EP1762383A2

EP1762383A2 - Druckmaschine

Info

Publication number: EP1762383A2
Application number: EP06018622A
Authority: EP
Inventors: Alfons Baintner; Klaus Liepert; Nils-Hendric Schall; Jürgen ZIEGLER
Original assignee: Manroland AG; MAN Roland Druckmaschinen AG
Current assignee: Manroland AG
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2007-03-14
Also published as: US20070095229A1; US7757606B2; DE102005042932A1; EP1762383A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine, insbesondere Rollendruckmaschine, mit mehreren um eine Längsmittelachse drehbaren Komponenten, wie einer Hauptantriebswelle sowie Druckmaschinenzylindern (10), wobei zumindest einer dieser Komponenten mindestens eine Lageerfassungseinrichtung (15) zugeordnet ist, welche die Winkellage der jeweiligen Komponente erfassen. Erfindungsgemäß ist die oder jede Lageerfassungseinrichtung (15) als magnetischer Drehgeber ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine, insbesondere eine Rollendruckmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
An Druckmaschinen kommen zur Lageerfassung von rotatorisch bzw. drehend angetriebenen Komponenten üblicherweise optische Drehgeber zum Einsatz. Derartige optische Drehgeber verfügen über eine eigene mechanische Antriebswelle und über eine eigenständige Lagerung, wodurch sich der Nachteil ergibt, dass die mechanische Antriebswelle des Drehgebers über aufwendige Maßnahmen mit einer Antriebswelle der hinsichtlich ihrer Lage zu überwachenden Komponente mechanisch verbunden werden muss. Diese mechanische Verbindung zwischen der Antriebswelle der rotatorisch bzw. drehend angetriebenen Komponente und der Antriebwelle des optischen Drehgebers erfolgt dabei an einer axialen Endposition der Antriebswelle der rotatorisch bzw. drehend angetriebenen Komponente und damit an einer Axialposition, die üblicherweise hohen Torsionsbeanspruchungen ausgesetzt ist. Hierdurch kann die Qualität der Lagerfassung beeinträchtigt werden. Weitere Nachteile von optischen Drehgebern liegen darin, dass die Lager derselben einem Verschleiß unterliegen, und dass optische Drehgeber gegen Verschmutzung hoch empfindlich sind. Daher sind nach dem Stand der Technik aufwendige Kapselmaßnahmen erforderlich, um die optischen Drehgeber vor Verschmutzung zu schützen. In jedem Fall sind aber aufwendige Wartungsarbeiten an optischen Drehgebern erforderlich, um dieselben von Zeit zu Zeit zu reinigen.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde eine neuartige Druckmaschine, insbesondere eine neuartige Rollendruckmaschine, zu schaffen.
Dieses Problem wird durch eine Druckmaschine gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist die oder jede Lageerfassungseinrichtung als magnetischer Drehgeber ausgebildet.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, an drehbaren Komponenten einer Druckmaschine als Lageerfassungseinrichtungen magnetische Drehgeber zu verwenden. Dabei finden vorzugsweise eigenlagerlose, magnetische Absolutwert-Drehgeber Verwendung. Derartige eigenlagerlose, magnetische Drehgeber sind so gut wie keinem mechanischen Verschleiß ausgesetzt und verfügen daher über eine nahezu unbegrenzte, mechanische Lebensdauer. Magnetische Drehgeber sind unempfindlich gegenüber Verschmutzung. Die Lageerfassung erfolgt durch das Zusammenspiel eines Teilungsrings und eines Abtastkopfs des magnetischen Drehgebers, wobei der Teilungsring der drehenden Komponente und der Abtastkopf einem feststehenden Lagerelement der drehenden Komponente zugeordnet ist. Die Positionserfassung bzw. Lageerfassung mit derartigen magnetischen Drehgebern erfolgt berührungslos über einen Luftspalt zwischen dem Teilungsring und dem Abtastkopf des magnetischen Drehgebers. Der Teilungsring kann an nahezu jeder Axialposition der Antriebswelle der drehenden Komponente angeordnet werden, vorzugsweise an einer Axialposition, die einer geringen Torsionsbeanspruchung ausgesetzt ist. Hierdurch ist eine hochgenaue Messung möglich.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1:: einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Druckmaschine im Bereich einer drehbaren Komponente;
Fig. 2:: einen Querschnitt durch die Anordnung der Fig. 1 entlang der Schnittrichtung II-II gemäß Fig. 1, und
Fig. 3:: einen Querschnitt durch eine alternative Ausgestaltung der Erfindung in einer Darstellung analog zu Fig. 2.

