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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationsdruckmaschine für Band-
oder Scheibenelemente, und insbesondere eine Vielfarbendruckmaschine,
umfassend mehrere Grundfarben-Druckstationen, wobei sich die Aufdrucke
überlagern, um das Endbild zu ergeben. Jede Station umfaßt unter anderem
einen unteren Klischeezylinder, der zusammenarbeitet einerseits mit einem
Einfärbezylinder und einem darunterliegenden Transferzylinder, und
andererseits mit einem oberen Andrückzylinder.
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Als solches beschreibt das Dokument EP 352 483 eine Druckmaschine, bei
der alle Andrückzylinder von Winkelgetrieben angetrieben werden, die in
Eingriff mit einer ersten, durch einen ersten Elektromotor angetriebenen
mechanischen Welle sind, und alle Klischeezylinder sind angetrieben
ausgehend von einer zweiten mechanischen Welle, die durch einen zweiten
Elektromotor angetrieben wird. Diese beiden Motoren sind durch eine
digitale Rachenzentrale gesteuert, welche die Winkelgeschwindigkeit der
Klischeezylinder-Welle in dem Fall anpaßt, in dem ihr Durchmesser jenem
der Andrückzylinder nicht entspricht, wodurch die Notwendigkeit entfällt,
sie auszuwechseln.
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Allerdings ist dieser Typ eines Antriebs mittels einer oder zweier Wellen, die
mit Winkelgetriebemechanismen ausgestattet sind, eher lästig. Auch die
Genauigkeit dieses Antriebs ist begrenzt, umso mehr, als ein Ruck in einer
der Stationen sich auf die anderen fortsetzt. Ferner kann sich dieser Antrieb
wegen seiner niedrigen mechanischen Eigenfrequenz leicht in Schwingung
versetzen.
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Das Dokument FR 2 541 179 beschreibt eine Maschine zur Anfertigung von
Faltschachteln ausgehend von Kartonblättern, bei der ein Druckabschnitt
mit vier Druckgruppen zwischen einen stromaufwärtigen Einführabschnitt
und stromabwärtige Förder-, Einkerbungs-, Schneide-, Falt- und
Aufnahmeabschnitte geschaltet ist. Ein Gleichstrommotor M1 treibt die
unteren und oberen Transportmittel jeder Druckgruppe ari, deren
Klischeezylinder einzeln von vier Gleichstrommotoren M2 - M5 angetrieben
werden. Die Einstellung des Längsregisters zwischen den Druckgruppen
wird durchgeführt, indem man elektrisch auf die Winkelstellung jedes der
Motoren M2 - M5 einwirkt. Der Klischeezylinder jeder Druckgruppe ist derart
gestaltet, daß auch er seitlich verlagert werden kann, um die Drucke
verschiedener Gruppen zueinander ausrichten zu können. Hierzu ist er auf
Lagern angebracht, die eine seitliche Verlagerung des Zylinders bei
Einwirkung von Motoren M105 bis M108 erlauben.
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Diese Maschine umfaßt eine Antriebsvorrichtung für die Motoren M 1 bis
M5, die sich zusammensetzt aus einer Steuergruppe, umfassend einen
Sollwerterzeugungsschaltkreis und einen
Motorsynchronisierungsschaltkreis; eine Rechengruppe, gebildet durch
einen Mikrocomputer mit Eingangs-/Ausgangsschaltkreisen; eine
Signalaufbereitungsgruppe, umfassend ein Organ zur
Richtungsunterscheidung und Multiplikation der Pulse, die von
Pulsgeneratoren G1 bis G5 der Motoren M1 bis M5 stammen, sowie einen
Aufbereitungsschaltkreis zur Zwischenphasenbildung und zur Aufbereitung
von Signalen, die von der ersten und zweiten Gruppe stammen; und eine
Steuerlogikgruppe, zusammengesetzt aus einem Logikschaltkreis zur
Auswahl der Antriebe und einem Logikschaltkreis zur Auswahl manueller
Steuerungen.
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Diese Vorrichtung verwirklicht zwischen den Motoren M2 bis M5 eine
virtuelle elektrische Welle zur Synchronisierung der Druckgruppen, indem
sie sie auf den Hauptmotor M1 zum allgemeinen Antrieb der Blätter
einstellt, wobei sie elektrische Pulse eines Codierers desselben empfängt.
Insbesondere verwirklicht diese Vorrichtung die Überwachung der
Übereinstimmung zwischen den programmierten Werten und dem wirklichen
Zustand, in dem sich die Organe der Maschine befinden; ferner eine
Vorpositionierung der Motoren M 1 bis M5 bei einer Veränderung der Arbeit
oder nach einem Bruch der sie verbindenden elektrischen Welle; ferner die
Durchführung von Winkelkorrekturen bei den Motoren M1 bis M5, sei es
auf Befehl mittels eines Druckknopfs oder durch Einheiten zur Überwachung
des Registers der Blätter, sowie die Durchführung seitlicher Korrekturen
durch Einwirkung auf die Motoren M105 bis M108; und ferner eine
Überwachung des regulären Betriebs der verschiedenen Motoren.
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Genaugenommen ist diese Maschine jedoch durch die Nachteile behindert,
die Gleichstrommotoren eigen sind, nämlich: ihren Platzbedarf aufgrund von
notwendigerweise ziemlich großen Durchmessern; die regelmäßigen
Wartungsarbeiten an den Bürsten, die das Anschließen der
Rotorschaltkreise bei herkömmlichen Maschinen erlauben, oder ihr Preis im
Fall sogenannter "brushless" - Motoren, da in diesem Fall große Magneten
auf den Rotor gesintert werden müssen, um die Pole zu bilden.
