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Dokumentenidentifikation DE10151490A1 30.04.2003
Titel Diagonalregister für Druckmaschinen, insbesondere Bogenoffsetmaschinen mit Lackierwerk
Anmelder Heidelberger Druckmaschinen AG, 69115 Heidelberg, DE
Erfinder Förch, Peter, Dr., 67435 Neustadt, DE
DE-Anmeldedatum 18.10.2001
DE-Aktenzeichen 10151490
Offenlegungstag 30.04.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.04.2003
IPC-Hauptklasse B41F 13/14
IPC-Nebenklasse B41F 21/12   
Zusammenfassung Ein Diagonalregister für Druckmaschinen, insbesondere Bogenoffset-Maschinen mit Lackierwerk besitzt einen an zwei beanstandeten Lagern (14, 14a, 15) in den Seitenwänden (16, 17) der Druckmaschine gelagerten Umführzylinder (13, 13a, 13b), der mittels Exzenter (18) schrägstellbar ist und der - außerhalb des vom Exzenter (18) abgewandten Lagers (14, 14a) - mit einem Zahnrad (19, 19a) in Drehrichtung steht.
Die Besonderheit besteht darin, dass das Zahnrad (19, 19a) separat in der zugeordneten Seitenwand (16) der Druckmaschine gelagert (23) und über eine nur die Torsionskräfte übertragende Gelenkverbindung (24, 27, 27a) mit dem Umführzylinder (13a, 13b) verbunden ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Diagonalregister nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Diagonalregister hat die Funktion, Schräglagefehler beim Mehrfarbendruck in Bogenrotationsdruckmaschinen durch Schrägstellung des Umführzylinders zu vermeiden. Die Schrägstellung des Umführzylinders im Lackierwerk wird üblicherweise dadurch realisiert, dass man das zahnradferne Lager des Umführzylinders (sog. Bus-Lager) innerhalb eines Exzenters anordnet, welcher seinerseits in der Seitenwand der Druckmaschine drehverstellbar gelagert ist. Zum Stand der Technik werden die DE 40 12 928 A1 und die EP 1 000 738 A1 genannt.

Da bei den bisher bekannt gewordenen Diagonalregistern das Zahnrad seitlich des sog. AS- Lagers fest mit dem Umführzylinder verschraubt ist, kommt es bei Schrägstellung des Umführzylinders zu einem Verkippen des Zahnrads, wobei dieses über den Hebelarm (BS-LagerunglZahneingriff) ausgelenkt wird. Durch den Zahneingriff mit benachbarten Zahnrädern verändert sich das Zahnspiel. So stellt sich in der Anordnung der Zahnräder - bei einer +1-mm-Stellung des Exzenters (bzw. des Umführzylinders) - minimales Zahnspiel und bei einer -1-mm-Stellung des Exzenters (bzw. des Umführzylinders) ein maximales Zahnspiel ein. Hierbei ist zu beachten, dass bei der +1-mm-Stellung das Zahnspiel ein gewisses Mindestmaß nicht unterschreiten darf. Auch bei 0-Stellung des Exzenters (der Umführzylinder steht hier exakt horizontal) stellt sich somit immer ein größeres Zahnspiel ein.

Durch das größere Zahnspiel wird vor allem die Bogenübergabe gestört. Eine geringere Reproduzierbarkeit führt zu einem sog. Dublieren im Lackierwerk. Des Weiteren werden Stöße in den Räderzug eingeleitet, die bis zu den Druckwerken weitergeleitet werden und somit ebenfalls Druckprobleme verursachen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bisher mit einer (notwendigen) Schrägstellung des Umführzylinders verbundene radiale Auslenkung und Verkippung des Zahnrades zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Diagonalregister der eingangs bezeichneten Gattung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die Erfindung wird vorteilhafterweise eine Entkopplung des Zahnrades vom Umführzylinder hinsichtlich der Radialkräfte bewirkt. Vom Zahnrad wird somit nur noch das Drehmoment auf den Umführzylinder übertragen. Radialkräfte dagegen werden durch die Lagerungen aufgenommen, so dass eine radiale Auslenkung und Verkippung des Zahnrades nicht mehr stattfinden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Grundgedankens der Erfindung können den Patentansprüchen 2-7 entnommen werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im Folgenden detailliert beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 - in Seitenansicht - den Zahnradplan einer Bogenoffset- Druckmaschine mit Lackierwerk,

Fig. 2 - in Pfeilrichtung A (Fig. 1) betrachtet - ein Diagonalregister im Lackierwerk der Druckmaschine nach Fig. 1, wobei Zahnrad und Umführzylinder noch in herkömmlicher Weise miteinander gekuppelt sind,

Fig. 3 - anhand einer schematischen Darstellung - die bei der Diagonalregisterkonstruktion nach Fig. 1 auftretende Problematik,

Fig. 4 - in (schematischer) Darstellung entsprechend Fig. 2 - eine Ausführungsform eines Diagonalregisters, bei dem Umführzylinder und Zahnrad nach dem Kardanprinzip miteinander gekuppelt sind, und

Fig. 5 und 6 - jeweils in Darstellung entsprechend Fig. 2 bzw. Fig. 4 - zwei Varianten eines Diagonalregisters, bei dem Umführzylinder und Zahnrad durch eine Metallmembrankupplung miteinander drehverbunden sind.

