EP0644048B1 - Rotationsdruckmaschine mit paarweise zu Zylindergruppen zusammengefassten Gummituch- und Platten- bzw. Formzylinder - Google Patents

Rotationsdruckmaschine mit paarweise zu Zylindergruppen zusammengefassten Gummituch- und Platten- bzw. Formzylinder Download PDF

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EP0644048B1
EP0644048B1 EP94810752A EP94810752A EP0644048B1 EP 0644048 B1 EP0644048 B1 EP 0644048B1 EP 94810752 A EP94810752 A EP 94810752A EP 94810752 A EP94810752 A EP 94810752A EP 0644048 B1 EP0644048 B1 EP 0644048B1
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EP
European Patent Office
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cylinder
printing press
rotary printing
drive motor
press according
Prior art date
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EP0644048A2 (de
EP0644048A3 (de
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Felix Schneider
Andreas Miescher, Iii.
Andreas Zahnd
Dieter Koch
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Wifag Maschinenfabrik AG
Original Assignee
Wifag Maschinenfabrik AG
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    • B41P—INDEXING SCHEME RELATING TO PRINTING, LINING MACHINES, TYPEWRITERS, AND TO STAMPS
    • B41P2213/00—Arrangements for actuating or driving printing presses; Auxiliary devices or processes
    • B41P2213/70—Driving devices associated with particular installations or situations
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    • B41P2213/734—Driving devices for multicolour presses each printing unit being driven by its own electric motor, i.e. electric shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2557/00—Means for control not provided for in groups B65H2551/00 - B65H2555/00
    • B65H2557/20—Calculating means; Controlling methods
    • B65H2557/264—Calculating means; Controlling methods with key characteristics based on closed loop control
    • B65H2557/2644—Calculating means; Controlling methods with key characteristics based on closed loop control characterised by PID control

Definitions

  • the present invention relates to the combination of cylinders Rotary printing machine for individual cylinder groups.
  • one printing press known from DE 3409194 A1 with several A printing motor is provided for printing units for more than one printing unit.
  • This The motor can drive the drive gear of one of the printing units be directly connected, but the drive gears are the other Mechanical printing units with the drive gear connected to the motor coupled.
  • DE 41 38479 A1 proposes to drive the cylinders of the printing press by one electric motor each.
  • a control system for such a printing machine is included known individually driven cylinders.
  • the individual drives can the cylinder and its drive controller can be combined into pressure point groups as required become.
  • the pressure point groups are assigned to folders, by to whom they get their position reference.
  • the proposed guidance system consists of essentially from a fast BUS system for the individual drives and Drive controller of a pressure point group and a higher-level control system for Administration of pressure point groups.
  • Cylinder allows a high degree of flexibility, but at the same time requires a very high number of drive motors and, as shown in DE 42 14 394 A1, a high level of regulation for this large number of individual drives. Furthermore a variety of motors must be used. When using only Otherwise, fewer motor sizes would often be the case for different applications use oversized motors. Both drive the price of such a printing press.
  • a printing machine known from JP-A-63236651 has printing units which are individually driven by their own drive motors.
  • the engines are driving each on the plate cylinders of the printing units, and from the plate cylinders driven on the printing cylinders via gear couplings.
  • From DE-OS 2134397 is a printing unit for an offset printing press Cylinder pairs are known, each of the cylinder pairs having a plate and one Includes blanket cylinder and the pairs of blanket cylinders in each other Plant can be brought. In addition to at least two such pairs of cylinders a third comprising a plate cylinder and a blanket cylinder Cylinder pair provided, its blanket cylinder to one of the two Blanket cylinder of the aforementioned two pairs of cylinders is arranged to be applied. Nothing is disclosed in this document about the drive of the cylinders.
  • the present invention has set itself the task of a highly flexible, yet economical rotary printing press create.
  • blanket cylinders and plate cylinders form a rotary printing press in pairs a cylinder group, each with a blanket cylinder and a plate cylinder are mechanically coupled together and together are driven by a separate drive motor for each cylinder group.
  • each with its own Drive motors can be more technical and economical in a rotary printing press
  • Optimal pressure points are formed.
  • pressure points in this context understood the pairs of cylinders, between which one Paper web to be printed runs through and printed on one or both sides becomes. Accordingly, each belong to a pressure point formed according to the invention a cylinder group and a corresponding impression cylinder. In the latter case, a Pressure point formed by two cylinder groups assigned to each other.
  • the printing points of the printing press are inherent mechanically independent, d. H. the printing points of the printing press are electrical coupled with each other.
  • the blanket cylinder driven, which in turn via the mechanical coupling to the Drives plate cylinders of the same cylinder group.
  • the blanket cylinder is decisive for the positional accuracy or circumferential register setting.
  • the drive on the blanket cylinder has the advantage that the cylinder, ultimately with a printable Paper web comes into direct contact, not only with a game affected transmission link must be driven.
  • a cylinder group is on one pressure side, and two cylinder groups are on the opposite pressure side of a continuous between Paper web arranged.
  • the rubber cylinder forms the one Printing side of the paper web arranged cylinder group the impression cylinder for the other two rubber cylinders on the opposite pressure side of the Paper web arranged cylinder groups, both advantageously each can be operated alternately.
  • This configuration offers the highest Flexibility of use for a rubber / rubber production because of continuous production the two mutually usable rubber cylinders for converting the Pressure can be configured. This is done by changing the plate plate cylinder not assigned to non-employed rubber cylinders. Every cylinder group can be stored in a single frame.
  • the two are one Printing side of the paper web horizontally opposite cylinder groups to one summarized in a frame mounted cylinder unit.
  • the impression cylinder can a steel or another blanket cylinder for double-sided printing.
  • Such an impression cylinder can in particular also be a central cylinder Be cylinder unit with, for example, nine or ten cylinders.
  • a Central cylinder powered by its own drive motor. That kind of Summary provides the greatest versatility for a cylinder unit.
  • each of the cylinder groups assigned to the central cylinder can made of blanket and plate cylinders individually and independently of the others Cylinder groups can be reversed, such as for alternating pressure or is required for the flying plate change.
  • the intermeshing gears can be straight or helical. With helical gears, the Lateral register adjustment of the blanket cylinders moved longitudinally while its Drive and / or driven gears remain stationary according to the invention. Otherwise a circumferential register adjustment would also be necessary with the side register.
  • the blanket cylinder is used together with its fixed gear or its gears simply moved longitudinally.
  • the inking roller or the inking rollers or dampening rollers of an inking unit or one Ink and dampening units that are assigned to a cylinder group can or can be mechanically coupled to this cylinder group, so that the Ink roller or the ink rollers from the drive motor of this cylinder group with are driven.
  • the technical control effort can be low being held.
  • the mechanical coupling of the inking unit in the In terms of the modular principle pursued by the invention not quite as ideal as that more preferred self-drive for the roller or the rollers of the inking unit.
  • each has Inking unit has its own drive motor for its inking rollers.
  • Such a drive motor also drives preferably over a backlash-free toothed belt with high Damping and, if necessary, the inking roller via a reduction gear or in the case of several inking rollers, the one corresponding to the plate cylinder Ink roller closest to the cylinder group.
  • the peripheral speed this ink roller advantageously adjustable, especially with negative slip against the plate cylinder, the peripheral speed the inking roller is preferably slightly less than that of the corresponding plate cylinder is.
  • the position or speed of a cylinder are regulated known in which a mechanical encoder on the motor side for detecting the Motor speed or the rotor angular position of the motor for a target / actual comparison of the Motor control is used.
  • this known regulation comes up with larger increasing inertia from the load to the motor their dynamic limits. If the actual position is measured on the motor shaft, so both the coupling and the mechanical load lie outside the actual control loop. However, you can do this via the acceleration torques that affect the motor shaft influence.
  • the engine which in this case is an essential one This means that the mass is smaller than the coupling and the cylinder influenced.
  • the load torque is heavily frequency-dependent, which ultimately determines the dynamic behavior of the system.
  • the set springs are tensioned first by the motor are closest.
  • the engine torque caused by the controller accelerates parts of the coupling and subsequently the cylinder or the driven roller.
  • Energy is in the springs as well at this time stored in the mass movement, the division of which is constantly changing.
  • the motor may have assumed the correct position within a short time, but is again distracted by the occurring mass forces, resulting in a leads further control process.
  • the system must go through a relatively slow one Controllers are controlled, stabilized.
  • the present invention has therefore also set itself the task of To create regulation with which the position and / or in a rotary printing press the speed of a cylinder or roller driven by a motor is optimized for performance and with a sufficiently high control quality, d. H. with regard to the Dynamics and the speed or position accuracy, can be regulated Regulation should be inexpensive and not too high demands on the coupling of engine and load, especially the torsional stiffness and zero backlash of the Make coupling.