Fig. 1 und 2 zeigen einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Druckmaschine im Bereich einer als Druckmaschinenzylinder 10 ausgebildeten, drehend bzw. rotatorisch angetriebenen Komponente. Der Druckmaschinenzylinder 10 verfügt über eine Antriebswelle 11 und ist über die Antriebswelle 11 um eine Längsmittelachse 12 drehend antreibbar. Die Antriebswelle 11 ist an einem feststehenden Lagerelement 13 gelagert. Fig. 2 zeigt ein Drehlager 14 zur Lagerung des Druckmaschinenzylinders 10 bzw. der Antriebswelle 11 desselben an einem feststehenden Lagerelement 13.
Zur Lageerfassung bzw. Positionserfassung des Druckmaschinenzylinders 10, nämlich zur Erfassung dessen Winkellage, ist dem Druckmaschinezylinder 10 mindestens eine Lageerfassungseinrichtung 15 zugeordnet, wobei im Sinne der hier vorliegenden Erfindung die oder jede Lageerfassungseinrichtung 15 als magnetischer Drehgeber ausgebildet ist. Bevorzugt sind dem Druckmaschinenzylinder 10 zwei als magnetische Drehgeber ausgebildet Lageerfassungseinrichtungen 15 zugeordnet, um so eine redundante Messmöglichkeit bereitzustellen und die Ausfallsicherheit der Lageerfassung am Druckmaschinenzylinder 10 zu erhöhen.
Der oder jede magnetische Drehgeber ist vorzugsweise als eigenlagerloser, magnetischer Absolutwert-Drehgeber ausgebildet. Derartige eigenlagerlose, magnetische Drehgeber verfügen über einen Teilungsring 16 sowie einen Abtastkopf 17. Der Teilungsring 16 ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 als separate Baugruppe ausgeführt und an der Antriebswelle 11 des Druckmaschinenzylinders 10 fixiert.
Wie insbesondere Fig. 2 entnommen werden kann, ist der Teilungsring 16 über eine Spannringverbindung 18 mit der Antriebswelle 11 des Druckmaschinenzylinders 10 verbunden bzw. drehfest gekoppelt, sodass der Teilungsring 16 zusammen mit dem Druckmaschinenzylinder 10 bzw. der Antriebswelle 11 desselben um die Längsmittelachse 12 rotiert. Die Spannringverbindung 18 besteht aus zwei Spannringelementen 19 und 20, wobei ein erstes Spannringelement 19 auf der Antriebswelle 11 sitzt und ein zweites Spannringelement 20 aufnimmt, wobei durch Anziehen von Schrauben 21 das zweite Spannringelement 20 das erste Spannringelement 19 gegen die Antriebswelle 11 presst und so an der Antriebswelle 11 drehfest fixiert. Der Teilungsring 16 ist mit dem ersten Spannringelement 19 über Schrauben 22 verbunden.
Der Abtastkopf 17 der vorzugsweise als magnetischer Absolutwert-Drehgeber ausgebildeten Lageerfassungseinrichtung 15 ist dem festsstehenden Lagerelement 13 zugeordnet und am festsstehenden Lagerelement 13 ortsfest fixiert. Hierzu ist der Abtastkopf 17 an einem Trägerelement 23 angeordnet und über das Trägerelement 23 mit einem Anbindungsabschnitt 24 des festsstehenden Lagerelements 13 verschraubt. Der Abtastkopf 17 ist dabei mit dem festsstehenden Lagerelement 13 bzw. dem Trägerelement 23 derart verschraubt, dass in Umfangsrichtung bzw. Drehrichtung eine hohe Steifigkeit gewährleistet ist, um so Schwingungen des Abtastkopfs 17 in Umfangsrichtung bzw. Drehrichtung des Druckmaschinenzylinders 10 zu minimieren. Dies wird dadurch erreicht, dass ein sich in Axialrichtung erstreckender Abschnitt 25 des Trägerelements 23, an welchem der Abtastkopf 17 angeschraubt hat, in Axialrichtung eine relativ kurze Erstreckung aufweist. Hierdurch ergibt sich die in Umfangsrichtung steife Anbindung des Abtastkopfs 17 am Trägerelement 23 des feststehenden Lagerelements 13.
Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist demnach der Teilungsring 16 des magnetischen Drehgebers 15 mit der Abtriebswelle 11 des Druckmaschinenzylinders 10 verbunden und rotiert mit derselben. Der Abtastkopf 17 hingegen ist mit dem feststehenden Lagerelement 13 verschraubt.
Zwischen dem Teilungsring 16 und dem Abtastkopf 17 des magnetischen Drehgebers ist ein Luftspalt in der Größenordnung von einigen Zehnteln Millimetern ausgebildet. Die Abtastung und damit Lageerfassung bzw. Positionserfassung erfolgt berührungslos über diesen Spalt.
