DE10300595A1 - Bremssystem für eine antriebslose Walze in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine - Google Patents

Abstract

Es wird eine antriebslose Walze (10) in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine (42), mit einer Hysteresebremse (16) vorgeschlagen. Um eine antriebslose Walze (10) in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine (42) zu bremsen, wird eine Batterie (36) mittels eines Generators (24) geladen, welcher einen Teil der Rotationsenergie der antrieblosen Walze (10) in elektrische Energie wandelt, der Bremsvorgang wird durch ein Signal der Maschinensteuerung (32) an die Bremssteuerung (28) ausgelöst und die Batterie (36) wird zum Bremsen der antriebslosen Walze (10) mit einer gesteuerten Hysteresebremse (16) entladen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine antriebslose Walze in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine und ein Verfahren zum Bremsen einer antriebslosen Walze in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine.
• In einer bahnverarbeitenden Druckmaschine findet der Transport einer Bedruckstoffbahn, insbesondere einer Papierbahn oder Polymerfolienbahn, entlang ihres Weges durch die Druckmaschine, welcher typischerweise auch ein Falzapparat zur Verarbeitung der Bedruckstoffbahn in Signaturen nachgeordnet ist, mittels Walzen, Rollen oder Zylindern statt. Angetriebene Walzen, Rollen oder Zylinder sind mit einem separaten Antrieb oder einem Antriebsmechanismus, welche eine Bewegung von einem Antriebselement abnimmt und gegebenenfalls in eine andere Bewegungsform umsetzt, ausgestattet. Durch Reibungswirkung beziehungsweise Zugwirkung wird die Bedruckstoffbahn mittels angetriebener Walzen, Rollen oder Zylindern in Bewegung gesetzt und in Bewegung gehalten.
• Typischerweise verfügen Druckmaschinen, insbesondere bahnverarbeitende Druckmaschinen, über Sicherheitseinrichtungen, welche in einem Notfall eine schnelle Abschaltung der Druckmaschine, also einen schnellen Halt der Druckmaschine ermöglichen. Besonders das Auftreten eines Bahnbruchs stellt, insbesondere bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten, nicht nur einen zeitraubenden und ökonomisch schädlichen Produktionsausfall sondern auch eine potentielle Gefahrenquelle für Beschädigungen der Druckmaschine und für Verletzungen der Maschinenbediener dar.
• Beispielsweise wird im Dokument US 2001/0047733 A1 offenbart, dass im Notfall eines detektierten Bahnbruchs die angetriebenen Zylinder (Walzen) durch Bremswirkung der ihnen zugeordneten Antriebe zum Stillstand gebracht werden. Ein Kontrollprogramm mit einer steilen Notfallstopprampe wird im Fall eines Bahnbruchs aktiviert, und die angetriebenen Zylinder (Walzen) werden innerhalb weniger Umdrehungen auf Rotationsgeschwindigkeit Null abgebremst.
• Neben den beschriebenen angetriebenen Walzen, Rollen und Zylindern sind häufig in bahnverarbeitenden Druckmaschinen zusätzlich auch antriebslose Walzen beziehungsweise antriebslose Rollen beziehungsweise antriebslose Zylinder vorgesehen, welche von der Bedruckstoffbahn wenigstens teilweise umschlungen oder wenigstens abschnittsweise berührt werden. Derartige antriebslose Walzen, Rollen oder Zylinder dienen unter anderem dem Zweck der Bahnführung oder dem Zweck der Bahnunterstützung entlang des Weges der Bedruckstoffbahn durch die bahnverarbeitende Druckmaschine. Während des Betriebes der Druckmaschine erfahren derartige antriebslose Walzen, Rollen oder Zylinder eine Drehmomentwirkung von der Bedruckstoffbahn. Anders ausgedrückt, die bewegte Bedruckstoffbahn setzt die antriebslose Walze, die antriebslose Rolle oder den antriebslosen Zylinder in Rotationsbewegung. Während des Betriebes der Druckmaschine, insbesondere bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten, ist in der Folge selbst bei Konstruktionen, welche eine hohe rotierende Masse zu vermeiden suchen, eine beachtliche Menge Rotationsenergie in einer antriebslosen Walze oder antriebslosen Rolle oder in einem antriebslosen Zylinder gespeichert.
• In anderen Worten ausgedrückt, es ist also unter einer antriebslosen Walze in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine eine Walze zu verstehen, welche weder einen mechanischen Antriebsmechanismus, noch einen direkten oder indirekten mechanischen oder elektrischen Antrieb aufweist, sondern im Betriebsfall ausschließlich durch das mittels Reibungskräften übertragene Drehmoment der Bedruckstoffbahn in Rotationsbewegung versetzt wird. Die Bezeichnung antriebslose Walze umfasst dabei sowohl antriebslose Walzen als auch antriebslose Rollen als auch antriebslose Zylinder.
• Bei Auftritt eines Bahnbruchs kommt den antriebslosen Walzen eine besondere Bedeutung zu, da die antriebslosen Walzen in ihren Rotationszuständen verharren. Beispielsweise können aufgrund eines Spannungsabfalls der Bedruckstoffbahn rotierende antriebslose Walzen frei werden oder die Bedruckstoffbahn kann sich um eine rotierende antriebslose Walze wickeln, wenn die Reibungskräfte zwischen Bedruckstoffbahn und Walzenumfangsfläche beispielsweise aufgrund des Wassergehaltes in der oder aufgrund der Farbschicht auf der Bedruckstoffbahn zu einer Haftung führen.
