DE19525593C2

DE19525593C2 - Mehrmotorenantrieb für eine Druckmaschine

Info

Publication number: DE19525593C2
Application number: DE19525593A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Reichardt; Joachim Blumoer
Original assignee: MAN Roland Druckmaschinen AG
Current assignee: Manroland AG
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2015-07-14
Also published as: US5720222A; JP2804255B2; DE59600201D1; DE19525593A1; ATE166030T1; EP0753405A1; EP0753405B1; JPH0929942A

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrmotorenantrieb für eine Druckmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus der DE 43 22 744 A1 ist ein derartiges elektrisches Antriebssystem für eine Druckmaschine bekannt, bei welchem vorgesehen ist, die Zylinder mit jeweils einem Motor zu versehen und über eine entsprechende Steuerung drehwinkelsynchron zueinander anzutreiben. Dazu sind direkt an den Zylindern Winkellagegeber angeordnet, deren Signale von einer gemeinsamen Steuerung zu entsprechendem drehwinkelsynchronen Lauf der einzelnen Zylinder ausgewertet werden. Da bei der Umdrehung eines Zylinders das Lastmoment aber stark schwankt, sind an den Antrieb entsprechend hohe qualitative Anforderungen zu stellen. Zum einen muß über eine Zylinderumdrehung die Winkellage konstant ge währleistet sein, ferner muß der Zylinder in einem vorgegebenen Drehzahlbereich anzu treiben sein. Schließlich müssen noch zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, damit bei einer Bogendruckmaschine, insbesondere Bogenoffsetdruckmaschine gewährleistet ist, daß eine Relativverdrehung der Greifereinrichtungen aufweisenden Zylinder über ein vorgegebenes Maß nicht möglich ist, um Beschädigungen der Zylinderoberfläche und/oder der Greifereinrichtungen zu vermeiden.

Aus der DE 42 28 506 A1 ist ein Verfahren und ein Antrieb für eine Druckmaschine mit mehreren Druckwerken bekannt, wobei die Druckwerke über einen Räderzug mecha nisch miteinander gekoppelt sind und wobei jeweils einer Druckmaschineneinheit ein Antriebsmotor zugeordnet ist. Ein erster Antriebsmotor speist dabei einen Leistungs überschuß in den Räderzug ein, der derartig bemessen ist, daß eine konstante Richtung des Leistungsflusses in dem Räderzug sichergestellt ist. Ein letzter Antriebsmotor kom pensiert diesen Leistungsüberschuß.

Aus der DE 42 34 928 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Dämpfung von me chanischen Schwingungen von Druckmaschinen bekannt, wobei mindestens ein den drehenden Teilen der Druckmaschine zugeordnetes Betätigungsglied vorgesehen ist, das von wenigstens einem an der Druckmaschine angeordneten Schwingungsaufnehmer derartig angesteuert wird, so daß die Stellkräfte des Betätigungsgliedes die Schwingun gen dämpfen. Das Betätigungsglied kann dabei als steuerbare Wirbelstrombremse aus gebildet sein.

Aus der JP-5-318695 A ist eine Antriebseinheit für eine Bogendruckmaschine bekannt, bei welcher ein Haupt- und Hilfsantrieb vorgesehen ist. Diese Antriebe sind durch eine einstellbare Drehmomentverteilung miteinander gekoppelt.

Aus der EP 0 355 442 B1 ist ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Reduzierung der Drehmomentbeanspruchung auf ein mittels eines Elektromotors angetriebenen Systems, insbesondere einer Druckmaschine bekannt. Bei diesem System erfolgt eine Ansteue rung des Antriebsmotors derart, so daß Änderungen des Lastmomentes auf einen nähe rungsweise konstanten Wert gehalten werden. Dies bedingt, daß die Drehzahl einer der artigen Druckmaschine keine zeitlich konstante Größe mehr ist, so daß ein derartiges Antriebsprinzip nur in sehr aufwendiger Weise auf eine Maschine übertragbar ist, bei der die Zylinder und/oder einzelnen Baugruppen jeweils mit einem Einzelantrieb verbunden sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Mehrmotorenantrieb für eine Druckmaschine gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 derartig zu erweitern, so daß bei vorgegebenen Anforderungen hinsichtlich der Gleichlaufsynchronität der einzelnen ange triebenen Zylinder und/oder Baugruppen der Kostenaufwand hinsichtlich der zu verwen denden Antriebe spürbar gesenkt werden kann. Ferner soll durch das zu schaffende Sy stem auch eine Sicherheit hinsichtlich des Ausfalls elektrischer und/oder sonstiger An triebskomponenten gegeben sein.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder einzeln angetriebene Zylinder und/oder jede Baugruppe mit zwei Antrieben versehen ist. Durch den ersten Antrieb wird ein Grundmoment in den Zylinder und/oder die Baugruppe eingespeist, also dasjenige An triebsmoment, welche der Zylinder bzw. die Baugruppe im Mittel bei einer Umdrehung benötigt. Der zweite diesem Zylinder bzw. der Baugruppe zugeordnete Antrieb ist erfin dungsgemäß derartig ausgebildet, daß dieser lediglich eine derartige Dynamik hinsicht lich den verbleibenden Antriebsmomenten aufweist, um die während einer Zylinder- bzw. Baugruppenumdrehung auftretenden kurzzeitigen Lastmomente auszugleichen. Der drehwinkelsynchrone Lauf des Zylinders bzw. der Baugruppe der Druckmaschine wird somit durch diesen zweiten, hochdynamischen Antrieb, der vorzugsweise als bürstenlo ser Gleichstrommotor ausgebildet ist, bewirkt.