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Eine neue Entwicklung, die beispielsweise unter der Bezeichnung SYNAX im
Katalog des Elektromotorherstellers MANNESMANN REXROTH vom
September 1994 beschrieben ist, besteht in der Verwendung von
asynchronen Elektromotoren mit sogenannter "vektorieller" Steuerung,
deren elektronische Schaltkreise zur Überwachung und Regelung der
Winkelstellung des Motors mittels einer Übertragungsschleife mit einer
Zentrale zur elektronischen Berechnung der Synchronisierung der Stationen
untereinander verbunden sind, wobei diese Zentrale an jeden
Überwachungsschaltkreis einen "fortlaufenden", d. h. sich mit der
gewünschten Geschwindigkeit der - Maschine verändernden
Stellungssollwert sendet.
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Ein erster Vorteil von Asynchronmotoren besteht darin, daß sie bei Kauf
und Wartung billiger sind, da ihre Rotoren nur dicke Windungen umfassen,
die auf sich selbst kurzgeschlossen sind.
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Der Hauptvorteil von Asynchronmotoren ist die bemerkenswerte
Genauigkeit des Ausgangsmoments und daher der Geschwindigkeit und der
Winkelstellung, die durch eine sogenannte "vektorielle" Steuerung erhalten
wird, bei der die Versorgung des Stators mittels eines
Spannungswechselrichters durch Einwirkung auf die Frequenz und auf die
Amplitude der Statorspannung erfolgt. Alternativ kann man anstelle einer
Steuerung der Statorfrequenz eine Steuerung der Statorspannungsphase
bezüglich des Rotorflusses durchführen, was die Erlangung einer
schnelleren Reaktion erlaubt.
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Nützlicherweise werden die Positionssollwerte von der Rechenzentrale zu
den Steuerschaltkreisen entlang einer optischen Faserschleife digital
übertragen, da diese Übertragung besonders unempfindlich gegenüber in
Werkstätten vorhandenen elektromagnetischen Störungen ist.
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Ferner kennt man Winkelcodierer, die dazu ausgelegt sind, am Ende der
Drehachse angebracht zu sein und die ein sinusförmiges Ausgangssignal
erzeugen, dessen Interpolation die Bestimmung der Winkelstellung der
Achse bis auf 1 /2000000 Millimeter erlaubt. Folglich erlaubt die durch
einen Steuerschaltkreis, dessen Rückkopplungsschleife das Signal eines
solchen Codierers empfängt, durchgeführte Regelung die Sicherstellung
einer Synchronisierungsgenauigkeit unter 0,005 Winkelgrad, was bei einem
Klischeezylinder mit dem üblichen Durchmesser im Bereich von 800
Millimetern einem Umfangsfehler von 0,07 Millimetern entspricht, d. h.
deutlich unter dem in der Druckerei üblicherweise tolerierten
Positionierfehler von 0,10 Millimetern.
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Man kann daher vorschlagen, die Ausgangsachse des Vektor-
Asynchronmotors direkt mit der Achse des Klischeezylinders zu verbinden,
was es erlaubt, eine übliche Untersetzungsgetriebe - Ankopplung
wegzulassen, die stets ein elastisches Spiel aufweist, welches die
Übertragung des Moments und der Position stört. Als Verbesserung wird
vorgeschlagen, eine dem Rotor des Motors und dem Klischeezylinder
gemeinsame Achse vorzusehen, wobei diese Achse einen größeren
Durchmesser aufweist und hohl ist, um das Verhältnis zwischen der
Momentübertragungssteifheit und dem Trägheitsmoment zu optimieren.
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Wie in der Beschreibung der Gleichstrommotorenmaschine erwähnt, ist es
ferner wichtig, während der Herstellung die Position eines Klischeezylinders
als Funktion jener der anderen korrigieren zu können, wenn sich der
entsprechende Druck als nicht mehr im Register erweist. Wenn der Fehler in
der Fortbewegungsrichtung des Elements auftritt, spricht man von einem
"Längsfehler", und es empfiehlt sich, die Umfangsstellung der Druckplatte
zu verändern, also die Winkelstellung des entsprechenden Zylinders. Wenn
der Fehler quer auftritt, spricht man von einem "Seitenfehler", und es
empfiehlt sich, den Klischeezylinder entlang seiner Achse zu verlagern.
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Das Dokument EP 401 656 beschreibt beispielsweise eine Vorrichtung zum
Antreiben und Regeln eines Klischeezylinders und seines Andrückzylinders,
welche Vorrichtung an einer einzigen Seite der Maschine angeordnet ist. Bei
dieser Vorrichtung wird das Antriebsmoment der Zylinder durch drei in
Reihe befindliche Zahnräder mit Schraubenverzahnungen übertragen. Das
zweite Zahnrad ist auf der Achse des Klischeezylinders mittels eines Lagers
drehbar angebracht. Ein Doppelzahnrad weist neben dem ersten Zahnrad
mit Schraubenverzahnung einen Zahnkranz mit Geradverzahnung auf, der in
Eingriff ist mit einem Zahnrad mit ebenfalls gerader Verzahnung, das fest
auf der Achse des Klischeezylinders angebracht ist. Das Seitenregister
erfolgt dann, indem man die Achse des Klischeezylinders vorbewegt oder
zurückzieht, was wegen der Geradverzahnungen und des losen zweiten
Rads keine Auswirkung auf die Drehgeschwindigkeit der Zylinder hat. Das
Umfangsregister erfolgt durch Verlagerung des Doppelzahnrads parallel zur
Achse, also des ersten Schraubenrads bezüglich des zweiten, was die
Umfangsstellung des Klischeezylinders bezüglich des Andrückzylinders
weiterbewegt oder zurückbewegt.
