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Dokumentenidentifikation DE69701481T2 10.08.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0788879
Titel Rotationsdruckmachine
Anmelder Bobst S.A., Lausanne, CH
Erfinder Branas, Jose, 1671 Rue, CH;
Rota, Daniel, 1018 Lausanne, CH
Vertreter H. Weickmann und Kollegen, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69701481
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 04.02.1997
EP-Aktenzeichen 971016571
EP-Offenlegungsdatum 13.08.1997
EP date of grant 22.03.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.08.2000
IPC-Hauptklasse B41F 13/14
IPC-Nebenklasse B41F 13/00   B41F 13/008   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationsdruckmaschine für Band- oder Scheibenelemente, und insbesondere eine Vielfarbendruckmaschine, umfassend mehrere Grundfarben-Druckstationen, wobei sich die Aufdrucke überlagern, um das Endbild zu ergeben. Jede Station umfaßt unter anderem einen unteren Klischeezylinder, der zusammenarbeitet einerseits mit einem Einfärbezylinder und einem darunterliegenden Transferzylinder, und andererseits mit einem oberen Andrückzylinder.

Als solches beschreibt das Dokument EP 352 483 eine Druckmaschine, bei der alle Andrückzylinder von Winkelgetrieben angetrieben werden, die in Eingriff mit einer ersten, durch einen ersten Elektromotor angetriebenen mechanischen Welle sind, und alle Klischeezylinder sind angetrieben ausgehend von einer zweiten mechanischen Welle, die durch einen zweiten Elektromotor angetrieben wird. Diese beiden Motoren sind durch eine digitale Rachenzentrale gesteuert, welche die Winkelgeschwindigkeit der Klischeezylinder-Welle in dem Fall anpaßt, in dem ihr Durchmesser jenem der Andrückzylinder nicht entspricht, wodurch die Notwendigkeit entfällt, sie auszuwechseln.

Allerdings ist dieser Typ eines Antriebs mittels einer oder zweier Wellen, die mit Winkelgetriebemechanismen ausgestattet sind, eher lästig. Auch die Genauigkeit dieses Antriebs ist begrenzt, umso mehr, als ein Ruck in einer der Stationen sich auf die anderen fortsetzt. Ferner kann sich dieser Antrieb wegen seiner niedrigen mechanischen Eigenfrequenz leicht in Schwingung versetzen.

Das Dokument FR 2 541 179 beschreibt eine Maschine zur Anfertigung von Faltschachteln ausgehend von Kartonblättern, bei der ein Druckabschnitt mit vier Druckgruppen zwischen einen stromaufwärtigen Einführabschnitt und stromabwärtige Förder-, Einkerbungs-, Schneide-, Falt- und Aufnahmeabschnitte geschaltet ist. Ein Gleichstrommotor M1 treibt die unteren und oberen Transportmittel jeder Druckgruppe ari, deren Klischeezylinder einzeln von vier Gleichstrommotoren M2 - M5 angetrieben werden. Die Einstellung des Längsregisters zwischen den Druckgruppen wird durchgeführt, indem man elektrisch auf die Winkelstellung jedes der Motoren M2 - M5 einwirkt. Der Klischeezylinder jeder Druckgruppe ist derart gestaltet, daß auch er seitlich verlagert werden kann, um die Drucke verschiedener Gruppen zueinander ausrichten zu können. Hierzu ist er auf Lagern angebracht, die eine seitliche Verlagerung des Zylinders bei Einwirkung von Motoren M105 bis M108 erlauben.

Diese Maschine umfaßt eine Antriebsvorrichtung für die Motoren M 1 bis M5, die sich zusammensetzt aus einer Steuergruppe, umfassend einen Sollwerterzeugungsschaltkreis und einen Motorsynchronisierungsschaltkreis; eine Rechengruppe, gebildet durch einen Mikrocomputer mit Eingangs-/Ausgangsschaltkreisen; eine Signalaufbereitungsgruppe, umfassend ein Organ zur Richtungsunterscheidung und Multiplikation der Pulse, die von Pulsgeneratoren G1 bis G5 der Motoren M1 bis M5 stammen, sowie einen Aufbereitungsschaltkreis zur Zwischenphasenbildung und zur Aufbereitung von Signalen, die von der ersten und zweiten Gruppe stammen; und eine Steuerlogikgruppe, zusammengesetzt aus einem Logikschaltkreis zur Auswahl der Antriebe und einem Logikschaltkreis zur Auswahl manueller Steuerungen.

Diese Vorrichtung verwirklicht zwischen den Motoren M2 bis M5 eine virtuelle elektrische Welle zur Synchronisierung der Druckgruppen, indem sie sie auf den Hauptmotor M1 zum allgemeinen Antrieb der Blätter einstellt, wobei sie elektrische Pulse eines Codierers desselben empfängt. Insbesondere verwirklicht diese Vorrichtung die Überwachung der Übereinstimmung zwischen den programmierten Werten und dem wirklichen Zustand, in dem sich die Organe der Maschine befinden; ferner eine Vorpositionierung der Motoren M 1 bis M5 bei einer Veränderung der Arbeit oder nach einem Bruch der sie verbindenden elektrischen Welle; ferner die Durchführung von Winkelkorrekturen bei den Motoren M1 bis M5, sei es auf Befehl mittels eines Druckknopfs oder durch Einheiten zur Überwachung des Registers der Blätter, sowie die Durchführung seitlicher Korrekturen durch Einwirkung auf die Motoren M105 bis M108; und ferner eine Überwachung des regulären Betriebs der verschiedenen Motoren.

