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Dokumentenidentifikation DE4202722A1 05.08.1993
Titel Sicherheitseinrichtung für Regelungen oder Steuerungen von Antriebseinheiten einer Druckmaschine
Anmelder Heidelberger Druckmaschinen AG, 6900 Heidelberg, DE
Erfinder Uhrig, Dieter, 6930 Eberbach, DE
DE-Anmeldedatum 31.01.1992
DE-Aktenzeichen 4202722
Offenlegungstag 05.08.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.08.1993
IPC-Hauptklasse B41F 13/00
IPC-Nebenklasse B41F 33/08   G05D 13/64   G05D 17/00   F16P 5/00   
Zusammenfassung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitseinrichtung zu entwickeln, welche bei Anstoß oder Störung der Regelung oder Steuerung der Antriebseinheiten einer Druckmaschine jegliche Kollision mechanischer Bauteile verhindert.
Die Lösung der Aufgabe beseht darin, daß bei einer Druckmaschine, bei der Teilaggregate (1, 2) oder Gruppen von Teilaggregaten voneinander mechanisch entkoppelt, von mehreren Motoren (9, 13) mittels Zahnrädergetriebe (12, 14) angetrieben werden, als Sicherheitseinrichtung zwischen den Zahnrädergetrieben (12, 14) zweier benachbarter Teilaggregate (1, 2) eine Kupplung (18) angeordnet ist. Die Kupplungshälften (19, 20) sind erfindungsgemäß jeweils mit im Normalzustand der Regelung (17) oder Steuerung synchron laufenden Zahnrädern des jeweiligen Zahnrädergetriebes (12, 14) gekoppelt, wobei nach Überschreitung einer vorgegebenen Drehwinkeldifferenz zwischen den Kupplungshälften (19, 20) diese zur Drehmomentenübertragung gekuppelt sind.
Die Erfindung ist bei Druckmaschinen anwendbar, bei denen Teilaggregate einzeln oder in Gruppen mechanisch voneinander entkoppelt von mehreren Motoren synchron angetrieben werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für Regelungen oder Steuerungen von Antriebseinheiten einer Druckmaschine zur Vermeidung von mechanischen Kollisionen, insbesondere zwischen einem Zylinder und einer Greifereinrichtung im Übergabebereich zweier mechanisch entkoppelter Druckwerkseinheiten. Die Erfindung ist bei Druckmaschinen anwendbar, bei der die Teilaggregate der Druckmaschine einzeln oder in Gruppen mechanisch voneinander entkoppelt von mehreren Motoren synchron rotatorisch mittels Zahnrädergetriebe angetrieben werden.

Bei Druckmaschinen ist es bekannt, die Teilaggregate oder Gruppen von Teilaggregaten mit je einem separatem Antrieb zu versehen, wobei jedem Antrieb eine Steuer- oder Regeleinrichtung für die Drehzahl oder die mechanische Leistung zugeordnet sein kann. (DE-Z.: Maschinenbautechnik 29, 1980, 2, S. 62-63; GB 21 49 149 A).

Die Regeleinrichtungen können je nach Anwendungsfall unterschiedliche Strukturen und unterschiedliche Dimensionierungen hinsichtlich des Störungsverhaltens und des Führungsverhaltens aufweisen. (DE-Z.: Der Elektroniker 4, 1983, S. 46-48). So ist es möglich, alten separat angetriebenen Teilaggregaten genau einen Regelkreis für die Drehzahl zuzuordnen, der jeweils einen inkrementalen Drehgeber für die Ist-Drehzahl beinhaltet, wobei alle Regelkreise mit einer gemeinsamen Soll-Drehzahl als Führungsgröße arbeiten können.

Da bei derartigen Antriebskonzepten die Winkelsynchronität der Teilaggregate nicht durch mechanischen Zwangslauf erreicht wird, wie z. B. mittels geschlossener Zahnräderzüge oder mit Hilfe sogenannter Längswellen, entsteht der Nachteil, daß bei Ausfall oder bei Störungen innerhalb einer der Regler die Teilaggregate außer Synchronität geraten, so daß die Gefahr einer mechanischen Kollision von mechanischen Bauteilen zweier benachbarter Teilaggregate besteht. Als Beispiel sei die mögliche Kollision zwischen einem Zylinder und einer Greifereinrichtung im Übergabebereich zweier mechanisch entkoppelter Druckwerke einer Bogendruckmaschine aufgeführt.