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Die Dokumente US 4 782 752, EP 262 298, EP 154 836, DE 27 20 313
und FR 2 380 137 beschreiben andere äquivalente Vorrichtungen, deren
Mechanismen zur Korrektur des Längs- und Seitenregisters ein Getriebe mit
Schraubenverzahnung und ein anderes mit Geradverzahnung umfassen,
wobei die Korrekturen getrennt, per Hand oder mittels Elektromotoren aus
der Entfernung durchgeführt werden können. Nebenbei erlaubt die
Verwendung von Getrieben das Einfügen einer Untersetzung, welche die
erforderliche Motorleistung verringert und die ebenso die erforderliche
Auflösung der späteren Korrekturberechnungen um den Wert des
Untersetzungsfaktors teilt.
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Jedoch beinhalten diese bekannten Doppelkorrekturvorrichtungen die
Verwendung von Untersetzungsvorrichtungen mit zwischen dem
Antriebsmotor und der Achse des Klischeezylinders eingefügten Getrieben,
wobei der Betrieb der Untersetzungsgetriebe als Funktion der gewünschten
Korrektur durch eine Gruppe von Pleuelstangen, Nocken oder Hebeln
verändert wird, die entweder auf das eine oder das andere Zahnrad oder auf
dieses oder jenes andere Stützlager der Zylinderachse wirken. Zunächst ist
die Herstellung dieser komplizierten Vorrichtungen teuer. Ferner beinhalten
diese Vorrichtungen beträchtliche Trägheiten, die entweder manuell oder
mittels starker Motoren überwunden werden müssen, welche die
Durchführung der Korrektur verlangsamen. Ferner führt die unvermeidliche
Abnutzung der Teile im Verlauf der Zeit zu mechanischen Spielen in den
Vorrichtungen, die die Korrekturgehauigkeit verändern.
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Folglich verringern diese Auswirkungen beträchtlich den Vorteil der
Verwendung von komplizierten Elektromotoren, insbesondere von
Asynchronmotoren mit vektorieller Hochpräzisionssteuerung. Für diesen Typ
von Motoren verwendende Maschinen bleibt man folglich bei einer
komplizierten Längsregistersteuerung mit Hilfe von Schiebezylindern zur
Veränderung der Bandspannung zwischen zwei Stationen, und es ist keine
Seitenkorrektur vorgesehen.
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Das Dokument EP 699 524, welches zum Stand der Technik wie in Artikel
54(3) EPÜ definiert, gehört, betrifft eine Offset-Druckmaschine, deren
Druckzylinder direkt von einem Elektromotor angetrieben wird, der durch
eine Zentraleinheit gesteuert wird, welche die Stationen untereinander
durch Überwachung und Regelung der Winkelstellung jeder
Klischeezylinderachse synchronisiert. Eine Vorrichtung, die von jeder
Station gedruckte Registermarken liest, ermittelt den Fehler des Seiten- und
Längsregisters für jede Station.
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Das Dokument EP 693 374 beschreibt ein elektrisches Steuersystem, das
besonders geeignet für Rotationsdruckmaschinen ist, die insbesondere mit
einem Winkelcodierer ausgestattet sind, welcher ein Signal erzeugt, das für
die Winkelstellung jeder der an die Druckzylinder gekoppelten Motorachsen
repräsentativ ist.
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Das Dokument EP 644 048 betrifft das Zusammenschließen von
Gummituchzylindern und Klischeezylindern einer Druckmaschine zu einer
einzigen Zylindergruppe und zu einer Umfangsregisterregefung der Zylinder.
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Das Dokument US 4 484 522 offenbart ein automatisiertes System zur
Einstellung des Registers mittels Erfassung von Registermarken für eine
Farbdruckmaschine mit optischen Einheiten, die mittels eines Computers
steuerbar sind, was die Steuerung des Seiten- und Längsregisters erlaubt.
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Die Druckzylinder werden vor jedem Druckbeginn automatisch zueinander
eingestellt.
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Das Dokument US 3 742 850 betrifft einen Mechanismus zur Einstellung
des Seiten- und Längsregisters in einer Rotationsdruckmaschine, welche
einerseits den Winkelzusammenhang zwischen der Antriebswelle und der
Druckrolle verändert und andererseits eine Querverlagerung der Position der
letztgenannten erlaubt.
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Schließlich schlägt das Dokument US 4 414 898 ein Verfahren zur
Ausbildung eines Druckzylinders vor, der seitlich in seinen Lagern einstellbar
ist, und beschreibt insbesondere sein Befestigungssystem, bei dem die
Motorachse von einem lösbaren Lager gehalten wird, und bei dem der
Klischeezylinder auf dieser Achse durch Festklemmen seiner beiden
Endnaben zwischen einem ersten festen Konus und einem zweiten lösbaren
Konus befestigt ist, der dazu ausgelegt ist, in Richtung des ersten durch
eine mechanische Vorrichtung geschoben zu werden.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Druckmaschine auf Grundlage von
Vektor-Asynchronmotoren zum direkten Antrieb der Klischeezylinder, und
erwünschtenfalls auch der Andrückzylinder, wobei diese Maschine ferner
Mittel zur manuellen oder automatischen Doppelkorrektur des Längs- und
des Seitenregisters der Druckplatten umfaßt, wobei jeder zwischen einem
Motor und seinem Klischeezylinder eingefügte Untersetzungsmechanismus
vermieden wird.