Genaugenommen ist diese Maschine jedoch durch die Nachteile behindert, die Gleichstrommotoren eigen sind, nämlich: ihren Platzbedarf aufgrund von notwendigerweise ziemlich großen Durchmessern; die regelmäßigen Wartungsarbeiten an den Bürsten, die das Anschließen der Rotorschaltkreise bei herkömmlichen Maschinen erlauben, oder ihr Preis im Fall sogenannter "brushless" - Motoren, da in diesem Fall große Magneten auf den Rotor gesintert werden müssen, um die Pole zu bilden.

Eine neue Entwicklung, die beispielsweise unter der Bezeichnung SYNAX im Katalog des Elektromotorherstellers MANNESMANN REXROTH vom September 1994 beschrieben ist, besteht in der Verwendung von asynchronen Elektromotoren mit sogenannter "vektorieller" Steuerung, deren elektronische Schaltkreise zur Überwachung und Regelung der Winkelstellung des Motors mittels einer Übertragungsschleife mit einer Zentrale zur elektronischen Berechnung der Synchronisierung der Stationen untereinander verbunden sind, wobei diese Zentrale an jeden Überwachungsschaltkreis einen "fortlaufenden", d. h. sich mit der gewünschten Geschwindigkeit der - Maschine verändernden Stellungssollwert sendet.

Ein erster Vorteil von Asynchronmotoren besteht darin, daß sie bei Kauf und Wartung billiger sind, da ihre Rotoren nur dicke Windungen umfassen, die auf sich selbst kurzgeschlossen sind.

Der Hauptvorteil von Asynchronmotoren ist die bemerkenswerte Genauigkeit des Ausgangsmoments und daher der Geschwindigkeit und der Winkelstellung, die durch eine sogenannte "vektorielle" Steuerung erhalten wird, bei der die Versorgung des Stators mittels eines Spannungswechselrichters durch Einwirkung auf die Frequenz und auf die Amplitude der Statorspannung erfolgt. Alternativ kann man anstelle einer Steuerung der Statorfrequenz eine Steuerung der Statorspannungsphase bezüglich des Rotorflusses durchführen, was die Erlangung einer schnelleren Reaktion erlaubt.

Nützlicherweise werden die Positionssollwerte von der Rechenzentrale zu den Steuerschaltkreisen entlang einer optischen Faserschleife digital übertragen, da diese Übertragung besonders unempfindlich gegenüber in Werkstätten vorhandenen elektromagnetischen Störungen ist.

Ferner kennt man Winkelcodierer, die dazu ausgelegt sind, am Ende der Drehachse angebracht zu sein und die ein sinusförmiges Ausgangssignal erzeugen, dessen Interpolation die Bestimmung der Winkelstellung der Achse bis auf 1 /2000000 Millimeter erlaubt. Folglich erlaubt die durch einen Steuerschaltkreis, dessen Rückkopplungsschleife das Signal eines solchen Codierers empfängt, durchgeführte Regelung die Sicherstellung einer Synchronisierungsgenauigkeit unter 0,005 Winkelgrad, was bei einem Klischeezylinder mit dem üblichen Durchmesser im Bereich von 800 Millimetern einem Umfangsfehler von 0,07 Millimetern entspricht, d. h. deutlich unter dem in der Druckerei üblicherweise tolerierten Positionierfehler von 0,10 Millimetern.

Man kann daher vorschlagen, die Ausgangsachse des Vektor- Asynchronmotors direkt mit der Achse des Klischeezylinders zu verbinden, was es erlaubt, eine übliche Untersetzungsgetriebe - Ankopplung wegzulassen, die stets ein elastisches Spiel aufweist, welches die Übertragung des Moments und der Position stört. Als Verbesserung wird vorgeschlagen, eine dem Rotor des Motors und dem Klischeezylinder gemeinsame Achse vorzusehen, wobei diese Achse einen größeren Durchmesser aufweist und hohl ist, um das Verhältnis zwischen der Momentübertragungssteifheit und dem Trägheitsmoment zu optimieren.

Wie in der Beschreibung der Gleichstrommotorenmaschine erwähnt, ist es ferner wichtig, während der Herstellung die Position eines Klischeezylinders als Funktion jener der anderen korrigieren zu können, wenn sich der entsprechende Druck als nicht mehr im Register erweist. Wenn der Fehler in der Fortbewegungsrichtung des Elements auftritt, spricht man von einem "Längsfehler", und es empfiehlt sich, die Umfangsstellung der Druckplatte zu verändern, also die Winkelstellung des entsprechenden Zylinders. Wenn der Fehler quer auftritt, spricht man von einem "Seitenfehler", und es empfiehlt sich, den Klischeezylinder entlang seiner Achse zu verlagern.

Das Dokument EP 401 656 beschreibt beispielsweise eine Vorrichtung zum Antreiben und Regeln eines Klischeezylinders und seines Andrückzylinders, welche Vorrichtung an einer einzigen Seite der Maschine angeordnet ist. Bei dieser Vorrichtung wird das Antriebsmoment der Zylinder durch drei in Reihe befindliche Zahnräder mit Schraubenverzahnungen übertragen. Das zweite Zahnrad ist auf der Achse des Klischeezylinders mittels eines Lagers drehbar angebracht. Ein Doppelzahnrad weist neben dem ersten Zahnrad mit Schraubenverzahnung einen Zahnkranz mit Geradverzahnung auf, der in Eingriff ist mit einem Zahnrad mit ebenfalls gerader Verzahnung, das fest auf der Achse des Klischeezylinders angebracht ist. Das Seitenregister erfolgt dann, indem man die Achse des Klischeezylinders vorbewegt oder zurückzieht, was wegen der Geradverzahnungen und des losen zweiten Rads keine Auswirkung auf die Drehgeschwindigkeit der Zylinder hat. Das Umfangsregister erfolgt durch Verlagerung des Doppelzahnrads parallel zur Achse, also des ersten Schraubenrads bezüglich des zweiten, was die Umfangsstellung des Klischeezylinders bezüglich des Andrückzylinders weiterbewegt oder zurückbewegt.