Bekannte Sicherheitseinrichtungen betätigen dann, wenn die Regeleinrichtungen eine Regelabweichung aufweisen, die einen bestimmten Schwellwert überschreitet, eine Sicherheitsabschalteinrichtung, die entweder auf rein elektronischem Wege die Antriebsmotoren auf Nothalt steuern, oder die eine im Antriebsstrang angeordnete Sicherheitskupplung so betätigen, daß der Leistungsfluß im Antriebsstrang unterbrochen ist, wobei zusätzlich eine mechanische Notbremse in Eingriff gebracht werden kann (DE 36 14 979 A1).

Aufgrund der unterschiedlichen Trägheitsmomente der in den Teilaggregaten bewegten Massen, muß die Winkelsynchronität auch beim Abbremsen im Havarie- oder Notfall gewährleistet sein, was durch Einsatz von schnellen Regeleinrichtungen erreicht werden kann. Abgesehen davon, daß ein synchrones Abbremsen einer Druckmaschine nicht in einem kurzen kollisionsfreien Drehwinkelbereich erreicht werden kann, weil der Regler nur eine endliche Stellgeschwindigkeit hat, besteht weiterhin die Gefahr des Versagens einer Regeleinrichtung und damit die Gefahr der Zerstörung von Maschinenteilen infolge von Kollisionen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sicherheitseinrichtung für Regelungen oder Steuerungen von entkoppelten Antriebseinheiten an einer Druckmaschine zu entwickeln, welche bei Ausfall oder Störung der Regelung oder Steuerung jegliche Kollision mechanischer Bauteile verhindert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Druckmaschine, bei der Teilaggregate oder Gruppen von Teilaggregaten voneinander mechanisch entkoppelt, von mehreren Motoren mittels Zahnrädergetriebe angetrieben werden, als Sicherheitseinrichtung zwischen den Zahnrädergetrieben zweier benachbarter Tellaggregate eine Kupplung angeordnet ist. Die Kupplungshälften sind erfindungsgemäß jeweils mit im Normalzustand der Regelung oder Steuerung synchron laufenden Zahnrädern des jeweiligen Zahnrädergetriebes gekoppelt, wobei nach Überschreitung einer vorgegebenen Drehwinkeldifferenz zwischen den Kupplungshälften diese zur Drehmomentenübertragung gekuppelt sind. Im Normalzustand werden die Zahnrädergetriebe mittels der Regelung oder Steuerung synchron angetrieben. Die Regelabweichung bedingt eine für den Normalzustand zulässige Drehwinkeldifferenz zwischen besagten Zahnrädern bzw. Kupplungshälften, die z. B. im Bereich der Registerumfangsverstellung liegen kann. Im Bereich dieser zulässigen Drehwinkeldifferenz wird von der Kupplung kein Drehmoment übertragen, die Kupplungshälften laufen leer mit. Erst wenn eine Regeleinrichtung ausfällt oder irgendwelche nicht ausregelbaren Störungen in den Antriebseinheiten auftreten, dann werden die Kupplungshälften durch die Überschreitung einer vorgegebenen Drehwinkeldifferenz miteinander gekuppelt. Das Antriebssystem, in dem der defekte Regler sitzt oder in dem die Störung aufgetreten ist, wird dann leistungsmäßig von dem benachbarten noch intakten Antriebssystem gespeist. Die Drehwinkeldifferenz vergrößert sich nicht über den vorgegebenen Betrag, so daß keine Kollision mechanischer Bauteile möglich ist. Das Sicherheitssystem ermöglicht es weiterhin, bei Ausfall der Stromversorgung oder bei Montagearbeiten an der Druckmaschine, die Druckmaschine von Hand durchzudrehen.

