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Dokumentenidentifikation DE102004002521B4 16.08.2007
Titel Lösch- und Reinigungsvorrichtung für Zylinder einer Druckmaschine
Anmelder MAN Roland Druckmaschinen AG, 63075 Offenbach, DE
Erfinder Beck, Christoph, 71579 Spiegelberg, DE;
Bogenrieder, Ulrich, 86424 Dinkelscherben, DE
DE-Anmeldedatum 17.01.2004
DE-Aktenzeichen 102004002521
Offenlegungstag 11.08.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.08.2007
IPC-Hauptklasse B41F 35/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Lösch- und Reinigungsvorrichtung für Zylinder einer Druckmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu deren Betrieb. Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 100 08 214 A1 bekannt. Sie umfaßt eine erste, sogenannte Frischtuchwelle, auf welcher der noch unbenutzte Teil eines bahnförmigen Reinigungstuches oder -vlieses aufgewickelt ist, eine zweite, sogenannte Schmutztuchwelle, auf welcher der bereits benutzte Teil des Reinigungstuches aufgewickelt ist, sowie eine Anpreßwalze, über die ein zwischen den beiden genannten Wellen befindlicher Teil des Reinigungstuches umlenkend geführt und gespannt ist.

Die Vorrichtung ist dazu bestimmt, eine direkt bebilderbare Druckform nach Beendigung eines Druckprozesses zu löschen, oder die Form vor dem Andruck oder zwischen mehreren wiederholten Andrucken zu hydrophilieren. Sie kann ferner auch dazu benutzt werden, die Oberfläche eines Gummituch- oder Gegendruckzylinders zu reinigen. Hierzu wird die in der Druckmaschine an geeigneter Stelle verschiebbar angeordnete Vorrichtung mit dem Zylinder, dem sie zugeordnet ist, so in Kontakt gebracht, daß die Anpreßwalze das Reinigungstuch gegen den Zylinder drückt. Dabei rotiert der Zylinder und es wird gleichzeitig ein Abschnitt des Reinigungstuches durch entsprechende Drehbewegungen der Schmutztuch- und der Frischtuchwelle durch den Spalt zwischen dem Zylinder und der Anpreßwalze gezogen. Auf diese Weise wird dem Kontaktbereich der Zylinderoberfläche bis zur vollständigen Entfernung der zu entfernenden Schicht oder Verunreinigung im benötigten Maße frisches Reinigungstuch zugeführt und verbrauchtes davon wegbewegt. Das Reinigungstuch ist nur einmal verwendbar.

Die Vorschubbewegung des Tuches oder Vlieses wird über einen Pneumatikmotor realisiert. Dabei wird die Hubbewegung eines Pneumatikzylinders über eine Getriebeanordnung aus Hebeln und Zahnrädern in eine Drehbewegung der Schmutztuchwelle umgewandelt. Die Bewegung erfolgt intermittierend entsprechend der Taktfrequenz, mit welcher der Pneumatikzylinder mit Druckluft beaufschlagt wird. Das Tuch wird über eine Bremse, welche an der Frischtuchwelle angreift, auf Spannung gehalten.

Da der Tuchvorschub pro Takt über den gesamten Wickelvorgang konstant sein soll, begrenzt ein mechanisch mit einem an dem Schmutztuchwickel anliegenden Abtasthebel verbundener Anschlag den Hub des Pneumatikzylinders entsprechend dem Wickeldurchmesser, d.h. der Hub wird mit zunehmendem Wickeldurchmesser immer kleiner, um den Anstieg der pro Umdrehung aufgewickelten Tuchlänge mit dem Durchmesser des Schmutztuchwickels auszugleichen. Das Ende des Tuches wird über einen optoelektronischen Sensor detektiert, welcher über dem Frischtuchwickel angebracht ist. Die Richtung, in der das Tuch gewickelt wird, bleibt stets gleich. Die beschriebene Vorrichtung funktioniert zwar durchaus zufriedenstellend, doch ist ihr Antrieb noch vereinfachungswürdig.

Die DE 38 84 134 T2 beschreibt eine Reinigungsvorrichtung für Zylinder, welche ein Reinigungstuch über ein Druckpolster an den Zylinder andrückt, damit dieses auf der Zylinderoberfläche wischt.

Die US 5,275,104 zeigt einen Schrittmotor, der über einen Riemen mit einer Schmutztuchrolle verbunden ist.

Die DE 44 42 412 A1 lehrt eine Reinigungsvorrichtung für Zylinder einer Druckmaschine, bei der als Antrieb für die Reinigungsvorrichtung ein in der Druckmaschine angeordneter Elektromotor vorgesehen ist, mit dem die Reinigungsvorrichtung beim Einsetzen in die Druckmaschine über eine Kupplung und ein Getriebe mechanisch gekoppelt wird. Um die Transportwege des Reinigungstuches konstant zu halten, wird der Transportweg des Reinigungstuches mit einer hierzu vorgesehenen Meßanordnung erfaßt und einer Steuereinrichtung des Motors zugeführt. Die Funktionsweise der Motorsteuerung zur Konstanthaltung der Transportwege ist aber in der genannten Schrift nicht offenbart.

