EP1129847A1 - Antrieb für Zylinder einer Druckmaschine - Google Patents

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EP1129847A1
EP1129847A1 EP00104629A EP00104629A EP1129847A1 EP 1129847 A1 EP1129847 A1 EP 1129847A1 EP 00104629 A EP00104629 A EP 00104629A EP 00104629 A EP00104629 A EP 00104629A EP 1129847 A1 EP1129847 A1 EP 1129847A1
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EP
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stator
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cylinder
cylinders
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EP00104629A
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Klaus Peters
Wilfried Kolbe
Ralf Bergmann
Klaus Schirrich
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Rexroth Indramat GmbH
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Rexroth Indramat GmbH
Fischer and Krecke GmbH and Co KG
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    • B41P2213/73—Driving devices for multicolour presses
    • B41P2213/734—Driving devices for multicolour presses each printing unit being driven by its own electric motor, i.e. electric shaft

Definitions

  • the invention relates to an electric drive for a cylinder of a printing press, with a stator and one sitting on the axis of the cylinder Rotor.
  • the invention is concerned with a drive for a so-called Central cylinder of a printing press, for example the impression cylinder a flexographic printing machine that has a relatively large diameter and on the circumference there are several inking units.
  • each cylinder of the printing press has its own drive motor, and the speeds and phase angles of the Individual cylinders are electronically compared with each other.
  • the rotors of the drive motors at least for the printing cylinders and the inking rollers are then preferably directly on the axis of the cylinder in question or the rollers arranged.
  • the drive motor for the central cylinder can be arranged directly on the axis of this cylinder. Because of the high moment of inertia of this cylinder then becomes a motor needed with high torque, the relatively large dimensions must have and / or a very high current consumption in the start-up phase Has. From this point of view, it often seems more appropriate to use the central cylinder still drive via a gear transmission. There is however, the disadvantage is that the gearwheel error of the transmission leads to synchronism fluctuations of the central cylinder, which then affect the quality of the printed image.
  • the object of the invention is therefore to provide an electric drive for a cylinder, in particular to create a central cylinder of a printing press, the delivers high torque and smooth running with small dimensions of the cylinder.
  • stator only extends over part of the circumference of the rotor and with this a linear drive forms.
  • linear drive denotes a drive concept in which the relative movement between the stator and rotor does not necessarily have to be a rotational movement, but also can be a straight or curvilinear translational movement.
  • the electromechanical Interaction between the stator and rotor is one of them Linear actuator limited to a zone that is only part of the total length of the Stator or the "rotor" makes up. In the present case this interaction zone takes place only part of the total circumferential length of the rotor.
  • the length of the interaction zone is in proportion to the radius of curvature of the rotor so small that the rotor at all times only with part of its circumferential length through or on the stator Stator passes by and is quasi linear, approximately relative to the stator straight line movement.
  • the advantage of this drive system is that the dimensions of the stator can be much smaller than the effective diameter of the rotor. This makes it possible to save the drive overall on or in the machine frame to accommodate the printing press and yet, due to the large effective radius of the rotor, with comparatively small electromagnetic Forces to generate a high drive torque. That way the required drive torque during the start-up phase of the printing press for the central cylinder with a small motor with low power consumption generate, and due to the large effective radius of the rotor a sensitive control of the angular velocity of the cylinder and if necessary also allows precise control of the angular position of the same. Since no mechanical reduction gear is required, the drive can structurally simplified and the harmful influence of gear play or Gear errors in the transmission can be avoided.
  • the rotor can in its circumferential area interacting with the stator a ring of individually controllable windings or a ring of permanent magnets and in cooperation with the stator work on the principle of a stepper motor.
  • a structurally particularly simple Embodiment is simply by an electrically conductive rotor Disc formed, or it has in the region of its outer peripheral edge an electrically conductive ring, and the stator is used to generate a spatially modulated traveling field, which is induced in the rotor Eddy currents interact.
  • the azimuth angle of the cylinder e.g. B.
  • the windings of the stator can be on one side of the one that forms the rotor Washer arranged. However, they are preferably symmetrical on both Sides of this disc arranged so that the axial components of the between The electromagnetic forces acting on the rotor and stator cancel each other out and not to a distortion of the rotor or the axis of the cylinder or axial stress on the bearings.
  • an end of a central cylinder 10 is for example in a front view of a impression cylinder of a flexographic printing machine shown one has a relatively large diameter and rotatable with its axis 12 is mounted in the frame of the printing machine, not shown.
  • Central cylinders 10 are the pressure cylinders, not shown, in a known manner several inking units, each with separate electric drives feature.
  • the electric drive for the central cylinder 10 is by a rotor 14 in in the form of a disc firmly seated on the axis 12 and by an associated Stator 16 formed.
  • the diameter of the rotor 14 is in the example shown only a little smaller than the diameter of the central cylinder 10.
  • the outer The circumferential area of the rotor 14 is made of an electrically conductive ring 18 Material formed which at the rotation of the rotor at a short distance passes the stator 16.
  • the stator 16 is formed by a ring segment which the curvature of the ring 18 follows, but only over a circumferential angle extends from 50 ° or less at the lower apex of the rotor 14. In this position can the stator 16 with the help of a console 20 comfortably on not shown Fix the frame of the printing machine.
  • the stator is formed by two ring segments that are arranged, for example, on the upper and lower vertex of the rotor.
  • the stator 16 is designed in such a way that it engages disc-shaped rotor 14 in the manner of a fork, and winding packages 22 are arranged symmetrically on both sides of the rotor.
  • the winding packages 22 form a sequence of individually controllable in the circumferential direction of the ring 18
  • Electromagnets and are known by a known in linear drives
  • Control electronics controlled so that they are spatially, in the circumferential direction of the ring 18, generate a modulated magnetic traveling field, that moves in the tangential direction of the ring 18.
  • eddy currents are induced in the ring by magnetic interaction effect the drive of the rotor 14 with the traveling field.
  • the rotor 14 carries near its outer peripheral edge, in the shown Example immediately within the ring 18, but optionally also on the outer peripheral surface, a wreath of markings 24, which together with a fixed sensor 26, for example an optical or capacitive Sensor, a high-resolution angle increment encoder for detecting the angular position form the central cylinder 10.
  • the signals of this angular increment encoder are transmitted to a control unit 28 housed in the console 20 and serve to regulate the speed and, if necessary, for precise Adjustment of the angular position of the central cylinder 10.
  • these can Signals to control the drives for the cylinders of the inking units, not shown can be used according to the master / slave principle.

