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Dokumentenidentifikation DE102005019539A1 09.11.2006
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Antrieb von Rotationskörpern einer Druckmaschine
Anmelder Koenig & Bauer AG, 97080 Würzburg, DE
Erfinder Riese, Martin, Dr.-Ing., 01445 Radebeul, DE;
Kohl, Bernd, 01662 Meißen, DE;
Singer, Stefan, 01445 Radebeul, DE;
Zirnstein, Bodo, 01445 Radebeul, DE
DE-Anmeldedatum 27.04.2005
DE-Aktenzeichen 102005019539
Offenlegungstag 09.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.11.2006
IPC-Hauptklasse B41F 13/008(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B41F 27/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Antrieb von Rotationskörpern einer Druckmaschine, die in einer ersten Betriebsart mit unterschiedlichen Phasenlagen und in einer zweiten Betriebsart mit gleicher Phasenlage rotieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kosten für Einzelantriebe zu reduzieren, ohne das Zeitsparpotential von Einzelantrieben bei der Durchführung von Hilfsprozessen zu vermindern.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren oder eine Vorrichtung mit
- ersten Rotationskörpern, die mit einer gleichen ersten Phasenlage von einem Antriebsräderzug angetrieben werden, und
- weiteren Rotationskörpern, die in der ersten Betriebsart weitere Phasenlagen aufweisen und mit dem Antriebsräderzug synchronisiert sind,
wobei
- den weiteren Rotationskörpern Einzelantriebe zugeordnet werden,
- bei Aktivierung der zweiten Betriebsart die weiteren Rotationskörper durch die Einzelantriebe in die erste Phasenlage gedreht und mit den ersten Rotationskörpern synchronisiert werden und
- bei Deaktivierung der zweiten Betriebsart die weiteren Rotationskörper in ihre ursprünglichen Phasenlagen für die erste Betriebsart zurückgedreht und mit dem Antriebsräderzug synchronisiert werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Antrieb von Rotationskörpern einer Druckmaschine, die in einer ersten Betriebsart mit unterschiedlichen Phasenlagen und in einer zweiten Betriebsart mit gleicher Phasenlage rotieren.

Die bedruckstoff- und druckbildführenden Rotationskörper (Druckzylinder, Übergabetrommeln, Gummituchzylinder, Plattenzylinder ...) von konventionellen Druckmaschinen werden über einen alle Aggregate (Druck- und Lackwerke) verbindenden Zahnräderzug (Antriebsräderzug) angetrieben.

Aufgrund der mechanischen Kopplung der Aggregate und der darin angeordneten Rotationskörper sind die Winkelstellungen der Rotationskörper zueinander festgelegt. Um die durch diskontinuierliche Bewegungen (z.B. Greifersteuergetriebe, Kanalüberrollungen an Bogendruckmaschinen) verursachten schwingungsanregenden Kräfte nicht an allen Aggregaten gleichzeitig in den Antriebsräderzug einzuleiten, sondern zeitlich zu verteilen, werden beispielsweise die Druckwerke nicht mit der gleichen Drehwinkelstellung (Phasenlage) betrieben, sondern um einen bestimmten Drehwinkel zueinander versetzt. Die Phasenlage kennzeichnet die Drehwinkellage eines charakteristischen Bezugspunktes auf der Umfangskontur eines einfach großen Rotationskörpers, beispielsweise die Drehwinkelposition des Zylinderkanals eines Plattenzylinders einer Bogenoffset-Druckmaschine, zu einem bestimmten Zeitpunkt.

Häufig wird ein Drehwinkelversatz von 120° zwischen benachbarten Druckwerken gewählt, so dass jedes dritte Druckwerk die gleichen Phasenlagen der darin angeordneten Rotationskörper aufweist. Das heißt, dass in jedem dritten Druckwerk gleiche Druckereignisse zeitgleich ablaufen.

Bei Bogenoffset-Druckmaschinen in Reihenbauweise kann dieser Drehwinkelversatz und damit die Anzahl der gleichlaufenden Druckwerke über die Wahl des Stufenwinkels &agr; (Winkel zwischen der geraden Verbindungslinie Achse Druckzylinder – Achse Übertragungszylinder und der Waagerechten) und in Abhängigkeit von den Durchmesserverhältnissen der in Kontakt stehenden Zylinder oder Trommeln festgelegt werden.

