wurde, erfolgt die Weitergabe über eine Transporttrommel und eine Speichertrommel zu dem nächsten Druckwerk. Der Aufbau dieses Druckwerks entspricht dem des ersten Druckwerks. Nach dem Durchlaufen des Bogens durch das zweite Druckwerk wird dieser entweder weiteren Druckwerken oder über einen Ausleger einem Auslagestapel zugeführt.

Zur Bereitstellung elektrischer Energie innerhalb eines oder innerhalb mehreren rotierenden Zylindern werden nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele mehrere Möglichkeiten erläutert.

In Fig. 1 ist in einer schematischen Darstellung ein Zylinder 22 gezeigt, mit einer darauf befindlichen Druckplatte 17. In diesem Zylinder befindet sich ein elektrischer Generator 18. Diesem ist ein Übersetzungsgetriebe 19 vorgeschaltet. An der Eingangswelle 20 des Getriebes befindet sich eine exzentrisch angebrachte Masse 21. Wird der Zylinder 22 bei Betrieb der Druckmaschine in Rotation versetzt, so verharrt die Masse 21 aufgrund der Schwerkraft in ihrer stabilen Gleichgewichtslage. Dies bedeutet, daß die Eingangswelle 20 still steht und über das Übersetzungsgetriebe 19 der Generator 18 aufgrund der Drehbewegung des Zylinders 22 angetrieben wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, ohne Zwischenschaltung des Übersetzungsgetriebes 19 den Generator 18 anzutreiben. Die Verwendung und auch die Bemessung des Übersetzungsgetriebes 19 ist abhängig von der Drehzahl des Zylinders 22 und von der erforderlichen Ausgangsspannung des Generators 18. Die von dem Generator 18 erzeugte elektrische Energie wird direkt oder über eine bekannte Gleichrichterschaltung einem Energiespeicher 58 in Form eines Akkumulators zugeführt.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt 3-3 durch den in Fig. 1 gezeigten Zylinder 22. Hieraus ist ersichtlich, daß sich der Schwerpunkt "S" der Masse 21 außermittig zu der Eingangswelle 20 des Übersetzungsgetriebes 19 befindet. Aus dieser Anordnung wird weiterhin ersichtlich, daß bei tief liegenden Schwerpunkt "S" auch relativ hohe Beschleunigungen die Schwerpunktlage der Masse 21 nicht wesentlich beeinflussen. Ferner besteht selbstverständlich die Möglichkeit, die an den Generatoren 18 angeschlossene Last an das durch die Masse 21 maximal erzeugbare Moment bei Beschleunigung und maximaler Drehzahl anzupassen. Beispielsweise kann durch eine elektrische Regelung oder eine Übersetzungsanpassung im Getriebe das Verhältnis zwischen Eingangsmoment und das durch die elektrische Last bedingte Ausgangsmoment variiert werden.

In Fig. 3 ist der schematische Aufbau eines weiteren Energiewandlers dargestellt. Auch dieser Energiewandler befindet sich innerhalb eines Zylinders 22, in welchem elektrische Energie benötigt wird. Der Energiewandler besteht aus zwei Spulen 23, 24, die in Reihe geschaltet sind. Die Spulen 23, 24 sind auf den äußeren Schenkeln eines als E-Kern ausgebildeten Stators 25 befestigt. Der mittlere Schenkel trägt einen Permanentmagneten 26 mit vertikaler Magnetisierungsrichtung. Auf dem E-Kern ist ein Wirkelement 27 in Form eines Rückschlusses und eines Hebelarmes 29 derart angeordnet, daß es um einen Drehpunkt 32 eine Kippbewegung ausführen kann. Diese Kippbewegung wird über den Hebelarm 29 und eine Rolle 30 durch eine außerhalb des drehenden Zylinders 22 feststehend angeordnete Kurvenscheibe 31 erzeugt. Diese Kurvenscheibe 31 befindet sich z. B. an dem Rahmen 36 der Druckmaschine und ist, wie die Schnittdarstellung in Fig. 4 (Schnitt 4-4) zeigt, derart ausgebildet, daß bei einer Umdrehung des Zylinders 22 der Rückschluß 27 vier Kippbewegungen ausführt. Die Kurvenscheibe 31 ist konzentrisch zu der Drehachse des Zylinders 22 angeordnet.

Bei einer Kippbewegung des Rückschlusses 27 im Uhrzeigersinn nimmt der magnetische Fluß in dem Schenkel, auf dem sich die eine Spule 24 befindet (gestrichelt dargestellter Flußverlauf) zu, da sich der Luftspalt 33 verringert, während sich der magnetische Fluß in dem Schenkel, auf dem sich die andere Spule 23 befindet, durch die Vergrößerung des Luftspaltes 34 verringert (punktiert dargestellter Flußverlauf). Eine Kippbewegung des Rückschlusses 27 entgegen dem Uhrzeigersinn verändert die Luftspalte gegensinnig, so daß nunmehr der magnetische Fluß in der Spule 23 erhöht und in der Spule 24 erniedrigt wird. Es wird somit in den Spulen 23, 24 wechselweise eine Spannung induziert, die an den Klemmen 35 als Wechselspannung abgegriffen werden kann.