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Diese Korrekturmittel müssen möglichst genau sein, d. h. sie müssen
wirksam auf sehr feine Fehler reagieren, und zwar auf dynamische Weise,
d. h. innerhalb einer sehr kurzen Antwortzeit. Hierzu müssen diese Mittel
zunächst Organe umfassen, deren Aufbau sowohl starr sein muß, um keine
Biegefehler zu verursachen als auch einfach, um ihre Herstellungskosten zu
senken. Ferner müssen die Organe spielfrei oder mit einfacher
Kompensation montierbar sein, um angemessene Korrekturkräfte genau
übertragen zu können.
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Diese Ziele werden mit einer Rotationsdruckmaschine gemäß dem Anspruch
erreicht.
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Die Erfindung wird anhand einer Ausführungsform besser verstanden
werden, die keinesfalls beschränkend herausgegriffen ist und in den
beigefügten Figuren erläutert ist, in denen:
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- Fig. 1 ein Prinzipschema der erfindungsgemäßen Maschine ist,
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- Fig. 2 ein Prinzipschema der Vorrichtung zur Korrektur des Seiten-
und des Längsfehlers einer Druckstation der Maschine ist,
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- Fig. 3 eine Längsschnittansicht eines Elektromotors ist, der in einer
Druckstation der Maschine mit seinem Klischeezylinder verbunden ist, und
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- Fig. 4 eine Perspektivansicht der Befestigung eines
Winkelcodierers am Maschinenrahmen ist.
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In Fig. 1 ist schematisch ein Bandelement 4, wie z. B. eine Papier- oder
Kartonbahn dargestellt, das nacheinander in drei Druckstationen 1, 2 und 3
gelangt, die jeweils einen Klischeezylinder 16 umfassen, der einem nach Art
einer Walze arbeitenden Andrückzylinder 14 gegenüberliegt. Im erläuterten
Beispiel hinterlassen diese Stationen nacheinander einen quadratischen,
einen kreisförmigen und dann einen kreuzförmigen Druck, die sich genau
überlagern sollen.
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Inder erläuterten Maschine sind alle Achsen 24 der Andrückzylinder 14
mechanisch mit einer einzigen Antriebswelle 54 verbunden, die die
Maschine von stromaufwärts nach stromabwärts entlang ihrer
Druckstationen durchläuft. Die Ankopplung dieser Achsen 24 der
Andrückzylinder wird mittels Winkelgetrieben 34 mit konischen Zahnrädern
verwirklicht. Diese Welle 54 wird durch einen Elektromotor 110
angetrieben, der von einem ersten Elektronikschaltkreis 100 zur
Überwachung und Regelung der Winkelstellung gesteuert wird. Die
Winkelstellung a0 der Welle 54, die das Fortschreiten des Bands 4
widerspiegelt, wird von einem Codierer 64 ausgelesen, dessen für diese
Winkelstellung repräsentatives elektrisches Signal an die
Rückkopplungsschleife des Schaltkreises 100 angelegt wird.
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Ferner ist der Klischeezylinder 16 jeder der Stationen 1, 2 und 3 direkt auf
einer Ausgangsachse 65 eines Elektromotors angebracht, d. h. daß der
Rotor 26 dieses Motors direkt am Ende dieser Achse angebracht ist,
während der Stator 36 mit dem Maschinenrahmen verbunden ist. Übrigens
ist der Durchmesser dieser Achse 65 verhältnismäßig groß, im Bereich von
50 bis 80 mm, um große Momente ohne elastische Spannung zu
übertragen, aber sie ist in ihrer Mitte auch hohl, um ihr Trägheitsmoment zu
verringern. Vorteilhafterweise sind diese Motoren Asynchron-
Wechselstrommotoren, die von einem Elektronikschaltkreis zur
Überwachung und Regelung der Winkelstellung 101, 102 bzw. 103 für jede
der Stationen gesteuert werden.
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Bei dieser Maschine sind alle Überwachungs- und Regelschaltkreise 100-
103 mittels eines Schleifennetzes mit einer zentralen Recheneinheit 10
verbunden. Diese Einheit umfaßt eine Tastatur zur Eingabe von Daten und
Befehlen, einen Mikroprozessor, eine Mehrzahl von Speicher, die
Programme und Verwaltungsdaten als Funktion von
Maschineneigenschaften enthalten, sowie einen Bildschirm zur Anzeige der
eingegebenen Parameter und/oder der am Ausgang der Schleife anliegenden
Daten. Vorzugsweise ist diese Übertragungsschleife durch ein Koaxialkabel
aus optischen Fasern gebildet, wobei eine erste Ader den Ausgang der
Zentraleinheit 10 mit dem Steuerschaltkreis 100 des Antriebsmotors der
Gruppe von Andrückzylindern verbindet, wobei eine zweite Ader den
Schaltkreis 100 mit dem Steuerschaltkreis 101 des Motors der ersten
Station verbindet, wobei eine dritte Ader den Schaltkreis 101 mit dem
Steuerschaltkreis 102 des Motors der zweiten Station verbindet, wobei eine
vierte Ader den Schaltkreis 102 mit dem Steuerschaltkreis 103 des Motors
der dritten Station verbindet, und wobei schließlich eine fünfte Ader die
Rückschleifenbildung zur zentralen Recheneinheit 10 sicherstellt.