In einer Bogenoffset-Druckmaschine mit einem Stufenwinkel &agr; = 22,5° und einem Durchmesserverhältnis Plattenzylinder:Gummizylinder:Druckzylinder:Übertragungszylinder = 1:1:2:2 beträgt beispielsweise der Drehwinkelversatz 180°, d.h. die Druckzylinder in benachbarten Druckwerken sind zueinander um 180° verdreht bzw. in jedem zweiten Druckwerk laufen zeitgleich gleiche Druckereignisse ab.

Die permanente mechanische Kopplung der Rotationskörper hat den Nachteil, dass Hilfsprozesse, wie beispielsweise ein Plattenwechsel an allen Plattenzylindern der Druckwerke einer Rotationsdruckmaschine, nicht an allen betroffenen Rotationskörpern gleichzeitig durchgeführt werden können. Die Druckmaschine muss vielmehr nacheinander und gruppenweise (jeweils die Rotationskörper mit gleicher Phasenlage) mit allen beteiligten Rotationskörpern die für den jeweiligen Hilfsprozess erforderliche Drehwinkelstellung anfahren. Wenn beispielsweise eine Bogenoffset-Druckmaschine 9 Druckwerke besitzt und die Phasenlagen benachbarter Druckwerke um 120° versetzt sind, kann ein Plattenwechsel zuerst in den Werken 1, 4, 7, danach in den Werken 2, 5, 8 und zuletzt in den Werken 3, 6, 9 gleichzeitig stattfinden.

Wenn eine Bogenoffset-Druckmaschine eine Bogenwendung aufweist, müssen die Druckplatten in den Druckwerksgruppen vor und nach dem Wendeaggregat nacheinander gewechselt werden, da durch die Wendeeinrichtung und die Formatverstellung kein fester Drehwinkelbezug zwischen den Druckwerken vor und nach dem Wendeaggregat besteht. Eine Druckmaschine mit 3 Druckwerken vor und 3 Druckwerken nach der Wendung und mit 120° Phasenlagenversatz benötigt 6 Zyklen für den Plattenwechsel an allen Plattenzylindern. Der dafür benötigte Zeitaufwand steht der Forderung nach kurzen Rüst- und Auftragwechselzeiten entgegen.

Zur Reduzierung des Zeitbedarfs für Hilfsprozesse bei z.B. einem Auftragswechsel ist aus der DE 196 23 224 C1 oder der DE 199 03 869 A1 bekannt, alle Plattenzylinder einer Bogenoffset-Druckmaschine aus dem Antriebsräderzug herauszulösen und einzeln anzutreiben, um die synchrone Rotation der Plattenzylinder mit gleicher Phasenlage für gleichzeitigen Plattenwechsel in allen Druckwerken zu ermöglichen.

Nachteilig an dieser Lösung ist der hohe Kostenaufwand für die Ausstattung aller Druckwerke mit Einzelantrieben, die Motoren, Antriebsregler, Drehwinkel-Lagegeber und zusätzliche elektrische Verbindungen umfassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Kosten für die Einzelantriebe zu reduzieren, ohne das Zeitsparpotential von Einzelantrieben bei der Durchführung von Hilfsprozessen zu vermindern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des ersten Anspruchs oder ein Verfahren mit den Merkmalen des dritten Anspruchs gelöst.

Der Grundgedanke der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, die am Hilfsprozess beteiligten Rotationskörper in Abhängigkeit von ihrer Phasenlage mit Einzelantrieben auszustatten (partieller Einzelantrieb).

Indem nicht alle der für die Dauer der Hilfsprozesse zu synchronisierenden Rotationskörper mit Einzelantrieben ausgerüstet werden, sondern nur diejenigen, welche eine von einer Bezugsphasenlage (erste Phasenlage) abweichende Phasenlage aufweisen, können die Kosten für die Einzelantriebe an den Rotationskörpern mit Bezugsphasenlage eingespart werden. Die Rotationskörper mit der ersten Phasenlage werden gemeinsam vom vorhandenen Antriebsräderzug der Druckmaschine in die für den jeweiligen Hilfsprozess erforderliche Drehwinkelposition gedreht, während die übrigen Rotationskörper zeitgleich dazu von den Einzelantrieben in diese Drehwinkelposition gedreht werden.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass sich mit einer reduzierten Anzahl von Einzelantrieben die gleiche Zeiteinsparung wie bei vollständiger Ausstattung mit Einzelantrieben ergibt. Der größte Kostenspareffekt für die Einzelantriebskonfiguration tritt ein, wenn die Gruppe der Rotationskörper mit Bezugsphasenlage, die vom Antriebsräderzug angetrieben wird, die Gruppe mit der höchsten Anzahl von Rotationskörpern bildet.

