DE4202722A1 - Sicherheitseinrichtung fuer regelungen oder steuerungen von antriebseinheiten einer druckmaschine - Google Patents
Sicherheitseinrichtung fuer regelungen oder steuerungen von antriebseinheiten einer druckmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für
Regelungen oder Steuerungen von Antriebseinheiten einer
Druckmaschine zur Vermeidung von mechanischen Kollisionen,
insbesondere zwischen einem Zylinder und einer
Greifereinrichtung im Übergabebereich zweier mechanisch
entkoppelter Druckwerkseinheiten. Die Erfindung ist bei
Druckmaschinen anwendbar, bei der die Teilaggregate der
Druckmaschine einzeln oder in Gruppen mechanisch voneinander
entkoppelt von mehreren Motoren synchron rotatorisch mittels
Zahnrädergetriebe angetrieben werden.
Bei Druckmaschinen ist es bekannt, die Teilaggregate oder
Gruppen von Teilaggregaten mit je einem separatem Antrieb zu
versehen, wobei jedem Antrieb eine Steuer- oder
Regeleinrichtung für die Drehzahl oder die mechanische
Leistung zugeordnet sein kann.
(DE-Z.: Maschinenbautechnik 29, 1980, 2, S. 62-63;
GB 21 49 149 A).
Die Regeleinrichtungen können je nach Anwendungsfall
unterschiedliche Strukturen und unterschiedliche
Dimensionierungen hinsichtlich des Störungsverhaltens und des
Führungsverhaltens aufweisen. (DE-Z.: Der Elektroniker 4,
1983, S. 46-48). So ist es möglich, alten separat
angetriebenen Teilaggregaten genau einen Regelkreis für die
Drehzahl zuzuordnen, der jeweils einen inkrementalen
Drehgeber für die Ist-Drehzahl beinhaltet, wobei alle
Regelkreise mit einer gemeinsamen Soll-Drehzahl als
Führungsgröße arbeiten können.
Da bei derartigen Antriebskonzepten die Winkelsynchronität
der Teilaggregate nicht durch mechanischen Zwangslauf
erreicht wird, wie z. B. mittels geschlossener Zahnräderzüge
oder mit Hilfe sogenannter Längswellen, entsteht der
Nachteil, daß bei Ausfall oder bei Störungen innerhalb einer
der Regler die Teilaggregate außer Synchronität geraten, so
daß die Gefahr einer mechanischen Kollision von mechanischen
Bauteilen zweier benachbarter Teilaggregate besteht. Als
Beispiel sei die mögliche Kollision zwischen einem Zylinder
und einer Greifereinrichtung im Übergabebereich zweier
mechanisch entkoppelter Druckwerke einer Bogendruckmaschine
aufgeführt.
Bekannte Sicherheitseinrichtungen betätigen dann, wenn die
Regeleinrichtungen eine Regelabweichung aufweisen, die einen
bestimmten Schwellwert überschreitet, eine
Sicherheitsabschalteinrichtung, die entweder auf rein
elektronischem Wege die Antriebsmotoren auf Nothalt steuern,
oder die eine im Antriebsstrang angeordnete
Sicherheitskupplung so betätigen, daß der Leistungsfluß im
Antriebsstrang unterbrochen ist, wobei zusätzlich eine
mechanische Notbremse in Eingriff gebracht werden kann
(DE 36 14 979 A1).
