Beschreibung

Changierantrieb eines Zylinders einer Druckmaschine

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Changierantrieb eines Zylinders, insbesondere eines Färb- oder Feuchtreibzylinders, einer Druckmaschine.

Hintergrund der Erfindung

Eine Druckeinheit mit mehreren Walzen, von welchen einzelne mit einem Changierantrieb verbunden sind, ist beispielsweise aus der DE 103 52 618 A1 bekannt. Bei einer Changierbewegung handelt es sich um eine axiale Bewegung eines Zylinders, im vorliegenden Fall eines Reibzylinders eines Farbwerkes oder einer Walze eines Feuchtwerkes. Die Changierbewegung wird bei der bekannten Druckeinheit mittels eines Getriebes, beispielsweise eines Eckgetriebes, aus einem rotatorischen Antrieb abgeleitet. Das die Changierbewegung erzeugende Getriebe befindet sich auf der Seite des Hauptantriebs des Druckwerks, wobei die die Changierbewegung ausführende Walze einen gesonderten rotatorischen Antrieb auf der dem Hauptantrieb gegenüber liegenden Seite aufweist. Die detaillierte Gestaltung des Changierantriebs ist in der DE 103 52 618 A1 nicht angegeben.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kompakt aufgebauten, robustem Changierantrieb eines Zylinders einer Druckmaschine anzugeben, der eine Changierbewegung mit einstellbarem Hub ermöglicht.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Changierantrieb mit dem Merkmalen des Anspruchs 1. Dieser Changierantrieb fasst mehrere An- triebsfunktionen, nämlich einen rotativen Antrieb eines Druckmaschinenzylinders, insbesondere Färb- oder Feuchtreibzylinders, und einen linearen Antrieb des selben Zylinders zusammen. Der Druckmaschinenzylinder ist in der Druckmaschine mittels eines Wälzlagers gelagert, dass zusätzlich zur Rotationsbewegung auch im für die Changierbewegung notwendigen Umfang eine lineare Bewegung des Druckmaschinenzylinders zulässt, d.h. einen axialen Freiheitsgrad aufweist. Der rotatorische Antrieb des Druckmaschinenzylinders erfolgt mittels eines Torquemotors, wobei der Rotor des Torquemotors starr mit einem Wellenzapfen des Druckmaschinenzylinders verbunden ist. über den Torquemotor ragt eine Verlängerung des Wellenzapfens hinaus, an der ein Li- nearantrieb angreift, welcher eine Changierbewegung des Druckmaschinenzylinders mit verstellbarem Hub ermöglicht.

Ein einziger, an einer Stirnseite des Druckmaschinenzylinders angeordneter Wellenzapfen bzw. ein Wellenzapfen einschließlich starr mit diesem verbunde- ner Verlängerung ist somit gemeinsames Teil dreier funktionaler Einheiten: Zunächst ist der Druckmaschinenzylinder am Wellenzapfen rotierbar sowie in beschränktem Umfang axial beweglich gelagert. Weiter bildet der Wellenzapfen ein Bauteil des zum rotatorischen Antrieb des Druckmaschinenzylinders vorgesehenen Motors. Ferner ist der Wellenzapfen Verbindungsstück zum Linearan- trieb oder Teil des Linearantriebs, welcher vorzugsweise mit Gleitlagerung arbeitet. Der die oszillierende Changierbewegung ermöglichende Linearantrieb ist mit einer von der Winkelgeschwindigkeit des Druckmaschinenzylinders unabhängigen Frequenz betreibbar. Zur Detektion der axialen Positionierung des Druckmaschinenzylinders ist vorzugsweise eine Positionsmesseinrichtung des Linearantriebs vorgesehen.

Der Direktantrieb des Druckmaschinenzylinders mittels eines Torquemotors als 3-Phasen AC-Synchronmotor zeichnet sich insbesondere durch Hysteresefreiheit sowie geringen Verschleiß aus. Torquemotoren sind prinzipiell beispielsweise aus der DE 100 52 318 A1 , aus der EP 0 984 549 A1 , sowie aus der DE 101 04 669 C1 bekannt. Der Stator des Torquemotors ist vorzugsweise fest mit einem Gestell der Druckmaschine verbunden, das unter anderem das zur Führung des Wellenzapfens vorgesehene Wälzlager aufnimmt. Stator und Rotor des Torquemotors sind bevorzugt derart bemessen, dass sich die Form des zwischen dem Stator und dem Rotor gebildeten Spaltes während der Changier- bewegung nicht oder zumindest nicht in für die Antriebseigenschaften des Torquemotors relevanter Weise ändert. Insbesondere ist dies dadurch erreichbar, dass der Stator in Axialrichtung des Motors länger als der Rotor ist.