  • At least the drive motors are preferably the same Printing side of a paper web working cylinder groups of a cylinder unit position controlled. So-called ideal position control is preferred, i.e. a instantaneous position control with following error. On this, out However, technical, desirable, complex type of position control can also be dispensed with. A simple position control also provides one preferred, in particular cheaper, embodiment of the invention.
  • the regulation of the position and / or the speed of the cylinder to be regulated one Cylinder group or a roller of an inking unit is preferably carried out by means of a controller for the drive motor through the target / actual comparison of the output signals a setpoint generator and an actual value transmitter, this actual value transmitter the Position and / or the speed of the cylinder or the roller detected.
  • a controller for the drive motor through the target / actual comparison of the output signals a setpoint generator and an actual value transmitter, this actual value transmitter the Position and / or the speed of the cylinder or the roller detected.
  • the known regulations for rotary printing presses thus become a load generator used for the regulation.
  • a mechanical encoder on the motor side to record the motor speed or the rotor angular position of the motor for the target / actual comparison of the motor control used.
  • the drive motor can even with the dual mass transducer be disregarded.
  • the load acting as a low-pass filter is insensitive against the vibrations of the much smaller motor.
  • the effects of the load on the drive motor can be neglected become.
  • The, not least because of their simplicity inexpensive Regulation has the further advantage that it is simply the large bandwidth of the Mass inertia between the load and the motor and on itself in the course of Operating parameters, such as the elasticity of a coupling, can be adjusted.
  • the actual value transmitter figuratively speaking, moved from the motor side to the load side forms the main controlled variable for the controller of the motor, d. H. the engine is powered by the Load side guided by their actual value. According to a particularly preferred embodiment does not become a mechanical actual value transmitter for the acquisition the position or speed of the engine in the context of the regulation of the engine needed.
  • Actual value detection which may be integrated in the motor, can be advantageous for pure drive monitoring, if necessary for an engine emergency shutdown be used.
  • the actual value transmitter for the control is preferably torque-free Shaft end of the driven cylinder of a cylinder group or attached roller of an inking unit.
  • Electric asynchronous motors are particularly advantageous as the drive motors So far, an asynchronous motor has only been used when using of a large engine had to drive a small load.
  • a drive motor is a cylinder group or the rollers of a Inking unit drives
  • Has moment of inertia compared to the drive motor is the use not known from asynchronous motors.
  • a load encoder instead of a motor encoder are asynchronous motors particularly suitable.
  • DC motors used so far have higher asynchronous motors Field stiffness on, so that their use the dynamics and quality of control to be controlled Systems improved.
  • the use of other types of motor, for example DC motors is however not fundamentally excluded.
  • the stability of the scheme is ensured by the use of a zero backlash Toothed belt with high damping as a coupling between the motor and the load improved.
  • the drive motor can even with the two-mass oscillator in question be disregarded.
  • the load acting as a low-pass filter is insensitive against the vibrations of the much smaller motor.
  • the effects of the load on the drive motor can be neglected become.
  • This advantage is by using the simple scheme, which is also Can be flexibly adapted to changing mass inertia ratios.
  • the advantages achieved with the invention come with increasing Printing machines, d. H. with increasing number of printing units and printing points per machine, more and more to advantage.
  • the invention is under construction use of offset rotary printing presses; but it is not on this Machine type limited.
  • a paper web to be printed 1 between the two opposing blanket cylinders 2 two Cylinder groups 10 passed.
  • the two cylinder groups 10 are each formed by the blanket cylinder 2 and an associated plate cylinder 3, which are mechanically coupled to each other for the common drive.
  • the mechanical coupling is shown schematically by a dash between the centers of the two cylinders 2 and 3 indicated.
  • the blanket cylinders 2 of each cylinder group 10 are through a three-phase motor 5 driven.
  • the configuration according to Fig. 1, at of only one blanket cylinder 2 and one plate cylinder 3 by one mechanical coupling are combined to form a cylinder group 10 through their simple design and the highest possible degree of configuration freedom in the formation of pressure points or pressure point groups.
  • FIG. 2 shows a cylinder unit 20 consisting of a central one Steel cylinders 6 and four cylinder groups 10 assigned to this central cylinder 6.
  • a blanket cylinder 2 and a plate cylinder 3 are each in this embodiment combined into a cylinder group 10.
  • For driving the Central cylinder 6 has its own three-phase motor 5.
  • the summary shown in Fig. 2 on the smallest possible cylinder groups 10 and self-propelled central cylinder 6 to a cylinder unit 20 offers the greatest possible flexibility in terms of configuration options.
  • a cylinder unit 20 has the advantage in terms of printing technology that the so-called Fan-out effect very limited.
  • Each of the blanket cylinders 2 is also easily switchable to rubber / rubber production. The possibilities Different types of alternating pressure will not be reversed either limited.
  • a cylinder group formed from pairs of cylinders 10 in terms of their configurability, a concept with each individually driven cylinders equal.
  • the interaction is one of a pair of blanket / plate cylinders 2, 3 existing cylinder group 10 shown with an ink roller 7.
  • the inking roller 7 has its own drive by a motor 5, which too the engine 5 for the cylinder group 10 may be identical, but need not be.
  • the motor 5 for the inking roller 7 drives via a toothed belt 15 and a pair of gearwheels 16, 17, wherein the gear 17 sits on the shaft of the ink roller 7, the Ink roller 7 on.
  • the different moments of inertia of the motor 5 and the inking roller 7 are at a suitable choice of gear ratios Output via the toothed belt 15 and the gear pair 16, 17 disarmed.
  • the peripheral speed of the ink roller 7 is easily adjustable negative slip compared to the plate cylinder 3. This can increase the risk counteracted that the mechanical formed by a pair of gears 12, 13 Coupling between the blanket cylinder 2 and the plate cylinder 3 the tooth mesh is lifted.
  • the cylinder group 10 is driven by the motor 5 via the toothed belt 11 on the blanket cylinder 2.
  • the mechanical coupling between the Form blanket cylinder 2 and plate cylinder 3 of the same cylinder group 10 the two gears 12 and 13.
  • This toothed belt 11 is the elastic coupling member between the Engine 5 and the driven cylinder group 10.
  • Opposite one direct coupling or a gear coupling is with the Timing belt 11 achieved a very high damping of the motor / load system 5, 10.
  • the motors 5 for the cylinder group 10 or the inking roller 7 are three-phase motors with high field stiffness.
  • the two gears 12 and 13, which the mechanical coupling between the Form blanket cylinder 2 and the plate cylinder 3 can be helical or straight toothed gears.
  • the Blanket cylinder 2 longitudinally shifted during the side register adjustment, while the gear 12 and the corresponding gear for the toothed belt 11 stationary stay, i.e. these two gears are longitudinally displaceable on the cylinder shaft 14 stored.
  • the gear 12 and the gear for the toothed belt 11 sit firmly on the shaft 14 and are together with the blanket cylinder 2 and the motor 5 for the Cylinder group 10 moved longitudinally together.
  • a control known in printing press construction is shown schematically in FIG. 4.
  • the regulation of the motor 5, the load 25 via an elastic coupling 24 drives, takes place by means of a controller 23.
  • the load 25 is a heavy roller or a heavy cylinder or a corresponding roller or cylinder system, the Mass moment of inertia typically more than five times that of the Motors 5 is. Nevertheless, the regulation of this motor / load system should optimize performance and with a sufficiently high control quality for the number of revolutions or the angular position and the speed of the load 25 are regulated.
  • the coupling 24 of The engine and load are not too high in terms of their requirements Torsional rigidity and freedom from play.
  • a mechanical Actual value transmitter 21 for generating one for the position or the speed and the position of the rotor of the motor 5 characteristic electrical signal on this rotor appropriate.
  • the 25 is with the coupling 24, which is elastic and possibly has some play, attached to the motor shaft end.
  • the coupling and the Load is outside the actual control loop. However, you can use this influence the acceleration torques acting back on the motor shaft.
  • This system pushes from load to load at high inertia Engine quickly to its dynamic limits. If the control becomes unstable, it vibrates especially the engine, while the load remains relatively calm.
  • FIG. 5 shows a control in which, as already shown in FIG. 3, the Reference variable for the control is generated by an encoder 21 which is connected to the load 25 and is not attached to the engine 5.
  • This actual value transmitter 21 is free Shaft end of the load, in the exemplary embodiment at the free shaft end of the blanket cylinder 2 of a cylinder group 10 attached.