Angesichts dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Lösch- und Reinigungsvorrichtung für Zylinder einer Druckmaschine zu schaffen, die mit einfachen mechanischen Mitteln einen gleichmäßigen Transport des Reinigungstuches gewährleistet und eine flexible Einstellung der Transportparameter erlaubt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe eines Verfahrens zum zweckmäßigen Betrieb einer solchen Vorrichtung.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen 2 bis 5 bzw. 7 bis 16 angegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht als Antrieb für eine Reinigungsvorrichtung zwei Schrittmotoren vor, von denen einer die Frischtuchwelle und der andere die Schmutztuchwelle antreibt, und die von einer gemeinsamen Steuereinrichtung aufeinander abgestimmt betrieben werden. Schrittmotoren geeigneter Leistung mit eingebautem Getriebe sind als fertige Komponenten erhältlich, so daß sich in mechanischer Hinsicht eine Spezialkonstruktion der eingangs erwähnten Art erübrigt. Die gemeinsame Ansteuerung der Schrittmotoren braucht nur einmalig für die Steuereinrichtung programmiert zu werden. Dabei kann problemlos und ohne großen Aufwand die Einstellbarkeit von Transportparametern wie Geschwindigkeit und Zugkraft vorgesehen werden.

Zweckmäßigerweise sind die beiden Wickelwellen und die Anpreßwalze in einer als Ganzes austauschbaren Kassette angeordnet, während die Schrittmotoren an der Druckmaschine gehaltert sind, und zwar so, daß durch das Einbringen der Kassette in die Druckmaschine die Wickelwellen mit den Schrittmotoren gekoppelt werden. Hierdurch wird ein rascher Austausch des Reinigungstuches ermöglicht.

Zur aufeinander abgestimmten Steuerung der Motoren durch die Steuereinrichtung ist an der Druckmaschine ein Drehwinkelsensor, vorzugsweise in Form eines Inkrementalgebers, angeordnet, mit dem beim Einbringen der Kassette die Anpreßwalze gekoppelt wird, und dessen Ausgangssignal der Steuereinrichtung zugeführt wird. Weitere Sensoren werden in diesem Fall nicht benötigt, da beispielsweise auch das Ende des Tuches mit Hilfe des von einem solchen Sensor gelieferten Meßsignals vorhergesagt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung untergliedert sich in eine vor Beginn eines Lösch- oder Reinigungsvorgangs zu durchlaufende Initialisierungsphase und eine eigentliche Betriebsphase. Aufgabe der Initialisierungsphase ist es, die aktuellen Durchmesser des Frischtuch- und des Schmutztuchwickels zu ermitteln, um die für die Motoren der beiden Wickelwellen benötigten unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten zu berechnen und die Schrittfrequenzen entsprechend einzustellen.

Aus dem Durchmesser des Frischtuchwickels und dem bekannten Durchmesser der Frischtuchwelle kann ohne zusätzlichen Meßaufwand zugleich auch die vorhandene Restlänge des frischen Tuches berechnet und der beabsichtigte Reinigungsvorgang bei nicht mehr ausreichender Länge mit Ausgabe eines entsprechenden Meldesignals abgebrochen werden. Zu den verwendeten Begriffen sei an dieser Stelle angemerkt, daß hier unter einer Welle diese allein und unter einem Wickel die Kombination aus einer Welle und dem darauf aufgewickelten Tuch verstanden werden soll. Ferner soll der Begriff des Tuches hier auch stets die Möglichkeit einschließen, daß es sich um ein Vlies oder dergleichen handelt.

In der Initialisierungsphase werden die Wickeldurchmesser vorzugsweise durch Hin- und Zurückwickeln um vorbestimmte Schrittzahlen und jeweiliger Erfassung eines Maßes für die dabei transportierte Tuchlänge über einen Sensor, bei dem es sich vorzugsweise um den zuvor erwähnten, mit der Anpreßwalze gekoppelten Inkrementalgeber handelt, bestimmt, wobei das Tuch vor Beginn des ersten Wickelns durch Drehen eines Wickels gegen ein vom Motor des anderen Wickels aufgebrachtes Haltemoment gespannt wird.

In der eigentlichen Betriebsphase werden anhand des ebenfalls über besagten Sensor gemessenen Transportweges des Tuches ständig die für die aufeinander abgestimmte Drehung beider Wickel benötigten Durchmesser derselben aktualisiert und die Schrittfrequenzen der Motoren entsprechend angepaßt. Durch Aufsummierung der dabei gemessenen Inkremente des Transportweges kann problemlos der insgesamt zurückgelegte Transportweg errechnet und das Erreichen des für den Reinigungsvorgang vorgesehenen Endwertes festgestellt werden.

Das Verfahren eignet sich sowohl für den mitläufigen, als auch für den gegenläufigen Betrieb, wobei diese Eigenschaften sich auf die Geschwindigkeitsrichtungen des Reinigungstuches und des zu reinigenden Zylinders an der Kontaktstelle der beiden beziehen. Je nach Betriebsart wird immer derjenige Schrittmotor, welcher die Gegenkraft zu der von dem Zylinder auf das Reinigungstuch ausgeübten Reibungskraft aufbringen muß, wesentlich stärker bestromt als der jeweils andere, der das Tuch nur beim Wickeln unter Spannung zu halten hat.