Die Dokumente US 4 782 752, EP 262 298, EP 154 836, DE 27 20 313 und FR 2 380 137 beschreiben andere äquivalente Vorrichtungen, deren Mechanismen zur Korrektur des Längs- und Seitenregisters ein Getriebe mit Schraubenverzahnung und ein anderes mit Geradverzahnung umfassen, wobei die Korrekturen getrennt, per Hand oder mittels Elektromotoren aus der Entfernung durchgeführt werden können. Nebenbei erlaubt die Verwendung von Getrieben das Einfügen einer Untersetzung, welche die erforderliche Motorleistung verringert und die ebenso die erforderliche Auflösung der späteren Korrekturberechnungen um den Wert des Untersetzungsfaktors teilt.

Jedoch beinhalten diese bekannten Doppelkorrekturvorrichtungen die Verwendung von Untersetzungsvorrichtungen mit zwischen dem Antriebsmotor und der Achse des Klischeezylinders eingefügten Getrieben, wobei der Betrieb der Untersetzungsgetriebe als Funktion der gewünschten Korrektur durch eine Gruppe von Pleuelstangen, Nocken oder Hebeln verändert wird, die entweder auf das eine oder das andere Zahnrad oder auf dieses oder jenes andere Stützlager der Zylinderachse wirken. Zunächst ist die Herstellung dieser komplizierten Vorrichtungen teuer. Ferner beinhalten diese Vorrichtungen beträchtliche Trägheiten, die entweder manuell oder mittels starker Motoren überwunden werden müssen, welche die Durchführung der Korrektur verlangsamen. Ferner führt die unvermeidliche Abnutzung der Teile im Verlauf der Zeit zu mechanischen Spielen in den Vorrichtungen, die die Korrekturgehauigkeit verändern.

Folglich verringern diese Auswirkungen beträchtlich den Vorteil der Verwendung von komplizierten Elektromotoren, insbesondere von Asynchronmotoren mit vektorieller Hochpräzisionssteuerung. Für diesen Typ von Motoren verwendende Maschinen bleibt man folglich bei einer komplizierten Längsregistersteuerung mit Hilfe von Schiebezylindern zur Veränderung der Bandspannung zwischen zwei Stationen, und es ist keine Seitenkorrektur vorgesehen.

Das Dokument EP 699 524, welches zum Stand der Technik wie in Artikel 54(3) EPÜ definiert, gehört, betrifft eine Offset-Druckmaschine, deren Druckzylinder direkt von einem Elektromotor angetrieben wird, der durch eine Zentraleinheit gesteuert wird, welche die Stationen untereinander durch Überwachung und Regelung der Winkelstellung jeder Klischeezylinderachse synchronisiert. Eine Vorrichtung, die von jeder Station gedruckte Registermarken liest, ermittelt den Fehler des Seiten- und Längsregisters für jede Station.

Das Dokument EP 693 374 beschreibt ein elektrisches Steuersystem, das besonders geeignet für Rotationsdruckmaschinen ist, die insbesondere mit einem Winkelcodierer ausgestattet sind, welcher ein Signal erzeugt, das für die Winkelstellung jeder der an die Druckzylinder gekoppelten Motorachsen repräsentativ ist.

Das Dokument EP 644 048 betrifft das Zusammenschließen von Gummituchzylindern und Klischeezylindern einer Druckmaschine zu einer einzigen Zylindergruppe und zu einer Umfangsregisterregefung der Zylinder.

Das Dokument US 4 484 522 offenbart ein automatisiertes System zur Einstellung des Registers mittels Erfassung von Registermarken für eine Farbdruckmaschine mit optischen Einheiten, die mittels eines Computers steuerbar sind, was die Steuerung des Seiten- und Längsregisters erlaubt.

Die Druckzylinder werden vor jedem Druckbeginn automatisch zueinander eingestellt.

Das Dokument US 3 742 850 betrifft einen Mechanismus zur Einstellung des Seiten- und Längsregisters in einer Rotationsdruckmaschine, welche einerseits den Winkelzusammenhang zwischen der Antriebswelle und der Druckrolle verändert und andererseits eine Querverlagerung der Position der letztgenannten erlaubt.

Schließlich schlägt das Dokument US 4 414 898 ein Verfahren zur Ausbildung eines Druckzylinders vor, der seitlich in seinen Lagern einstellbar ist, und beschreibt insbesondere sein Befestigungssystem, bei dem die Motorachse von einem lösbaren Lager gehalten wird, und bei dem der Klischeezylinder auf dieser Achse durch Festklemmen seiner beiden Endnaben zwischen einem ersten festen Konus und einem zweiten lösbaren Konus befestigt ist, der dazu ausgelegt ist, in Richtung des ersten durch eine mechanische Vorrichtung geschoben zu werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Druckmaschine auf Grundlage von Vektor-Asynchronmotoren zum direkten Antrieb der Klischeezylinder, und erwünschtenfalls auch der Andrückzylinder, wobei diese Maschine ferner Mittel zur manuellen oder automatischen Doppelkorrektur des Längs- und des Seitenregisters der Druckplatten umfaßt, wobei jeder zwischen einem Motor und seinem Klischeezylinder eingefügte Untersetzungsmechanismus vermieden wird.

Diese Korrekturmittel müssen möglichst genau sein, d. h. sie müssen wirksam auf sehr feine Fehler reagieren, und zwar auf dynamische Weise, d. h. innerhalb einer sehr kurzen Antwortzeit. Hierzu müssen diese Mittel zunächst Organe umfassen, deren Aufbau sowohl starr sein muß, um keine Biegefehler zu verursachen als auch einfach, um ihre Herstellungskosten zu senken. Ferner müssen die Organe spielfrei oder mit einfacher Kompensation montierbar sein, um angemessene Korrekturkräfte genau übertragen zu können.