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Auf dieser Übertragungsschleife werden Positionssollwertinformationen für
jeden der Motoren für einen gegebenen Zeitpunkt t übertragen: p0(t), der
für die gewünschte Winkelstellung des Motors 110, also der Welle 54 und
daher alle Andrückzylinder 14 repräsentativ ist, wobei Werte pL1(t), pL2(t)
und pL3(t) definiert werden, die für die gewünschte Winkelstellung der
Stationsmotoren 1, 2 bzw. 3 und daher der entsprechenden
Klischeezylinder repräsentativ sind. Jeder Sollwert wird durch die
Recheneinheit 10 derart gebildet, daß er die Länge der Maschine
berücksichtigt, insbesondere Zwischenräume zwischen den Stationen, und
das Format jeder evtl. auf Zylindern unterschiedlichen Durchmessers
angeordneten Druckplatte berücksichtigt, und zwar derart, daß eine strenge
Synchronisierung der Stationen zueinander gewährleistet wird, was dazu
führt, daß sich die Drucke korrekt überlagern, um am Ende ein Qualitätsbild
zu ergeben. Diese Stellungsanweisungen sind "fortlaufend", d. h. sie
entwickeln sich mit der Zeit als Funktion der gewünschten
Produktionsgeschwindigkeit der Maschine.
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Man bemerkt somit anstelle einer zur Welle 54 parallelen herkömmlichen
mechanischen Welle eine virtuelle elektrische Synchronisierungswelle, bei
der alle Motoren der Maschine einzeln der Rechenzentrale 10 untergeordnet
sind.
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Ferner liefert in jeder Station ein Winkelcodierer 56 ein Signal a1, a2 und
a3, das repräsentativ ist für die momentane Winkelstellung des
entsprechenden Rotors 26 und somit des Klischeezylinders, wenn man
davon ausgehen kann, daß die Achse 65 wegen ihrer Abmessungen
hinreichend starr ist. In jeder Station wird das von diesem Codierer 56
erzeugte Signal an die Rückkopplungsschleife des entsprechenden
elektronischen Schaltkreises zur Überwachung und Regelung 101, 102 und
103 angelegt.
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Diese identischen Überwachungs- und Regelschaltkreise 101-103 versorgen
direkt die Statoren ihrer entsprechenden Motoren mit elektrischer
Dreiphasen - Wechselenergie, die jeweils durch Statorintensitätswerte Is1-Is3
gekennzeichnet ist, mit einer Spitze - Spitze - Spannungsamplitude Us1-Us3
und der Frequenz f1-f3.
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Im unteren Teil der Fig. 2 ist das Prinzipschema des Überwachungs- und
Regelschaltkreises 101 erläutert. Dieser Schaltkreis umfaßt zunächst eine
erste Untergruppe zur Regelung des Moments G, umfassend einen
Schaftkreis Ki, der elektrische Statorenergie Is1, Us1 und f1 erzeugt, sowie
eine Rückkopplungsschleife zum Lesen entweder der Intensität pro Phase
oder des Flusses zur Bildung eines evtl. Korrekturfehlers.
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Derartige Schaltkreise zur Überwachung des Moments Ki für
Asynchronmotoren sind bekannt. Beispielsweise beschreibt das Dokument
US-3 824 437 einen Schaltkreis, bei dem man das Magnetfeld in seinem
Eisenspalt und den Statorstrom mißt; man wandelt den gemessenen
Statorstrom in zwei Statorstromkomponenten um, die bezüglich des
gemessenen Magnetfelds um 90º versetzt orientiert sind; man regelt eine
der um 90º versetzten Statorstromkomponenten, die proportional ist zur
Amplitude des Sollwerts des effektiven Rotor - Totalflusses auf einen
konstanten Pegel, der durch eine konstante Eingangs - Referenzgröße
festgelegt ist, welche der Amplitude des Sollwerts des effektiven Rotor-
Totaflusses entspricht; und man ändert die andere Statorstromkomponete
um 90º versetzt zu einer zweiten Referenz- oder Steuergröße, die an den
Eingang angelegt ist und proportional zum Sollwertsmoment des
Asynchronmotors ist. Ein im Dokument SU - 193 604 beschriebenes anderes
Steuerverfahren für einen Asynchronmotor besteht darin, daß man Phase
für Phase die momentanen Phasenströme des Stators eines
Asynchronmotors regelt, indem man die Sollwerte und die Messungen der
momentanen Phasenströme des Stators vergleicht, daß man den
Statorstrom mit der 90º versetzten Summe von zwei
Statorstromkomponenten ändert, von denen die eine konstant ist und dem
zu erzielenden konstanten Magnetfluß entspricht, wobei die andere variabel
ist als Funktion einer Steuergröße, die dem Sollwertsmoment des
Asynchronmotors entspricht. Gleichzeitig ändert man die Frequenz des
Statorstroms mit der Summe von zwei Frequenzen, deren eine jene der
Rotorrotation ist, wobei die andere der Änderung des Sollwertsmoments
unterworfen wird.
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Der Überwachungs- und Regelschaltkreis 101 umfaßt ferner eine Schleife
zur Regelung der Geschwindigkeit auf Grundlage des vom Winkelcodierer
56 ausgegebenen Signals PL1 (a), wobei dieses Signal in der
Rückkopplungsschleife zeitlich abgeleitet wird, um eine effektive
Geschwindigkeitsinformation zu erhalten, die mit dem Sollwert verglichen
wird zur Feststellung eines evtl. Fehlers und anschließenden
Geschwindigkeitsregelung im Schaltkreis kV, der mit dem Schaltkreis zur
Überwachung des Moments Ki in Reihe ist.