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Abstract

Elektrischer Antrieb für einen Zylinder (10) einer Druckmaschine, mit einem Stator (16) und einem auf der Achse (12) des Zylinders sitzenden Rotor (14), dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (16) sich nur über einen Teil des Umfangs des Rotors (14) erstreckt und mit diesem einen Linearantrieb bildet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb für einen Zylinder einer Druckmaschine, mit einem Stator und einem auf der Achse des Zylinders sitzenden Rotor. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Antrieb für einen sogenannten Zentralzylinder einer Druckmaschine, beispielsweise den Gegendruckzylinder einer Flexodruckmaschine, der einen relativ großen Durchmesser aufweist und an dessen Umfang mehrere Farbwerke angestellt sind.
Da ein solcher Zentralzylinder ein relativ hohes Trägheitsmoment aufweist, ist insbesondere in der Anlaufphase der Druckmaschine ein hohes Antriebsdrehmoment erforderlich.Traditionell erfolgt der Antrieb des Zentralzylinders mit Hilfe eines verhältnismäßig kleinbauenden und hochdrehenden Elektromotors, der über ein Untersetzungs-Zahnradgetriebe ein auf der Achse des Zylinders sitzendes Zentralzahnrad mit verhältnismäßig großem Durchmesser antreibt. Dieses Zentralzahnrad kämmt auch mit Antriebsritzeln für die Druckzylinder und Farbauftragwalzen in den einzelnen Farbwerken, so daß sämtliche Farbwerke mit dem Zentralzylinder synchronisiert sind. In jüngerer Zeit geht die Tendenz jedoch dahin, diesen zentralen Antrieb und die mechanische Kopplung durch elektronisch synchronisierten Einzelantriebe für die verschiedenen Zylinder zu ersetzen. Bei diesem Antriebskonzept weist jeder Zylinder der Druckmaschine seinen eigenen Antriebsmotor auf, und die Drehzahlen und Phasenwinkel der einzelnen Zylinder werden elektronisch mit einander abgeglichen. Die Rotoren der Antriebsmotoren zumindest für die Druckzylinder und die Farbauftragwalzen sind dann vorzugsweise direkt auf der Achse des betreffenden Zylinders bzw. der Walzen angeordnet. Entsprechend kann auch der Antriebsmotor für den Zentralzylinder direkt auf der Achse dieses Zylinders angeordnet sein. Aufgrund des hohen Trägheitsmomentes dieses Zylinders wird dann jedoch ein Motor mit hohem Drehmoment benötigt, der verhältnismäßig große Abmessungen aufweisen muß und/oder in der Anlaufphase eine sehr hohe Stromaufnahme hat. Unter diesem Gesichtspunkt erscheint es oft als zweckmäßiger, den Zentralzylinder nach wie vor über ein Zahnradgetriebe anzutreiben. Dabei besteht jedoch der Nachteil, das Zahnradfehler des Getriebes zu Gleichlaufschwankungen des Zentralzylinders führen, die dann die Qualität des Druckbildes beeinträchtigen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen elektrischen Antrieb für einen Zylinder, insbesondere einen Zentralzylinder einer Druckmaschine zu schaffen, der bei geringen Abmessungen ein hohes Drehmoment liefert und eine hohe Laufruhe des Zylinders ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stator sich nur über einen Teil des Umfangs des Rotors erstreckt und mit diesem einen Linearantrieb bildet. Der Begriff "Linearantrieb" bezeichnet in diesem Zusammenhang ein Antriebskonzept, bei dem die Relativbewegung zwischen Stator und Rotor nicht notwendigerweise eine Rotationsbewegung zu sein braucht, sondern auch eine gradlinige oder krummlinige Translationsbewegung sein kann. Die elektromechanische Wechselwirkung zwischen Stator und Rotor ist bei einem solchen Linearantrieb auf eine Zone begrenzt, die nur einen Teil der Gesamtlänge des Stators oder des "Rotors" ausmacht. Im vorliegenden Fall nimmt diese Wechselwirkungszone nur einen Teil der gesamten Umfangslänge des Rotors ein. Zwar führt der Rotor bei dem erfindungsgemäßen Antrieb nach wie vor eine Rotationsbewegung aus, doch ist die Länge der Wechselwirkungszone im Verhältnis zum Krümmungsradius des Rotors so klein, daß der Rotor zu jedem Zeitpunkt nur mit einem Teil seiner Umfangslänge durch den Stator hindurch oder an dem Stator vorbeiläuft und dabei relativ zum Stator eine quasi lineare, annähernd gradlinige Bewegung ausführt.
