Antrieb für Zylinder einer Druckmaschine

Abstract

 Elektrischer Antrieb für einen Zylinder (10) einer Druckmaschine, mit einem Stator (16) und einem auf der Achse (12) des Zylinders sitzenden Rotor (14), dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (16) sich nur über einen Teil des Umfangs des Rotors (14) erstreckt und mit diesem einen Linearantrieb bildet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb für einen Zylinder einer Druckmaschine, mit einem Stator und einem auf der Achse des Zylinders sitzenden Rotor. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Antrieb für einen sogenannten Zentralzylinder einer Druckmaschine, beispielsweise den Gegendruckzylinder einer Flexodruckmaschine, der einen relativ großen Durchmesser aufweist und an dessen Umfang mehrere Farbwerke angestellt sind.

[0002] Da ein solcher Zentralzylinder ein relativ hohes Trägheitsmoment aufweist, ist insbesondere in der Anlaufphase der Druckmaschine ein hohes Antriebsdrehmoment erforderlich.Traditionell erfolgt der Antrieb des Zentralzylinders mit Hilfe eines verhältnismäßig kleinbauenden und hochdrehenden Elektromotors, der über ein Untersetzungs-Zahnradgetriebe ein auf der Achse des Zylinders sitzendes Zentralzahnrad mit verhältnismäßig großem Durchmesser antreibt. Dieses Zentralzahnrad kämmt auch mit Antriebsritzeln für die Druckzylinder und Farbauftragwalzen in den einzelnen Farbwerken, so daß sämtliche Farbwerke mit dem Zentralzylinder synchronisiert sind. In jüngerer Zeit geht die Tendenz jedoch dahin, diesen zentralen Antrieb und die mechanische Kopplung durch elektronisch synchronisierten Einzelantriebe für die verschiedenen Zylinder zu ersetzen. Bei diesem Antriebskonzept weist jeder Zylinder der Druckmaschine seinen eigenen Antriebsmotor auf, und die Drehzahlen und Phasenwinkel der einzelnen Zylinder werden elektronisch mit einander abgeglichen. Die Rotoren der Antriebsmotoren zumindest für die Druckzylinder und die Farbauftragwalzen sind dann vorzugsweise direkt auf der Achse des betreffenden Zylinders bzw. der Walzen angeordnet. Entsprechend kann auch der Antriebsmotor für den Zentralzylinder direkt auf der Achse dieses Zylinders angeordnet sein. Aufgrund des hohen Trägheitsmomentes dieses Zylinders wird dann jedoch ein Motor mit hohem Drehmoment benötigt, der verhältnismäßig große Abmessungen aufweisen muß und/oder in der Anlaufphase eine sehr hohe Stromaufnahme hat. Unter diesem Gesichtspunkt erscheint es oft als zweckmäßiger, den Zentralzylinder nach wie vor über ein Zahnradgetriebe anzutreiben. Dabei besteht jedoch der Nachteil, das Zahnradfehler des Getriebes zu Gleichlaufschwankungen des Zentralzylinders führen, die dann die Qualität des Druckbildes beeinträchtigen.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen elektrischen Antrieb für einen Zylinder, insbesondere einen Zentralzylinder einer Druckmaschine zu schaffen, der bei geringen Abmessungen ein hohes Drehmoment liefert und eine hohe Laufruhe des Zylinders ermöglicht.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stator sich nur über einen Teil des Umfangs des Rotors erstreckt und mit diesem einen Linearantrieb bildet. Der Begriff "Linearantrieb" bezeichnet in diesem Zusammenhang ein Antriebskonzept, bei dem die Relativbewegung zwischen Stator und Rotor nicht notwendigerweise eine Rotationsbewegung zu sein braucht, sondern auch eine gradlinige oder krummlinige Translationsbewegung sein kann. Die elektromechanische Wechselwirkung zwischen Stator und Rotor ist bei einem solchen Linearantrieb auf eine Zone begrenzt, die nur einen Teil der Gesamtlänge des Stators oder des "Rotors" ausmacht. Im vorliegenden Fall nimmt diese Wechselwirkungszone nur einen Teil der gesamten Umfangslänge des Rotors ein. Zwar führt der Rotor bei dem erfindungsgemäßen Antrieb nach wie vor eine Rotationsbewegung aus, doch ist die Länge der Wechselwirkungszone im Verhältnis zum Krümmungsradius des Rotors so klein, daß der Rotor zu jedem Zeitpunkt nur mit einem Teil seiner Umfangslänge durch den Stator hindurch oder an dem Stator vorbeiläuft und dabei relativ zum Stator eine quasi lineare, annähernd gradlinige Bewegung ausführt.