Das Kuppeln der beiden Kupplungshälften kann auf verschiedene Weise erfolgen. Konstruktiv vorteilhaft ist es, wenn die Kupplung als formschlüssige Mitnehmerkupplung ausgebildet ist, bei der bei Überschreitung einer vorgegebenen Drehwinkeldifferenz die ineinandergreifenden Zähne der einen Kupplungshälfte auf die Zahnflanken der Zähne der anderen Kupplungshälfte auflaufen. Diese Sicherheitseinrichtung benötigt im Havariefall keine Hilfsenergie, um eine Einrastbewegung einer der Kupplungshälften einzuleiten. Günstig ist es, wenn die Zähne der Kupplungshälften trapezförmig ausgeführt sind. In diesem Fall kann man durch axiales Verschieben mindestens einer Kupplungshälfte das Zahnspiel in definierten Grenzen einstellen.

Prinzipiell kann die Sicherheitseinrichtung mit jeder beliebigen Art von Kupplung realisiert werden, wenn sichergestellt ist, daß die Kupplung in Abhängigkeit vom Betrag der Drehwinkeldifferenz zur Drehmomentenübertragung betätigt wird. Die Drehwinkeldifferenz kann dann mit inkrementalen Winkelgebern ermittelt werden, deren Ausgangssignale einer Steuervorrichtung zugeführt werden, welche bei Überschreiten der vorgegebenen Drehwinkeldifferenz ein Signal an eine Betätigungsvorrichtung für eine Kupplung liefert.

Zur Aufrechterhaltung eines Notbetriebes ist es von Vorteil, wenn die Kupplungshälften bei einer definierten Drehwinkelstellung starr miteinander verbindbar sind. In einem einfachen Fall kann ein Schraubbolzen vorgesehen sein, der in der definierten Winkelstellung beide Kupplungshälften starr miteinander verbindet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand einer Zeichnung noch näher erläutert werden.

Es zeigt

Fig. 1 eine Kollisionszone zwischen einem Zylinder und einem Greifersystem,

Fig. 2 ein Schema einer Sicherheitseinrichtung,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für eine mechanische Zwangskopplung im Notbetrieb.

In Fig. 1 sind zwei Zylinder 1, 2 mit Greifersystemen 3, 4 in Übergabeposition dargestellt, die im Übergabebereich zweier mechanisch entkoppelter Druckwerke einer Bogendruckmaschine liegen. Im Normalzustand werden die Zylinder 1, 2 winkelsynchron angetrieben, so daß keine Kollisionsgefahr zwischen einem Greifersystem 3, 4 und der Oberfläche eines Zylinders 1, 2 besteht. Gemäß Fig. 1 ist das Greifersystem 3 des Zylinders 1 geschlossen, d. h. beim Transport eines Bogens würde sich dieser zwischen Greiferauflagen 5 und Greifersystem 3 befinden. Das Greifersystem 4 des Zylinders 2 wird kurz vor der Übergabe eines Bogens geöffnet, um diesen zwischen Greiferauflagen 6 und dem Greifersystem 4 aufnehmen zu können.

Da die Kreisbahn des geöffneten Greifersystems 4 weiter ist als der eigentliche Zylinder ist im Übergabebereich eine Aussparung vorgesehen. Dabei entsteht zwischen einer Kante des Zylindermantels 7 und dem Greifersystem 4 ein Freiraum 8 von etwa 1 mm. Bei der Übergabe ist es deshalb zwingend notwendig, daß die Winkelsynchronisation zwischen dem Zylinder 1, 2 stimmt, um ein Zerstören der Greifersysteme 3, 4 bzw. der Zylinder 1, 2 zu verhindern.

Zur Vermeidung von Kollisionen im Havariefall ist die in Fig. 2 dargestellte Sicherheitseinrichtung vorgesehen. In Fig. 2 sind die Zylinder 1, 2 Bestandteile von mechanisch entkoppelten Teilaggregaten, welche jeweils separat von einem Antriebssystem angetrieben werden. Das erste Antriebssystem besteht aus einem Motor 9, der über ein in Seitenwänden 10-11 angeordnetes Zahnrädergetriebe 12 den Zylinder 1 antreibt. Das zweite Antriebssystem beinhaltet einen weiteren Motor 13, der über ein vom Zahnrädergetriebe 12 entkoppeltes Zahnrädergetriebe 14 den Zylinder 2 antreibt. Auf den Wellen der Motoren 9, 13 sitzen inkrementale Winkelgeber 15, 16, die mit einem Regler 17 verbunden sind. Der Regler 17 enthält Stellglieder für die Leistung der Motoren 9, 13 und steht mit den Motoren 9, 13 in Verbindung.