  • This actual value transmitter 21 is in therefore called the following loader.
  • the coupling 24 is already through the described toothed belt 11 with compared to a direct coupling or Gear coupling of high elasticity but also high damping. In addition is this coupling 24 with a toothed belt without play.
  • a computer generated setpoint from the setpoint generator 22 is compared with this actual value and for formation a control signal for the motor 5 used.
  • the coupling 24 and the load 25 lie within the actual one Control loop.
  • the load and the coupling 24 form a low-pass filter for the in
  • the controlled system creates shocks and vibrations, which are therefore only in are reduced in the controller 23 and therefore not can lead to unwanted suggestions of the regulation. This will make the Dynamics and also the control quality compared to conventional systems even with otherwise the same coupling significantly increased.
  • the system consisting of controller, The engine, clutch and cylinder are already much more damped. Resonance increases therefore do not occur to the same extent.
  • the controller can therefore be set more quickly without leaving the stable work area.
  • a possibly attached to the motor 5, in the exemplary embodiment according to FIG. 5 The actual value acquisition shown can be used for additional monitoring of the motor 5. used for example in a desired emergency shutdown option of the engine 5 become.
  • FIGS. 6 and 7 compare the dynamic behavior of the two controls according to FIGS. 4 and 5.
  • the reciprocal of the reset time T i of the drive is selected as a measure of the dynamics of the control. 6 shows the dynamics as a function of the mass inertia ratio from load to motor with identical coupling and identical phase reserve. It can be clearly seen here that the control according to FIG. 5 with the actual value acquisition on the load is clearly superior to the actual value acquisition on the motor according to FIG.
  • the setpoint and the actual value in the exemplary embodiment the setpoint or actual center position of a blanket cylinder 2, are fed to a first differential amplifier 31 to form the difference between the setpoint and actual value.
  • the difference D 1 formed there is fed to a first proportional amplifier 34 and fed to a second differential amplifier 35 as a proportionally amplified signal K 1 XD 1 .
  • the setpoint and the actual value are each fed to a differentiating element 32 or 33, differentiated and the corresponding output signals S s and S i are fed to the second differential amplifier 35.
  • the sum formed there k 1 D 1 + S s - p i is amplified in a second proportional amplifier 36 and supplied to a current regulator for the motor 5 via an integrating element 37.
  • FIG. 9 shows a pressure point which is formed by three cylinder groups 10.
  • a first cylinder group 10 is on the one printing side of the paper web 1, and one second and third cylinder groups 10 are on the opposite pressure side this paper web 1 arranged.
  • the two on the same printing side of the paper web 1 arranged cylinder groups 10 are mutually attached to the rubber cylinder 2 of the first cylinder group 10 adjustable. This is indicated by two straight arrows W.
  • the two upper cylinder groups 10 are approximately horizontal opposite to form a cylinder unit 20 and as such in the Machine frame stored independently of the lower cylinder group 10.
  • Each Cylinder group 10 is again driven by an engine 5, as is the case with the two Cylinder groups 10 of Figure 1 has been driven individually.
  • This arrangement enables the on-the-fly change of production at continuous Continuous paper web 1.
  • One of the two swiveling rubber cylinders 2 is pivoted away while the other is in the printing position to the opposite Rubber cylinder 2 of the first cylinder group 10 stands.
  • the change of production takes place in a known manner by changing the plates of the pivoted Blanket cylinder 2 assigned plate cylinder 3rd
  • FIG. 10 shows an alternative pressure point also with three cylinder groups 10.
  • the statements made regarding the arrangement of FIG. 9 also apply in principle to the arrangement of Figure 10. While the three cylinder groups 10 of the arrangement of Figure 9 each form the legs of a "Y”, form the cylinder groups 10 of FIG. 10 an upside down “Y” or a "Lambda”.
  • the arrangement according to the figure 10 are the two lower, horizontally opposite cylinder groups 10 stored in the machine frame independently of the upper cylinder group 10. These two lower cylinder groups 10 thereby form the assembly or cylinder unit 20th
  • Figures 9 and 10 show the high flexibility of the invention Formation of cylinder groups and the preferred regulation each cylinder group. The most varied can be done in a particularly simple manner Form pressure points, for example by cylinder units 20 with cylinder groups 10 (FIGS. 9 and 10) or a plurality of cylinder units 20 arranged one above the other be (Fig. 1).

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Zusammenfassung von Zylindern einer Rotationsdruckmaschine zu einzelnen Zylindergruppen.
Herkömmliche Rotationsdruckmaschinen werden von einem Hauptantrieb über eine mechanische Längswelle, auch Königswelle genannt, angetrieben. Ein Nachteil dieser Druckmaschinen ist der zu betreibende mechanische Aufwand zum Ausgleich der während des Laufs auftretenden Torsion der Längswelle. Dadurch wird eine mechanische Umfangsregisterverstellung von Druckstellen der Druckmaschine während des Laufs notwendig.
Bei einer aus der DE 3409194 A1 bekannten Druckmaschine mit mehreren Druckwerken ist ein Antriebsmotor für mehr als ein Druckwerk vorgesehen. Dieser Motor kann zwar mit dem Antriebszahnrad eines einzigen der Druckwerke unmittelbar verbunden sein, jedoch sind die Antriebszahnräder der anderen Druckwerke mit dem mit dem Motor verbundenen Antriebszahnrad mechanisch gekoppelt.
Es wird auch versucht, die mechanische Längswelle zwischen den einzelnen Druckeinheiten durch eine elektrische Längswelle zu ersetzen. Hierbei erhält jede Druckeinheit einen separaten elektrischen Antrieb. Zu dem hohen mechanischen Aufwand, der wegen der Komplexität der einzelnen Druckeinheiten mit mehreren Druckstellen nach wie vor zu betreiben ist, kommt in diesem Falle noch ein hoher regeltechnischer Aufwand hinzu, da der Synchronlauf der einzelangetriebenen Druckeinheiten untereinander ebenfalls sichergestellt sein muß. Solche Anordnungen sind aus der GB-A 2 266 629 und der DE-AS 11 46 959 besannt.
Zur Vermeidung der genannten Probleme wird in der DE 41 38479 A1 vorgeschlagen, die Zylinder der Druckmaschine durch je einen Elektromotor anzutreiben.
Aus der DE 42 14 394 A1 ist ein Regelleitsystem für solch eine Druckmachine mit jeweils einzeln angetriebenen Zylindern bekannt. Dabei können die Einzelantriebe der Zylinder und deren Antriebsregler zu Druckstellengruppen beliebig zusammengefaßt werden. Die Druckstellengruppen werden Falzapparaten zugeordnet, von denen sie ihre Positionsreferenz beziehen. Das vorgeschlagene Leitsystem besteht im wesentlichen aus einem schnellen BUS-System für die Einzelantriebe und die Antriebsregler einer Druckstellengruppe und einem übergeordneten Leitsystem zur Verwaltung der Druckstellengruppen.
Das in diesen beiden Druckschriften verfolgte Konzept der einzeln angetriebenen Zylinder ermöglicht zwar eine hohe Einsatzflexibilität, erfordert aber gleichzeitig eine sehr hohe Anzahl von Antriebsmotoren und, wie die DE 42 14 394 A1 zeigt, einen hohen Regelungsaufwand für diese große Anzahl von Einzelantrieben. Darüberhinaus muß eine Vielfalt von Motoren verwendet werden. Bei Verwendung nur weniger Motorengrößen wären andernfalls für unterschiedliche Anwendungen oft überdimensionierte Motoren einzusetzen. Beides treibt den Preis solch einer Druckmaschine.
Eine aus der JP-A-63236651 bekannte Druckmaschine weist Druckeinheiten auf, die individuell durch eigene Antriebsmotoren angetrieben werden. Die Motoren treiben jeweils auf die Plattenzylinder der Druckeinheiten, und von den Plattenzylindern wird über Zahnradkopplungen auf die druckenden Zylinder weitergetrieben.
Aus der DE-OS 2134397 ist ein Druckwerk für eine Offset-Druckpresse mit Zylinderpaaren bekannt, wobei jedes der Zylinderpaare einen Platten- und einen Gummituchzylinder umfasst und die Gummituchzylinder der Paare gegenseitig in Anlage bringbar sind. Zusätzlich ist zu zwei solchen Zylinderpaaren wenigstens ein einen Plattenzylinder und einen Gummituchzylinder umfassendes drittes Zylinderpaar vorgesehen, dessen Gummituchzylinder an einen der beiden Gummituchzylinder der vorgenannten zwei Zylinderpaare anlegbar angeordnet ist. Über den Antrieb der Zylinder ist in dieser Druckschrift nichts offenbart.