Durch die erfindungsgemäße Aufteilung der Leistungseinspeisung über zwei Antriebe, wobei ein Antrieb hochdynamisch mit einem geringeren Leistungsbedarf und der zweite Antrieb hinsichtlich der Winkelsteuerbarkeit eine geringere Dynamik aber eine höhere Leistung aufweist, ergibt sich eine deutliche Senkung hinsichtlich dem Kostenaufwand. Ferner kann vorgesehen sein, daß der das Grundmoment in den Zylinder bzw. die Baugruppe einspeisende erste Antrieb mit geringerer Dynamik über ein Getriebe (Untersetzungsgetriebe) mit dem Zylinder bzw. der Baugruppe verbunden ist. Bei diesem Antrieb kann es sich in vorteilhafter Weise um einen besonders kostengünstigen Drehstrommotor, insbesondere mit gerechnetem Feldmodell handeln. Der zweite, hochdynamische und vorzugsweise als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildete Antrieb ist dann direkt oder über ein drehsteifes und spielfreies Getriebe mit dem Zapfen des Zylinders bzw. einem Zapfen eines Zylinders der Baugruppe der Druckmaschine verbunden.

Durch das erfindungsgemäße Antriebskonzept ergibt sich eine Reihe von Vorteilen, wobei der Kostenvorteil bei der Realisierung eines einzel- bzw. gruppenweisen Antriebes trotz der pro Zylinder bzw. Baugruppe vorzusehenden zwei Antrieben bereits vorstehend erläutert worden ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich dabei, daß beim Ausfall beispielsweise des hochdynamischen und auf die kurzzeitig schwankende Drehmomentsituation ausgelegten Antriebes dieser Zylinder bzw. die Baugruppe über den zweiten Antrieb in definierter Weise bis zum Stillstand heruntergefahren werden kann. Die übrigen Zylinder bzw. Baugruppen folgen dabei dem Zeitverhalten dieses Zylinders bzw. dieser Baugruppe. Auch der Ausfall eines das Grundmoment in dem Zylinder bzw. die Baugruppe einspeisenden Antriebes vermag die eingangs der Beschreibung angedeuteten mechanischen Kollisionen zu vermeiden helfen. In diesem Falle erfolgt das Herunterfahren des Zylinders bzw. der Baugruppe über den hochdynamischen Antrieb, was kein Problem darstellt, da die heute verfügbaren Antriebe kurzzeitig überlastbar sind.

Sollten beide Antriebe eines Zylinders bzw. einer Baugruppe ausfallen, so ist erfindungsgemäß weiterbildend vorgesehen, daß das Lagegeber-Signal dieses Zylinders bzw. dieser Baugruppe als Positions-Sollwert für alle übrigen Aggregate verwendet wird. In diesem Falle erfolgt das Auslaufen dieses Zylinders bzw. der Baugruppe bis zum Stillstand, wobei sämtliche übrigen Zylinder bzw. Baugruppen winkelsynchron dieser Leitachse folgen. Der Ausfall der Versorgungsspannung (Netzausfall) kann ebenfalls durch das erfindungsgemäße Antriebssystem aufgefangen werden, indem hier die Umrichter für die Antriebe beispielsweise über einen Gleichspannungszwischenkreis miteinander verbunden sind. Die einzelnen Antriebe werden dann an einer Rampe bis zum Stillstand heruntergefahren, wobei diese derartig bemessen ist, daß zu jedem Zeitpunkt durch die beim Bremsen rückgespeiste Energie noch die volle Gleichspannung zur Verfügung steht. In einfacher Weise kann dies dadurch bewirkt werden, daß eine möglichst steile Abtourrampe vorgegeben wird. Sind die Umrichter der einzelnen Antriebe nicht über einen Gleichspannungszwischenkreis miteinander verbunden, so bauen die Antriebe die anfallende überschüssige Bremsenergie über jeweils in den einzelnen Zwischenkreisen angeordnete Brems-Chopper ab. In beiden voranstehend beschriebenen Verfahrensweisen zum Herunterfahren des Gesamtsystems im Falle des Ausfalls der Spannungsversorgung ist dabei ein ausreichend dimensionierter Puffer in Form von Kondensatoren bzw. Akkumulatoren im Zwischenkreis vorgesehen.