Der Vorteil dieses Antriebsystems besteht darin, daß die Abmessungen des Stators wesentlich kleiner sein können als der effektive Durchmesser des Rotors. Hierdurch ist es möglich, den Antrieb insgesamt platzsparend am oder im Maschinengestell der Druckmaschine unterzubringen und dennoch, aufgrund des großen effektiven Radius des Rotors, mit vergleichsweise kleinen elektromagnetischen Kräften ein hohes Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Auf diese Weise läßt sich in der Anlaufphase der Druckmaschine das benötigte Antriebsdrehmoment für den Zentralzylinder mit einem kleinbauenden Motor mit geringer Stromaufnahme erzeugen, und aufgrund des großen effektiven Radius des Rotors wird eine feinfühlige Regelung der Winkelgeschwindigkeit des Zylinders und erforderlichenfalls auch eine genaue Steuerung der Winkelposition desselben ermöglicht. Da kein mechanisches Untersetzungsgetriebe benötigt wird, kann der Antrieb baulich vereinfacht und der schädliche Einfluß von Zahnradspiel oder Zahnradfehlern im Getriebe vermieden werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Rotor kann in seinem mit dem Stator in Wechselwirkung tretenden Umfangsbereich einen Kranz einzeln ansteuerbarer Wicklungen oder einen Kranz von Permanentmagneten aufweisen und im Zusammenwirken mit dem Stator nach dem Prinzip eines Schrittmotors arbeiten. In einer baulich besonders einfachen Ausführungsform wird der Rotor jedoch einfach durch eine elektrisch leitende Scheibe gebildet, oder er weist im Bereich seines äußeren Umfangsrandes einen elektrisch leitenden Ring auf, und der Stator ist zur Erzeugung eines räumlich modulierten Wanderfeldes ausgebildet, das mit im Rotor induzierten Wirbelströmen in Wechselwirkung tritt. Für eine feinfühlige Regelung der Drehzahl und für eine genaue Einstellung des Azimutwinkels des Zylinders, z. B. für die Längsregistereinstellung der Druckmaschine, kann die den Rotor bildende Scheibe im Bereich ihres äußeren Umfangsrandes einen Kranz von Markierungen tragen, die durch einen Detektor abgetastet werden, so daß die Winkelstellung des Zylinders mit hoher Winkelauflösung erfaßt und für die Regelung des Antriebs herangezogen werden kann.
Die Wicklungen des Stators können auf einer Seite der den Rotor bildenden Scheibe angeordnet sein. Vorzugsweise sind sie jedoch symmetrisch auf beiden Seiten dieser Scheibe angeordnet, damit sich die Axialkomponenten der zwischen Rotor und Stator wirkenden elektromagnetischen Kräfte gegenseitig aufheben und nicht zu einem Verzug des Rotors oder der Achse des Zylinders oder einer axialen Beanspruchung der Lager führen.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
  • Figur 1 eine schematische Stirnansicht eines Zentralzylinders einer Druckmaschine mit dem erfindungsgemäßen Antrieb;
  • Figur 2 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht des Antriebs an einem axialen Ende des Zentralzylinders.
    • In Figur 1 ist in einer Stirnansicht ein Ende eines Zentralzylinders 10 beispielsweise eines Gegendruckzylinders einer Flexodruckmaschine gezeigt, der einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweist und mit seiner Achse 12 drehbar im nicht gezeigten Gestell der Druckmaschine gelagert ist. An den Umfang des Zentralzylinders 10 sind in bekannter Weise die nicht gezeigten Druckzylinder mehrerer Farbwerke angestellt, die jeweils über gesonderte elektrische Antriebe verfügen.