Die Erfindung weist gegenüber bisher bekannten Lösungen folgende besonderen Vorteile auf:

  • – Ein Schrittmotorantrieb erfordert keine Geschwindigkeitsaufnehmer (Tacho, Laufrad etc.) zur Drehzahlsteuerung, sondern die Motordrehzahl ist über die Schrittfrequenz variabel einstellbar. Es ist sowohl ein kontinuierlicher Drehbetrieb (Tuchtransport), als auch ein Positionierbetrieb möglich (Durchmesserermittlung, Achspositionierung um einen festen Winkelbetrag).
  • – Mit einem über die Schrittmotorsteuerung einstellbaren Motorstrom ist das Drehmoment und damit die Zugkraft der Schrittmotoren variabel und kann dem jeweiligen Betriebsfall angepaßt werden.
  • – Es ist sowohl mitläufiger als auch gegenläufiger Betrieb möglich und damit eine unabhängige Einbaulage der Vorrichtung in Bezug zum Zylinder, d.h. ober- bzw. untermittig zu dessen Mittelachse. Zur Vermeidung von Resonanzerscheinungen, die Lärm erzeugen, der Reinigungswirkung potentiell abträglich sind, und sogar zur Beschädigung von Maschinenkomponenten führen können, ist nämlich bei mittiger und obermittiger Einbaulage der gegenläufige, bei untermittiger Einbaulage hingegen der mitläufige Betrieb zu bevorzugen.
  • – Die Transportrichtung und Transportgeschwindigkeit des Tuches ist änderbar.
  • – Es ist keine Vorrichtung zur Abtastung der Wickeldurchmesser zur Geschwindigkeitssteuerung notwendig. Die Aufgabe des Bedieners, eine solche Abtastvorrichtung in Funktionsstellung zu bringen, entfällt damit als mögliche Fehlerquelle.
  • – Die transportierte Tuchlänge ist aufgrund der Verwendung der Schrittmotoren und eines Drehwinkelgebers an der Anpreßwalze sehr genau ermittelbar.
  • – Es ist keine Vorrichtung oder kein Sensor zur Erkennung des Endes des Tuchs notwendig, weil die Durchmesserermittlung am Beginn eines Reinigungsvorganges die noch vorhandene Tuchlänge ergibt und während des Transportvorganges die transportierte Tuchlänge bekannt ist.
  • – Der Drehwinkelgeber auf der Anpreßwalze stellt sicher, daß ein Reißen des Tuches sofort erkannt wird, da die Anpreßwalze dann auf die Oberflächengeschwindigkeit des Zylinders beschleunigt wird und dies mit einer Auswertung des Gebersignals detektiert werden kann. Somit kann ein größerer Maschinenschaden, der durch ein Einziehen des Tuches in die Zylindergruppe des Druckwerkes oder in das Farbwerk entstehen kann, verhindert werden.
  • – Eine fehlerhafte oder nicht vollständige Bewickelung der Kassette stört nicht bzw. wird erkannt. Bei einer mechanischen Abtastung der Wickeldurchmesser wäre dies fatal, da es zu einer falschen Transportgeschwindigkeit führen würde und eventuell das Ende der Tuches nicht erkannt würde. Fehler bei der Bewickelung der Tuchkassette können beispielsweise darin bestehen, daß der Frischtuchwickel nicht immer auf den gleichen Durchmesser gewickelt wird, oder daß der Schmutztuchwickel nicht oder nicht vollständig entleert wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

1 eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Lösch- und Reinigungsvorrichtung neben einem Zylinder einer Druckmaschine,

2 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung von oben,

3 ein elektrisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

4 ein Schema der zur Ansteuerung eines Schrittmotors ablaufenden Signalverarbeitung.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfaßt eine Lösch- und Reinigungsvorrichtung 1 für einen Zylinder 2 einer Druckmaschine als Hauptbestandteile unter anderem eine Frischtuchwelle 3, auf welcher der noch unbenutzte Teil eines bahnförmigen Reinigungstuches oder -vlieses 4 aufgewickelt ist, eine Schmutztuchwelle 5, auf welcher der bereits benutzte Teil des Reinigungstuches 4 aufgewickelt ist, eine Anpreßwalze 6, über die ein zwischen den beiden Wellen 3 und 5 befindlicher Teil des Reinigungstuches 4 umlenkend geführt und gespannt ist. Daneben sind weitere Umlenkrollen 7, 8 und 9 vorgesehen, die so plaziert sind, daß die Achsen der Wellen 3 und 5 sowie der Walze 6 platzsparend in zumindest annähernd einer Linie angeordnet werden können.

Der unbenutzte Teil des Reinigungstuches 4 bildet mit der Frischtuchwelle 3 einen Frischtuchwickel 10. Ebenso bildet der bereits benutzte Teil des Reinigungstuches 4 mit der Schmutztuchwelle 5 einen Schmutztuchwickel 11.