[0005] Der Vorteil dieses Antriebsystems besteht darin, daß die Abmessungen des Stators wesentlich kleiner sein können als der effektive Durchmesser des Rotors. Hierdurch ist es möglich, den Antrieb insgesamt platzsparend am oder im Maschinengestell der Druckmaschine unterzubringen und dennoch, aufgrund des großen effektiven Radius des Rotors, mit vergleichsweise kleinen elektromagnetischen Kräften ein hohes Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Auf diese Weise läßt sich in der Anlaufphase der Druckmaschine das benötigte Antriebsdrehmoment für den Zentralzylinder mit einem kleinbauenden Motor mit geringer Stromaufnahme erzeugen, und aufgrund des großen effektiven Radius des Rotors wird eine feinfühlige Regelung der Winkelgeschwindigkeit des Zylinders und erforderlichenfalls auch eine genaue Steuerung der Winkelposition desselben ermöglicht. Da kein mechanisches Untersetzungsgetriebe benötigt wird, kann der Antrieb baulich vereinfacht und der schädliche Einfluß von Zahnradspiel oder Zahnradfehlern im Getriebe vermieden werden.

[0006] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0007] Der Rotor kann in seinem mit dem Stator in Wechselwirkung tretenden Umfangsbereich einen Kranz einzeln ansteuerbarer Wicklungen oder einen Kranz von Permanentmagneten aufweisen und im Zusammenwirken mit dem Stator nach dem Prinzip eines Schrittmotors arbeiten. In einer baulich besonders einfachen Ausführungsform wird der Rotor jedoch einfach durch eine elektrisch leitende Scheibe gebildet, oder er weist im Bereich seines äußeren Umfangsrandes einen elektrisch leitenden Ring auf, und der Stator ist zur Erzeugung eines räumlich modulierten Wanderfeldes ausgebildet, das mit im Rotor induzierten Wirbelströmen in Wechselwirkung tritt. Für eine feinfühlige Regelung der Drehzahl und für eine genaue Einstellung des Azimutwinkels des Zylinders, z. B. für die Längsregistereinstellung der Druckmaschine, kann die den Rotor bildende Scheibe im Bereich ihres äußeren Umfangsrandes einen Kranz von Markierungen tragen, die durch einen Detektor abgetastet werden, so daß die Winkelstellung des Zylinders mit hoher Winkelauflösung erfaßt und für die Regelung des Antriebs herangezogen werden kann.

[0008] Die Wicklungen des Stators können auf einer Seite der den Rotor bildenden Scheibe angeordnet sein. Vorzugsweise sind sie jedoch symmetrisch auf beiden Seiten dieser Scheibe angeordnet, damit sich die Axialkomponenten der zwischen Rotor und Stator wirkenden elektromagnetischen Kräfte gegenseitig aufheben und nicht zu einem Verzug des Rotors oder der Achse des Zylinders oder einer axialen Beanspruchung der Lager führen.

[0009] Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert.

[0010] Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Stirnansicht eines Zentralzylinders einer Druckmaschine mit dem erfindungsgemäßen Antrieb;

Figur 2 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht des Antriebs an einem axialen Ende des Zentralzylinders.

[0011] In Figur 1 ist in einer Stirnansicht ein Ende eines Zentralzylinders 10 beispielsweise eines Gegendruckzylinders einer Flexodruckmaschine gezeigt, der einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweist und mit seiner Achse 12 drehbar im nicht gezeigten Gestell der Druckmaschine gelagert ist. An den Umfang des Zentralzylinders 10 sind in bekannter Weise die nicht gezeigten Druckzylinder mehrerer Farbwerke angestellt, die jeweils über gesonderte elektrische Antriebe verfügen.