Die Erfindung soll am Beispiel einer Bogenoffset-Druckmaschine mit partiellem Einzelantrieb der Plattenzylinder näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen haben folgende Bedeutung:

1 schematische Darstellung einer Bogenoffset-Druckmaschine mit partiellem Einzelantrieb

Wie aus der 1 ersichtlich, besteht die Bogenoffset-Druckmaschine aus 4 Druckwerken DW1...4, wobei von den Druckwerken nur die doppelt großen Druckzylinder und die einfach großen Gummituchzylinder GZ1..4 und Plattenzylinder PZ1..4 dargestellt sind. Alle vier Druckwerke DW1...4 werden über einen Antriebsräderzug ARZ, der durch die im Eingriff stehenden Antriebszahnräder der einzelnen Zylinder DZ1..4, GZ1...4, PZ1...4 in den Druckwerken DW1...4 und den Übergabetrommeln ÜT1...3 zwischen den Druckwerken DW1...4 gebildet wird, angetrieben. Der Antriebsmoment für den Antriebsräderzug ARZ wird in bekannter Weise von einem oder mehreren (nicht dargestellten) Hauptantrieben bereitgestellt. Zwischen den Druckwerken DW1...4 besteht eine Phasenlagendifferenz von 120°, d.h. die Gummituch- und die Plattenzylinder GZ1, GZ4, PZ1, PZ4 im ersten und vierten Druckwerk DW1, DW4 befinden sich in der gleichen Drehwinkelstellung bzw. weisen die gleiche (erste) Phasenlage auf.

Im Druckbetrieb (erste Betriebsart) werden die Farbauszüge im ersten und vierten Druckwerk DW1, DW4 gleichzeitig auf die Bogen übertragen, während die Druckteilbilder im zweiten Druckwerk DW2 um einen Drehwinkel von 120° versetzt zur ersten Phasenlage des ersten Druckwerkes DW1 und im dritten Druckwerk DW3 um 240° versetzt zum ersten Druckwerk DW1 auf die Bogen übertragen wird. Dementsprechend rotieren die (weiteren) Plattenzylinder PZ2, PZ3 im zweiten und dritten Druckwerk DW2, DW3 mit um 120° bzw. um 240° gegenüber dem ersten oder vierten Druckwerk DW1, DW4 versetzten (weiteren) Phasenlagen.

Bei einem Wechsel des Druckauftrages müssen die Druckplatten auf allen Plattenzylindern PZ1...4 gewechselt werden. Der Plattenwechsel ist ein Hilfsprozess (zweite Betriebsart), bei dem die Plattenzylinder PZ1...4 in eine bestimmte, in allen Druckwerken DW1...4 gleiche Drehwinkelposition des mit Plattenklemmvorrichtungen ausgestatteten Zylinderkanals verdreht werden müssen, damit das Entfernen der alten Druckplatte und das Aufziehen der neuen Druckplatte ohne größeren manuellen Aufwand durchgeführt werden kann.

Wenn alle Plattenzylinder PZ1...4 in konventioneller Weise vom Antriebsräderzug ARZ angetrieben werden, muss der Antriebsräderzug ARZ zunächst in die gemeinsame Plattenwechselposition des ersten und vierten Druckwerkes DW1, DW4 gedreht werden. Nach Abschluss des Plattenwechselvorganges wird der Antriebsräderzug ARZ um 120° weitergedreht bis in die Plattenwechselposition des Plattenzylinders PZ2 im zweiten Druckwerk DW2. Ist der Plattenwechsel auch dort vollzogen, wird der Antriebsräderzug ARZ um weitere 120° gedreht bis in die Plattenwechselposition des dritten Druckwerkes DW3. Eine konventionelle 4-Werke-Druckmaschine benötigt somit drei Zyklen für einen kompletten Plattenwechsel.