Der bisher beschriebene Teil der Vorrichtung 1 ist in einer strichpunktiert angedeuteten Kassette 13 untergebracht, für die in der Druckmaschine, in der sie zum Löschen oder Hydrophilieren einer direkt bebilderten Druckform auf dem Zylinder 2 oder einfach zum Reinigen desselben eingesetzt werden soll, eine entsprechende Halterung vorgesehen ist. Diese Halterung kann zusammen mit der Kassette 13 durch einen beispielsweise pneumatischen Linearantrieb zu dem Zylinder 2 hin verfahren werden, wie es durch den Pfeil 14 angedeutet ist, um die Anpreßwalze 6 und damit auch das Reinigungstuch 4 in Kontakt mit dem Zylinder 2 zu bringen. Nach Beendigung des Reinigungsvorganges wird die Halterung mit der Kassette 13 wieder von dem Zylinder 2 weg gefahren.

Die beiden Wellen 3 und 5 werden während des Reinigungsvorgangs so angetrieben, daß das Tuch 4 von dem Frischtuchwickel 10 abgewickelt und auf dem Schmutztuchwickel 11 aufgewickelt wird. Die Bewegungsrichtung des Tuches ist durch die Pfeile 15 und 16 markiert. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel sind die Bewegungsrichtungen des Tuches 4 und der Oberfläche des Zylinders 2, die durch den Pfeil 17 gekennzeichnet ist, beim Kontakt der beiden einander entgegengesetzt, was als gegenläufiger Betrieb bezeichnet wird. Es ist auch ein Betrieb mit gleicher Bewegungsrichtung von Tuch 4 und Zylinder 2 möglich, der durch eine umgekehrte Drehrichtung des Zylinders 2 realisiert werden kann und als mitläufig oder gleichläufig bezeichnet wird.

Erfindungsgemäß werden beide Tuchwellen 3 und 5 von jeweils einem Schrittmotor 18 bzw. 19 angetrieben, wie es in der Draufsicht von 2 gezeigt ist. Je ein Schrittmotor 18 bzw. 19 sitzt direkt auf einer mit der Frischtuchwelle 3 bzw. Schmutztuchwelle 5 verbundenen Antriebswelle. Die beiden Antriebsstränge sind völlig identisch aufgebaut, so daß es ausreicht, nachfolgend einen von beiden zu erläutern.

Die Antriebswelle 20 der Schmutztuchwelle 5 ist über ein Rillenkugellager 21 drehbar in einen Lagerbock 22 eingepaßt. Am Lagerbock 22 ist der Schrittmotor 19, dem ein Getriebe 23 vorgelegt ist, angeflanscht. Beim Einbau der Kassette 13 in die Druckmaschine wird die Antriebswelle 20 formschlüssig mit der Tuchwelle 5 verbunden. Hierzu gelangen parallel zur Achse der drehbar in der Kassette 13 gelagerten Tuchwelle 5 liegende Paßstifte 24 in Eingriff mit Bohrungen 20A in einer fest auf der Antriebswelle 20 sitzenden Scheibe 20B und sorgen so für eine formschlüssige Drehmomentübertragung von der Antriebswelle 20 über die Scheibe 20B und die Paßstifte 24 auf die Tuchwelle 5.

2 zeigt die Situation beim Einbau der Kassette 13 in die Druckmaschine kurz vor Erreichen der Betriebsstellung der Kassette 13, d.h. noch mit einem geringen Abstand der Paßstifte 24 von der Scheibe 20B. Damit die Paßstifte 24 unabhängig von der Winkelstellung der Tuchwelle 5 in Eingriff mit den Bohrungen 20A gebracht werden können, sind in der Scheibe 20B in einer kreisförmigen Anordnung eine Vielzahl von eng aufeinanderfolgenden äquidistanten Bohrungen 20A vorhanden. Sowohl die Bohrungen 20A, als auch die Paßstifte 24 sind jeweils konisch geformt, so daß sich die vorzugsweise zwei Paßstifte 24 beim Einschieben der Kassette 13 zwangsläufig koaxial zu den jeweils zufällig am nächsten gelegenen Bohrungen 20A ausrichten. Dabei kann es zu einer geringfügigen Drehung der Tuchwelle 5 kommen, die aber unproblematisch ist, da das Tuch 4 ohnehin vor jeder Benutzung automatisch gespannt wird, wie im weiteren noch erläutert wird.

Die Anpreßwalze 6 weist die gleiche Lagerung wie die beiden Tuchwellen 3 und 5 auf. Ihre Drehbewegung wird auf einen Drehgeber 25 kraftschlüssig über die Klemmung einer den Drehgeber 25 tragenden, geschlitzten Hohlwelle 26 übertragen, die ebenso wie die Antriebswelle 20 durch ein Rillenkugellager 21 im Lagerbock 22 gelagert und gleichermaßen über Paßstifte 24 und Bohrungen 26A in einer Scheibe 26B formschlüssig mit der Anpreßwalze 6 verbunden ist. Der Drehgeber 25 stützt sich ebenso wie das Getriebe 23 über Schrauben 27 am Lagerbock 22 ab.

Wie aus dem in 3 dargestellten elektrischen Blockschaltbild zu ersehen ist, werden die beiden Schrittmotoren 18 und 19 gemeinsam von einer speicherprogrammierten Steuerung (SPS) 28 aus gesteuert. Hierzu liest die SPS 28 über einen Feldbus 30, z.B. einen Interbus-S, von einer Auswerteeinheit 29, die eine Auswertungselektronik für die von dem Drehwinkelsensor 25 gelieferten Signale und eine Busschnittstelle umfaßt, beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung fortlaufend Daten über die Drehzahl und Position, d.h. Winkelstellung, der Anpreßwalze 6 ein, welche die Auswerteeinheit 29 aus dem Ausgangssignal des Drehwinkelsensors 25 ermittelt. Grundsätzlich könnte die Drehzahl auch erst von der SPS 28 aus der Positionsinformation berechnet werden.