Bei der Darstellung nach Fig. 1 handelt es sich um eine in ihren (strichpunktiert skizzierten) Außenkonturen mit 10 bezifferte Bogenoffset-Druckmaschine, deren konstruktive Grundkonzeption bekannt ist, so dass sich detaillierte Ausführungen hierzu erübrigen. Entsprechendes gilt grundsätzlich auch für die - ebenfalls strichpunktiert angedeuteten - sämtlich in Drehverbindung miteinander stehenden Zahnräder der Druckmaschine 10.

Der für die Erfindung maßgebende Teil der Druckmaschine 10 ist mit 11 bezeichnet. Es handelt sich hierbei um das Lackierwerk mit Diagonalregister 12. Ein solches Diagonalregister geht im Einzelnen aus Fig. 2 hervor (siehe hierzu auch Fig. 3). Es besteht im Wesentlichen aus einem Umführzylinder 13 für die in der Druckmaschine 10 zu verarbeitenden Bogen (nicht gezeigt), der an zwei beabstandeten Lagern 14, 15 in Seitenwänden 16 (AS) bzw. 17 (BS) der Druckmaschine 10 drehbar gelagert ist.

Um den Umführzylinder 13 in eine Schräglage stellen zu können - siehe hierzu die (aus Gründen der Anschaulichkeit überhöht dargestellte) Schrägstellung 13' in Fig. 3 -, ist das BS-Lager 15 in einem Exzenter 18 befestigt, der seinerseits in der Seitenwand 17 drehverstellbar angeordnet ist.

Bei dem aus Fig. 2 und 3 ersichtlichen Diagonalregister 12 wird der Umführzylinder 13 von einem Zahnrad 19 angetrieben, welches - außerhalb des AS-Lagers 14 bzw. der Seitenwand 16 - durch Bolzen 20, 21 starr mit dem Umführzylinder 13 verbunden ist. Wird nun der Umführzylinder 13 durch Verstellung des Exzenters 18 in die in Fig. 3 mit 13' bezifferte Schrägstellung gebracht, so ergibt sich - infolge der starren Verbindung von Zahnrad 19 und Umführzylinder 13 - eine entsprechende Schrägstellung 19' des Zahnrads 19, verbunden mit einer radialen Verschiebung des Zahnrad-Mittelpunkts 22 um den Wert x. Die Folge ist eine Veränderung des Zahnspiels, wodurch die Bogenübergabe gestört wird und - wegen der dadurch bedingten geringeren Reproduzierbarkeit - ein Dublieren im Lackwerk 11 (Fig. 1) auftritt. Außerdem pflanzen sich durch die Schrägstellung (19') und die Außermittigkeit (x) des Zahnrads 19 auftretende Stöße in den gesamten Zahnräderzug (Fig. 1) der Druckmaschine 10 fort.

Fig. 4 zeigt nun eine Lösung, wie die im Vorstehenden geschilderten Probleme vermieden werden können. Hierbei sind - der Übersichtlichkeit halber - die der Konstruktion nach Fig. 2 und 3 entsprechenden Bauteile mit denselben Bezugszeichen wie dort - bei Abweichungen gegenüber Fig. 2 und 3 ergänzt durch den Buchstaben "a" - versehen.

Ein Unterschied gegenüber der AusfUhrungsform nach Fig. 2 bzw. 3 besteht zunächst darin, dass das Zahnrad 19a unabhängig von der AS-Lagerung 14a des Umführzylinders 13a an einem separaten Lager 23 in der Seitenwand 16 gelagert ist.

Eine wesentliche Besonderheit liegt nun darin, dass die notwendige Drehverbindung (zur Übertragung der Torsionskräfte) zwischen Zahnrad 19a und Umführzylinder 13a nicht durch eine starre Verbindung, sondern durch eine Kupplung 24 erfolgt, die nach dem Kardanprinzip arbeitet. Zwischen Zahnrad 19a und Umführzylinder 13a werden somit nur Torsionskräfte übertragen, nicht jedoch auch Kippbewegungen wie sie bei einer Schrägstellung des Umführzylinders 13a auftreten (vgl. hierzu Fig. 3).