Nach einer ersten Ausgestaltung weist der Linearantrieb einen direkt mit dem rotativen Antrieb des Druckmaschinenzylinders gekoppelten Linearmotor auf, wobei der Stator des Linearmotors starr mit dem Stator des rotativen Antriebs gekoppelt ist, während der Läufer des Linearmotors starr mit dem Rotor des rotativen Antriebs gekoppelt ist und damit auch starr mit dem Wellenzapfen des Druckmaschinenzylinders verbunden ist. Der Läufer des Linearmotors ist in diesem Fall als rotierbares Teil ausgebildet, wobei die mit der Rotation des Druckmaschinenzylinders einhergehende Rotation des Läufers keinen Einfluss auf dessen lineare Verstellung hat. Besonders ist ein Solenoidmotor als Linearmotor geeignet. Der grundsätzliche Aufbau eines Solenoidmotors ist beispielsweise aus der DE 42 17 357 A1 bekannt.

In einer besonders kompakten Ausführungsform sind der Stator des Torquemotors und der Stator des Linearmotors in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Ebenso kann ein einziger Motor vorgesehen sein, welcher sowohl einen rotativen Antrieb als auch einen linearen Antrieb des selben Rotors ermöglicht. In jedem Fall wird die axiale Positionierung des Wellenzapfens vorzugsweise mit einem Weggeber bestimmt, der eine mit dem Wellenzapfen starr verbundene oder als integrales Bestandteil des Wellenzapfens ausgebildete Maßverkör-

perung umfasst. Beispielsweise eignet sich als Maßverkörperung ein im Wesentlicher zylindrischer Maßstab mit ringförmigen Nuten.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Linearantrieb vom rotatorischen Antrieb des Druckmaschinenzylinder entkoppelt. Zur Drehentkopplung, welche eine Rotation des Wellenzapfens bei nicht rotierendem Vorschubelement des Linerantriebs ermöglicht, ist vorzugsweise ein Axial-Wälzlager vorgesehen. Der lineare Antrieb des Vorschubelementes kann mittels eines Linearmotors oder, insbesondere über einen Kurbeltrieb, mittels eines Rotativmotors erfolgen. Im letztgenannten Fall ist als Motor des Linearantriebs vorzugsweise ein Außenläufermotor vorgesehen. Regelungstechnisch besonders günstige Eigenschaften weist ein Torquemotor auf. Generell sind AC-Servo- oder Schrittmotoren für den Antrieb des Vorschubelementes über ein Getriebe, insbesondere Kurbelgetriebe, geeignet. Die axiale Positionierung des Druckmaschinenzylinders ist auf einfache Weise durch einen mit dem Rotativmotor des Linearantriebs gekoppelten Winkelgeber erfassbar.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Figur 1 Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Changierantriebs eines Zy- linders einer Druckmaschine, und

Figur 2-5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Changierantriebs eines Zylinders einer Druckmaschine.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Einander entsprechende oder gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Die Figur 1 zeigt schematisiert einen Changierantrieb 1 eines Zylinders 2, nämlich eines Farbzylinders, einer Druckmaschine. Der Changierantrieb 1 ist als integrierte Baueinheit ausgebildet, die sowohl einen Changierantrieb als auch einen rotativen Antrieb des Druckmaschinenzylinders 2 ermöglicht. Zur Radial- lagerung des Zylinders 2 bei gleichzeitigem axialen Freiheitsgrad ist ein Wälzlager 3 vorgesehen, welches zwischen einem den Zylinder 2 in Axialrichtung A verlängernden Wellenzapfen 4 und einer Seitenwand 5 eines Gestells 6 der nicht weiter dargestellten Druckmaschine angeordnet ist. Der Wellenzapfen 4 trägt weiter einen Rotor 7 eines Torquemotors 8, wobei der Stator 9 des Tor- quemotors 8 in einem Gehäuse 10 angeordnet ist, welches starr am Gestell 6 der Druckmaschine befestigt ist.

An den Wellenzapfen 4 schließt sich eine über den Torquemotor 8 hinausragende Wellenzapfenverlängerung 11 an, die Teil eines Linearantriebs 12 ist. Der Linearantrieb 12 arbeitet mit einem auch als Rundlinearmotor bezeichneten Solenoidmotor als Linearmotor 13, wobei dessen Läufer 14 auf der Wellenzapfenverlängerung 11 befestigt ist, während der zugehörige Stator 15 im Gehäuse 10, welches auch den Stator 9 des rotativen Antriebs 8 aufnimmt, angeordnet ist. Der Linearmotor 13 ist unabhängig vom Torquemotor 8 ansteuerbar, sodass das Verhältnis zwischen Drehzahl und Changierfrequenz des Druckmaschinenzylinders 2 beliebig einstellbar ist.

Die Wellenzapfenverlängerung 11 weist einen über den Linearmotor 13 hinausragenden, verjüngten Abschnitt 16 auf, der mittels eines Gleitlagers 17 in einer Rundführung 18 geführt ist. Als Gleitlagerwerkstoff ist beispielsweise Permagli- de ® geeignet, welches in wartungsfreien und wartungsarmen Ausführungen erhältlich ist.