Eine vollständig mit Plattenzylinder-Einzelantrieben ausgestattete 4-Werke-Druckmaschine benötigt dagegen nur einen Plattenwechselzyklus, weil alle Plattenzylinder unabhängig vom Antriebsräderzug und gleichzeitig in die Plattenwechselposition gedreht werden können, erfordert aber den Investitionsaufwand für 4 Einzelantriebe. Erfindungsgemäß wird bei der beispielhaften 4-Werke-Druckmaschine lediglich den (weiteren) Plattenzylindern PZ2, PZ3 am zweiten und dritten Druckwerk DW2, DW3 jeweils ein Einzelantrieb M1, M2 zugeordnet, wodurch der Investitionsaufwand im Vergleich zu einer vollständig mit Einzelantrieben ausgestatteten Druckmaschine auf 50% reduziert werden kann.

Die Plattenzylinder PZ1, PZ4 im ersten und vierten Druckwerk DW1, DW4 bleiben im Antriebsräderzug ARZ eingebunden, da sie eine übereinstimmende Phasenlage aufweisen und keine separate Verdrehbarkeit erfordern. Die übereinstimmende Phasenlage wird als Bezugs- oder erste Phasenlage und die vom Antriebsräderzug ARZ angetriebenen Plattenzylinder PZ1, PZ4 werden in analoger Weise als erste Rotationskörper bezeichnet.

Die in erfindungsgemäßer Weise mit nur zwei Einzelantrieben M1, M2 ausgestattete Druckmaschine benötigt ebenfalls nur einen Plattenwechselzyklus. Während die (ersten) Plattenzylinder PZ1, PZ4 im ersten und vierten Druckwerk DW1, DW4 gemeinsam vom Antriebsräderzug ARZ in die Plattenwechselposition gedreht werden, werden die (weiteren) Plattenzylinder PZ2, PZ3 im zweiten und dritten Druckwerk DW2, DW3 parallel dazu durch die zugeordneten Einzelantriebe M1, M2 von ihren (weiteren) Phasenlagen in die erste Phasenlage der vom Antriebsräderzug ARZ bewegten Plattenzylinder PZ1, PZ4 gedreht, bis alle Plattenzylinder PZ1...4 annähernd zum gleichen Zeitpunkt die gemeinsame Plattenwechselposition erreicht haben. Dabei können die weiteren Plattenzylinder PZ2, PZ3 zunächst in einer "Einholbewegung" in die erste Phasenlage der Plattenzylinder PZ1, PZ4 im ersten und vierten Druckwerk DW1, DW4 gedreht werden und danach alle Plattenzylinder PZ1...4 mit synchronisierter Phasenlage in die Plattenwechselposition rotieren. Es ist ebenso möglich, dass zur Verkürzung der Plattenwechselzeit die einzeln angetriebenen Plattenzylinder PZ2, PZ3 unabhängig voneinander und zunächst unabhängig von der Phasenlage der vom Antriebsräderzug ARZ angetriebenen Plattenzylinder PZ1, PZ4 auf dem jeweils kürzesten Weg in die Plattenwechselposition gedreht werden und zeitlich synchronisiert mit den ersten Plattenzylindern PZ1, PZ2 die Plattenwechselposition erreichen. In beiden Fällen werden die Drehbewegungen der einzeln angetriebenen Plattenzylinder PZ2, PZ3 mit den Drehbewegungen der ersten Rotationskörpern PZ1, PZ4 bzw. des Antriebsräderzuges ARZ synchronisiert, so dass beispielsweise die gemeinsame Drehwinkelposition zum Plattenwechsel annähernd gleichzeitig von allen Rotationskörpern PZ1...PZ4 erreicht wird.

Bei Deaktivierung der zweiten Betriebsart, d.h. im Beispiel bei Beendigung des Plattenwechsels und Übergang zum Druckbetrieb, werden die weiteren Rotationskörper PZ2, PZ3 in ihre ursprünglichen Phasenlagen für die erste Betriebsart zurückgedreht und wieder mit dem Antriebsräderzug ARZ synchronisiert.

Die separate Drehbarkeit der Plattenzylinder PZ2, PZ3 ist in der Zeichnung symbolisch durch den fehlenden Kontakt der Zylinderkonturen mit den benachbarten Gummizylindern GZ2, GZ3 dargestellt.