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Tatsächlich möchte man bei der erfindungsgemäßen Maschine insbesondere
einen Stellungssollwert sicherstellen. Hierzu wird die vom Codierer 56
ausgegebene Information pH (a) ebenfalls mit dem von der
Übertragungsschleife aus optischen Fasern erhaltenen Sollwertsignal pL1 (t)
verglichen zur Feststellung eines evtl. Stellungsfehlers und zur
nachfolgenden Stellungsregelung im Schaltkreis Kp, der in Reihe mit dem
Geschwindigkeitsregelschaltkreis Kv ist. Somit spiegelt die Winkelstellung
der Motorausgangsachse 65 gleichsam den am Eingang angelegten Sollwert
wieder.
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Insbesondere ist erfindungsgemäß, wie in Fig. 3 besser zu sehen ist, die
Achse 65 drehbar in Rollen- oder Nadellagern 40, 40' und 40" angeordnet,
die auch gewünschtenfalls eine Axialverlagerung ermöglichen, wobei diese
Axialverlagerung einerseits den Rotor 26 und andererseits den
Klischeezylinder 16 mitnimmt. Genauer gesagt, sind diese Lager mittels
Reibringen 42 in Kontakt mit der Achse 65. Das erste Lager 40 ist in einem
Sockel 32 installiert, der hinten am Stator 36 des Motors angeordnet und
am Maschinenrahmen 37 durch das Gehäuse 33 des Elektromotors
befestigt ist. Das zweite Lager 40' ist zwischen dem Elektromotor und dem
Klischeezylinder 16 angeordnet, genauer gesagt ist es in einem mit dem
Rahmen 37 verbundenen Kranz 38 installiert. Das dritte Lager 40"
wiederum ist am anderen Ende der Achse 65 und des Zylinders 16 in einem
Block 80 des Rahmens installiert, der dazu ausgelegt ist, nach hinten
verlagert zu werden, um außer Eingriff zu gelangen.
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Wie in den Fig. 1 und 3 erläutert, ist die Axialstellung der Gruppe
Rotor/Achse/Zylinder 26/65/16 durch eine Gabel 55 festgelegt, die in
Eingriff mit einem von der Achse vorstehenden Kragen 45 ist, wobei diese
Gabel parallel zur Achse durch einen Mechanismus 35 verlagert werden
kann, der durch einen synchronen Schrittmotor 25 angetrieben wird, der
wiederum von einem elektronischen Überwachungsschaltkreis 1 5 gesteuert
wird.
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Genauer gesagt ist der Kragen 45 aus zwei Lagern zusammengesetzt, die
auf die Achse 65 gepreßt sind und gegen eine Schulter 44 dieser Achse
durch eine Mutter 43 gedrückt werden, die in Eingriff mit einem
Außengewinde der Achse ist, wobei dieses Drücken über einen
Abstandsring 41 erfolgt, der den Zugang zur Gabel 55 frei läßt.
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Aus Steifheitsgründen ist die Gabel 55 selbst mittels eines Kugellagers 53
entlang einer parallel zur Achse 65 im Rahmen 37 angebrachten Stützachse
58 angebracht. Diese Gabel wird durch einen zweiteiligen Schlitten 52 zur
Axialverschiebung gebracht, der in Eingriff mit einer Doppelendlosschraube
30 ist. Die Einstellung der Pressung dieser beiden Teile des Schlittens 52
erlaubt die Beseitigung jedes Restspiels. Das Ende der Endlosschraube 30
trägt eine Rolle 29, die von einem Zahnriemen 28 angetrieben wird, der in
Eingriff mit dem Ausgangsritzel 27 eines Schrittmotors 25 ist, der starr an
einem oberen Flansch 39 des Rahmens 37 angebracht ist.
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Wie man feststellen kann, läßt sich diese Anordnung in sehr starrer Weise
verwirklichen. Die Genauigkeit der Verlagerung der Gabel 55 und somit der
Achse 65 wird erhalten einerseits durch die Ganghöhe der
Mikrometerschraube 30 und andererseits durch das Verhältnis zwischen
dem Durchmesser der Rolle 29 und des Ritzels 27.
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Ferner ist der Winkelcodierer 56 am Ende der Achse 65 hinten am Motor
angebracht. Insbesondere ist die Befestigung 46 des Codierergehäuses am
festen Sockel 32 derart, daß sie eine Axialverlagerung dieses Gehäuses
erlaubt, um stets in genauer Entsprechung mit seinem inneren
Drehmechanismus 57 zu bleiben, welche wiederum mit der Achse 65
verbunden ist, ist aber derart, daß sie dieses Gehäuse streng in einer festen
und bezüglich dieses Sockels 32 genauen Winkelstellung hält.
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Wie in den Fig. 3 und 4 besser zu sehen ist, ist diese Befestigung 46
hierzu aus einer Mehrzahl von Lamellen in Form konzentrischer Kränze 47
zusammengesetzt, die durch diametrale Paare von Bindungen 48 aneinander
befestigt sind, wobei ein Paar zwischen zwei Lamellen im rechten Winkel
bezüglich des folgenden Paars versetzt ist. Da diese Lamellen dünn sind,
sind sie in Axialrichtung biegsam. Andererseits verhindert die Kranzform
dieser Lamellen jede Drehung bezüglich der Zentralachse. Dieser Codierer
56 ist durch einen am Sockel 32 befestigten Deckel 31 geschützt.