Diese Daten werden von der SPS zu Steuerbefehlen für die beiden Schrittmotoren 18 und 19, welche den Frischtuchwickel 10 und den Schmutztuchwickel 11 antreiben, verarbeitet. Die Steuerbefehle der SPS 28 beinhalten Solldrehzahlen sowie Sollpositionen, d.h. Schrittfrequenzen und Drehwinkel, für die Schrittmotoren 18 und 19. Diese Steuerbefehle werden über den Feldbus 30 zu den Motoransteuereinheiten 31 und 32 übertragen und dort in entsprechende Folgen von Ansteuerimpulsen umgesetzt, mit denen schließlich die Schrittmotoren 18 und 19 beaufschlagt werden.

Das Hauptproblem bei der Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in der Tatsache, daß sich die Wickeldurchmesser beider Wickel 10 und 11 und somit auch ihre zum gleichmäßigen Transport des Reinigungstuches 4 erforderlichen Drehzahlen während ihrer Drehung kontinuierlich ändern.

Um bei jedem Reinigungsvorgang zuverlässige und genaue Ausgangswerte der beiden Wickeldurchmesser zur Verfügung zu haben, geht der eigentlichen Reinigungsphase stets eine Initialisierungsphase voraus, bei der die aktuellen Durchmesser der beiden Tuchwickel 10 und 11 ermittelt werden. Die Initialisierung erfolgt in folgenden Schritten, wobei das Reinigungstuch 4 nicht am zu reinigenden Zylinder 2 anliegt:

  • a) Das Tuch 4 wird gespannt, um eventuell vorhandene Lose im Tuch 4, die z.B. beim Einlegen einer frisch bewickelten Kassette 13 in die Vorrichtung entstehen können, auszuschließen. Für die nachfolgenden Schritte ist es entscheidend, daß sich im Tuch 4 keine Lose befindet, weil sonst die Ermittlung der beiden Wickeldurchmesser verfälscht würde. Um diesen Spannvorgang durchzuführen, dreht der Schrittmotor 19 des Schutztuchwickels 11 diesen um einen bestimmten Winkelbetrag vorwärts, während der Schrittmotor 18 des Frischtuchwickels 10 unbestromt bleibt. Damit zieht der Schmutztuchmotor 19 gegen das Selbsthaltemoment der Frischtuchmotors 18 und das Tuch 4 wird mit diesem Drehmoment vorgespannt.
  • b) Der Motor 19 am Schmutztuchwickel 11 läuft nun eine vorgegebene Anzahl von Umdrehungen und zieht das Tuch 4 gegen das Selbsthaltemoment des Motors 18 am Frischtuchwickel 10, wobei die Umdrehungszahl des Motors 19 durch die Untersetzung seines Getriebes in einen wesentlich geringeren Drehwinkel &agr;S des Schmutztuchwickels 11 umgesetzt wird. Die Länge lS der Initialisierungsstrecke muß dabei so kurz gehalten werden, daß das Frischtuch beim Initialisierungsvorgang nicht kontaminiert wird. Der Drehgeber 25 liefert den Drehwinkel &agr;AS der Anpreßwalze 6, der mit der Tuchlänge gemäß lS = &agr;AS·(DA/2)(1) zusammenhängt, worin DA der Durchmesser der Anpreßwalze 6 ist und &agr;AS im Bogenmaß einzusetzen ist. Aus den gemessenen Größen und DA ergibt sich der Wickeldurchmesser DS0 des Schmutztuchwickels 11 aus folgender Formel: DS0 = DA·(&agr;AS/&agr;S)(2)
  • c) Der Motor 18 am Frischtuchwickel 10 läuft nun eine vorgegebene Anzahl von Umdrehungen und zieht das Tuch 4 gegen das Selbsthaltemoment des Motors 19 am Schmutztuchwickel 11, wobei auch die Umdrehungszahl des Motors 19 durch die Untersetzung seines Getriebes in einen wesentlich geringeren Drehwinkel &agr;F des Schmutztuchwickels 10 umgesetzt wird. Die Länge lF der Initialisierungsstrecke muß dabei so kurz gehalten werden, daß das Frischtuch beim Initialisierungsvorgang nicht kontaminiert wird. Der Drehgeber 25 liefert den Drehwinkel &agr;AF der Anpreßwalze 6, der mit der Tuchlänge gemäß lF = &agr;AF·(DA/2)(3) zusammenhängt, worin &agr;AF ebenfalls im Bogenmaß einzusetzen ist. Aus den gemessenen Größen und dem Durchmesser DA der Anpreßwalze 6 ergibt sich der Wickeldurchmesser DF0 des Frischtuchwickels 10 aus folgender Formel: DF0 = DA·(&agr;AF/&agr;F)(4)
  • d) Aus dem Durchmesser DF0 des Frischtuchwickels kann mit bekannter Schichtdicke dT des Tuches 4 und dem bekannten Durchmesser DW der Frischtuchwelle auch die Restlänge 1R des Tuches 4 auf dem Frischtuchwickel 10 ermittelt werden, wobei gilt: lR = ([DF02 – DW2)·&pgr;]/(4·dT)(5) Somit erhält man die Information, für wie viele Lösch- bzw. Reinigungsvorgänge das vorhandene Frischtuch noch ausreicht. Nach Abschluß der Initialisierung wird daher eine Statusvariable gesetzt. Die Statusvariable fungiert als Tuchendemelder und gibt Aufschluß darüber, ob das Frischtuch noch für den nächsten Reinigungsvorgang ausreicht, oder ob die Kassette 13 gewechselt werden muß. Die Statusvariable wird vor jedem eigentlichen Reinigungsvorgang abgefragt.