Die vorliegende Erfindung hat es sich demgegenüber zur Aufgabe gemacht, eine hochflexibel einsetzbare, dennoch wirtschaftliche Rotationsdruckmaschine zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche sind auf zweckmäßige und nicht glatt selbstverständliche Ausführungsformen des Gegenstands von Anspruch 1 gerichtet.
Nach der Erfindung bilden Gummituchzylinder und Plattenzylinder einer Rotationsdruckmaschine paarweise eine Zylindergruppe, bei der jeweils ein Gummituchzylinder und ein Plattenzylinder mechanisch miteinander gekoppelt sind und gemeinsam durch einen eigenen Antriebsmotor pro Zylindergruppe angetrieben werden.
Durch diese gruppenweise Zusammenfassung der beiden Zylinder und deren Ausstattung mit einem einzigen Antrieb für zumindst ein Zylinderpaar wird die Anzahl der benötigen Antriebsmotoren erheblich verringert; zumindest halbiert gegenüber den Einzelantriebskonzepten. Die mechanische Kopplung dieser beiden einander drucktechnisch zugeordneten Zylinder, bevorzugterweise eine Zahnradkopplung mit gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern, bietet gegenüber dem Konzept der jeweils einzeln angetriebenen Zylinder deutliche Preisvorteile. Hinsichtlich der Einsatzflexibilität sind gegenüber dem Einzelantriebskonzept keine ins Gewicht fallenden Abstriche zu machen. So kann sowohl die Umfangsregister- als auch die Seitenregisterverstellung jedes Gummituchzylinders einzeln und zu jedem weiteren beliebigen Gummituchzylinder, soweit erforderlich, abgestimmt vorgenommen werden. Durch die Zylindergruppen enstsprechend der Erfindung mit jeweils eigenen Antriebsmotoren können bei einer Rotationsdruckmaschine in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht optimale Druckstellen gebildet werden. Als Druckstellen werden in diesem Zusammenhang jeweils die Zylinderpaare verstanden, zwischen denen eine zu bedruckende Papierbahn hindurchläuft und einseitig oder beidseitig bedruckt wird. Demnach gehören zu einer erfindungsgemäß gebildeten Druckstelle jeweils eine Zylindergruppe und ein entsprechender Gegendruckzylinder. Im zuletzt genannten Fall wird eine Druckstelle durch zwei einander zugeordnete Zylindergruppen gebildet. Antriebstechnisch sind jedoch die Druckstellen der Druckmaschine in sich mechanisch unabhängig, d. h. die Druckstellen der Druckmaschine sind elektrisch miteinander gekoppelt.
Bei den erfindungsgemäßen Zylindergruppen wird der Gummituchzylinder angetrieben, der seinerseits über die mechanische Kopplung auf den Plattenzylinder der gleichen Zylindergruppe abtreibt. Der Gummituchzylinder ist maßgebend für die Lagegenauigkeit bzw. Umfangsregistereinstellung. Der Antrieb auf den Gummituchzylinder besitzt den Vorteil, daß der Zylinder, der letztlich mit einer zu bedruckenden Papierbahn direkt in Berührung kommt, nicht erst über ein möglicherweise mit Spiel behaftetes Übertragungsglied angetrieben werden muß.
Vorteilhaft ist es, jeweils drei Zylindergruppen auf eine Druckstelle arbeiten zu lassen. Eine Zylindergruppe ist an der einen Druckseite, und zwei Zylindergruppen sind an der gegenüberliegenden Druckseite einer dazwischen durchlaufenden Papierbahn angeordnet. Bevorzugt bildet dabei der Gummizylinder der an der einen Druckseite der Papierbahn angeordneten Zylindergruppe den Gegendruckzylinder für die beiden anderen Gummizylinder der an der gegenüberliegenden Druckseite der Papierbahn angeordneten Zylindergruppen, die vorteilhafterweise beide jeweils wechselseitig betrieben werden können. Diese Konfiguration bietet die höchste Einsatzflexibilität für eine Gummi-/Gummiproduktion, da bei fortlaufender Produktion die beiden wechselseitig einsetzbaren Gummizylinder für eine Umstellung des Drucks konfiguriert werden können. Dies erfolgt durch Plattenwechsel eines dem nichtangestellten Gummizylinder zugeordneten Plattenzylinders. Jede Zylindergruppe kann in einem Einzelgestell gelagert sein. Vorzugsweise sind die beiden einer Druckseite der Papierbahn horizontal gegenüberliegenden Zylindergruppen zu einer in einem Gestell gelagerten Zylindereinheit zusammengefaßt.
Der Gegendruckzylinder kann ein Stahl- oder auch ein weiterer Gummituchzylinder für beidseitigen Druck sein. Solch ein Gegendruckzylinder kann insbesondere auch ein Zentralzylinder einer Zylindereinheit mit beispielsweise neun oder zehn Zylindern sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird solch ein Zentralzylinder von einem eigenen Antriebsmotor angetrieben. Diese Art der Zusammenfassung gewährt die höchste Einsatzflexibilität für eine Zylindereinheit. So kann in diesem Fall jede der dem Zentralzylinder zugeordneten Zylindergruppen aus Gummituch- und Plattenzylinder einzeln und unabhängig von den anderen Zylindergruppen umgesteuert werden, wie dies beispielsweise für Wechseldruck bzw. für den fliegenden Plattenwechsel erforderlich ist.
Der Abtrieb von einem Antriebsmotor auf die jeweilige Zylindergruppe erfolgt mittels eines Zahnriemens. Gegenüber der in der DE 41 38 479 A1 vorgeschlagenen Lösung des auf der Antriebswelle des angetriebenen Zylinders sitzenden Rotors des Elektromotors besitzt solch ein Zahnriemen eine hohe Elastizität. Für das Regelkonzept des Antriebs einer Zylindergruppe ist jedoch die durch die Verwendung eines Zahnriemens gegebene Möglichkeit einer hohen Bedämpfung des aus einem Antriebsmotor und den angetriebenen Zylindern bestehenden mechanischen Systems von großem Wert, wie noch erläutert wird. Gegenüber einem Zahnradtrieb zwischen dem Antriebsmotor und dem angetriebenen Zylinder einer Zylindergruppe besitzt ein Zahnriemen den Vorteil eines spielfreien Laufs und eines nicht absolut festen Übersetzungsverhältnisses
Demgegenüber sind für die mechanische Kopplung zwischen den Zylindern innerhalb einer Zylindergruppe Zahnräder vorgesehen, obwohl andere Übertragungsglieder durchaus auch denkbar sind. Die gegeneinander kämmenden Zahnräder können gerad- oder schrägverzahnt sein. Bei schrägverzahnten Zahnrädern wird zur Seitenregisterverstellung der Gummituchzylinder längs verschoben, während seine Antriebs- und/oder Abtriebszahnräder erfindungsgemäß ortsfest bleiben. Andernfalls wäre mit der Seitenregister- auch eine Umfangsregisterverstellung erforderlich. Bei Verwendung geradverzahnter Zahnräder wird der Gummituchzylinder zusammen mit seinem fest angebrachten Zahnrad bzw. seinen Zahnrädern einfach längs verschoben.
Die Farbwalze bzw. die Farbwalzen oder Feuchtwalzen eines Farbwerkes bzw. eines Farb- und Feuchtwerkes, das einer Zylindergruppe zugeordnet ist, kann bzw. können mechanisch mit dieser Zylindergruppe gekoppelt sein, so daß die Farbwalze bzw. die Farbwalzen vom Antriebsmotor dieser Zylindergruppe mit angetrieben werden. Durch diese Lösung kann der regeltechnische Aufwand gering gehalten werden. Andererseits ist die mechanische Ankopplung des Farbwerkes im Sinne des mit der Erfindung verfolgten Baukastenprinzips nicht ganz so ideal wie der stärker bevorzugte Eigenantrieb für die Walze bzw. die Walzen des Farbwerkes. Nach dieser ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt jedes Farbwerk einen eigenen Antriebsmotor für seine Farbwalzen. Solch ein Antriebsmotor treibt ebenfalls bevorzugterweise über einen spielfreien Zahnriemen mit hoher Dämpfung und gegebenenfalls über ein Untersetzungs-Zahnradgetriebe die Farbwalze oder im Falle mehrerer Farbwalzen die dem Plattenzylinder der entsprechenden Zylindergruppe am nächsten liegende Farbwalze an. Dabei ist die Umfangsgeschwindigkeit dieser Farbwalze vorteilhafterweise einstellbar, insbesondere mit negativem Schlupf gegenüber dem Plattenzylinder, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der Farbwalze bevorzugt etwas geringer als die des entsprechenden Plattenzylinders ist.