Um einen Gleichlauf von Zahnrad 19a und Umführzylinder 13a zu gewährleisten, besteht die Kupplung 24 aus zwei hintereinandergeschalteten (in Fig. 4 schematisch dargestellten) Kreuzgelenken 25 und 26.

Eine solche Kreuzgelenkkonstruktion zum Zwecke des Gleichlaufs zweier gekuppelter Wellen, die verschiedene Winkelstellungen zueinander einnehmen können, ist im Prinzip bekannt, so dass in Fig. 4 auf eine detaillierte Darstellung verzichtet werden konnte. Die Kupplung 24 ist vorteilhafterweise in der Lage, einen Radial- und Winkelversatz des Umführzylinders 13a gegenüber dem Zahnrad 19a auszugleichen. Zur Übertragung des Drehmoments ist es wichtig, dass die Kupplung 24 spielfrei arbeitet.

Denkbar ist es auch, anstelle einer Kupplung mit zwei Kreuzgelenken ein homokinetisches Gelenk zu verwenden, wie es beispielsweise im Automobilbau bei zugleich angetriebenen und lenkbaren Rädern zur Anwendung kommt.

Bei der Variante nach Fig. 5 entsprechen Lagerung 23 bzw. 14a, 15 des Zahnrads 19a bzw. des Umführzylinders 13a der Ausführungsform nach Fig. 4, so dass für die betreffenden übereinstimmenden Bauteile gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 4 (bzw. Fig. 2 und 3) verwendet werden.

Auch bei der Variante nach Fig. 5 ist die Verbindung zwischen Zahnrad 19a und Umführzylinder 13a dergestalt ausgeführt, dass ausschließlich Torsionskräfte übertragen werden können. Hierfür ist eine insgesamt mit 27 bezifferte Metallmembrankupplung eingesetzt. Eine solche Metallmembrankupplung erweist sich insofern als besonders vorteilhaft, als sie einerseits absolut spielfrei ist, andererseits aber auch hohe Drehmomente problemlos zu übertragen vermag, da sie eine hohe Drehsteifigkeit besitzt.

Im Einzelnen weist die Metallmembrankupplung 27 zwei Membrangehäuse 28, 29 auf, in denen jeweils eine Metallmembran 30 bzw. 31 drehfest angeordnet ist. Die beiden Metallmembranen 30, 31 sind durch eine Zwischenwelle 32 miteinander verbunden. Die Längsachse der Metallmembrankupplung 27 deckt sich - wie aus Fig. 5 erkennbar - mit der (in 0°-Stellung des Umführzylinders 13a) gemeinsamen Rotationsachse 33 von Umführzylinder 13a und Zahnrad 19a.

Damit die Metallmembrankupplung 27 den notwendigen Gleichlauf von Umführzylinder 13a und Zahnrad 19a gewährleistet, ist einerseits dem Abstand der beiden Metallmembranen 30, 31 voneinander Beachtung zu schenken. Zum anderen kommt es darauf an, welchen Abstand die Metallmembrankupplung 27 vom AS-Lager 14a des Umführzylinders 13a besitzt. Der Abstand zwischen den beiden Metallmembranen 30 und 31 ist in Fig. 5 mit "a" bezeichnet. Den Abstand der zahnradferneren Metallmembran 31 vom AS-Lager 14a des Umführzylinders 13a kennzeichnet der Buchstabe "b". Um auch bei einem Winkelversatz des Umführzylinders 13a gegenüber dem Zahnrad 19a gleiche Winkelgeschwindigkeiten dieser beiden Bauteile, und damit Gleichlauf derselben zu gewährleisten, muss die Bedingung a = b erfüllt sein.

Auch bei der Variante nach Fig. 6 kommt eine Metallmembrankupplung - hier mit 27a bezeichnet - zum Einsatz. Im Unterschied zur Ausführungsform nach Fig. 5 liegt jedoch die Metallmembrankupplung 27a nicht vollständig außerhalb des AS-Lagers 14a des Umfflhrzylinders 13b, sondern lediglich das Membrangehäuse 28 mit der Membran 30. Dagegen ist die zweite Metallmembran - 31 - in einer zylindrischen Ausnehmung 34 des Umführzylinders 13b befestigt. Somit bildet hier der Umführzylinder 13b selbst gewissermaßen das zweite Membrangehäuse. Die Ausführungsform der Metallmembrankupplung 27a nach Fig. 6 erfordert deshalb eine vergleichsweise große Längserstreckung der hier mit 32a bezifferten Zwischenwelle. Die Anordnung der Metallmembran 31 innerhalb des Umführzylinders 13b erfordert die konstruktive Besonderheit, dass der mit 35 bezifferte Lagerzapfen des Umfflhrzylinders 13b eine in die zylindrische Ausnehmung 34 einmündende zentrische Bohrung 36 aufweist, um den Durchtritt der Zwischenwelle 32a zur der Metallmembran 31 zu ermöglichen.