Im eigentlichen Reinigungsbetrieb sind zwei verschiedene Betriebsarten, nämlich die gleichläufige oder die gegenläufige, möglich. Beim Betrieb im Gleichlauf bestimmt der Motor 18 am Frischtuchwickel 10 die Tuchgeschwindigkeit und verhindert durch seine Bremswirkung ein unkontrolliertes Abwickeln des vom Zylinder 2 durch Reibung gezogenen Tuches 4. Der Motor 19 am Schmutztuchwickel 11 hält den verbrauchten Teil des Tuches 4 im Abschnitt nach dem Zylinder 2 unter Spannung. Beim Betrieb im Gegenlauf bestimmt der Motor 19 am Schmutztuchwickel 11 die Tuchgeschwindigkeit und zieht das Tuch 4 gegen die von dem Zylinder 2 ausgeübte Reibungskraft. Der Motor 18 am Frischtuchwickel 10 gibt neues Tuch 4 frei und hält dieses im Abschnitt vor dem Zylinder 2 unter Spannung.

Um einen gleichmäßigen Tuchtransport zu erreichen, muß die Änderung der beiden Wickeldurchmesser während eines Reinigungsvorganges fortlaufend ermittelt und die Drehzahl der beiden Wickel 10 und 11 entsprechend nachgeregelt werden. Dabei ergeben sich die benötigten Drehzahlen nF(t) und nS(t) des Frischtuchwickels 10 bzw. des Schmutztuchwickels 11 zu jedem Zeitpunkt aus der gewünschten Transportgeschwindigkeit vT des Tuches 4 und dem aktuellen Durchmesser DF(t) des Frischtuchwickels 10 bzw. DS(t) des Schmutztuchwickels 11 gemäß folgenden Formeln: nF(t) = vT/([&pgr;·DF(t)](6a) nS(t) = vT/[(&pgr;·DS(t)](6b)

Entsprechend der Vorgabe für die Transportgeschwindigkeit vT des Tuches 4 und des in der Initialisierungsphase ermittelten Durchmessers DF0 = DF(0) des Frischtuchwickels 10 wird der Schrittmotor 18 des Frischtuchwickels 10 zunächst mit einer Frequenz angesteuert, die unter Berücksichtigung der Getriebeuntersetzung die nach Formel (6a) benötigte Drehzahl nF(0) des Frischtuchwickels 10 ergibt. Der Schrittmotor 19 des Schmutztuchwickels 11 wird auf die gleiche Weise, d.h. mit einer die entsprechende Drehzahl nS(0) gemäß Formel (6b) ergebenden Frequenz angesteuert.

Während des Reinigungsvorgangs werden die Schrittfrequenzen der Motoren 18 und 19 dann fortlaufend der Änderung der beiden Wickeldurchmesser angepaßt. Für den Antrieb des Frischtuchwickels 10 gibt 4 einen Überblick über die hierzu in der SPS 28 ablaufende Signalverarbeitung.

Aus dem Drehwinkelgeber 25 auf der Andruckwelle 6 werden von der Auswerteeinheit 29 in kurzen Zeitintervallen &Dgr;t Drehwinkelinkremente &Dgr;&agr;A der Anpreßwalze 6 ausgelesen. Hieraus wird zunächst die in einem Zeitintervall &Dgr;t transportierte Länge &Dgr;lT des Tuches 4 anhand des bekannten Durchmessers DA der Anpreßwalze 6 nach der Formel &Dgr;lT = &Dgr;&agr;A·(DA/2)(7) ermittelt, worin &Dgr;&agr;A im Bogenmaß einzusetzen ist. Aus dem letzten bekannten Wert DF(t – &Dgr;t) des Durchmessers des Frischtuchwickels 10 wird nun der aktuelle Wert DF(t) nach der Formel DF(t) = {[DF(t – &Dgr;t)]2 – (4·&Dgr;lT·dT)/&pgr;}1/2(8) berechnet, wobei nach dem ersten Zeitintervall &Dgr;t seit Beginn der Tuchbewegung als letzter Wert DF(t – &Dgr;t) der in der Initialisierungsphase ermittelte Wert DF0 verwendet wird. Anschließend wird nach der Formel (6a) eine neue Drehzahl nF(t) des Frischtuchwickels 10 berechnet und an die Ansteuereinheit 31 ausgegeben, welche die Ansteuerfrequenz des Schrittmotors 18 dementsprechend korrigiert.