Besondere Probleme bereitet die Regelung eines Motor/Last-Systems mit einem Antriebsmotor für einen Zylinder oder eine Walze einer Rotationsdruckmaschine. In Einzelfällen wird bei kleinen Lasten ein großer, d. h. leistungsstarker Motor mit einem gegenüber der Last vergleichsweise hohen Massenträgheitsmoment verwendet. Solche Systeme werfen hinsichtlich der Beherrschung von Schwingungen und Stößen keine allzu großen Probleme auf, da die Last vom Motor zwangsweise mitgeführt wird. Bei größer werdendem Massenträgheitsmoment der angetriebenen Lasten, deren Massenträgheitsmomente oft mehr als fünfmal größer als die der antreibenden Motoren sein können, nehmen die Schwingungsprobleme jedoch zu. Dementsprechend komplexer werden die Regelungen dieser Motor/Last-Systeme. Die Elastizität einer Kopplung zwischen dem Motor und der Last trägt weiter zur Verschärfung der Probleme bei.
Im Druckmaschinenbau sind Regelungen der Lage oder der Drehzahl eines Zylinders bekannt, bei denen ein mechanischer Geber auf der Motorseite zur Erfassung der Motordrehzahl oder der Rotorwinkellage des Motors für einen Soll/Ist-Vergleich der Motorregelung verwendet wird. Diese bekannte Regelung stößt jedoch bei größer werdenden Massenträgheitsverhältnissen von der Last zum Motor zunehmend an ihre dynamischen Grenzen. Wird die Ist-Position an der Motorwelle gemessen, so liegen sowohl Kopplung als auch mechanische Last außerhalb des eigentlichen Regelkreises. Sie können diesen jedoch über die auf die Motorwelle zurückwirkenden Beschleunigungsmomente beeinflussen. Der Motor, der in diesem Fall eine wesentlich kleinere Masse als die Kopplung und der Zylinder hat, wird dadurch maßgeblich beeinflußt. Da die resultierende Motorbelastung aus einem mechanischen Gebilde aus Massen, Federn und Dämpfungen besteht, ist das Lastmoment stark frequenzabhängig, was letztlich das dynamische Verhalten des Systems bestimmt. Bei Anregung durch eine Sollwert-Änderungen werden zuerst die Federn gespannt, die dem Motor am nächsten gelegen sind. Das durch den Regler hervorgerufene Motormoment beschleunigt Teile der Kopplung und in weiterer Folge den Zylinder bzw. die angetriebene Walze. Energie ist zu diesem Zeitpunkt sowohl in den Federn als auch in der Massenbewegung gespeichert, deren Aufteilung sich laufend ändert. Der Motor mag zwar innerhalb kurzer Zeit die korrekte Position eingenommen haben, wird aber durch die auftretenden Massenkräfte erneut abgelenkt, was zu einem weiteren Regelvorgang führt. Das System muß, durch einen relativ langsamen Regler angesteuert, stabilisiert werden.
Die vorliegende Erfindung hat es sich daher auch zur Aufgabe gemacht, eine Regelung zu schaffen, mit der bei einer Rotationsdruckmaschine die Lage und/oder die Drehzahl eines Zylinders bzw. einer Walze, die von einem Motor angetrieben wird, leistungsoptimiert und mit genügend hoher Regelgüte, d. h. hinsichtlich der Dynamik und der Drehzahl - bzw. Lagegenauigkeit, geregelt werden kann Die Regelung soll preiswert sein und keine allzu hohen Anforderungen an die Kopplung von Motor und Last, insbesondere an die Drehsteifigkeit und Spielfreiheit der Kopplung stellen.
Bevorzugterweise werden zumindest die Antriebsmotoren der auf die gleiche Druckseite einer Papierbahn arbeitenden Zylindergruppen einer Zylindereinheit lagegeregelt. Bevorzugt wird eine sogenannte ideale Lageregelung, d.h. eine verzögerungsfreie Lageregelung mit einer Schleppfehleraufschaltung. Auf diese, aus technischen Gründen erwünschte, aufwendige Art der Lageregelung kann jedoch durchaus auch verzichtet werden. Eine einfache Lageregelung stellt ebenfalls eine bevorzugte, insbesondere preiswertere, Ausführungsform der Erfindung dar.
Die Regelung der Lage und/oder der Drehzahl des zu regelnden Zylinders einer Zylindergruppe bzw. einer Walze eines Farbwerkes erfolgt bevorzugterweise mittels eines Reglers für den Antriebsmotor durch den Soll/Ist-Vergleich der Ausgangssignale eines Sollwert-Gebers und eines Istwert-Gebers, wobei dieser Istwert-Geber die Lage und/oder die Drehzahl des Zylinders bzw. der Walze erfaßt. Im Gegensatz zu den bekannten Regelungen bei Rotationsdruckmaschinen wird somit ein Lastgeber für die Regelung verwendet. Demgegenüber wurde bislang im Druckmaschinenbau ein mechanischer Geber auf der Motorseite zur Erfassung der Motordrehzahl oder der Rotorwinkellage des Motors für den Soll/Ist-Vergleich der Motorregelung verwendet. Bei dieser herkömmlichen Regelung stößt man bei großen Massenträgheitsverhältnissen von der Last zum Motor rasch an die dynamischen Grenzen. Wird die Regelung instabil, beginnt vor allem der Motor zu schwingen, während die Last relativ ruhig bleibt.
In der Regelungstechnik sind für sogenannte Zweimassenschwinger Differenzaufschaltungen, Regelkaskeden und aktive Filter bekannt, die jedoch alle einen großen regeltechnischen Aufwand erfordern. Für die vorstehend beschriebenen Last/Motor-Systeme, d. h. die eigenangetriebenen Zylindergruppen, hat es sich überrraschenderweise als völlig ausreichend erwiesen, die Regelung im wesentlichen mittels eines Istwertes zu führen, der durch einen an der Last, nämlich an einem der Zylinder einer Zylindergruppe, angebrachten Istwert-Geber ermittelt worden ist.
Der Antriebsmotor kann bei dem Zweimassenschwinger sogar außer acht gelassen werden. Die als Tiefpaßfilter wirkende Last ist unempfindlich gegen die Schwingungen des demgegenüber wesentlich kleineren Motors. Andererseits können die Rückwirkungen von der Last auf den Antriebsmotor vernachlässigt werden. Die, nicht zuletzt wegen ihrer Einfachheit preiswerte Regelung bietet den weiteren Vorteil, daß sie auch einfach der großen Bandbreite der Massenträgheitsverhältnisse zwischen Last und Motor und auf sich im Laufe des Betriebs ändernde Parameter, wie beispielsweise die Elastizität einer Kopplung, eingestellt werden kann.
Indem der zu regelnde Istwert an der Last abgenommen wird, wird auch das gemessen, was exakt laufen muß, nämlich die Last, nicht der Motor. Das aus dem Antriebsmotor, einer Kopplung und der Last bestehende mechanische Ersatzsystem ist als Tiefpaßfilter zu betrachten, Bei dieser Art der Regelung wird das Tiefpaßfilter des Motor-Kopplung-Last-Abstand-Systems ausgenutzt, um Stöße und Schwingungen, die in der Regelstrecke entstehen, zu filtern. Solche Stöße und Schwingungen werden somit in reduziertem Maße in den Regler zurückgeführt. Die Gefahr einer Aufschaukelung wird dadurch vermindert. Die Dynamik der Regelung und somit auch die Regelgüte können dadurch gegenüber der geschilderten konventionellen Regelung bei identischer Kopplung, wesentlich erhöht werden.
Der bildlich gesprochen von der Motorseite zur Lastseite gewanderte Istwert-Geber bildet die Hauptregelgröße für den Regler des Motors, d. h. der Motor wird von der Lastseite her durch deren Istwert geführt. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird kein mechanischer Istwert-Geber für die Erfassung der Lage oder der Drehzahl des Motors im Rahmen der Regelung des Motors benötigt. Eine gegebenenfalls im Motor integrierte Istwert-Erfassung kann vorteilhaft für die reine Antriebsüberwachung, gegebenenfalls für eine Motornotabschaltung verwendet werden.
Der Istwert-Geber für die Regelung wird vorzugsweise am momentenfreien Wellenende des angetriebenen Zylinders einer Zylindergruppe bzw. der angetriebenen Walze eines Farbwerks angebracht.