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Die erfindungsgemäße Druckmaschine umfaßt ferner eine Vorrichtung zur
Registrierung von am Rand des Bands durch jede der Stationen gedruckten
Marken, wobei diese Registrierung die Feststellung evtl. Fehler des Längs -
und Seitenregisters des einen oder des anderen Drucks erlaubt. Wie in den
Fig. 1 und 2 erläutert, bewegen sich die Marken 5 unter einem
optischen Lesekopf 21, der auf einen Lichtstrahl fokussiert, welcher von
einem ersten Teil eines Bündels optischer Fasern 23 geschickt wird. Das
reflektierte Licht wird vom Lesekopf 21 gelesen und durch den zweiten Teil
der optischen Faser 23 zu photoempfindlichen Elementen 20 geleitet, deren
erzeugte elektrische Signale an eine Registerüberwachungseinheit 22
angelegt werden.
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Diese Überwachungseinheit 22 umfaßt einen Verarbeitungsschaltkreis 220
zur Aufbereitung und Auswahl von Signalen, die sie entweder zu einem
Schaltkreis zur Berechnung des Längsfehlers 222 oder zu einem Schaltkreis
zur Berechnung des Seitenfehlers 224 schickt. Der Schaltkreis 222 umfaßt
drei Ausgangsleitungen, die es erlauben, ein für den Längsfehler dL1
repräsentatives Signal an den Überwachungs- und Regelschaltkreis 101 der
ersten Station anzulegen und in analoger Weise für einen Registerfehler dL2
und dL3 repräsentative Signale an die Überwachungs- und Regelschaltkreise
102 und 103 der entsprechenden Stationen anzulegen. Parallel umfaßt der
Schaltkreis zur Berechnung des Seitenfehlers 224 unter anderem drei
Ausgänge, die es erlauben, ein für den Seitenregisterfehler dl1
repräsentatives Signal an den Vorverstärkungs- und
Überwachungsschaltkreis 15 des Motors 25 der ersten Station anzulegen
und parallel für die Seitenfehler repräsentative Signale dl2 und dl3 an die
Steuerschaltkreise der Seitenkorrekturmotoren 25 der Stationen 2 bzw. 3
anzulegen.
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Wenn somit durch die Uberwachungseinheit 22 ein Seitenregisterfehler bei
einer der Stationen erfaßt wird, löst das entsprechende Korrektursignal dl(i)
die Drehung des betroffenen Motors 25 in der einen oder anderen Richtung
aus, was die Gabel 55 und somit die Achse 65 zusammen mit ihrem
Klischeezylinder vor - oder zurückbewegt und somit die Seitenposition der
fehlerhaften Druckplatte korrigiert.
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Der Seitenfehlerkorrekturbereich beträgt üblicherweise +/-5 mm. Bei
Verwendung eines eher langgliedrigen Asynchronmotors; beispielsweise mit
aktiven Teilen mit einer Länge im Bereich von 500 mm, stellt man fest, daß
der Versatz des Rotors bezüglich des Stators aufgrund einer Seitenkorrektur
unter einem Prozent ihrer Gesamtlänge bleibt, was nur sehr schwache
Störungen der Flüsse bewirkt, die ferner schnell durch den elektronischen
Überwachungs- und Regelschaltkreis 10(i) aufgefangen werden. Ferner hat
die Verlagerung aufgrund einer Korrektur des Seitenregisters keinen Einfluß
auf die Genauigkeit der Auslesung des Winkelcodierers 56 gehabt, dank
seiner Spezialbefestigung 46, womit folglich die Fortsetzung eines korrekten
Betriebs des Überwachungs- und Regelschaltkreises des Vektor -
Asynchronmotors möglich ist.
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Allerdings erlaubt diese strenge Beachtung des guten Funktionierens der
Steuerung dieses Asynchronmotors erst dann seine Verwendung auch zur
Durchführung der Längsfehlerkorrekturen. Mit Bezug auf Fig. 2 wird das
Längsfehlersignal dL1 direkt zur Addition des Sollwerisignals pL1 (t) und des.
Rückkopplungssignals pL1 (a) am Eingang des Überwachungs- und
Regelschaltkreises 101 hinzugefügt. Dieser Registerfehler dL1 wird also
einfach und von selbst so behandelt, als ob er in Wirklichkeit nur ein durch
die Rückkopplung nachgewiesener Fehler wäre. Der Asynchronmotor
beschleunigt (oder bremst) leicht während einer Umdrehung, um sich
bezüglich des Fortschreitens des Bands 4, wie es durch die Rotation der
Gegenzylinder 14 bedingt wird, zurückzusetzen. Dann wird eine neue
Registermarke vom Lesekopf 21 gelesen. Wenn der Schaltkreis 22 einen
Restfehler feststellt, wendet er erneut eine schwächere Einstellkorrektur
dL1' für die folgende Umdrehung an.
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Um diese Registerüberwachung zu erleichtern und zu beschleunigen, ist
eine Überdimensionierung der Leistung des Asynchronmotors bis zu einem
Wert zwischen 4 und 5 kW vorzuziehen. Außerdem erlaubt die Installation
des Motors in direktem Eingriff mit und sehr nahe an seinem
Klischeezylinder umso mehr die Verringerung von störenden
Zwischentorsionsbiegungen, was dazu führt, daß sich praktisch die
gesamte Korrektur sofort überträgt.