Aufgrund der unterschiedlichen Trägheitsmomente der in den
Teilaggregaten bewegten Massen, muß die Winkelsynchronität
auch beim Abbremsen im Havarie- oder Notfall gewährleistet
sein, was durch Einsatz von schnellen Regeleinrichtungen
erreicht werden kann. Abgesehen davon, daß ein synchrones
Abbremsen einer Druckmaschine nicht in einem kurzen kolli
sionsfreien Drehwinkelbereich erreicht werden kann, weil der
Regler nur eine endliche Stellgeschwindigkeit hat, besteht
weiterhin die Gefahr des Versagens einer Regeleinrichtung und
damit die Gefahr der Zerstörung von Maschinenteilen infolge
von Kollisionen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sicherheitseinrichtung für
Regelungen oder Steuerungen von entkoppelten
Antriebseinheiten an einer Druckmaschine zu entwickeln,
welche bei Ausfall oder Störung der Regelung oder Steuerung
jegliche Kollision mechanischer Bauteile verhindert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei
einer Druckmaschine, bei der Teilaggregate oder Gruppen von
Teilaggregaten voneinander mechanisch entkoppelt, von
mehreren Motoren mittels Zahnrädergetriebe angetrieben
werden, als Sicherheitseinrichtung zwischen den
Zahnrädergetrieben zweier benachbarter Tellaggregate eine
Kupplung angeordnet ist. Die Kupplungshälften sind
erfindungsgemäß jeweils mit im Normalzustand der Regelung
oder Steuerung synchron laufenden Zahnrädern des jeweiligen
Zahnrädergetriebes gekoppelt, wobei nach Überschreitung einer
vorgegebenen Drehwinkeldifferenz zwischen den
Kupplungshälften diese zur Drehmomentenübertragung gekuppelt
sind. Im Normalzustand werden die Zahnrädergetriebe mittels
der Regelung oder Steuerung synchron angetrieben. Die
Regelabweichung bedingt eine für den Normalzustand zulässige
Drehwinkeldifferenz zwischen besagten Zahnrädern bzw.
Kupplungshälften, die z. B. im Bereich der
Registerumfangsverstellung liegen kann. Im Bereich dieser
zulässigen Drehwinkeldifferenz wird von der Kupplung kein
Drehmoment übertragen, die Kupplungshälften laufen leer mit.
Erst wenn eine Regeleinrichtung ausfällt oder irgendwelche
nicht ausregelbaren Störungen in den Antriebseinheiten
auftreten, dann werden die Kupplungshälften durch die
Überschreitung einer vorgegebenen Drehwinkeldifferenz
miteinander gekuppelt. Das Antriebssystem, in dem der defekte
Regler sitzt oder in dem die Störung aufgetreten ist, wird
dann leistungsmäßig von dem benachbarten noch intakten
Antriebssystem gespeist. Die Drehwinkeldifferenz vergrößert
sich nicht über den vorgegebenen Betrag, so daß keine Kolli
sion mechanischer Bauteile möglich ist. Das Sicherheitssystem
ermöglicht es weiterhin, bei Ausfall der Stromversorgung oder
bei Montagearbeiten an der Druckmaschine, die Druckmaschine
von Hand durchzudrehen.
Das Kuppeln der beiden Kupplungshälften kann auf verschiedene
Weise erfolgen. Konstruktiv vorteilhaft ist es, wenn die
Kupplung als formschlüssige Mitnehmerkupplung ausgebildet
ist, bei der bei Überschreitung einer vorgegebenen
Drehwinkeldifferenz die ineinandergreifenden Zähne der einen
Kupplungshälfte auf die Zahnflanken der Zähne der anderen
Kupplungshälfte auflaufen. Diese Sicherheitseinrichtung
benötigt im Havariefall keine Hilfsenergie, um eine
Einrastbewegung einer der Kupplungshälften einzuleiten.
Günstig ist es, wenn die Zähne der Kupplungshälften
trapezförmig ausgeführt sind. In diesem Fall kann man durch
axiales Verschieben mindestens einer Kupplungshälfte das
Zahnspiel in definierten Grenzen einstellen.
Prinzipiell kann die Sicherheitseinrichtung mit jeder
beliebigen Art von Kupplung realisiert werden, wenn
sichergestellt ist, daß die Kupplung in Abhängigkeit vom
Betrag der Drehwinkeldifferenz zur Drehmomentenübertragung
betätigt wird. Die Drehwinkeldifferenz kann dann mit
inkrementalen Winkelgebern ermittelt werden, deren
Ausgangssignale einer Steuervorrichtung zugeführt werden,
welche bei Überschreiten der vorgegebenen Drehwinkeldifferenz
ein Signal an eine Betätigungsvorrichtung für eine Kupplung
liefert.