Besonders vorteilhaft werden elektrische Asynchronmotoren als die Antriebsmotoren eingesetzt, Bislang wurde ein Asynchronmotor nur dann verwendet, wenn mittels eines großen Motors eine kleine Last anzutreiben war. Für den vorliegenden Fall, bei dem ein Antriebsmotor eine Zylindergruppe bzw. auch die Walzen eines Farbwerkes antreibt, bei dem also die angetriebene Last ein vergleichsweise hohes Massenträgheitsmoment gegenüber dem Antriebsmotor besitzt, ist die Verwendung von Asynchronmotoren nicht bekannt. Für die Zwecke der Regelung mit einem Lastgeber statt eines Motorgebers sind Asynchronmotoren besonders geeignet. Gegenüber den für die bei den betreffenden Anwendungen bislang eingesetzten Gleichstrommotoren weisen Asynchronmotoren eine höhere Feldsteifigkeit auf, so daß ihr Einsatz die Dynamik und Regelgüte des zu regelnden Systems verbessert. Die Verwendung anderer Motorbauarten, bespielsweise Gleichstrommotoren, ist jedoch nicht grundsätzlich ausgeschlossen.
Die Stabilität der Regelung wird durch die Verwendung eines spielfreien Zahnriemens mit hoher Dämpfung als Kopplung zwischen Motor und Last zusätzlich verbessert.
Der Antriebsmotor kann bei dem in Rede stehenden Zweimassenschwinger sogar außer acht gelassen werden. Die als Tiefpaßfilter wirkende Last ist unempfindlich gegen die Schwingungen des demgegenüber wesentlich kleineren Motors. Andererseits können die Rückwirkungen von der Last auf den Antriebsmotor vernachlässigt werden.
Mit dem Konzept der paarweisen Zusammenfassung von Gummituch- und Plattenzylindern zu Zylindergruppen wird ein Höchstmaß an Flexibilität erhalten, während der Preis für eine derart organisierte Druckmaschine gegenüber einer Druckmaschine mit einzeln angetriebenen Zylindern erheblich gesenkt werden kann. Für eine aus solchen Zylindergruppen zusammengesetzte Druckmaschine werden Antriebsmotoren in lediglich zwei, allenfalls drei Leistungsklassen benötigt, während bei direkt und einzeln angetriebenen Zylindern im Grunde jeweils gesonderte Motoren für Zylinder mit den verschiedensten Langen und Durchmessern erforderlich sind. Mittels des erfindungsgemäß verwendeten Zahnriementriebs können die möglicherweise in weiten Grenzen schwankenden Massenträgheitsmomentenverhältnisse zwischen der Last und dem Motor durch entsprechende Wahl der Übersetzung aufgefangen und aufeinander abgestimmt werden. Die Reduzierung der Anzahl der Antriebsmotoren zusammen mit dem Vorteil, daß Motoren lediglich in wenigen Leistungsklassen bereitgestellt werden müssen, bietet bereits erhebliche Preisvorteile. Dieser Vorteil wird durch die Verwendung der einfachen Regelung, die ebenfalls auf wechselnde Massenträgheitsverhältnisse flexibel anpaßbar noch verstärkt. Dabei kommen die mit der Erfindung erzielten Vorteile mit größer werdenden Druckmaschinen, d. h. mit steigender Anzahl von Druckwerken und Druckstellen pro Maschine, immer mehr zur Geltung. Insbesondere findet die Erfindung im Bau von Offset-Rotationsdruckmaschinen Verwendung; sie ist aber nicht auf diese Maschinenart beschränkt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei werden weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung offenbart. Es zeigen:
Fig. 1
eine Druckstelle mit zwei Zylindergruppen;
Fig. 2
eine Zylindereinheit mit einem eigenangetriebenen Zentralzylinder und vier Zylindergruppen;
Fig. 3
eine Zylindergruppe mit einer zugeordneten, eigenangetriebenen Farbwalze;
Fig. 4
eine Regelung des Antriebs für eine Zylindergruppe entsprechend dem Stand der Technik;
Fig. 5
eine bevorzugte Regelung für den Antrieb einer Zylindergruppe;
Fig. 6
einen Vergleich des dynamischen Verhaltens einer herkömmlichen Regelung und einer bevorzugten Regelung in Abhängigkeit vom Massenträgheitsmomentenverhältnis von Motor und Last;
Fig. 7
einen Vergleich des dynamischen Verhaltens einer herkömmlichen Regelung und einer bevorzugten Regelung in Abhängigkeit von der Drehsteifigkeit der Kopplung zwischen dem Motor und der Last;
Fig. 8
ein Regeldiagramm des Reglers;
Fig. 9
eine aus drei Zylindergruppen gebildete Druckstelle in Y-Stellung;
Fig. 10
eine aus drei Zylindergruppen gebildete Druckstelle in Lambda-Stellung.
Bei einer in Fig. 1 dargestellten Druckstelle wird eine zu bedruckende Papierbahn 1 zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Gummituchzylindern 2 zweier Zylindergruppen 10 hindurchgeführt. Die beiden Zylindergruppen 10 werden jeweils durch den Gummituchzylinder 2 und einen zugeordneten Plattenzylinder 3 gebildet, die für den gemeinsamen Antrieb mechanisch miteinander gekoppelt sind. Die mechanische Kopplung wird schematisch durch einen Verbindungsstrich zwischen den Mittelpunkten der beiden Zylinder 2 und 3 angedeutet. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 werden jeweils die Gummituchzylinder 2 jeder Zylindergruppe 10 durch einen Drehstrommotor 5 angetrieben. Die Konfiguration entsprechend der Fig. 1, bei der jeweils nur ein Gummituchzylinder 2 und ein Plattenzylinder 3 durch eine mechanische Kopplung zu einer Zylindergruppe 10 zusammengefaßt sind, zeichnet sich durch ihre einfache Bauweise und den höchstmöglichen Grad an Konfigurationsfreiheit bei der Bildung von Druckstellen bzw. Druckstellengruppen aus.
Beim Antrieb des Gummituchzylinders 2 wird der auf die Papierbahn 1 direkt druckende Zylinder angetrieben. Dadurch ist ein Antrieb frei von spielbehafteten Übertragungsgliedern, wie beispielsweise Zahnrädern, möglich.
In Fig. 2 ist eine Zylindereinheit 20 dargestellt, bestehend aus einem zentralen Stahlzylinder 6 und vier, diesem Zentralzylinder 6 zugeordneten Zylindergruppen 10. Jeweils ein Gummituchzylinder 2 und ein Plattenzylinder 3 sind in diesem Ausführungsbeispiel zu einer Zylindergruppe 10 zusammengefaßt. Für den Antrieb des Zentralzylinders 6 ist ein eigener Drehstrommotor 5 vorgesehene. Die in Fig. 2 dargestellte Zusammenfassung zu den kleinstmöglichen Zylindergruppen 10 und eigenangetriebenem Zentralzylinder 6 zu einer Zylindereinheit 20 bietet die höchstmögliche Flexibilität hinsichtlich der Konfigurationsmöglichkeiten. Diese von den vorstehend beschriebenen Grundvarianten abgeleitete Konfiguration einer Zylindereinheit 20 hat drucktechnisch den Vorteil, daß sich der sogenannte Fan-Out-Effekt sehr in Grenzen hält. Jeder der Gummituchzylinder 2 ist ferner einfach auf Gummi/Gummi-Produktion umsteuerbar. Die Möglichkeiten auf verschiedene Arten des Wechseldrucks umzusteuern, werden ebenfalls nicht beschränkt.
Wie dieses Ausführungsbeispiel zeigt, ist eine aus Zylinderpaaren gebildete Zylindergruppe 10 hinsichtlich ihrer Konfigurierbarkeit einem Konzept mit jeweils einzeln angetriebenen Zylindern ebenbürtig.
In Fig. 3 ist das Zusammenwirken einer aus einem Gummituch-/Plattenzylinderpaar 2, 3 bestehenden Zylindergruppe 10 mit einer Farbwalze 7 dargestellt. Hierbei verfügt die Farbwalze 7 über einen eigenen Antrieb durch einen Motor 5, der zu dem Motor 5 für die Zylindergruppe 10 identisch sein kann, aber nicht sein muß. Der Motor 5 für die Farbwalze 7 treibt über einen Zahnriemen 15 und ein Zahnradpaar 16, 17, wobei das Zahnrad 17 auf der Welle der Farbwalze 7 sitzt, die Farbwalze 7 an. Die unterschiedlichen Massenträgheitsmomente des Motors 5 und der Farbwalze 7 werden durch geeignete Wahl der Übersetzungsverhältnisse beim Abtrieb über den Zahnriemen 15 und das Zahnradpaar 16, 17 entschärft.