Der Changierantrieb 1 weist des weiteren eine Positionsmesseinrichtung 19 auf, die als Weggeber zur Messung der axialen Position des Druckmaschinenzylinders 2 geeignet ist. Eine Maßverkörperung 20 der beispielsweise elektro- magnetisch oder optisch arbeitenden Positionsmesseinrichtung 19 ist an der Oberfläche eines sich an den Abschnitt 16 anschließenden und damit starr mit dem Druckmaschinenzylinder 2 verbundenen Bolzens 21 ausgebildet. Die Maßverkörperung 20 ist rotationssymmetrisch gestaltet, sodass die Rotation des Druckmaschinenzylinders 2 ohne Einfluss auf die Messung dessen axialer Position ist.

Durch die Realisierung sowohl des Drehantriebs als auch des linearen Antriebs des Druckmaschinenzylinders 2 ohne Getriebe unterliegt der integrierte Changierantrieb 1 nur einem äußerst geringen Verschleiß. Zudem zeichnet sich der Changierantrieb 1 , welcher verschiedene Antriebskomponenten 9, 15 in einem gemeinsamen Gehäuse 10 vereint, durch eine besondere Montagefreundlichkeit aus.

Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2 bis 5 ist im Gegensatz zum Ausfüh- rungsbeispiel nach Figur 1 eine Drehentkopplung zwischen dem rotativen Antrieb 8 und dem Linearantrieb 12 des Zylinders 2 vorgesehen. Hierzu dient ein Axialwälzlager 22, dass zwischen die Wellenzapfenverlängerung 11 und ein Vorschubelement 23 des Linearantriebs 12 geschaltet ist. Das Gleitlager 17, in welchem das Vorschubelement 23 geführt ist, nimmt in diesem Fall ausschließ- lieh lineare Bewegungen, nämlich die Changierbewegungen des Druckmaschinenzylinders 2, auf. Am im wesentlichen zylindrischen Vorschubelement 23 ist auf der dem Axialwälzlager 22 abgewandten Seite ein auch als Koppel bezeichnetes Pleuel 24 angelenkt. Das Pleuel 24, dessen Länge mit L bezeichnet ist, ist Teil eines Kurbeltriebs 25 mit einem effektiven Kurbelradius R. Der auch als Kurbellänge bezeichnete Kurbelradius R ist mittels einer Verstellschraube 26 einstellbar. Während im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 die Schwingungsamplitude, d.h. der Hub, der Changierbewegung elektronisch, durch Ansteue-

rung des Solenoidmotors 13 variierbar ist, ist im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2 bis 5 eine Verstellung des Hubs der Changierbewegung durch mechanische Verstellung eines Bauteils, nämlich der Verstellschraube 26, möglich.

Der Antrieb des Kurbeltriebs 25 erfolgt mittels eines als Außenläufermotor ausgebildeten Torquemotors 27. Der Lagerung des Außenrotors 28 des Torquemo- tors 27 dient im dargestellten Ausführungsbeispiel (Figur 5) ein zweireihiges Schrägkugellager 29.

Die axiale Position des Druckmaschinenzylinders 2 ist bei gegebener Kurbellänge R eindeutig aus der Winkelpositionierung der Kurbel 30 des Kurbeltriebs 25 ( siehe Winkel α in Figur 3) bestimmbar. Zu diesem Zweck weist der Außenläufermotor 27 einen Absolutwert-Winkelgeber als Positionsmesseinrichtung 19 auf. Die Maßverkörperung 20 befindet sich ebenso wie eine Referenzmarkie- rung 31 an der Oberfläche des Außenrotors 28. Zur Detektion der Referenzmarkierung 31 ist eine einziger Referenz-Initiator 32 vorgesehen, während die Maßverkörperung 20, wie in Figur 4 im Detail dargestellt, mittels zweier Initiatoren 33, 34 abgetastet wird. Die Initiatoren 33, 34 sind derart relativ zur ein Rechteckprofil aufweisenden Maßverkörperung 20 angeordnet, dass der erste Initiator 33 bei einer Rotation des Außenrotors 28 ein Sinussignal liefert, während das Ausgangssignal des zweiten Initiators 34 die Form einer um 90° phasenverschobenen harmonischen Schwingung, also eines Cosinussignals, hat. In entsprechender Weise liefert auch die lineare Positionsmesseinrichtung 19 im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 zwei phasenversetzte analoge Ausgangs- Signale.

Bezugszeichenliste

1 Changierantrieb

2 Druckmaschinenzylinder

3 Wälzlager

4 Wellenzapfen

5 Seitenwand

6 Gestell

7 Rotor

8 Torquemotor

9 Stator

10 Gehäuse

11 Wellenzapfenverlängerung

12 Linearantrieb

13 Linearmotor

14 Läufer

15 Stator

16 Abschnitt

17 Gleitlager

18 Rundführung

19 Positionsmesseinrichtung

20 Maßverkörperung

21 Bolzen

22 Axialwälzlager

23 Vorschubelement

24 Pleuel

25 Kurbeltrieb

26 Verstellschraube

27 Torquemotor

28 Außenrotor

29 Schrägkugellager

30 Kurbel

31 Referenzmarkierung

32 Referenz- Initiator

33 Initiator

34 Initiator

α Winkel

A Axialrichtung

L Länge

R Kurbelradius