[0012] Der elektrische Antrieb für den Zentralzylinder 10 wird durch einen Rotor 14 in der Form einer fest auf die Achse 12 sitzenden Scheibe und durch einen zugehörigen Stator 16 gebildet. Der Durchmesser des Rotors 14 ist im gezeigten Beispiel nur wenig kleiner als der Durchmesser des Zentralzylinders 10. Der äußere Umfangsbereich des Rotors 14 wird durch einen Ring 18 aus elektrisch leitendem Material gebildet, der bei der Drehung des Rotors in geringem Abstand an dem Stator 16 vorbeiläuft.

[0013] Der Stator 16 wird im gezeigten Beispiel durch ein Ringsegment gebildet, das der Krümmung des Ringes 18 folgt, sich aber nur über einen Umfangswinkel von 50° oder weniger am unteren Scheitel des Rotors 14 erstreckt. In dieser Position läßt sich der Stator 16 mit Hilfe einer Konsole 20 bequem am nicht gezeigten Gestell der Druckmaschine fixieren. In einer modifizierten Ausführungsform ist es auch denkbar, daß der Stator durch zwei Ringsegmente gebildet wird, die beispielsweise am oberen und unteren Scheitel des Rotors angeordnet sind.

[0014] Wie deutlicher aus Figur 2 hervorgeht, ist der Stator 16 so gestaltet, daß er den scheibenförmigen Rotor 14 nach Art einer Gabel umgreift, und Wicklungspakete 22 sind symmetrisch auf beiden Seiten des Rotors angeordnet. Die Wicklungspakete 22 bilden in Umfangsrichtung des Ringes 18 eine Folge einzeln ansteuerbarer Elektromagnete und werden durch eine an sich bei Linearantrieben bekannte Ansteuerungselektronik so angesteuert, daß sie ein räumlich, in Umfangsrichtung des Ringes 18, moduliertes magnetisches Wanderfeld erzeugen, das sich in Tangentialrichtung des Ringes 18 bewegt. Durch dieses Wanderfeld werden in dem Ring 18 Wirbelströme induziert, die durch magnetische Wechselwirkung mit dem Wanderfeld den Antrieb des Rotors 14 bewirken.

[0015] Der Rotor 14 trägt in der Nähe seines äußeren Umfangsrandes, im gezeigten Beispiel unmittelbar innerhalb des Ringes 18, wahlweise jedoch auch auf der äußeren Umfangsfläche, einen Kranz von Markierungen 24, die zusammen mit einem ortsfesten Sensor 26, beispielsweise einem optischen oder kapazitiven Sensor, einen hochauflösenden Winkelinkrementgeber zur Erfassung der Winkelstellung des Zentralzylinders 10 bilden. Die Signale dieses Winkelinkrementgebers werden an eine in der Konsole 20 untergebrachte Steuereinheit 28 übermittelt und dienen zur Regelung der Drehzahl und gegebenenfalls zur genauen Einstellung der Winkelposition des Zentralzylinders 10. Weiterhin können diese Signale zur Ansteuerung der Antriebe für die Zylinder der nicht gezeigten Farbwerke nach dem Master/Slave-Prinzip genutzt werden.

Ansprüche

1. Elektrischer Antrieb für einen Zylinder (10) einer Druckmaschine, mit einem Stator (16) und einem auf der Achse (12) des Zylinders sitzenden Rotor (14), dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (16) sich nur über einen Teil des Umfangs des Rotors (14) erstreckt und mit diesem einen Linearantrieb bildet.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (14), zumindest in einem ringförmigen Bereich (18) in der Nähe seines äußeren Umfangsrandes aus elektrisch leitfähigem Material besteht und daß der Stator (16) Wicklungspakete (22) zur Erzeugung eines sich in Tangentialrichtung des Rotors bewegenden Wanderfeldes aufweist, das Wirbelströme in dem Ring (18) des Rotors induziert.

3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (16) den Rand des Rotors (14) gabelförmig umgreift und Wicklungspakete (22) auf beiden Seiten des Rotors aufweist.

Zeichnung