Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung der Biegeschwingungen von rotierenden Systemen, insbesondere von rotierenden Walzen. Von besonderer Bedeutung sind derartige Schwingungen bei¬ spielsweise in Tiefdruck-Maschinen, in denen sehr störende Schwingungen der Presseur-Walzen entstehen können.

Aus der JP-62-228730 ist bekannt, die Vibrationen einer Welle mit Hilfe von piezo-elektrischen Elementen als Aktuatoren zu unterdrücken. Diese Vibrationen sind offensichtlich bei konstanter Frequenz und sind vorher gemessen worden.

Aus der DE-C-35 40 645 ist bekannt, niederfrequente Torsions¬ schwingungen in einem Mehrmassen-Torsionsschwinger wie Offset-Rollenrotationsdruckmaschinen im Bereich von 3 bis 16 Hz zu messen und entgegengesetzte Momente zu erzeugen. Für höhere Frequenzen ist dieses Verfahren aber nicht ge¬ eignet. Bei Tiefdruckmaschinen liegen die Schwingungen in einem breiten Frequenzband und bei höheren Frequenzen.

Obwohl Schwingungen von rotierenden Systemen generell sehr störend sind und deshalb versuchsweise mit allen möglichen Mitteln vermindert oder gedämpft werden, sind die Schwingun¬ gen in Tiefdruckwalzen besonders störend. Sie würden nicht nur zu Geräuschbelästigungen, unplanmäßigen Belastungen der Druckmaschinen und Qualitätseinbußen bei den Druckerzeugnis¬ sen, sondern schließlich dazu führen, daß das Weiterdrucken auch aus Sicherheitsgründen nicht mehr möglich ist.

Presseur-Systeme haben in Tiefdruck-Maschinen die Aufgabe, die Papierbahn mit dem Druckformzylinder in Kontakt zu

bringen. Dies muß mit einer so hohen Anpreßkraft geschehen, daß die Farbe, die im Druckformzylinder vorhanden ist, auf das Papier übertragen wird. Um dies zu erreichen, sind im Laufe der Jahre viele Systeme entwickelt worden. Von beson¬ derer Bedeutung sind Presseure mit und ohne Durchbiegungs- korrektur. Presseur-Walzen ohne Durchbiegungskorrektur be¬ stehen aus einem mit einem Elastomer beschichteten Stahlrohr, an dessen Ende ein Zapfen eingeschweißt ist. Über Spindeln, Pneumatik- oder Hydraulikzylinder wird die Drucklast an den Zapfen des Presseurs eingeleitet und der Presseur dadurch gegen den Druckformzylinder gepreßt. Diese Bauart wird auch Zweiwalzensystem genannt. Das System ohne Durchbiegungskor¬ rektur findet Anwendung in schmalen, langsam laufenden Tief¬ druckrotationsmaschinen.

Mit wachsender Breite und Geschwindigkeit werden die Durch- biegungs- und Erwärmungsprobleme immer größer. Aus diesem Grunde wurde der Presseur ohne Durchbiegungskorrektur auf seiner Rückseite durch eine Stützwalze abgestützt. Diese An¬ ordnung nennt man Dreiwalzensystem. Dreiwalzensysteme sind bei Maschinenbreiten bis maximal 2.000 mm und Drehzahlen bis 40.000/Stunde im Einsatz.

Für Tiefdruckrotationsmaschinen über 2.000 mm Bahnbreite sind zur Beherrschung der Durchbiegungsprobleme besondere Maßnah¬ men erforderlich. Dies hat zur Entwicklung des flexiblen Presseurs geführt, wobei die Achse und der Mantel des Zylin¬ ders keine starre Verbindung haben. Dadurch ist es möglich, den Mantel so durchzubiegen, daß man einen guten Ausgleich der Durchbiegung des Druckformzylinders und somit eine gleichmäßige Druckverteilung und einen parallelen Druck¬ streifen erhält. Es gibt verschiedene Systeme von flexiblen Presseuren. Die wichtigsten sind Biege-Presseure (pneuma¬ tisch) , K2-Presseure (mechanisch) , Nipco-Print-Presseure (hy¬ draulisch) und S-Presseure (hydraulisch) . Für _' die optimale Arbeitsweise des Presseurs müssen folgende Anforderungen er¬ füllt sein: der Presseur muß zylindrisch, also vollkommen

rund sein, er soll einen möglichst parallelen Druckstreifen erzeugen, die Bezugstemperatur, die durch die Verformung und Reibung entsteht, soll über die gesamte Breite konstant und nicht höher als ungefähr 45°C und die elastische Presseur-Be- schichtung soll bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften so beschaffen sein, daß im gesamten Drehzahlbereich möglichst keine störenden Schwingungen auftreten.

Dennoch treten je nach Presseur-Art und Maschinentyp teil¬ weise bereits bei Bahngeschwindigkeiten von ca. 12 bis 13 m/s störende Schwingungen auf. Nach dem Stand der Technik hat man versucht, Schwingungen zu unterdrücken durch Erhöhung der Dämpfung. Versuche mit unterschiedlich gedämpften Gummi- qualitäten haben jedoch ergeben, daß bei stärkerer Dämpfung (höherer Verlustfaktor) die Presseurschwingungen bereits bei niedriger Drehzahl auftreten.