Diese Ziele werden mit einer Rotationsdruckmaschine gemäß dem Anspruch erreicht.

Die Erfindung wird anhand einer Ausführungsform besser verstanden werden, die keinesfalls beschränkend herausgegriffen ist und in den beigefügten Figuren erläutert ist, in denen:

- Fig. 1 ein Prinzipschema der erfindungsgemäßen Maschine ist,

- Fig. 2 ein Prinzipschema der Vorrichtung zur Korrektur des Seiten- und des Längsfehlers einer Druckstation der Maschine ist,

- Fig. 3 eine Längsschnittansicht eines Elektromotors ist, der in einer Druckstation der Maschine mit seinem Klischeezylinder verbunden ist, und

- Fig. 4 eine Perspektivansicht der Befestigung eines Winkelcodierers am Maschinenrahmen ist.

In Fig. 1 ist schematisch ein Bandelement 4, wie z. B. eine Papier- oder Kartonbahn dargestellt, das nacheinander in drei Druckstationen 1, 2 und 3 gelangt, die jeweils einen Klischeezylinder 16 umfassen, der einem nach Art einer Walze arbeitenden Andrückzylinder 14 gegenüberliegt. Im erläuterten Beispiel hinterlassen diese Stationen nacheinander einen quadratischen, einen kreisförmigen und dann einen kreuzförmigen Druck, die sich genau überlagern sollen.

Inder erläuterten Maschine sind alle Achsen 24 der Andrückzylinder 14 mechanisch mit einer einzigen Antriebswelle 54 verbunden, die die Maschine von stromaufwärts nach stromabwärts entlang ihrer Druckstationen durchläuft. Die Ankopplung dieser Achsen 24 der Andrückzylinder wird mittels Winkelgetrieben 34 mit konischen Zahnrädern verwirklicht. Diese Welle 54 wird durch einen Elektromotor 110 angetrieben, der von einem ersten Elektronikschaltkreis 100 zur Überwachung und Regelung der Winkelstellung gesteuert wird. Die Winkelstellung a0 der Welle 54, die das Fortschreiten des Bands 4 widerspiegelt, wird von einem Codierer 64 ausgelesen, dessen für diese Winkelstellung repräsentatives elektrisches Signal an die Rückkopplungsschleife des Schaltkreises 100 angelegt wird.

Ferner ist der Klischeezylinder 16 jeder der Stationen 1, 2 und 3 direkt auf einer Ausgangsachse 65 eines Elektromotors angebracht, d. h. daß der Rotor 26 dieses Motors direkt am Ende dieser Achse angebracht ist, während der Stator 36 mit dem Maschinenrahmen verbunden ist. Übrigens ist der Durchmesser dieser Achse 65 verhältnismäßig groß, im Bereich von 50 bis 80 mm, um große Momente ohne elastische Spannung zu übertragen, aber sie ist in ihrer Mitte auch hohl, um ihr Trägheitsmoment zu verringern. Vorteilhafterweise sind diese Motoren Asynchron- Wechselstrommotoren, die von einem Elektronikschaltkreis zur Überwachung und Regelung der Winkelstellung 101, 102 bzw. 103 für jede der Stationen gesteuert werden.

Bei dieser Maschine sind alle Überwachungs- und Regelschaltkreise 100- 103 mittels eines Schleifennetzes mit einer zentralen Recheneinheit 10 verbunden. Diese Einheit umfaßt eine Tastatur zur Eingabe von Daten und Befehlen, einen Mikroprozessor, eine Mehrzahl von Speicher, die Programme und Verwaltungsdaten als Funktion von Maschineneigenschaften enthalten, sowie einen Bildschirm zur Anzeige der eingegebenen Parameter und/oder der am Ausgang der Schleife anliegenden Daten. Vorzugsweise ist diese Übertragungsschleife durch ein Koaxialkabel aus optischen Fasern gebildet, wobei eine erste Ader den Ausgang der Zentraleinheit 10 mit dem Steuerschaltkreis 100 des Antriebsmotors der Gruppe von Andrückzylindern verbindet, wobei eine zweite Ader den Schaltkreis 100 mit dem Steuerschaltkreis 101 des Motors der ersten Station verbindet, wobei eine dritte Ader den Schaltkreis 101 mit dem Steuerschaltkreis 102 des Motors der zweiten Station verbindet, wobei eine vierte Ader den Schaltkreis 102 mit dem Steuerschaltkreis 103 des Motors der dritten Station verbindet, und wobei schließlich eine fünfte Ader die Rückschleifenbildung zur zentralen Recheneinheit 10 sicherstellt.

Auf dieser Übertragungsschleife werden Positionssollwertinformationen für jeden der Motoren für einen gegebenen Zeitpunkt t übertragen: p0(t), der für die gewünschte Winkelstellung des Motors 110, also der Welle 54 und daher alle Andrückzylinder 14 repräsentativ ist, wobei Werte pL1(t), pL2(t) und pL3(t) definiert werden, die für die gewünschte Winkelstellung der Stationsmotoren 1, 2 bzw. 3 und daher der entsprechenden Klischeezylinder repräsentativ sind. Jeder Sollwert wird durch die Recheneinheit 10 derart gebildet, daß er die Länge der Maschine berücksichtigt, insbesondere Zwischenräume zwischen den Stationen, und das Format jeder evtl. auf Zylindern unterschiedlichen Durchmessers angeordneten Druckplatte berücksichtigt, und zwar derart, daß eine strenge Synchronisierung der Stationen zueinander gewährleistet wird, was dazu führt, daß sich die Drucke korrekt überlagern, um am Ende ein Qualitätsbild zu ergeben. Diese Stellungsanweisungen sind "fortlaufend", d. h. sie entwickeln sich mit der Zeit als Funktion der gewünschten Produktionsgeschwindigkeit der Maschine.