Die Umfangsgeschwindigkeit der Farbwalze 7 ist einstellbar mit einem leicht negativen Schlupf gegenüber dem Plattenzylinder 3. Dadurch kann der Gefahr entgegengewirkt werden, daß die durch ein Zahnradpaar 12, 13 gebildete mechanische Kopplung zwischen dem Gummituchzylinder 2 und dem Plattenzylinder 3 aus dem Zahneingriff gehoben wird.
Der Antrieb der Zylindergruppe 10 erfolgt von dem Motor 5 über den Zahnriemen 11 auf den Gummituchzylinder 2. Die mechanische Kopplung zwischen dem Gummituchzylinder 2 und dem Plattenzylinder 3 derselben Zylindergruppe 10 bilden die beiden Zahnräder 12 und 13. Zur Entschärfung eines hohen Verhältnisses der Massenträgheitsmomente von Last und Antrieb, nämlich Zylindergruppe 10 und Motor 5, wird die Drehzahl des Motors 5 über den Zahnriemen 11 entsprechend untersetzt. Dieser Zahnriemen 11 ist das elastische Kopplungsglied zwischen dem Motor 5 und der angetriebenen Zylindergruppe 10. Gegenüber einer direkten Kopplung oder einer Zahnradkopplung wird mit dem Zahnriemen 11 eine sehr hohe Dämpfung des Motor/Last-Systems 5, 10 erzielt. Das Gleiche gilt grundsätzlich auch für den Antrieb der Farbwalze 7 und dessen Kopplungsglied, den Zahnriemen 15. Ferner wird durch die Wahl eines Zahnriementriebs wegen der stufenlos variierbaren Übersetzung ein großer konstruktiver Freiraum geschaffen. Die Motoren 5 für die Zylindergruppe 10 bzw. die Farbwalze 7 sind jeweils Drehstrommotoren mit einer hohen Feldsteifigkeit. Auch hier kommt das Baukastenprinzip der Bildung von Zylindergruppen bzw. Walzengruppen mit Zahnriemenkopplung zum Antriebsmotor zum Tragen, da mit weniger Motorleistungsgrößen die gesamte Variiationsvielfalt von Zylinder- bzw. Walzenlängen und - durchmessern mit ensprechend unterschiedlichen Massenträgheitsmomenten ausgerüstet werden kann.
Die beiden Zahnräder 12 und 13, die die mechanische Kopplung zwischen dem Gummituchzylinder 2 und dem Plattenzylinder 3 bilden, können schrägverzahnte oder geradverzahnte Zahnräder sein. Im Falle schrägverzahnter Zahnräder wird der Gummituchzylinder 2 bei der Seitenregisterverstellung längsverschoben, während das Zahnrad 12 und das entsprechende Zahnrad für den Zahnriemen 11 ortsfest bleiben, d.h. diese beiden Zahnräder sind auf der Zylinderwelle 14 längsverschiebbar gelagert. Im Falle einer Geradverzahnung der beiden Zahnräder 12 und 13 sitzen das Zahnrad 12 und das Zahnrad für den Zahnriemen 11 fest auf der Welle 14 und werden zusammen mit dem Gummituchzylinder 2 und dem Motor 5 für die Zylindergruppe 10 gemeinsam längsverschoben.
Im Gegensatz zu den im Rotationsdruckmaschinenbau bekannten Regelungen wird das Motor/Last-System 5, 10 durch einen Istwert geführt, der von einem an der Lastseite, nämlich am momentenfreien Ende der Welle 14 des Gummituchzylinders 2 angebrachten mechanischen Lastgeber 21 erzeugt wird. Die gleiche Art der Regelung, nämlich mit einem am lastfreien Wellenende der Farbwalze 7 angebrachten Lastgeber 27 wird für die Regelung der Drehzahl dieser Farbwalze 7 gewählt.
Eine im Druckmaschinenbau bekannte Regelung ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Die Regelung des Motors 5, der über eine elastische Kopplung 24 eine Last 25 antreibt, erfolgt mittels eines Reglers 23. Die Last 25 ist eine schwere Walze bzw. ein schwerer Zylinder oder ein entsprechendes Walzen- oder Zylindersystem, dessen Massenträgheitsmoment typischerweise mehr als fünf mal so hoch wie das des Motors 5 ist. Dennoch soll die Regelung dieses Motor/Last-Systems leistungsoptimiert und mit ausreichend hoher Regelgüte für die Drehlzahl oder die Winkellage und die Drehzahl der Last 25 geregelt werden. Dabei sollen an die Kopplung 24 von Motor und Last keine zu hohen Anforderungen gestellt werden in Bezug auf deren Drehsteifigkeit und Spielfreiheit.
Bei den bekannten Systemen, wie eines in Fig. 4 dargestellt ist, ist ein mechanischer Istwert-Geber 21 zur Erzeugung eines für die Lage oder die Drehzahl und die Lage des Rotors des Motors 5 charakteristischen elektrischen Signals an diesem Rotor angebracht. Die ist 25 ist mit der Kopplung 24, die eine Elastizität und eventuell ein gewisses Spiel aufweist, am Motorwellenende befestigt. Die Kopplung und die Last liegen außerhalb des eigentlichen Regelkreises. Sie können diesen jedoch über die auf die Motorwelle zurückwirkenden Beschleunigungsmomente beeinflussen.
Dieses System stößt bei großen Massenträgheitsverhältnissen von der Last zum Motor rasch an seine dynamischen Grenzen. Wird die Regelung instabil, so schwingt vor allem der Motor, während die Last relativ ruhig bleibt.
Fig. 5 zeigt hingegen eine Regelung, bei der, wie in Fig. 3 bereits dargestellt, die Führungsgröße für die Regelung von einem Geber 21 erzeugt wird, der an der Last 25 und nicht am Motor 5 angebracht ist. Dieser Istwert-Geber 21 ist am freien Wellenende der Last, im Ausführungsbeispiel am freien Wellenende des Gummituchzylinders 2 einer Zylindergruppe 10, angebracht. Dieser Istwert-Geber 21 wird im folgenden daher Lastgeber genannt. Die Kopplung 24 wird durch den bereits beschriebenen Zahnriemen 11 mit gegenüber einer direkten Kopplung oder einer Zahnradkopplung hoher Elastizität aber auch hoher Dämpfung gebildet. Zudem ist diese Kopplung 24 mit einem Zahnriemen spielfrei.
Der für die Regelung benötigte, vom Lastgeber 21 erzeugte Istwert, der die Winkellage des Gummituchzylinders 2 oder dessen Drehzahl und dessen Winkellage repräsentiert, wird auf den Regler 23 zurückgeführt. Ein rechnergenerierter Sollwert von dem Sollwert-Geber 22 wird mit diesem Istwert verglichen und zur Bildung eines Regelsignals für den Motor 5 benutzt.
In dieser Regelung liegen die Kopplung 24 und die Last 25 innerhalb des eigentlichen Regelkreises. Die Last und die Kopplung 24 bilden ein Tiefpaßfilter für die in der Regelstrecke entstehenden Stöße und Schwingungen, die somit nur noch in reduziertem Maße in den Regler 23 zurückgeführt werden und deshalb auch nicht zu unerwünschten Anregungen der Regelung führen können. Dadurch wird die Dynamik und auch die Regelgüte gegenüber den konventionellen Systemen sogar bei ansonsten gleicher Kopplung wesentlich erhöht. Das System, bestehend aus Regler, Motor, Kupplung und Zylinder, ist an sich bereits wesentlich stärker gedämpft. Resonanzüberhöhungen treten daher nicht in demselben Maße auf. Der Regler kann daher rascher eingestellt werden ohne den stabilen Arbeitsbereich zu verlassen.
Eine gegebenenfalls am Motor 5 angebrachte, im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 dargestellte Istwert-Erfassung kann für eine zusätzliche Überwachung des Motors 5, zum Beispiel bei einer gewünschten Notabschaltemöglichkeit des Motors 5 verwendet werden.
In den Diagrammen der Figuren 6 und 7 wird das dynamische Verhalten der beiden Regelungen nach den Figuren 4 und 5 verglichen. Als Maß für die Dynamik der Regelung wird der reziproke Wert der Nachstellzeit Ti des Antriebes gewählt. In Fig. 6 ist die Dynamik als Funktion des Massenträgheitsverhältnisses von Last zu Motor bei identischer Kopplung und identischer Phasenreserve dargestellt. Hierbei zeigt sich deutlich, daß die Regelung nach Fig. 5 mit der Istwert-Erfassung an der Last gerade bei größeren Massenträgheitsverhältnissen der Istwert-Erfassung am Motor entsprechend der Figur 4 deutlich überlegen ist.