Weitere Untersuchungen der Presseur-Schwingungen haben erge¬ ben, daß die Ursache teilweise schon zu suchen ist bei der Oberflächenbearbeitung (schleifen, polieren) des Beschich- tungsgummis. Es verbleiben immer gewisse Abweichungen vom Rundlauf bzw. von der Zylindrizität. Auch eine gewisse Rest- unwucht kann nicht ausgeschlossen werden. Diese Fehler führen beim Rotieren des Presseurs zu einer erzwungenen Schwingung mit entsprechender Erregung. Weitere Messungen haben ergeben, daß der Presseur bei Auftreten der Schwingung nicht mehr wirklich rund ist, sondern aus dem Kreis ein Vieleck gebildet wird. Die Bildung des Vielecks ist auf unzureichende Rück¬ stellfähigkeit des Gummis zurückzuführen. Diese Rückstellfä¬ higkeit steht in gewisser Korrelation mit der Dämpfung. Je höher die Dämpfung des Elastomers, desto geringer ist die Rückstellfähigkeit, und gleichzeitig wird aber auch mehr Wär¬ me erzeugt. Durch Veränderung der Werkstoffe ist es möglich, bis zu einem gewissen Grad diese störenden Schwingungen in den Bereich höherer Drehzahlen zu verschieben. Es ist jedoch nicht möglich, diese Schwingungen völlig zu vermeiden. In¬ teressant an diesen Meßergebnissen ist, daß die Drehzahl des

Presseurs und die Erregerfrequenz viel niedriger sind als die Eigenfrequenz des Presseurs, so daß dieser somit noch nicht in Resonanz ist. Durch die Entstehung von Vielecken, die jeweils die Quotienten aus der Eigenfrequenz und der ent¬ sprechenden Drehzahl sind, entstehen Schwingungen, die das System bei verschiedenen Drehzahlen in Resonanz versetzen. Bei langsamer Rückstellung der Gummibeschichtung bildet sich bereits bei relativ geringer Bahngeschwindigkeit bzw. Presse- ur-Drehzahl ein Vieleck, wodurch es dann zu Presseur-Schwin- gungen (Brummen) , zum Erwärmen und Passerproblemen kommt. Durch Elastomere mit möglichst geringem Verlustfaktor können diese Störungen in höhere Bereiche verschoben, aber letztlich nicht gänzlich vermieden werden. Beispielsweise war es mög¬ lich, diese Presseur-Schwingungen von 13 m/s auf ca. 18 m/s Durchlaufgeschwindigkeit der Papiere zu verschieben.

Die Erfindung hat sich somit die Aufgabe gestellt, die Biege¬ schwingungen von rotierenden Systemen, insbesondere von ro¬ tierenden Walzen generell zu vermindern. Für den Sonderfall von Schwingungen von Presseur-Walzen in Tiefdruckmaschinen soll hierdurch die Durchlaufgeschwindigkeit des zu bedrucken¬ den Papiers weiter erhöht werden, ohne daß es zu den bekann¬ ten Störungen, wie Brummen, Resonanz, Erwärmung und Passer¬ problemen kommt.

Es wurde jetzt gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß die durch Unwuchten und/oder zeitlich ver¬ änderliche, radial einwirkende Kräfte erzeugten Schwingungen und deren charakterisierende Parameter in einem breiten Fre¬ quenzband gemessen werden und diese Meßwerte zur Regelung und Ansteuerung von Aktuatoren verwendet werden, die die Schwingungen aktiv unterdrücken. Zur Auslegung des gesamten aktiven Systems ist die Kenntnis der Parameter Kraft, Weg und Frequenz erforderlich. Als Aktuator in Frage kommen vor allen Dingen piezo-elektrische und magneto-striktive oder hydraulische Einheiten. Vorzugsweise ist die Regelung selbst- optimierend und berechnet bei sich verändernden Eigenfrequen-

zen die dafür geeigneten Ansteuerungssignale für die Aktuato¬ ren.

Die Verminderung der Schwingungen ist besonders wirksam, wenn der Aktuator möglichst dicht am Entstehungsort der Schwingun¬ gen wirkt. Dadurch ist nicht nur die Verzögerung der Wirksam¬ keit verringert, sondern darüber hinaus erreicht, daß durch den Aktuator nicht an anderer Stelle des Gesamtsystems neue Schwingungen entstehen.

Die Messung der Parameter Kraft, Weg und Frequenz, die zur Auslegung des aktiven Systems benötigt werden, ist mit üb¬ lichen Systemen möglich. Die zur Anwendung vorgesehenen Sen¬ soren und Aktuatoren auf hydraulischer Basis sind Stand der Technik; Aktuatoren auf der Basis von Piezoelektrika und magnetostriktiven Materialien sind gegenwärtig in der Ent¬ wicklung. Die Reglersysteme sind hinsichtlich ihrer Software und der Hardware soweit entwickelt, daß ein Einsatz erfolg¬ versprechend ist. Ein aktives System ist bislang in Druckma¬ schinen und anderen rotierenden Systemen zur Verminderung oder Unterdrückung von Schwingungen nicht zum Einsatz gekom¬ men.

Weitere Anwendungsgebiete der Erfindung sind beispielsweise die Verminderung der Schwingungen in Warm- und Kaltwalzwerken sowie in schneilaufenden Brikettier- und Pelletiervorrich¬ tungen, d. h. rotierenden Systemen, in denen starke Kräfte zur Anwendung kommen.