Man bemerkt somit anstelle einer zur Welle 54 parallelen herkömmlichen mechanischen Welle eine virtuelle elektrische Synchronisierungswelle, bei der alle Motoren der Maschine einzeln der Rechenzentrale 10 untergeordnet sind.

Ferner liefert in jeder Station ein Winkelcodierer 56 ein Signal a1, a2 und a3, das repräsentativ ist für die momentane Winkelstellung des entsprechenden Rotors 26 und somit des Klischeezylinders, wenn man davon ausgehen kann, daß die Achse 65 wegen ihrer Abmessungen hinreichend starr ist. In jeder Station wird das von diesem Codierer 56 erzeugte Signal an die Rückkopplungsschleife des entsprechenden elektronischen Schaltkreises zur Überwachung und Regelung 101, 102 und 103 angelegt.

Diese identischen Überwachungs- und Regelschaltkreise 101-103 versorgen direkt die Statoren ihrer entsprechenden Motoren mit elektrischer Dreiphasen - Wechselenergie, die jeweils durch Statorintensitätswerte Is1-Is3 gekennzeichnet ist, mit einer Spitze - Spitze - Spannungsamplitude Us1-Us3 und der Frequenz f1-f3.

Im unteren Teil der Fig. 2 ist das Prinzipschema des Überwachungs- und Regelschaltkreises 101 erläutert. Dieser Schaltkreis umfaßt zunächst eine erste Untergruppe zur Regelung des Moments G, umfassend einen Schaftkreis Ki, der elektrische Statorenergie Is1, Us1 und f1 erzeugt, sowie eine Rückkopplungsschleife zum Lesen entweder der Intensität pro Phase oder des Flusses zur Bildung eines evtl. Korrekturfehlers.

Derartige Schaltkreise zur Überwachung des Moments Ki für Asynchronmotoren sind bekannt. Beispielsweise beschreibt das Dokument US-3 824 437 einen Schaltkreis, bei dem man das Magnetfeld in seinem Eisenspalt und den Statorstrom mißt; man wandelt den gemessenen Statorstrom in zwei Statorstromkomponenten um, die bezüglich des gemessenen Magnetfelds um 90º versetzt orientiert sind; man regelt eine der um 90º versetzten Statorstromkomponenten, die proportional ist zur Amplitude des Sollwerts des effektiven Rotor - Totalflusses auf einen konstanten Pegel, der durch eine konstante Eingangs - Referenzgröße festgelegt ist, welche der Amplitude des Sollwerts des effektiven Rotor- Totaflusses entspricht; und man ändert die andere Statorstromkomponete um 90º versetzt zu einer zweiten Referenz- oder Steuergröße, die an den Eingang angelegt ist und proportional zum Sollwertsmoment des Asynchronmotors ist. Ein im Dokument SU - 193 604 beschriebenes anderes Steuerverfahren für einen Asynchronmotor besteht darin, daß man Phase für Phase die momentanen Phasenströme des Stators eines Asynchronmotors regelt, indem man die Sollwerte und die Messungen der momentanen Phasenströme des Stators vergleicht, daß man den Statorstrom mit der 90º versetzten Summe von zwei Statorstromkomponenten ändert, von denen die eine konstant ist und dem zu erzielenden konstanten Magnetfluß entspricht, wobei die andere variabel ist als Funktion einer Steuergröße, die dem Sollwertsmoment des Asynchronmotors entspricht. Gleichzeitig ändert man die Frequenz des Statorstroms mit der Summe von zwei Frequenzen, deren eine jene der Rotorrotation ist, wobei die andere der Änderung des Sollwertsmoments unterworfen wird.

Der Überwachungs- und Regelschaltkreis 101 umfaßt ferner eine Schleife zur Regelung der Geschwindigkeit auf Grundlage des vom Winkelcodierer 56 ausgegebenen Signals PL1 (a), wobei dieses Signal in der Rückkopplungsschleife zeitlich abgeleitet wird, um eine effektive Geschwindigkeitsinformation zu erhalten, die mit dem Sollwert verglichen wird zur Feststellung eines evtl. Fehlers und anschließenden Geschwindigkeitsregelung im Schaltkreis kV, der mit dem Schaltkreis zur Überwachung des Moments Ki in Reihe ist.

Tatsächlich möchte man bei der erfindungsgemäßen Maschine insbesondere einen Stellungssollwert sicherstellen. Hierzu wird die vom Codierer 56 ausgegebene Information pH (a) ebenfalls mit dem von der Übertragungsschleife aus optischen Fasern erhaltenen Sollwertsignal pL1 (t) verglichen zur Feststellung eines evtl. Stellungsfehlers und zur nachfolgenden Stellungsregelung im Schaltkreis Kp, der in Reihe mit dem Geschwindigkeitsregelschaltkreis Kv ist. Somit spiegelt die Winkelstellung der Motorausgangsachse 65 gleichsam den am Eingang angelegten Sollwert wieder.

Insbesondere ist erfindungsgemäß, wie in Fig. 3 besser zu sehen ist, die Achse 65 drehbar in Rollen- oder Nadellagern 40, 40' und 40" angeordnet, die auch gewünschtenfalls eine Axialverlagerung ermöglichen, wobei diese Axialverlagerung einerseits den Rotor 26 und andererseits den Klischeezylinder 16 mitnimmt. Genauer gesagt, sind diese Lager mittels Reibringen 42 in Kontakt mit der Achse 65. Das erste Lager 40 ist in einem Sockel 32 installiert, der hinten am Stator 36 des Motors angeordnet und am Maschinenrahmen 37 durch das Gehäuse 33 des Elektromotors befestigt ist. Das zweite Lager 40' ist zwischen dem Elektromotor und dem Klischeezylinder 16 angeordnet, genauer gesagt ist es in einem mit dem Rahmen 37 verbundenen Kranz 38 installiert. Das dritte Lager 40" wiederum ist am anderen Ende der Achse 65 und des Zylinders 16 in einem Block 80 des Rahmens installiert, der dazu ausgelegt ist, nach hinten verlagert zu werden, um außer Eingriff zu gelangen.