Fig. 5 zeigt eine Schnittdarstellung eines linear angetriebenen Energiewandlers. Dieser befindet sich ebenfalls innerhalb eines Zylinders 22 und besteht aus einer Spule 37, einem als Stator wirkenden Eisenjoch 38 und einem mit linearer Bewegungsrichtung 39 beaufschlagtem permanentmagnetischen Wirkelement 40, das als Stößel ausgebildet ist. Die Linearbewegung des Stößels wird über eine an dem Rahmen 36 befestigten, axial gerichteten Kurvenscheibe 41 bewirkt, wobei eine an dem Stößelende befestigte Rolle 42 bei Drehung des Zylinders 22 auf der Kurvenscheibe 41 abrollt. Mittels einer Druckfeder 43, die sich an dem Eisenjoch 38 abstützt, wird die Rolle 42 an die Kurvenscheibe 41 angedrückt. Auch hier kann die Kurvenscheibe 41 so ausgebildet sein, daß während einer Umdrehung des Zylinders 22 mehrere Stößelbewegungen erzeugt werden. Durch diese Stößelbewegung wird ein Luftspalt 44 zyklisch verändert. Die damit erzeugte Flußänderung innerhalb des magnetischen Kreises induziert in der Spule 37 eine Spannung, die an den Klemmen 45 abgegriffen werden kann.

Ein Energiewandler, der, ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten, die Schwerkraft ausnutzt, ist in Fig. 6 dargestellt. Innerhalb des schematisch angedeuteten Zylinders 22 befindet sich eine radial im Zylinder 22 angeordnete Hülse 46, zwischen welcher ein längs beweglicher Permanentmagnetkörper 48 angeordnet ist. Die Hülse 46 ist fest mit dem Zylinder 22 verbunden. Bei einer Drehung des Zylinders 22 um seine Achse bewegt sich der Magnetkörper 48 aufgrund der Schwerkraft zwischen zwei Anschlägen 49, 50 hin und her und induziert dabei in einer Spule 51 eine Wechselspannung. Der Magnetkörper 48 ist in Längsrichtung magnetisiert. Die Bewegung des Magnetkörpers 48 kann an den Anschlägen 49, 50 abgedämpft werden. Dieser sogenannte Lineargenerator kann auch mit mehreren Spulen 51 und/oder einer Kommutierungseinrichtung aufgebaut sein. Dabei hat die Kommutierungseinrichtung die Aufgabe, die von den jeweils magnetisch erregten Spulen 51 erzeugte Spannung anhand von Sensorsignalen zu schalten. Die Sensorsignale können durch Stellungssensoren, die die Lage des Magnetkörpers 48 erfassen, erzeugt werden. Ein in der Kommutierungseinrichtung integrierter oder ein nachgeschalteter Gleichrichter bildet aus der induzierten Spannung bei Bedarf eine Gleichspannung.

Selbstverständlich ist bei den Fig. 3-6 auch eine umgekehrte Anordnung von Spulensystem und Wirkelement möglich, d. h. in diesem Fall ist jeweils die Spule gegenüber dem Zylinder beweglich und das Wirkelement zylinderfest angeordnet, wobei die von der Spule erzeugte elektrische Energie über flexible Leitungen auf die weiteren elektrischen Komponenten wie beispielsweise Akkumulatoren übertragen werden.

Fig. 7 zeigt eine weitere Antriebsart für einen Generator 18. Dieser Generator 18 befindet sich mit einem vorgeschalteten Übersetzungsgetriebe 19 innerhalb des Zylinders 22, wobei die Eingangswelle des Übersetzungsgetriebes 19 ein Ritzel 56 aufweist, welches mit einem Zahnkranz 57 in Eingriff ist. Der Zahnkranz 57 ist fest bzw. zum Ein- und Auskuppeln axial verschiebbar an dem Rahmen 36 der Druckmaschine befestigt. Diese Anordnung ist eine besonders einfache Lösung zur Energiewandlung. Die von dem Generator 18 erzeugte elektrische Energie wird über Leitungen einem Energiespeicher 58 zugeführt.

In den dargestellten Figuren wurde jeweils die Energiewandlung beschrieben. Die erzeugte elektrische Energie wird entweder direkt oder über eine Gleichrichter- bzw. Kommutierungseinrichtung einem Energiespeicher 58 oder einem Kondensator zugeführt, der damit während der Drehung des Zylinders 22 aufgeladen wird und für, in dem Zylinder 22 angeordnete, elektromotorische Stellelemente während des Druckvorgangs oder während des Stillstandes der Maschine elektrische Energie liefert.