Zur Aufrechterhaltung eines Notbetriebes ist es von Vorteil,
wenn die Kupplungshälften bei einer definierten
Drehwinkelstellung starr miteinander verbindbar sind. In
einem einfachen Fall kann ein Schraubbolzen vorgesehen sein,
der in der definierten Winkelstellung beide Kupplungshälften
starr miteinander verbindet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand einer
Zeichnung noch näher erläutert werden.
Es zeigt
Fig. 1 eine Kollisionszone zwischen einem Zylinder und einem
Greifersystem,
Fig. 2 ein Schema einer Sicherheitseinrichtung,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für eine mechanische
Zwangskopplung im Notbetrieb.
In Fig. 1 sind zwei Zylinder 1, 2 mit Greifersystemen 3, 4 in
Übergabeposition dargestellt, die im Übergabebereich zweier
mechanisch entkoppelter Druckwerke einer Bogendruckmaschine
liegen. Im Normalzustand werden die Zylinder 1, 2
winkelsynchron angetrieben, so daß keine Kollisionsgefahr
zwischen einem Greifersystem 3, 4 und der Oberfläche eines
Zylinders 1, 2 besteht. Gemäß Fig. 1 ist das Greifersystem 3
des Zylinders 1 geschlossen, d. h. beim Transport eines
Bogens würde sich dieser zwischen Greiferauflagen 5 und
Greifersystem 3 befinden. Das Greifersystem 4 des Zylinders 2
wird kurz vor der Übergabe eines Bogens geöffnet, um diesen
zwischen Greiferauflagen 6 und dem Greifersystem 4 aufnehmen
zu können.
Da die Kreisbahn des geöffneten Greifersystems 4 weiter ist
als der eigentliche Zylinder ist im Übergabebereich eine
Aussparung vorgesehen. Dabei entsteht zwischen einer Kante
des Zylindermantels 7 und dem Greifersystem 4 ein Freiraum 8
von etwa 1 mm. Bei der Übergabe ist es deshalb zwingend
notwendig, daß die Winkelsynchronisation zwischen dem
Zylinder 1, 2 stimmt, um ein Zerstören der Greifersysteme 3, 4
bzw. der Zylinder 1, 2 zu verhindern.
Zur Vermeidung von Kollisionen im Havariefall ist die in
Fig. 2 dargestellte Sicherheitseinrichtung vorgesehen. In
Fig. 2 sind die Zylinder 1, 2 Bestandteile von mechanisch
entkoppelten Teilaggregaten, welche jeweils separat von
einem Antriebssystem angetrieben werden. Das erste
Antriebssystem besteht aus einem Motor 9, der über ein in
Seitenwänden 10-11 angeordnetes Zahnrädergetriebe 12 den
Zylinder 1 antreibt. Das zweite Antriebssystem beinhaltet
einen weiteren Motor 13, der über ein vom
Zahnrädergetriebe 12 entkoppeltes Zahnrädergetriebe 14 den
Zylinder 2 antreibt. Auf den Wellen der Motoren 9, 13 sitzen
inkrementale Winkelgeber 15, 16, die mit einem Regler 17
verbunden sind. Der Regler 17 enthält Stellglieder für die
Leistung der Motoren 9, 13 und steht mit den Motoren 9, 13 in
Verbindung.