Wie in den Fig. 1 und 3 erläutert, ist die Axialstellung der Gruppe Rotor/Achse/Zylinder 26/65/16 durch eine Gabel 55 festgelegt, die in Eingriff mit einem von der Achse vorstehenden Kragen 45 ist, wobei diese Gabel parallel zur Achse durch einen Mechanismus 35 verlagert werden kann, der durch einen synchronen Schrittmotor 25 angetrieben wird, der wiederum von einem elektronischen Überwachungsschaltkreis 1 5 gesteuert wird.

Genauer gesagt ist der Kragen 45 aus zwei Lagern zusammengesetzt, die auf die Achse 65 gepreßt sind und gegen eine Schulter 44 dieser Achse durch eine Mutter 43 gedrückt werden, die in Eingriff mit einem Außengewinde der Achse ist, wobei dieses Drücken über einen Abstandsring 41 erfolgt, der den Zugang zur Gabel 55 frei läßt.

Aus Steifheitsgründen ist die Gabel 55 selbst mittels eines Kugellagers 53 entlang einer parallel zur Achse 65 im Rahmen 37 angebrachten Stützachse 58 angebracht. Diese Gabel wird durch einen zweiteiligen Schlitten 52 zur Axialverschiebung gebracht, der in Eingriff mit einer Doppelendlosschraube 30 ist. Die Einstellung der Pressung dieser beiden Teile des Schlittens 52 erlaubt die Beseitigung jedes Restspiels. Das Ende der Endlosschraube 30 trägt eine Rolle 29, die von einem Zahnriemen 28 angetrieben wird, der in Eingriff mit dem Ausgangsritzel 27 eines Schrittmotors 25 ist, der starr an einem oberen Flansch 39 des Rahmens 37 angebracht ist.

Wie man feststellen kann, läßt sich diese Anordnung in sehr starrer Weise verwirklichen. Die Genauigkeit der Verlagerung der Gabel 55 und somit der Achse 65 wird erhalten einerseits durch die Ganghöhe der Mikrometerschraube 30 und andererseits durch das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Rolle 29 und des Ritzels 27.

Ferner ist der Winkelcodierer 56 am Ende der Achse 65 hinten am Motor angebracht. Insbesondere ist die Befestigung 46 des Codierergehäuses am festen Sockel 32 derart, daß sie eine Axialverlagerung dieses Gehäuses erlaubt, um stets in genauer Entsprechung mit seinem inneren Drehmechanismus 57 zu bleiben, welche wiederum mit der Achse 65 verbunden ist, ist aber derart, daß sie dieses Gehäuse streng in einer festen und bezüglich dieses Sockels 32 genauen Winkelstellung hält.

Wie in den Fig. 3 und 4 besser zu sehen ist, ist diese Befestigung 46 hierzu aus einer Mehrzahl von Lamellen in Form konzentrischer Kränze 47 zusammengesetzt, die durch diametrale Paare von Bindungen 48 aneinander befestigt sind, wobei ein Paar zwischen zwei Lamellen im rechten Winkel bezüglich des folgenden Paars versetzt ist. Da diese Lamellen dünn sind, sind sie in Axialrichtung biegsam. Andererseits verhindert die Kranzform dieser Lamellen jede Drehung bezüglich der Zentralachse. Dieser Codierer 56 ist durch einen am Sockel 32 befestigten Deckel 31 geschützt.

Die erfindungsgemäße Druckmaschine umfaßt ferner eine Vorrichtung zur Registrierung von am Rand des Bands durch jede der Stationen gedruckten Marken, wobei diese Registrierung die Feststellung evtl. Fehler des Längs - und Seitenregisters des einen oder des anderen Drucks erlaubt. Wie in den Fig. 1 und 2 erläutert, bewegen sich die Marken 5 unter einem optischen Lesekopf 21, der auf einen Lichtstrahl fokussiert, welcher von einem ersten Teil eines Bündels optischer Fasern 23 geschickt wird. Das reflektierte Licht wird vom Lesekopf 21 gelesen und durch den zweiten Teil der optischen Faser 23 zu photoempfindlichen Elementen 20 geleitet, deren erzeugte elektrische Signale an eine Registerüberwachungseinheit 22 angelegt werden.

Diese Überwachungseinheit 22 umfaßt einen Verarbeitungsschaltkreis 220 zur Aufbereitung und Auswahl von Signalen, die sie entweder zu einem Schaltkreis zur Berechnung des Längsfehlers 222 oder zu einem Schaltkreis zur Berechnung des Seitenfehlers 224 schickt. Der Schaltkreis 222 umfaßt drei Ausgangsleitungen, die es erlauben, ein für den Längsfehler dL1 repräsentatives Signal an den Überwachungs- und Regelschaltkreis 101 der ersten Station anzulegen und in analoger Weise für einen Registerfehler dL2 und dL3 repräsentative Signale an die Überwachungs- und Regelschaltkreise 102 und 103 der entsprechenden Stationen anzulegen. Parallel umfaßt der Schaltkreis zur Berechnung des Seitenfehlers 224 unter anderem drei Ausgänge, die es erlauben, ein für den Seitenregisterfehler dl1 repräsentatives Signal an den Vorverstärkungs- und Überwachungsschaltkreis 15 des Motors 25 der ersten Station anzulegen und parallel für die Seitenfehler repräsentative Signale dl2 und dl3 an die Steuerschaltkreise der Seitenkorrekturmotoren 25 der Stationen 2 bzw. 3 anzulegen.