Der im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 als separate Baugruppe ausgeführte Teilungsring 16 der Lageerfassungseinrichtung 15 kann über die Spannringverbindung 18 an nahezu jeder beliebigen Axialposition der Antriebswelle 11 bzw. der drehend angetriebenen Komponente angeordnet werden. Dabei wird der Teilungsring 16 vorzugsweise an einer Axialposition drehfest mit der Antriebswelle 11 verbunden, die einer geringen Torsionsbeanspruchung ausgesetzt ist. Hierdurch kann eine hohe Qualität des Messergebnisses gewährleistet werden.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 wird die Axialposition des Abtastkopfs 17 durch das feststehende Lagerelement 13 vorgegeben. Zur Justierung der Lageerfassungseinrichtung 15 ist die Axialposition des Teilungsrings 16 auf der Antriebswelle 11 relativ zum Abtastkopf 17 einstellbar. Hierzu muss lediglich das Spannringelement 19 bei gelöster Spannringverbindung 18 relativ zur Antriebswelle 11 sowie relativ zum ortsfesten Abtastkopf 17 verschoben werden, um dann nach Justage durch Anziehen der Schrauben 21 in der jeweiligen Axialposition drehfest auf der Antriebswelle 11 fixiert zu werden.
Alternativ ist es auch möglich, die Axialposition des Teilungsrings 16 auf der Antriebswelle 11 vorzugeben und zur Justierung der Lageerfassungseinrichtung 15 den Abtastkopf 17 relativ zum Teilungsring 16 zu verstellen. So zeigt Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Axialposition des Teilungsrings 16 auf der Antriebswelle 11 über einen der Antriebswelle 11 zugeordneten Anschlag 26 vorgegeben wird. Zur Justage der Lageerfassungseinrichtung 15 muss dann der Abtastkopf 17 relativ zum Teilungsring 16 ausgerichtet werden, wobei hierzu der Abtastkopf 17 über ein Führungselement 27 im Trägerelement 23 in Axialrichtung verschiebbar geführt ist.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass der Teilungsring 16 einen Innendurchmesser aufweist, der an den Außendurchmesser der Antriebswelle 11 bzw. des Druckmaschinenzylinders 10 angepasst ist.
Das von den Lageerfassungseinrichtungen 15 bereitgestellte Messsignal kann dazu verwendet werden, um für den Druckmaschinenzylinder 10, welchem die Lageerfassungseinrichtung 15 zugeordnet ist, eine Antriebsregelung zu realisieren. Alternativ oder in Kombination hiermit ist es auch möglich, dass Messsignal der Lageerfassungseinrichtung 15, die dem Druckmaschinenzylinder 10 zugeordnet ist, zur Antriebsregelung einer anderen drehend bzw. rotatorisch angetriebenen Komponente zu verwenden. In diesem Fall stellt dass das Messsignal der Lageerfassungseinrichtung 15 ein Leitsignal für eine andere Komponente der Druckmaschine dar.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 3 wurde davon ausgegangen, dass die Lageerfassungseinrichtung einem drehend angetriebenen Druckmaschinenzylinder zugeordnet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch an anderen drehend angetriebenen Komponenten einer Druckmaschine zum Einsatz kommen kann, so z. B. an einer Hauptantriebswelle einer Druckmaschine, die auch als Königswelle bezeichnet wird. In diesem Fall wird dann mithilfe eines magnetischen Drehgebers die Winkellage der Hauptantriebswelle messtechnisch überwacht, wobei auf Basis des bereitgestellten Messsignals eine Antriebsregelung für die Hauptantriebswelle und/oder eine Antriebswelle für andere Aggregate der Druckmaschinen, so z. B. einen Falzapparat, realisiert werden kann.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Teilungsring 16 des magnetischen Drehgebers jeweils als separate Baugruppe ausgeführt. Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass der Teilungsring 16 integraler Bestandteil der Antriebswelle 11 ist, dass demnach unmittelbar die Antriebswelle 11 eine entsprechende magnetische Teilung trägt.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird eine eigenlagerlose und gegenüber Verschmutzung unempfindliche Positionsmessung bzw. Winkellagemessung an drehenden Komponenten einer Druckmaschine ermöglicht. Zum Einsatz kommen vorzugsweise eigenlagerlose, magnetische Absolutwert-Drehgeber, die zu jedem Zeitpunkt die Winkellage der drehenden Komponente erfassen. Bedingt durch die nahezu unbegrenzte, mechanische Lebensdauer solcher Lageerfassungseinrichtungen ist nur ein geringer Wartungsaufwand für dieselben erforderlich.