Gegenüber der Variante des Einzelantriebes aller Plattenzylinder PZ1...4 wird mit dem partiellen Einzelantrieb der gleiche Effekt, nämlich die Einsparung der Zeit von zwei Plattenwechselzyklen, bei halbem Kostenaufwand erreicht.

Ähnlich deutliche Vorteile sind bei anderen Maschinenkonfigurationen zu erzielen, z.B. bei einer Bogenwendeeinrichtung nach dem ersten Druckwerk oder bei einer 5-Farben-Druckmaschine, bei denen jeweils die Investition in einen einzigen Plattenzylinder-Einzelantrieb ausreicht, um die Zeit eines Plattenwechselzyklus einzusparen.

Die erfindungsgemäße Konfiguration von Druckmaschinen mit Einzelantrieben ist auf alle Rotationskörper anwendbar, die temporär phasengleiche Bewegungen ausführen.

Ebenso liegt die Kopplung der Einzelantriebe M1, M2 für die Plattenzylinder PZ2, PZ3 auch mit den zugeordneten Gummituchzylindern GZ2, GZ3 zur synchronisierten Durchführung anderer Hilfsprozesse, beispielsweise von Waschprozessen, im Rahmen der Erfindung. Die Synchronisierung der Einzelantriebe M1, M2 erfolgt in bekannter Weise über (nicht dargestellte) Drehwinkelgeber an den einzeln angetriebenen Rotationskörpern (Plattenzylinder PZ2, PZ3) und zugeordnete Drehwinkelgeber beispielsweise an benachbarten Rotationskörpern, die über den Antriebsräderzug ARZ bewegt werden (im Beispiel an den Gummituchzylindern GZ2, GZ3), wobei die Drehwinkelsignale von (nicht dargestellten) Antriebsreglern verarbeitet werden, die die Synchronisierung mit dem Antriebsräderzug ARZ ausführen.

Durch die Reduzierung der Anzahl von Einzelantrieben wird das Antriebssteuersystem vereinfacht und von Synchronisierungsaufgaben entlastet, so dass kürzere Reaktionszeiten und geringere Schwingungsneigung bei längeren Maschinen mit einer höheren Anzahl an Druckwerken erreicht werden.

DW1..4
Druck- oder Lackwerke
DZ1..4
Druckzylinder
GZ1...4
Gummituchzylinder
PZ1...4
Plattenzylinder
ÜT1...3
Übergabetrommeln
ARZ
Antriebsräderzug
M1,M2
Einzelantriebe


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Antrieb von Rotationskörpern einer Druckmaschine, die in einer ersten Betriebsart unterschiedliche Phasenlagen und in einer zweiten Betriebsart die gleiche Phasenlage einnehmen,

wobei

– die Phasenlage die Drehwinkellage eines Rotationskörpers zu einem bestimmten Zeitpunkt ist,

– erste Rotationskörper (PZ1, PZ4) mit einer gleichen ersten Phasenlage mit einem Antriebsräderzug (ARZ) verbunden sind,

– weitere Rotationskörper (PZ2, PZ3) in der ersten Betriebsart weitere Phasenlagen aufweisen und mit dem Antriebsräderzug (ARZ) synchronisiert sind,

– nur den weiteren Rotationskörpern (PZ2, PZ3) Einzelantriebe (M1, M2) zugeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die weiteren Rotationskörper (PZ2, PZ3) in der zweiten Betriebsart mit den ersten Rotationskörpern (PZ1, PZ4) synchronisierbar sind. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei

– bei Aktivierung der zweiten Betriebsart die weiteren Rotationskörper (PZ2, PZ3) mit den ersten Rotationskörpern (PZ1, PZ4) synchronisiert und

– bei Deaktivierung der zweiten Betriebsart die weiteren Rotationskörper (PZ2, PZ3) in ihre Phasenlagen für die erste Betriebsart zurückgedreht und mit dem Antriebsräderzug (ARZ) synchronisiert werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei in der zweiten Betriebsart die weiteren Rotationskörper (PZ2, PZ3) durch die Einzelantriebe (M1, M2) in die erste Phasenlage gedreht und mit den ersten Rotationskörpern (PZ1, PZ4) synchronisiert werden. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Rotationskörper (PZ1, PZ2, PZ3, PZ4) Plattenzylinder einer Bogenrotationsdruckmaschine sind, die erste Betriebsart dem Druckbetrieb entspricht und die zweite Betriebsart ein Plattenwechselvorgang ist.






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