    Der elektrische Antrieb für den Zentralzylinder 10 wird durch einen Rotor 14 in der Form einer fest auf die Achse 12 sitzenden Scheibe und durch einen zugehörigen Stator 16 gebildet. Der Durchmesser des Rotors 14 ist im gezeigten Beispiel nur wenig kleiner als der Durchmesser des Zentralzylinders 10. Der äußere Umfangsbereich des Rotors 14 wird durch einen Ring 18 aus elektrisch leitendem Material gebildet, der bei der Drehung des Rotors in geringem Abstand an dem Stator 16 vorbeiläuft.
    Der Stator 16 wird im gezeigten Beispiel durch ein Ringsegment gebildet, das der Krümmung des Ringes 18 folgt, sich aber nur über einen Umfangswinkel von 50° oder weniger am unteren Scheitel des Rotors 14 erstreckt. In dieser Position läßt sich der Stator 16 mit Hilfe einer Konsole 20 bequem am nicht gezeigten Gestell der Druckmaschine fixieren. In einer modifizierten Ausführungsform ist es auch denkbar, daß der Stator durch zwei Ringsegmente gebildet wird, die beispielsweise am oberen und unteren Scheitel des Rotors angeordnet sind.
    Wie deutlicher aus Figur 2 hervorgeht, ist der Stator 16 so gestaltet, daß er den scheibenförmigen Rotor 14 nach Art einer Gabel umgreift, und Wicklungspakete 22 sind symmetrisch auf beiden Seiten des Rotors angeordnet. Die Wicklungspakete 22 bilden in Umfangsrichtung des Ringes 18 eine Folge einzeln ansteuerbarer Elektromagnete und werden durch eine an sich bei Linearantrieben bekannte Ansteuerungselektronik so angesteuert, daß sie ein räumlich, in Umfangsrichtung des Ringes 18, moduliertes magnetisches Wanderfeld erzeugen, das sich in Tangentialrichtung des Ringes 18 bewegt. Durch dieses Wanderfeld werden in dem Ring 18 Wirbelströme induziert, die durch magnetische Wechselwirkung mit dem Wanderfeld den Antrieb des Rotors 14 bewirken.
    Der Rotor 14 trägt in der Nähe seines äußeren Umfangsrandes, im gezeigten Beispiel unmittelbar innerhalb des Ringes 18, wahlweise jedoch auch auf der äußeren Umfangsfläche, einen Kranz von Markierungen 24, die zusammen mit einem ortsfesten Sensor 26, beispielsweise einem optischen oder kapazitiven Sensor, einen hochauflösenden Winkelinkrementgeber zur Erfassung der Winkelstellung des Zentralzylinders 10 bilden. Die Signale dieses Winkelinkrementgebers werden an eine in der Konsole 20 untergebrachte Steuereinheit 28 übermittelt und dienen zur Regelung der Drehzahl und gegebenenfalls zur genauen Einstellung der Winkelposition des Zentralzylinders 10. Weiterhin können diese Signale zur Ansteuerung der Antriebe für die Zylinder der nicht gezeigten Farbwerke nach dem Master/Slave-Prinzip genutzt werden.

    Claims (3)

    1. Elektrischer Antrieb für einen Zylinder (10) einer Druckmaschine, mit einem Stator (16) und einem auf der Achse (12) des Zylinders sitzenden Rotor (14), dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (16) sich nur über einen Teil des Umfangs des Rotors (14) erstreckt und mit diesem einen Linearantrieb bildet.
    2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (14), zumindest in einem ringförmigen Bereich (18) in der Nähe seines äußeren Umfangsrandes aus elektrisch leitfähigem Material besteht und daß der Stator (16) Wicklungspakete (22) zur Erzeugung eines sich in Tangentialrichtung des Rotors bewegenden Wanderfeldes aufweist, das Wirbelströme in dem Ring (18) des Rotors induziert.
    3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (16) den Rand des Rotors (14) gabelförmig umgreift und Wicklungspakete (22) auf beiden Seiten des Rotors aufweist.
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