Die Ansteuerfrequenz des Motors 19 des Schmutztuchwickels 11 wird gleichzeitig in völlig analoger Weise korrigiert. Dabei ergibt sich der aktuelle Wert DS(t) des Durchmessers des Schmutztuchwickels 11 aus folgender Formel: DS(t) = {[DS(t – &Dgr;t)]2 + (4·&Dgr;lT·dT)/&pgr;}1/2(9)

Somit ist sichergestellt, daß die während eines Reinigungsvorgangs auftretende Durchmesseränderung der Wickel 10 und 11' die Transportgeschwindigkeit vT des Reinigungstuches 4 nicht verändert und es unter konstanter Spannung bleibt.

Das Erreichen des Endes eines Reinigungsvorgangs wird dadurch festgestellt, daß die Transportlängen &Dgr;lT des Tuches 4 aufsummiert und die Summe auf das Erreichen eines vorbestimmten Grenzwertes geprüft wird. Wird dieser Grenzwert erreicht, dann werden die Motoren 18 und 19 angehalten und die Reinigungsvorrichtung 1 von dem Zylinder 2 weggefahren.

Die Nachregelung der Motorfrequenzen erfolgt im mitläufigen Betrieb genauso wie im gegenläufigen. Der Unterschied zwischen den beiden Betriebsarten in der Motoransteuerung besteht lediglich darin, daß im gegenläufigen Betrieb der Motor 19 zum Antrieb des Schmutztuchwickels 11 wesentlich stärker bestromt wird als der Motor 18 zum Antrieb des Frischtuchwickels 10, da er wesentlich mehr Prozeßkraft aufbringen muß als letzterer. Im mitläufigen Betrieb ist hingegen der eingeprägte Strom des Motors 19 zum Antrieb des Schmutzwickels 11 wesentlich geringer als derjenige des Motors 18 zum Antrieb des Frischtuchwickels 10. Der Motor 19 hat in diesem Betriebsfall nur die Aufgabe, das Reinigungstuch auf Spannung zu halten und ist ansonsten unbelastet.

Das Ausgangssignal des Drehwinkelgebers 25 kann auch zur Erkennung verschiedener Fehlersituationen herangezogen werden. Aufgrund der vorgegebenen Schrittfrequenzen der Motoren 18 und 19 ist nämlich im ungestörten Betrieb eine bestimmte Winkelgeschwindigkeit der Anpreßwalze 6 zu erwarten. Eine zu hohe Drehgeschwindigkeit ist im Reinigungsbetrieb ein Indiz für eine Beschleunigung der Anpreßwalze 6 durch den Zylinder 2 bei gerissenem Reinigungstuch 4, während in der Initialisierungsphase eine Winkelgeschwindigkeit von Null auf ein gerissenes und eine zu geringe Winkelgeschwindigkeit auf ein nicht ausreichend gespanntes Tuch 4 hindeutet. Durch eine entsprechende Überwachung der von dem Drehgeber 25 gelieferten Winkelgeschwindigkeit können also Fehler ohne zusätzlichen sensorischen Aufwand erkannt werden.


Anspruch[de]
Lösch- und Reinigungsvorrichtung für Zylinder einer Druckmaschine, mit einer Frischtuchwelle, auf welcher der noch unbenutzte Teil eines bahnförmigen Reinigungstuches aufgewickelt ist, einer Schmutztuchwelle, auf welcher der bereits benutzte Teil des Reinigungstuches aufgewickelt ist, einer Anpresswalze, über die ein zwischen den beiden Wellen befindlicher Teil des Reinigungstuches umlenkend geführt und gespannt ist, sowie einer Antriebsvorrichtung, mittels derer die beiden Wickelwellen antreibbar sind, wobei jeder der beiden Wickelwellen (3) und (5) jeweils ein elektrischer Schrittmotor (18) und (19) zugeordnet ist, mittels dessen die jeweilige Welle (3) und (5) antreibbar ist, wobei die Wickelwellen (3) und (5) und die Anpresswalze (6) in einer Kassette (13) gelagert sind, die als Ganzes austauschbar in einer Druckmaschine angeordnet sind, und die Schrittmotoren (18) und (19) an einem Maschinengestell der Druckmaschine gehaltert sind, wobei die Wickelwellen (3) und (5) bei der Anordnung der Kassette (13) in der Druckmaschine mechanisch mit den Schrittmotoren (18) und (19) koppelbar sind und wobei eine gemeinsame Steuereinrichtung (28) zum Steuern beider Schrittmotoren (18) und (19) vorgesehen ist, die Steuereinrichtung (28) einen Drehwinkelsensor (25) in Form eines Inkrementalgebers umfasst, dessen Ausgang mit einem Eingang der Steuereinrichtung (28) verbunden ist, der am Maschinengestell der Druckmaschine gehaltert ist, wobei die Anpresswalze (6) bei der Anordnung der Kassette in der Druckmaschine mechanisch mit dem Drehwinkelsensor (25) koppelbar ist. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst:

a) Berechnen der aktuellen Durchmesser des Frischtuchwickels (10) und des Schmutztuchwickels (11) aus dem jeweiligen Drehwinkel und dem jeweils erfassten Maß für die Abschnittslänge;