Kern der Sicherheitseinrichtung ist eine Mitnehmerkupplung 18
mit Kupplungshälften 19, 20. Jede Kupplungshälfte 19, 20 ist
mit dem Zahnrädergetriebe 12 bzw. 14 gekoppelt. Im
Normalzustand laufen die Kupplungshälften 19, 20 synchron,
d. h. die Zahnflanken der trapezförmigen Zähne 21 liegen
nicht aneinander an. Das Zahnspiel 22 erlaubt eine gewisse
Drehwinkelabweichung in dessen Bereich der Regler 17
Regelabweichungen ausgleichen kann. Wenn die
Drehwinkeldifferenz ein bestimmtes Maß überschreitet, dann
kommt es zu einer Anlage der Zahnflanken der Zähne 21, so daß
das eine Antriebssystem mit dem zweiten Antriebssystem durch
die Mitnehmerkupplung 18 gekoppelt ist. Das Zahnspiel 22 kann
durch axiale Verschiebung einer oder beider Kupplungshälften
in gewissen Grenzen eingestellt werden. Um beim Ausfall eines
Motors 9, 13 einen Notbetrieb aufrecht erhalten zu können,
lassen sich die Kupplungshälften 19, 20 der Kupplung 18 mit
einer Schraubverbindung 23 starr verbinden.
Bezugszeichenliste
1 Zylinder
2 Zylinder
3 Greifersystem
4 Greifersystem
5 Greiferauflagen
6 Greiferauflagen
7 Zylindermantel
8 Freiraum
9 Motor
10 Seitenwand
11 Seitenwand
12 Zahnrädergetriebe
13 Motor
14 Zahnrädergetriebe
15 Winkelgeber
16 Winkelgeber
17 Regler
18 Mitnehmerkupplung
19 Kupplungshälfte
20 Kupplungshälfte
21 Zähne
22 Zahnspiel
23 Schraubverbindung
2 Zylinder
3 Greifersystem
4 Greifersystem
5 Greiferauflagen
6 Greiferauflagen
7 Zylindermantel
8 Freiraum
9 Motor
10 Seitenwand
11 Seitenwand
12 Zahnrädergetriebe
13 Motor
14 Zahnrädergetriebe
15 Winkelgeber
16 Winkelgeber
17 Regler
18 Mitnehmerkupplung
19 Kupplungshälfte
20 Kupplungshälfte
21 Zähne
22 Zahnspiel
23 Schraubverbindung
Claims (4)
1. Sicherheitseinrichtung für Regelungen oder Steuerungen
von Antriebseinheiten an einer Druckmaschine,
bei der die Teilaggregate einer Druckmaschine einzeln
oder in Gruppen mechanisch voneinander entkoppelt von
mehreren Motoren synchron rotatorisch mittels
Zahnrädergetriebe antreibbar sind und bei der weiterhin
mindestens eine Meßanordnung für den Gleichlauf der
Teilaggregate oder der Gruppen von Teilaggregaten
vorgesehen ist, die mit einer Steuer- oder
Regeleinrichtung für die Drehzahl oder das Drehmoment
der Motoren verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den Zahnrädergetrieben (12, 14) zweier
benachbarter Teilaggregate oder Gruppen von
Teilaggregaten eine Kupplung (18) angeordnet ist, deren
Kupplungshälften (19, 20) jeweils mit synchron laufenden
Zahnrädern des jeweiligen Zahnrädergetriebes (12, 14)
gekoppelt sind, wobei nach Überschreitung einer
vorgegebenen Drehwinkeldifferenz zwischen den
Kupplungshälften (19, 20) diese zur
Drehmomentenübertragung gekuppelt sind.
2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kupplung (18) als formschlüssige
Mitnehmerkupplung ausgebildet ist, bei der bei
Überschreitung einer vorgegebenen Drehwinkeldifferenz
ineinandergreifenden Zähne (21) der einen
Kupplungshälfte (19) auf die Zahnflanken von Zähnen (21)
der anderen Kupplungshälfte (20) auflaufen.
3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine Kupplungshälfte (19, 20) axial
verstellbar ist.
4. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 1
und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer definierten Drehwinkelstellung die
Kupplungshälften (19, 20) starr miteinander verbindbar
sind.
Priority Applications (4)
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