Kern der Sicherheitseinrichtung ist eine Mitnehmerkupplung 18 mit Kupplungshälften 19, 20. Jede Kupplungshälfte 19, 20 ist mit dem Zahnrädergetriebe 12 bzw. 14 gekoppelt. Im Normalzustand laufen die Kupplungshälften 19, 20 synchron, d. h. die Zahnflanken der trapezförmigen Zähne 21 liegen nicht aneinander an. Das Zahnspiel 22 erlaubt eine gewisse Drehwinkelabweichung in dessen Bereich der Regler 17 Regelabweichungen ausgleichen kann. Wenn die Drehwinkeldifferenz ein bestimmtes Maß überschreitet, dann kommt es zu einer Anlage der Zahnflanken der Zähne 21, so daß das eine Antriebssystem mit dem zweiten Antriebssystem durch die Mitnehmerkupplung 18 gekoppelt ist. Das Zahnspiel 22 kann durch axiale Verschiebung einer oder beider Kupplungshälften in gewissen Grenzen eingestellt werden. Um beim Ausfall eines Motors 9, 13 einen Notbetrieb aufrecht erhalten zu können, lassen sich die Kupplungshälften 19, 20 der Kupplung 18 mit einer Schraubverbindung 23 starr verbinden.

Bezugszeichenliste

1 Zylinder

2 Zylinder

3 Greifersystem

4 Greifersystem

5 Greiferauflagen

6 Greiferauflagen

7 Zylindermantel

8 Freiraum

9 Motor

10 Seitenwand

11 Seitenwand

12 Zahnrädergetriebe

13 Motor

14 Zahnrädergetriebe

15 Winkelgeber

16 Winkelgeber

17 Regler

18 Mitnehmerkupplung

19 Kupplungshälfte

20 Kupplungshälfte

21 Zähne

22 Zahnspiel

23 Schraubverbindung


Anspruch[de]
  1. 1. Sicherheitseinrichtung für Regelungen oder Steuerungen von Antriebseinheiten an einer Druckmaschine, bei der die Teilaggregate einer Druckmaschine einzeln oder in Gruppen mechanisch voneinander entkoppelt von mehreren Motoren synchron rotatorisch mittels Zahnrädergetriebe antreibbar sind und bei der weiterhin mindestens eine Meßanordnung für den Gleichlauf der Teilaggregate oder der Gruppen von Teilaggregaten vorgesehen ist, die mit einer Steuer- oder Regeleinrichtung für die Drehzahl oder das Drehmoment der Motoren verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zahnrädergetrieben (12, 14) zweier benachbarter Teilaggregate oder Gruppen von Teilaggregaten eine Kupplung (18) angeordnet ist, deren Kupplungshälften (19, 20) jeweils mit synchron laufenden Zahnrädern des jeweiligen Zahnrädergetriebes (12, 14) gekoppelt sind, wobei nach Überschreitung einer vorgegebenen Drehwinkeldifferenz zwischen den Kupplungshälften (19, 20) diese zur Drehmomentenübertragung gekuppelt sind.
  2. 2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (18) als formschlüssige Mitnehmerkupplung ausgebildet ist, bei der bei Überschreitung einer vorgegebenen Drehwinkeldifferenz ineinandergreifenden Zähne (21) der einen Kupplungshälfte (19) auf die Zahnflanken von Zähnen (21) der anderen Kupplungshälfte (20) auflaufen.
  3. 3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kupplungshälfte (19, 20) axial verstellbar ist.
  4. 4. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer definierten Drehwinkelstellung die Kupplungshälften (19, 20) starr miteinander verbindbar sind.






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