b) Berechnen der zur Erzielung einer vorbestimmten Transportgeschwindigkeit des Reinigungstuches (4) einzustellenden Drehzahlen der bei den Motoren (18) und (19) aus den aktuellen Durchmessern der beiden Wickel (10) und (11);

c) Versetzen des Reinigungstuches (4) in Kontakt mit dem zu reinigenden Zylinder (2) einer Druckmaschine;

d) Wickeln eines Abschnitts vorbestimmter Länge des Reinigungstuches (4) von der Frischtuchwelle (3) zur Schmutztuchwelle (5) durch gleichzeitiges Drehen beider Wellen (3) und (5) mittels der jeweiligen Schrittmotoren (18) und (19) unter fortlaufender Anpassung der Drehzahlen an die sich ändernden Durchmesser der beiden Wickel (10) und (11).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Durchmesser der Frischtuchwelle (3) und dem Durchmesser des Frischtuchwickels (10) die noch verfügbare Länge des Reinigungstuches (4) berechnet wird und die Schritte b) bis d) nur dann ausgeführt werden, wenn diese eine untere Grenze überschreitet. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) des Anspruchs 2 umfasst: Hin- und Zurückwickeln des Reinigungstuches (4) von einer Welle (3) oder (5) zur anderen (5) oder (3) um jeweils einen vorbestimmten Drehwinkel und Erfassen eines Maßes für die Länge des dabei jeweils transportierten Abschnitts des Reinigungstuches (4) mittels eines Sensors (25). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schritt a) ein Schritt des Spannens des Reinigungstuches (4) vorausgeht, bei dem eine der beiden Wickelwellen (3) oder (5) gegen ein vom Motor (19) oder (18) der anderen Welle (5) oder (3) aufgebrachtes Haltemoment um einen vorbestimmten Winkel gedreht wird. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erfassen eines Maßes für die Länge des transportierten Abschnitts des Reinigungstuches (4) durch den Sensor (25) beim Hin- und Zurückwickeln des Reinigungstuches (4) von einer Welle (3) oder (5) zur anderen (5) oder (3) um jeweils einen vorbestimmten Drehwinkel und Erfassen eines Maßes für die Länge des dabei jeweils transportierten Abschnitts des Reinigungstuches (4) mittels des gleichen Sensors (25) auch die Drehzahl der Anpresswalze (6) gemessen wird, und dass ein Störungssignal erzeugt wird, wenn diese Drehzahl einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt a) zuerst von der Frischtuchwelle (3) zur Schmutztuchwelle (5) gewickelt wird und beim Spannen die Schmutztuchwelle (5) gedreht wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt d) folgende fortlaufend periodisch durchgeführten Teilschritte beinhaltet:

d1) Messen der Länge des innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls transportierten Abschnitts des Reinigungstuches (4) mittels eines Sensors (25);

d2) Berechnen neuer aktueller Durchmesser des Frischtuchwickels (10) und des Schmutztuchwickels (11) aus den Durchmessern am Beginn des vorbestimmten Zeitintervalls und der in Schritt d1) gemessenen Abschnittslänge;

d3) Berechnen neuer zur Erzielung einer vorbestimmten Transportgeschwindigkeit des Reinigungstuches (4) einzustellender Drehzahlen der beiden Motoren (18) und (19) aus den neuen aktuellen Durchmessern der beiden Wickel (10) und (11);

d4) Berechnen der Länge des seit Beginn des Wickelvorganges insgesamt transportierten Abschnitts des Reinigungstuches (4);

d5) Einstellen der neuen Drehzahlen, solange der insgesamt transportierte Abschnitt des Reinigungstuches (4) eine vorbestimmte Länge noch nicht erreicht hat, oder Anhalten der Schrittmotoren (18) und (19), falls er die vorbestimmte Länge erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Messen der Länge des innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls transportierten Abschnitts des Reinigungstuches (4) in Schritt d1) mittels des gleichen Sensors (25) auch die Drehzahl der Anpresswalze (6) gemessen wird, und dass ein Störungssignal erzeugt wird, wenn diese Drehzahl einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder 2 der Druckmaschine während des Schrittes d) so angetrieben wird, dass seine Bewegungsrichtung an der Kontaktstelle mit dem Reinigungstuch (4) die gleiche Richtung wie die Bewegungsrichtung des Reinigungstuches (4) hat, und dass der Antriebsstrom des den Frischtuchwickel (10) antreibenden Motors (18) wesentlich größer eingestellt wird als derjenige des den Schmutztuchwickel (11) antreibenden Motors (19). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (2) der Druckmaschine während des Schrittes d) so angetrieben wird, dass seine Bewegungsrichtung an der Kontaktstelle mit dem Reinigungstuch (4) die zur Bewegungsrichtung des Reinigungstuches (4) entgegengesetzte Richtung hat, und dass der Antriebsstrom des den Schmutztuchwickel (11) antreibenden Motors (19) wesentlich größer eingestellt wird als derjenige des den Frischtuchwickel (10) antreibenden Motors (18). Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils geringere Motorstrom gerade so groß eingestellt ist, dass das Reinigungstuch (4) zwischen dem von dem Motor (18) oder (19) mit dem geringeren Strom angetriebenen Wickel (10) oder (11) und der Kontaktstelle mit dem Druckzylinder (2) gespannt gehalten wird.






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