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Für bestimmte Druckformate erweist es sich als nützlich, den
Klischeezylinder gegen einen anderen mit unterschiedlichem Durchmesser
auszutauschen. Anstatt zu einer Achse 65 aus mehreren mit
zusammengeschraubten Flanschen verbundenen Abschnitten zu greifen,
wie sie momentan verwendet wird, hat es sich als bevorzugt erwiesen, die
Einheit dieser Achse entlang der gesamten Maschinenbreite beizubehalten,
um dort nur eine lösbar befestigte zylindrische Umhüllung zu installieren.
Mit Bezug auf Fig. 3 umfaßt hierbei der Zylinder 16 tatsächlich eine starre
und leichte zylindrische Umhüllung, beispielsweise aus Aluminium gefertigt,
an deren Enden mittels Verschweißen oder anderer Mittel zwei Naben 74
befestigt sind, die eine nach außen gerichtete konische konkave
Zentralaushöhlung aufweisen.
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Die Achse 65 ist dann durch einen ersten Konus 70 mit fester Position
vervollständigt. Beispielsweise liegt dieser erste Konus 70 am Ring 42 an,
der aus dem zweiten Rollenlager 40' herausragt. Das dem Motor
entgegengesetzte Achsenende umfaßt dann einen im Lager 40"
aufgenommenen ersten Teil mit eingeschränktem Durchmesser, wobei der
folgende Teil dann ein Außengewinde aufweist, auf dem eine Mutter 43 in
Eingriff sein kann, die es ermöglicht, einen zweiten beweglichen Konus 72
vorwärts zu schieben.
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Ein Wechsel des Klischeezylinders erfolgt dann einfach dadurch, daß man
das Lager 40" außer Eingriff mit der Achse bringt, indem man den
beweglichen Block 80 zurückzieht und kippt. Man kann dann die Mutter 43
losschrauben, was den zweiten beweglichen Konus 72 und somit den
Zylinder 16 befreit, der herausgenommen werden kann. Man stellt also fest,
daß das Vorhandensein der festgehaltenen Achse 65 es erlaubt, den neuen
Zylinder zu führen, der auf sie aufgefädelt wird. Der bewegliche Konus 72
wird wieder installiert und dann durch Drehung der Mutter 44 nach vorne
geschoben. Die Naben 74 finden sich somit zwischen dem Konus 70 und
dem Konus 72 festgeklemmt, was eine starre und spielfreie Befestigung
bewirkt. Schließlich wird das Lager 40" durch Vorwärtsbewegen des Blocks
80 wieder an seine Steile gebracht. Da diese Zylinder leichter als früher
sind, weisen sie insbesondere eine schnellere und genauere Handhabbarkeit
auf. Man kann sogar vorsehen, einen derartigen Wechsel mittels eines
Roboters zu automatisieren.
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Da ferner diese vereinfachten Klischeezylinder weniger aufwendig
herzustellen sind, kann man ein Spektrum von Basiszylindern bereitstellen
wollen, die beispielsweise vier Standarddurchmesser aufweisen: 117,9 mm,
149,7 mm, 181,5 mm und 213,4 mm. Dies wird übrigens durch die
virtuelle elektrische Welle erleichtert, die von der Zentraleinheit 10 der
Maschine gesteuert wird. Tatsächlich genügt es dann, eine erneute
Berechnung der fortlaufenden Stellungssollwerte des betroffenen Motors
durchzuführen, im Gegensatz zur früher erforderlichen Änderung von
Getrieben, um die Übereinstimmung zwischen dem Klischeezylinder und
dem Andrückzylinder zu gewährleisten.
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Üblicherweise ist auf den Klischeezylinder eine Hülse aus expandiertem
Material gefädelt, das eine gewisse innere Radialelastizität aufweist, und
auf ihrer harten Umfangsumhüllung sind die Druckplatten durch Ankleben
effektiv befestigt. Um diese Installation der Hülse zu erleichtern, kann man
den hohlen Zentralteil der Achse 65 ausnutzen, um einen Druckluftkreislauf
zwischen dem Zylinderäußeren und dem Hülseninneren zu verwirklichen.
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Genauer gesagt verbindet ein durch den Deckel 31 geschützter flexibler
Schlauch 67 einen äußeren Druckluft - Anschlußstutzen 68 mit dem
Innenkanal 66 der Achse. Am Ende der Achse mündet dieser Kanal 66 in
eine oder mehrere Radialöffnungen 76, welche die Druckluft im Inneren des
Klischeezylinders 18 abgeben. Die Endnabe kann daher einen oder mehrere
Innenkanäle 75 umfassen, die die Abgabe von der Druckluft unter der Hülse
19 erlauben. Unter der Wirkung dieses Luftpolsters dehnt sich diese Hülse
radial aus, wobei sie ihren Innendurchmesser erhöht, was jede
Reibungskraft beseitigt. Man kann daher ein Spektrum von Hülsen mit
Dicken verwenden, die zwischen 2,5 mm und 66,2 mm enthalten sind,
welche einzeln oder überlagert verwendet werden.
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Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Klischeezylinder mit besonders großem
Durchmesser, auf dem Druckplatten direkt aufgeklebt sind, wobei diese
Gestaltung in Ländern nützlich ist, wo die Versorgung mit dehnbaren Hülsen
mangelhaft ist.
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Zahlreiche Verbesserungen können an der Druckmaschine im Rahmen des
Anspruchs vorgenommen werden.