Wenn somit durch die Uberwachungseinheit 22 ein Seitenregisterfehler bei einer der Stationen erfaßt wird, löst das entsprechende Korrektursignal dl(i) die Drehung des betroffenen Motors 25 in der einen oder anderen Richtung aus, was die Gabel 55 und somit die Achse 65 zusammen mit ihrem Klischeezylinder vor - oder zurückbewegt und somit die Seitenposition der fehlerhaften Druckplatte korrigiert.

Der Seitenfehlerkorrekturbereich beträgt üblicherweise +/-5 mm. Bei Verwendung eines eher langgliedrigen Asynchronmotors; beispielsweise mit aktiven Teilen mit einer Länge im Bereich von 500 mm, stellt man fest, daß der Versatz des Rotors bezüglich des Stators aufgrund einer Seitenkorrektur unter einem Prozent ihrer Gesamtlänge bleibt, was nur sehr schwache Störungen der Flüsse bewirkt, die ferner schnell durch den elektronischen Überwachungs- und Regelschaltkreis 10(i) aufgefangen werden. Ferner hat die Verlagerung aufgrund einer Korrektur des Seitenregisters keinen Einfluß auf die Genauigkeit der Auslesung des Winkelcodierers 56 gehabt, dank seiner Spezialbefestigung 46, womit folglich die Fortsetzung eines korrekten Betriebs des Überwachungs- und Regelschaltkreises des Vektor - Asynchronmotors möglich ist.

Allerdings erlaubt diese strenge Beachtung des guten Funktionierens der Steuerung dieses Asynchronmotors erst dann seine Verwendung auch zur Durchführung der Längsfehlerkorrekturen. Mit Bezug auf Fig. 2 wird das Längsfehlersignal dL1 direkt zur Addition des Sollwerisignals pL1 (t) und des. Rückkopplungssignals pL1 (a) am Eingang des Überwachungs- und Regelschaltkreises 101 hinzugefügt. Dieser Registerfehler dL1 wird also einfach und von selbst so behandelt, als ob er in Wirklichkeit nur ein durch die Rückkopplung nachgewiesener Fehler wäre. Der Asynchronmotor beschleunigt (oder bremst) leicht während einer Umdrehung, um sich bezüglich des Fortschreitens des Bands 4, wie es durch die Rotation der Gegenzylinder 14 bedingt wird, zurückzusetzen. Dann wird eine neue Registermarke vom Lesekopf 21 gelesen. Wenn der Schaltkreis 22 einen Restfehler feststellt, wendet er erneut eine schwächere Einstellkorrektur dL1' für die folgende Umdrehung an.

Um diese Registerüberwachung zu erleichtern und zu beschleunigen, ist eine Überdimensionierung der Leistung des Asynchronmotors bis zu einem Wert zwischen 4 und 5 kW vorzuziehen. Außerdem erlaubt die Installation des Motors in direktem Eingriff mit und sehr nahe an seinem Klischeezylinder umso mehr die Verringerung von störenden Zwischentorsionsbiegungen, was dazu führt, daß sich praktisch die gesamte Korrektur sofort überträgt.

Für bestimmte Druckformate erweist es sich als nützlich, den Klischeezylinder gegen einen anderen mit unterschiedlichem Durchmesser auszutauschen. Anstatt zu einer Achse 65 aus mehreren mit zusammengeschraubten Flanschen verbundenen Abschnitten zu greifen, wie sie momentan verwendet wird, hat es sich als bevorzugt erwiesen, die Einheit dieser Achse entlang der gesamten Maschinenbreite beizubehalten, um dort nur eine lösbar befestigte zylindrische Umhüllung zu installieren. Mit Bezug auf Fig. 3 umfaßt hierbei der Zylinder 16 tatsächlich eine starre und leichte zylindrische Umhüllung, beispielsweise aus Aluminium gefertigt, an deren Enden mittels Verschweißen oder anderer Mittel zwei Naben 74 befestigt sind, die eine nach außen gerichtete konische konkave Zentralaushöhlung aufweisen.

Die Achse 65 ist dann durch einen ersten Konus 70 mit fester Position vervollständigt. Beispielsweise liegt dieser erste Konus 70 am Ring 42 an, der aus dem zweiten Rollenlager 40' herausragt. Das dem Motor entgegengesetzte Achsenende umfaßt dann einen im Lager 40" aufgenommenen ersten Teil mit eingeschränktem Durchmesser, wobei der folgende Teil dann ein Außengewinde aufweist, auf dem eine Mutter 43 in Eingriff sein kann, die es ermöglicht, einen zweiten beweglichen Konus 72 vorwärts zu schieben.

Ein Wechsel des Klischeezylinders erfolgt dann einfach dadurch, daß man das Lager 40" außer Eingriff mit der Achse bringt, indem man den beweglichen Block 80 zurückzieht und kippt. Man kann dann die Mutter 43 losschrauben, was den zweiten beweglichen Konus 72 und somit den Zylinder 16 befreit, der herausgenommen werden kann. Man stellt also fest, daß das Vorhandensein der festgehaltenen Achse 65 es erlaubt, den neuen Zylinder zu führen, der auf sie aufgefädelt wird. Der bewegliche Konus 72 wird wieder installiert und dann durch Drehung der Mutter 44 nach vorne geschoben. Die Naben 74 finden sich somit zwischen dem Konus 70 und dem Konus 72 festgeklemmt, was eine starre und spielfreie Befestigung bewirkt. Schließlich wird das Lager 40" durch Vorwärtsbewegen des Blocks 80 wieder an seine Steile gebracht. Da diese Zylinder leichter als früher sind, weisen sie insbesondere eine schnellere und genauere Handhabbarkeit auf. Man kann sogar vorsehen, einen derartigen Wechsel mittels eines Roboters zu automatisieren.