Wichtig für den notwendigen Gleichlauf von Umführzylinder 13b und Zahnrad 19a sind die Abstände "a" bzw. "b" der Metallmembranen 30 bzw. 31 vom AS-Lager 14a des Umführzylinders 13b. Für gleiche Winkelgeschwindigkeiten und damit Gleichlauf gilt hier wiederum: a = b. Bezugszeichenliste 10 Druckmaschine

11 Lackierwerk

12 Diagonalregister

13 Umführzylinder

13' Schrägstellung des Umführzylinders 13

13a Umführzylinder

13b Umführzylinder

14 AS-Lager

14a AS-Lager

15 BS-Lager

16 Seitenwand

17 Seitenwand

18 Exzenter

19 Zahnrad

19a Zahnrad

19' Schrägstellung des Zahnrads 19

20 Bolzen

21 Bolzen

22 Zahnradmittelpunkt

23 Zahnradlager

24 Kupplung

25 Kreuzgelenk

26 Kreuzgelenk

27 Metallmembrankupplung

27a Metallmembrankupplung

28 Membrangehäuse

29 Membrangehäuse

30 Metallmembran

31 Metallmembran

32 Zwischenwelle

32a Zwischenwelle

33 Rotationsachse

34 zylindrische Ausnehmung

35 Lagerzapfen

36 zentrische Bohrung


Anspruch[de]
  1. 1. Diagonalregister für Druckmaschinen mit einem an zwei beabstandeten Lagern (14, 14a, 15) in den Seitenwänden (16, 17) der Druckmaschine gelagerten Umführzylinder (13, 13a, 13b), der schrägstellbar ist und der - außerhalb des vom Exzenter (18) abgewandten Lagers (14, 14a) - mit einem Zahnrad (19, 19a) in Drehverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (19, 19a) separat in der zugeordneten Seitenwand (16) der Druckmaschine gelagert (23) und über eine nur die Torsionskräfte übertragende Gelenkverbindung (24, 27, 27a) mit dem Umführzylinder (13a, 13b) verbunden ist.
  2. 2. Diagonalregister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (19) über eine Kupplung (24) mit zwei hintereinandergeschalteten Kreuzgelenken (25, 26) mit dem Umführzylinder (13a) drehverbunden ist (Fig. 4).
  3. 3. Diagonalregister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (19) über eine Kupplung mit einem homokinetischen Gelenk mit dem Umführzylinder (13a) drehverbunden ist.
  4. 4. Diagonalregister nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkverbindung (24, 27, 27a) zwischen Zahnrad (19, 19a) und Umführzylinder (13a, 13b) zumindest in Drehrichtung spielfrei ausgebildet ist.
  5. 5. Diagonalregister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (19a) über eine spielfreie Metallmembrankupplung (27, 27a) mit dem Umführzylinder (13a, 13b) in Drehverbindung steht (Fig. 5 und 6).
  6. 6. Diagonalregister nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallmembrankupplung (27, 27a) aus zwei beabstandeten je eine Metallmembran (30 bzw. 31) enthaltenden Membrangehäusen (28, 29) und einer koaxial zu den Membrangehäusen (28, 29) angeordneten, die beiden Metallmembranen (30, 31) verbindenden Zwischenwelle (32, 32a) besteht.
  7. 7. Diagonalregister nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallmembrankupplung (27) insgesamt zwischen dem Zahnrad (19a) und dem zahnradseitigen Lager (14a) des Umführzylinders (13a) angeordnet ist, derart, dass der Abstand (a) der beiden Metallmembranen (30, 31) gleich dem Abstand (b) der zahnradferneren Metallmembran (31) vom zahnradseitigen Lager (14a) des Umführzylinders (13a) ist (Fig. 5).
  8. 8. Diagonalregister nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass nur das eine - zahnradnahe - Metallmembrangehäuse (28) außerhalb des zahnradseitigen Lagers (14a) des Umführzylinders (13b) angeordnet, das zweite Metallmembrangehäuse (34) jedoch unmittelbar innerhalb des Umführzylinders (13b) ausgebildet ist, und dass der Abstand (a) der zahnradnahen Metallmembran (30) vom zahnradseitigen Lager (14a) des Umführzylinders (13b) gleich dem Abstand (b) der innerhalb des Umführzylinders (13b) angeordneten zahnradferneren Metallmembran (31) vom zahnradseitigen Lager (14a) des Umführzylinders (13b) ist (Fig. 6).






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