Selbstverständlich können auch in einem Zylinder 22 mehrere Generatoren 18 angeordnet sein. Es ist weiterhin möglich, auch Generatoren 18 mit unterschiedlicher Wirkungsweise in einem Zylinder 22 miteinander zu verknüpfen, so daß beispielsweise in einem bestimmten Drehzahlbereich ein erster Generator 18 wirksam ist, während in einem anderen Drehzahlbereich ein weiterer Generator 18 zugeschaltet oder alternativ zu dem ersten Generator 18 betrieben werden kann. So ist es beispielsweise möglich, daß bei niedrigen Drehzahlen der Druckmaschine ein Generator 18 gemäß Fig. 1 mit einem Übersetzungsgetriebe 19 eingesetzt wird, der somit auch bei solchen Drehzahlen eine ausreichende Spannung liefert, während bei höheren Drehzahlen, beispielsweise ein Generator 18 gemäß Fig. 5, zur Anwendung gelangt. Die Generatoren 18 gemäß Fig. 3 bis 5 können beispielsweise durch ein Verschieben der Kurvenscheibe 31, 41 ein- bzw. ausgeschaltet werden. Außerdem ist der Zeitverlauf der induzierten Spannung durch Gestaltung der Kurvenform der Kurvenscheibe 31, 41 wählbar.

Teileliste

18- Generator
19- Übersetzungsgetriebe
20- Eingangswelle
21- Masse
22- Zylinder
23- Spule
24- Spule
25- Stator
26- Permanentmagnet
27- Rückschluß
28- Druckfeder
29- Hebelarm, Wirkelement
30- Rolle
31- Kurvenscheibe
32- Drehpunkt
33- Luftspalt
34- Luftspalt
35- Klemmen
36- Rahmen
37- Spule
38- Eisenjoch
39- Bewegungsrichtung
40- Stößel
41- Kurvenscheibe
42- Rolle
43- Druckfeder
44- Luftspalt
45- Klemmen
46- Hülse
48- Permanentmagnetkörper
49- Anschlag
50- Anschlag
51- Spule
56- Ritzel
57- Zahnkranz
58- Energiespeicher

Claims (6)

1. Druckwerkszylinder, insbesondere für eine Bogenoffsetdruckmaschine, mit einem Generator zur Erzeugung elektrischer Energie aus der Rotationsbewegung des Druckwerkszylinders, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Stator des Generators (18) mit dem drehbaren Zylinder (22) fest verbunden ist und der Rotor mit einer exzentrisch zu der Rotorachse (20) angeordneten Masse (21) versehen ist,
• - daß im Zylinder ein Energiespeicher (58) zur Speicherung der erzeugten elektrischen Energie angeordnet ist und
• - daß der Zylinder (22) elektrisch betätigbare Stellglieder aufweist, welche mittels der im Zylinder (22) erzeugten elektrischen Energie versorgt werden.

2. Druckwerkszylinder, insbesondere für eine Bogenoffsetdruckmaschine, mit einem Generator zur Erzeugung elektrischer Energie aus der Rotationsbewegung des Druckwerkszylinders, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Generator (18) aus einem, mit dem drehbaren Zylinder (22) fest verbundenen Stator (25; 38) und einem Wirkelement (27, 29; 40; 56) besteht, welches sich an feststehenden Teilen (31; 41; 54, 57) einer Druckmaschine, in welcher der Zylinder (22) angeordnet ist, zur Erzeugung einer Relativbewegung gegenüber dem Stator (25; 38) abstützt,
• - daß im Zylinder (22) ein Energiespeicher (58) zur Speicherung der erzeugten elektrischen Energie angeordnet ist und
• - daß der Zylinder (22) elektrisch betätigbare Stellglieder aufweist, welche mittels der im Zylinder (22) erzeugten elektrischen Energie versorgt werden.

3. Druckwerkszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator aus wenigstens einer auf einem Eisenjoch (38) angeordneten elektrischen Wicklung (37) besteht und das Wirkelement (40) sich an feststehenden Kurvenscheibe (41) der Druckmaschine abstützt und damit eine Linearbewegung ausführt, die in Verbindung mit einem auf dem Wirkelement (40) angeordneten Permanentmagnetelement eine Spannung in der Wicklung (37) induziert.

4. Druckwerkszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem elektrischen Generator (18) ein Übersetzungsgetriebe (19) vorgeschaltet ist.

5. Druckwerkszylinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (58) ein elektrischer Kondensator ist.

6. Druckwerkszylinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Zylinder (22) mehrere auf gleicher oder unterschiedlicher Wirkungsweise beruhende Energiewandler vorgesehen sind.