Für den Fall, daß beide Antriebe in zwei unterschiedlichen Baugruppen bzw. Zylindern gleichzeitig ausfallen, kann vorgesehen sein, daß zusätzlich und aus dem Stand der Technik bekannte mechanische Kollisionsschutze zwischen den einzelnen Zylindern bzw. Baugruppen angeordnet sind. Diese bewirken in an sich bekannter Weise, daß eine Relativverdrehung der Zylinder bzw. Baugruppen über ein vorgegebenes Maß hinaus vermieden wird.

Des weiteren erfolgt die Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 der erfindungsgemäße Antrieb für eine Baugruppe einer Bogenoffsetdruckmaschine,

Fig. 2 der Antrieb mehrerer Zylinder bzw. Baugruppen einer Bogenoffsetdruckmaschine, und

Fig. 3 schematisch den Drehmomentverlauf als Funktion der Zeit.

Das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel beschreibt die erfindungsgemäße Antriebslösung anhand eines gruppenweisen Antriebes. Gemäß Fig. 1 wird hier über zwei Antriebe 2.1 und 2.11 der den zu bedruckenden Bogen führende Zylinder 1.1 eines Druckwerkes angetrieben. Die Baugruppe des angetriebenen Zylinders 1.1, also das entsprechende Druckwerk der Bogenoffsetdruckmaschine weist dabei ferner noch einen von dem Zylinder 1.1 angetriebenen Transferzylinder T, einen Gummituchzylinder G sowie einen Plattenzylinder P auf. Diese hier genannten Zylinder sind dabei über einen nicht dargestellten durchgehenden Räderzug miteinander verbunden. Zu einem nächsten Druckwerk, welches die gleichen Komponenten aufweist, besteht aber keine mechanische Kopplung.

Wie Fig. 1 rein prinzipiell dargestellt, ist der Zylinder 1.1 der Baugruppe mit einem Antrieb 2.1 sowie einem hochdynamischen Antrieb 2.11 verbunden. Die Antriebe 2.1 sowie 2.11 stehen dabei mit einer Antriebssteuerung 5.1 in Wirkverbindung, welche einerseits mit einem direkt mit dem Zylinder 1.1 verbundenen Lagegeber 3.1 und andererseits mit einem am hochdynamischen Antrieb 2.11 angebrachten Kommutatorgeber 4.1 verbunden ist. Die Antriebssteuerung 5.1 übernimmt somit die Bestromung des hochdynamischen Antriebes 2.11 entsprechend den Kommutatorsignalen des Kommutatorgebers 4.1 in Verbindung mit den Signalen des Lagegebers 3.1 am Zylinder 1.1. Die Bestromung des insbesondere als Asynchronmotor ausgebildeten und das Grundmoment M1 in den Zylinder 1.1 einspeisenden Antriebes 2.1 erfolgt dabei ebenfalls über die Antriebssteuerung 5.1.

Fig. 3 zeigt den durch die Antriebe 2.1 sowie 2.11 in den Zylinder 1.1 einzuspeisende Moment M. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß das während einer Umdrehung des Zylinders 1.1 bzw. der durch diesen Zylinder 1.1 angetriebenen Baugruppe aufzubringende Moment M aus einem mittleren Moment M1 sowie einem den überlagerten und oder Maximal-Amplitude aufweisenden Momentenanteil M2 besteht. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß durch den Antrieb 2.1 das mittlere Moment M1 in den Zylinder 1.1 gemäß Fig. 1 eingespeist wird. Der hochdynamische Antrieb 2.11 speist ferner die sich während einer Umdrehung des Zylinders 1.1 und somit der entsprechend getriebenen Baugruppe ergebenden kurzfristigen Momentenänderungen ein, welche eine Maximal-Amplitude des Betrages M2 aufweisen. Dementsprechend ergibt sich, daß der hochdynamische Antrieb 2.11 zu bestimmten Zeiten das in den Zylindern 1.1 einzuspeisende Moment M vergrößert und zu anderen Zeiten elektrisch bremsend verringert, so daß der über den Lagegeber 3.1 erfaßte Winkelwert entsprechend einem vorgegebenen Sollwert in Übereinstimmung gebracht wird. Aus der Darstellung gemäß Fig. 3 wird deutlich, daß der hochdynamische Antrieb 2.11 ein, bezogen auf das mittlere und vom Antrieb 2.1 aufzubringende Moment M1, ein Moment der Bandbreite M2 aufzubringen hat.