Da ferner diese vereinfachten Klischeezylinder weniger aufwendig herzustellen sind, kann man ein Spektrum von Basiszylindern bereitstellen wollen, die beispielsweise vier Standarddurchmesser aufweisen: 117,9 mm, 149,7 mm, 181,5 mm und 213,4 mm. Dies wird übrigens durch die virtuelle elektrische Welle erleichtert, die von der Zentraleinheit 10 der Maschine gesteuert wird. Tatsächlich genügt es dann, eine erneute Berechnung der fortlaufenden Stellungssollwerte des betroffenen Motors durchzuführen, im Gegensatz zur früher erforderlichen Änderung von Getrieben, um die Übereinstimmung zwischen dem Klischeezylinder und dem Andrückzylinder zu gewährleisten.

Üblicherweise ist auf den Klischeezylinder eine Hülse aus expandiertem Material gefädelt, das eine gewisse innere Radialelastizität aufweist, und auf ihrer harten Umfangsumhüllung sind die Druckplatten durch Ankleben effektiv befestigt. Um diese Installation der Hülse zu erleichtern, kann man den hohlen Zentralteil der Achse 65 ausnutzen, um einen Druckluftkreislauf zwischen dem Zylinderäußeren und dem Hülseninneren zu verwirklichen.

Genauer gesagt verbindet ein durch den Deckel 31 geschützter flexibler Schlauch 67 einen äußeren Druckluft - Anschlußstutzen 68 mit dem Innenkanal 66 der Achse. Am Ende der Achse mündet dieser Kanal 66 in eine oder mehrere Radialöffnungen 76, welche die Druckluft im Inneren des Klischeezylinders 18 abgeben. Die Endnabe kann daher einen oder mehrere Innenkanäle 75 umfassen, die die Abgabe von der Druckluft unter der Hülse 19 erlauben. Unter der Wirkung dieses Luftpolsters dehnt sich diese Hülse radial aus, wobei sie ihren Innendurchmesser erhöht, was jede Reibungskraft beseitigt. Man kann daher ein Spektrum von Hülsen mit Dicken verwenden, die zwischen 2,5 mm und 66,2 mm enthalten sind, welche einzeln oder überlagert verwendet werden.

Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Klischeezylinder mit besonders großem Durchmesser, auf dem Druckplatten direkt aufgeklebt sind, wobei diese Gestaltung in Ländern nützlich ist, wo die Versorgung mit dehnbaren Hülsen mangelhaft ist.

Zahlreiche Verbesserungen können an der Druckmaschine im Rahmen des Anspruchs vorgenommen werden.


Anspruch[de]

1. Rotationsdruckmaschine, bei der der Klischeezylinder (16) jeder Druckstation (1, 2, 3) einerseits direkt durch einen elektrischen Vektor - Asynchronmotor (26/36) angetrieben ist, der von einem elektronischen Schaltkreis zur Überwachung und Regelung (101) der Winkelstellung (a1) auf einen Sollwert (pL1, 2, 3(t)) gesteuert ist, welcher sich zeitlich entwickelt und welcher empfangen wird von einer elektronischen Rechenzentraleinheit (10) zur Synchronisierung der Stationen miteinander, und der andererseits zusammen mit seinem zugeordneten Rotor (26) verschiebungsbewegbar ist, wobei die Achsen (65) der Klischeezylinder jeweils in der Verlängerung der Rotorachse seines Motors befestigt sind oder sie diese gemeinsam haben, wobei die Druckmaschine eine Vorrichtung (20-23) umfaßt, die von jeder Station gedruckte Registermarken (5) liest und den eventuellen Seitenregisterfehler (dl1, 2, 3) und Längsregisterfehler (dL1, 2, 3) für jede Station (1, 2, 3) feststellt, wobei jeder Seitenfehler (dL1, 2, 3) dem elektronischen Schaltkreis zur Steuerung (15) eines Elektromotors (25) der entsprechenden Station zugeführt wird, der mittels eines Mechanismus (35) die Axialstellung der Gruppe Rotor/Achse/Zylinder (16/65/26) überwacht, und jeder Längsregisterfehler (dL1, 2, 3) direkt zum Stellungssollwert des Zylinders (pL1, 2, 3(t)) der entsprechenden Station addiert wird, wobei die Druckmaschine einen Winkelcodierer (56) umfaßt, der entsprechend einem mit der Achse (65) verbundenen Drehmechanismus(57) an einem der Enden der jeweiligen dieser Achsen (65) angebracht ist, um ein für die Winkelstellung (a1, 2, 3) der Achse repräsentatives Signal zu erzeugen, welches der Rückkopplungsschleife des Überwachungs- und Regelschaltkreises (101) des entsprechenden Asynchronmotors zugeführt wird, wobei der Winkelcodierer (56) am festen Maschinenrahmen mittels einer Befestigung (46) angebracht ist, die in Winkelrichtung starr ist, es dem Winkelcodierer jedoch erlaubt, den Axialverlagerungen der Achse (65) zu folgen und dabei stets in genauer Entsprechung mit seinem inneren Drehmechanismus (57) zu bleiben, wobei die Befestigung (46) des Winkelcodierers (56) eine Mehrzahl von feinen Lamellen (47) in Gestalt von coaxialen parallelen Kränzen umfaßt, die durch diametrale Paare von Bindungen (48) miteinander verbunden sind, welche von einer Lamelle zur anderen um 90º versetzt angeordnet sind.







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