In Fig. 7 ist die Dynamik als Funktion der Drehsteifigkeit der Kopplung 24 bei konstantem Massenträgheitsverhältnis und identischer Phasenreserve abgebildet. Hier zeigt sich die Regelung nach Fig. 5 besonders bei niedriger Drehsteifigkeit der Kopplung gegenüber der konventionellen Regelung entsprechend Fig. 4 überlegen.
Fig. 8 schließlich zeigt das Regeldiagramm des Reglers 23. Der Soll- und der Istwert, im Ausführungsbeispiel die Soll- bzw. Ist-Mittellage eines Gummituchzylinders 2, werden zur Bildung der Differenz Sollwert-Istwert einem ersten Differenzverstärker 31 zugeführt. Die dort gebildete Differenz D1 wird einem ersten Proportionalverstärker 34 zugeführt und als proportional verstärktes Signal K1XD1 auf einen zweiten Differenzverstärker 35 gegeben. Parallel werden der Sollwert und der Istwert jeweils einem Differenzierglied 32 bzw. 33 zugeführt, differenziert und die entsprechenden Ausgangssignale Ss und Si zum zweiten Differenzverstärker 35 geführt. Die dort gebildete Summe k1 D1 + Ss - Si wird in einem zweiten Proportionalverstärker 36 verstärkt und über ein Integrierglied 37 einem Stromregler für den Motor 5 zugeführt.
Figur 9 zeigt eine Druckstelle, die durch drei Zylindergruppen 10 gebildet wird. Eine erste Zylindergruppe 10 ist auf der einen Druckseite der Papierbahn 1, und eine zweite und eine dritte Zylindergruppe 10 sind auf der gegenüberliegenden Druckseite dieser Papierbahn 1 angeordnet. Die beiden auf der gleichen Druckseite der Papierbahn 1 angeordneten Zylindergruppen 10 sind wechselseitig an den Gummizylinder 2 der ersten Zylindergruppe 10 anstellbar. Dies ist durch zwei gerade Pfeile W angedeutet. Dabei sind die beiden oberen Zylindergruppen 10, die sich etwa horizontal gegenüberliegen zu einer Zylindereinheit 20 zusammengefaßt und als solche im Maschinengestell unabhängig von der unteren Zylindergruppe 10 gelagert. Jede Zylindergruppe 10 wird wieder von einem Motor 5, wie dies schon bei den beiden Zylindergruppen 10 der Figur 1 der Fall gewesen ist, einzeln angetrieben.
Diese Anordnung ermöglicht den fliegenden Wechsel der Produktion bei kontinuierlich fortlaufender Papierbahn 1. Jeweils einer der beiden abschwenkbaren Gummizylinder 2 ist abgeschwenkt, während der andere in Druckstellung zum gegenüberliegenden Gummizylinder 2 der ersten Zylindergruppe 10 steht. Der Produktionswechsel erfolgt in bekannter Weise durch Wechsel der Platten des dem abgeschwenkten Gummituchzylinders 2 zugeordneten Plattenzylinders 3.
Figur 10 zeigt eine alternative Druckstelle ebenfalls mit drei Zylindergruppen 10. Das zur Anordnung von Figur 9 Gesagte gilt grundsätzlich auch zur Anordnung von Figur 10. Während die drei Zylindergruppen 10 der Anordnung nach Figur 9 jeweils die Schenkel eines "Y" bilden, bilden die Zylindergruppen 10 der Figur 10 ein auf dem Kopf stehendes "Y" bzw. ein "Lambda". Bei der Anordnung nach Figur 10 sind die beiden unteren, sich horizontal gegenüberliegenden Zylindergruppen 10 in dem Maschinengestell unabhängig von der oberen Zylindergruppe 10 gelagert. Diese beiden unteren Zylindergruppen 10 bilden dadurch die Bau- bzw. Zylindereinheit 20.
Die Anordnungen der Figuren 9 und 10 zeigen die hohe Flexibilität der erfindungsgemäßen Bildung von Zylindergruppen und der bevorzugten Regelung jeder Zylindergruppe. Es lassen sich auf besonders einfache Weise unterschiedlichste Druckstellen bilden, indem beispielsweise Zylindereinheiten 20 mit Zylindergruppen 10 (Fig. 9 und 10) oder mehrere Zylindereinheiten 20 übereinander angeordnet werden (Fig. 1).

Claims (15)

  1. Rotationsdruckmaschine
    a) mit Gummituchzylindern (2), die mit Gegendruckzylindern (2) oder einem gemeinsamen Gegendruckzylinder (6) Druckstellen bilden, und
    b) mit Plattenzylindern (3), die mit den Gummituchzylindern (2) jeweils paarweise durch mechanische Kopplung für ihren Antrieb zu Zylindergruppen (10) zusammengefaßt sind,
    c) wobei die Zylindergruppen (10) während des Druckens jeweils von einem eigenen Antriebsmotor (5) und der Gegendruckzylinder (2; 6) zu jedem der Gummituchzylinder (2) dieser Zylindergruppen (10) von einem anderen Antriebsmotor (5) angetrieben werden,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    d) bei jeder der Zylindergruppen (10) der Gummituchzylinder (2) mittels eines Zahnriemens (11) von dem Antriebsmotor (5) der Zylindergruppe (10) angetrieben und von dem Gummituchzylinder (2) auf den Plattenzylinder (3) der Zylindergruppe (10) abgetrieben wird.
  2. Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Gegendruckzylinder ein Zentralzylinder (6) einer Zylindereinheit (20) mit mehreren Zylindergruppen (10) ist, der mit einem eigenen Antriebsmotor (5) versehen ist.
  3. Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Farbwalze (7) eines Farbwerks bzw - eines Farb- und Feuchtwerks, das einer Zylindergruppe (10) zugeordnet ist, mechanisch mit dieser Zylindergruppe (10) gekoppelt oder daß für den Antrieb mindestens einer Farbwalze (7) solch eines Farbwerks ein eigener Antriebsmotor (5) vorgesehen ist.
  4. Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kopplung zwischen dem Antriebsmotor (5) und der angetriebenen Farbwalze (7) ein Zahnriemen (15) dient.
  5. Rotationsdruckmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Regelung der Lage und/oder der Drehzahl einer von dem Antriebsmotor (5) angetriebenen Zylindergruppe (10) mit einem Soll-Wert-Geber (22), einem Ist-Wert-Geber (21) und einem Regler (23) für den Antriebsmotor (5), dadurch gekennzeichnet, daß der Ist-Wert-Geber (21) die Lage und/oder die Drehzahl eines Zylinders (2, 3) der Zylindergruppe (10) erfaßt.
  6. Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem Ist-Wert-Geber (21) ausgegebener Ist-Wert die Hauptführungsgröße für den Regler (23) bildet.
  7. Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Regelung kein mechanischer Ist-Wert-Geber, vorzugsweise kein mechanischer Ist-Wert-Geber für die Erfassung der Lage oder der Drehzahl des Antriebsmotors (5) vorgesehen ist.
  8. Rotationsdruckmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein mechanischer Geber am Antriebsmotor (5) vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal als Eingangssignal für eine Notabschaltung des Antriebsmotors (5) verwendet wird.
  9. Rotationsdruckmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ist-Wert-Geber (21) der Regelung am momentenfreien Wellenende des vom Antriebsmotor (5) angetriebenen Gummituchzylinders (2) angebracht ist.
  10. Rotationsdruckmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zylindereinheit (20) mit mehreren Zylindergruppen (10) zwei Zentralzylinder (6) aufweist, die mit je einem eigenen Antriebsmotor (5) versehen sind.
  11. Rotationsdruckmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei Zylindergruppen (10) eine Druckstelle bilden.
  12. Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zylindergruppe (10) auf der einen Druckseite und zwei Zylindergruppen (10) auf der gegenüberliegenden Druckseite einer Papierbahn (1) angeordnet sind.
  13. Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummituchzylinder (2) der auf der einen Druckseite einer Papierbahn (1) angeordneten Zylindergruppe (10) den Gegendruckzylinder für die beiden wechselseitig einsetzbaren Gummituchzylinder (2) der auf der gegenüberliegenden Druckseite der Papierbahn (1) angeordneten Zylindergruppen (10) bildet.
  14. Rotationsdruckmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden sich horizontal gegenüberliegenden Zylindergruppen (10) zu einer Zylindereinheit (21) zusammengefaßt und als solche in einem Maschinengestell unabhängig von der dritten Zylindergruppe (10) gelagert sind.
  15. Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindereinheit (21) mit der dritten Zylindergruppe (10) ypsilon-förmig oder lambda-förmig angeordnet ist.
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