Fig. 2 zeigt prinzipiell mehrere Zylinder 1.1 bis 1.6 einer nicht weiter dargestellten Bogendruckmaschine. Jeder der Zylinder 1.1 weist dabei einen Lagegeber 3.1 bis 3.6 in Form eines Absolut- bzw. Inkrementalwinkelgebers auf. Jedem dieser Zylinder 1.1 bis 1.6 ist dabei eine erfindungsgemäße Kombination eines Antriebes 2.1 bis 2.6 zur Einspeisung des Grundmomentes M1 sowie ein hochdynamischer Antrieb 2.11 bis 2.16 zur Einspeisung des entsprechenden Restmomentes zugeordnet. Die hochdynamischen und insbesondere als bürstenlose Gleichstrommotore ausgebildeten Antriebe 2.11 bis 2.16 sind dabei zusätzlich noch mit Kommutatorgebern 4.1 bis 4.6 versehen.

Die Ansteuerung sowie Bestromung der Antriebe 2.1 bis 2.6 sowie der hochdynamischen Antriebe 2.11 bis 2.16 erfolgt dabei über entsprechende Antriebssteuerungen 5.1 bis 5.6, wobei diese einerseits die jeweiligen Signale der Lagegeber 3.1 bis 3.6 sowie im Falle der Ausbildung der hochdynamischen Antriebe 2.11 bis 2.16 als bürstenlose Gleichstrommotore zusätzlich noch die Signale der Kommutatorgeber 4.1 bis 4.6 einlesen. Den einzelnen Antriebssteuerungen 5.1 bis 5.6 ist zusätzlich noch ein Leitrechner 6 zugeordnet. Über diesen Leitrechner 6 erfolgen insbesondere diejenigen Maßnahmen, welche zuvorstehend bei Ausfallen eines oder mehrerer Komponenten des erfindungsgemäßen Mehrmotorenantriebes vorgesehen sind.

Im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgte der Antrieb jeweils eines Zylinders 1.1 bis 1.6, wobei diese Zylinder 1.1 bis 1.6 jeweils eine gesamte Baugruppe, bestehend aus Plattenzylinder P, Gummituchzylinder G sowie einem Transferzylinder T umfaßt. Selbstverständlich kann es ebenfalls unter Ausnutzung der Erfindung möglich sein, jeden einzelnen Zylinder innerhalb eines Druckwerkes und somit sämtliche Zylinder innerhalb einer Druckmaschine durch die erfindungsgemäße Kombination eines ein Grundmoment M1 einspeisenden Antriebes sowie zusätzlich eines hochdynamischen und die Winkellage regelnden Antriebes erfolgen.

Bezugszeichenliste

1.1-1.6 Zylinder
2.1-2.6 Antrieb (Grundmoment)
2.11-2.16 Antrieb (dynamisch)
3.1-3.6 Lagegeber
4.1-4.6 Kommutatorgeber
5.1-5.6 Antriebssteuerung
6 Leitrechner
M, M1, M2 Drehmoment
T Transferzylinder
G Gummituchzylinder
P Plattenzylinder

Claims

1. Mehrmotorenantrieb für eine Druckmaschine, insbesondere Bogendruckmaschine, bei welcher jeder Baugruppe wenigstens ein das benötigte Drehmoment einspeisender und einzelne Achsen bzw. Zylinder und/oder mehrere Zylinder gruppenweise antreibender Antrieb zugeordnet ist und zur winkelsynchronen Regelung Lagegeber vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Baugruppe (1.1-1.6) jeweils ein erster Antrieb (2.1-2.6) zur Einspeisung des im Mittel benötigten Drehmoments (M1) zugeordnet ist, daß jeder Baugruppe (1.1-1.6) ein weiterer hochdynamischer Antrieb (2.11-2.16) zugeordnet ist, über welchen das Restmoment einspeisbar ist und daß der Lagegeber (3.1-3.6) mit dem weiteren Antrieb (2.11-2.16) zusammenwirkt.

2. Mehrmotorenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antrieb (2.1-2.6) als ein Asynchronmotor ausgebildet ist.

3. Mehrmotorenantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Antrieb (2.11-2.16) als bürstenloser Gleichstrommotor aus gebildet ist.

4. Mehrmotorenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den ersten Antrieben (2.1-2.6) sowie den weiteren Antrieben (2.11-2.16) zugeordneten Antriebssteuerungen (2.1-2.6) mit einem Leitrechner (6) verbunden sind.