Bezugszeichenliste

10: Druckmaschinenzylinder
11: Antriebswelle
12: Längsmittelachse
13: Lagerelement
14: Drehlager
15: Lageerfassungseinrichtung
16: Teilungsring
17: Abtastkopf
18: Spannringverbindung
19: Spannringelement
20: Spannringelement
21: Schraube
22: Schraube
23: Trägerelement
24: Anbindungsabschnitt
25: Abschnitt
26: Anschlag
27: Führungselement

Claims

Druckmaschine, insbesondere Rollendruckmaschine, mit mehreren um eine Längsmittelachse drehbaren Komponenten, wie einer Hauptantriebswelle sowie Druckmaschinenzylindern, wobei zumindest einer dieser Komponenten mindestens eine Lageerfassungseinrichtung zugeordnet ist, welche die Winkellage der jeweiligen Komponente erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Lageerfassungseinrichtung (15) als magnetischer Drehgeber ausgebildet ist.
Druckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Lageerfassungseinrichtung (15) als eigenlagerloser Drehgeber ausgebildet ist.
Druckmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Lageerfassungseinrichtung (15) als Absolutwert-Drehgeber ausgebildet ist.
Druckmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder magnetische Drehgeber einen Teilungsring (16) und Abtastkopf (17) aufweist, wobei der Teilungsring (16) einer Antriebswelle (11) der jeweiligen Komponente zugeordnet ist und mit der jeweiligen Komponente rotiert, und wobei der Abtastkopf (17) einem feststehenden Lagerelement (13) der jeweiligen Komponente zugeordnet ist.
Druckmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilungsring (16) als separate Baugruppe ausgebildet und auf der Antriebswelle (11) der jeweiligen Komponente fixiert ist.
Druckmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilungsring (16) einen Innendurchmesser aufweist, der an einen Außendurchmesser der Antriebswelle (11) der jeweiligen Komponente angepasst ist.
Druckmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilungsring (16) an der Antriebswelle (11) über eine Klemmverbindung, insbesondere eine Spannringverbindung (18), fixiert ist.
Druckmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilungsring (16) an einer Axialposition der Antriebswelle (11) angeordnet ist, an welcher eine geringe Torsionsbeanspruchung derselben vorliegt.
Druckmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Abtastkopfs (17) an dem feststehenden Lagerelement (13) der jeweiligen Komponente fest ist, wobei zur Justierung der jeweiligen Lageerfassungseinrichtung (15) die Position des Teilungsrings (16) auf der Antriebswelle (11) relativ zum Abtastkopf (17) einstellbar ist.
Druckmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialposition des Teilungsrings (16) auf der Antriebswelle (11) fest ist, wobei zur Justierung der jeweiligen Lageerfassungseinrichtung (15) die Position des Abtastkopfs (17) relativ zum Teilungsring (16) einstellbar ist.
Druckmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilungsring integraler Bestandteil der Antriebswelle der jeweiligen Komponente ist.
Druckmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastkopf (17) auf dem feststehenden Lagerelement (13) der jeweiligen Komponente mit einer in Umfangsrichtung bzw. Drehrichtung hohen Steifigkeit fixiert ist, um so Schwingungen des Abtastkopfs (17) in Umfangsrichtung bzw. Drehrichtung zu minimieren.
Druckmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messsignal, welches von der einer drehbaren Komponente zugeordneten Lageerfassungseinrichtung erfasst wird, zur Antriebsregelung ein und derselben Komponente verwendet wird.
Druckmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messsignal, welches von der einer drehbaren Komponente zugeordneten Lageerfassungseinrichtung erfasst wird, zur Antriebsregelung einer anderen Komponente verwendet wird.