• In der Folge eines Bahnbruchs können daher von einer frei rotierenden antriebslosen Walze zum einen eine Verletzungsgefahr für Maschinenbediener und zum anderen eine Beschädigungsgefahr der Druckmaschine, wenn sich die Bedruckstoffbahn teilweise um die antriebslose Walze wickelt und unkontrollierte Bewegungen ausführt, ausgehen.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, von antriebslosen Walzen in bahnverarbeitenden Druckmaschinen ausgehende Gefahren bei freier Rotation zu verringern.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine antriebslose Walze mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Bremsen einer antriebslosen Walze gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen und in den nebengeordneten Ansprüchen charakterisiert.
• Erfindungsgemäß weist eine antriebslose Walze in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine eine Hysteresebremse auf. Durch die Bremswirkung der Hysteresebremse kann im Notfall des Bahnbruchs die in der Rotationsbewegung gespeicherte Rotationsenergie der antriebslosen Walze abgebaut werden. Ein Aufwickeln der Bedruckstoffbahn um die antriebslose Walze beziehungsweise ein langes freies Rotieren der antrieblosen Walze wird verringert oder sogar ganz vermieden. Des weiteren kann ein Rutschen oder ein Reiben der Bedruckstoffbahn auf der antriebslosen Walze verringert werden.
• In einer bevorzugten Ausführungsform treibt die antriebslose Walze einen Generator an. Anders ausgedrückt, die Rotationsenergie der antriebslosen Walze kann mittels eines Generators in elektrische Energie transformiert werden. Diese elektrische Energie kann zum Betrieb der Hysteresebremse eingesetzt werden. Über einen Spannungsregler kann der Generator darüber hinaus eine Batterie speisen. Die antriebslose Walze verfügt dann über einen Energiespeicher beziehungsweise lädt aus der Rotationsenergie einen Energiespeicher.
• Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Hysteresebremse eine Bremssteuerung mit Bremsversorgung zugeordnet ist. Mit einer Hysteresebremse ist es möglich, eine progressive Bremswirkung zu erzielen. Die Hysteresebremse benötigt eine Bremsversorgung. Vorteilhaft ist, wenn diese gesteuert ist: Eine Bremssteuerung (bevorzugt elektronisch) ist insbesondere wichtig, um die gewünschte Bremszeit, das heißt, diejenige Zeit, welche erforderlich ist, die antriebslose Walze auf eine Rotationsgeschwindigkeit von Null abzubremsen, zu berücksichtigen.
• Das Auslösesignal für die Hysteresebremse kann beispielsweise manuell gegeben werden, indem ein Schalter betätigt wird. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist jedoch die Bremssteuerung der antriebslosen Walze mit der Maschinensteuerung verknüpft. Auf diese Weise kann das Notaussignal der Maschinensteuerung direkt als Auslösesignal für die Hysteresebremse genutzt werden.
• Wenn die antriebslose Walze, wie oben näher ausgeführt wurde, mit einer Batterie versehen ist, kann vorgesehen sein, dass die Bremsversorgung mit der Batterie derart verknüpft ist, dass die Bremsversorgung Energie für den Bremsvorgang aus der Batterie erhält. Anders ausgedrückt, die gespeicherte Energie in der Batterie, ursprünglich aus der Rotationsenergie der antriebslosen Walze stammend, kann zum Abbau der Rotationsenergie der antriebslosen Walze genutzt werden. Die Hysteresebremse benötigt Energie für Aufbau und Unterhalt ihrer Magnetfelder in ihrem Erregerteil. Bekanntermaßen erfolgt eine Bremswirkung durch die auftretenden Magnetisierungen im Hystereseteil, welches sich relativ zum Erregerteil bewegt.
• Die erfindungsgemäße antriebslose Walze kann in eine bahnverarbeitenden Druckmaschine unabhängig von deren eingesetzten Druckverfahren, insbesondere direkter oder indirekter Flachdruck, Offsetdruck oder Flexodruck, und unabhängig von ihrer Position entlang des Weges der Bedruckstoffbahn durch die Druckmaschine eingesetzt werden. Eine erfindungsgemäße bahnverarbeitende Druckmaschine weist daher wenigstens eine erfindungsgemäße antriebslose Walze auf.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bremsen einer antriebslosen Walze in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine weist die folgenden Schritte auf. Eine Batterie wird mittels eines Generators, welcher einen Teil der Rotationsenergie der antriebslosen Walze in elektrische Energie wandelt, geladen. Durch ein Signal der Maschinensteuerung an die Bremssteuerung wird der Bremsvorgang ausgelöst. Die Batterie wird zum Bremsen der antriebslosen Walze mit einer gesteuerten Hysteresebremse entladen.
• Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Abbremsen der antriebslosen Walze, das heißt, die Bremskraft der Hysteresebremse, derart bemessen ist, dass die antriebslose Walze nach einer vorgegebenen Zeit zum Stillstand kommt. Eine vorgegebene Zeit kann typischerweise die Maschinennotstoppzeit sein, also diejenige Zeit, die benötigt wird, um von einer Produktionsgeschwindigkeit auf Geschwindigkeit Null abzubremsen. Bei geläufigen bahnverarbeitenden Druckmaschinen sind hierfür nur einige Sekunden, insbesondere 4 bis 8 Sekunden, bevorzugt 7 Sekunden vorgesehen. Aus einer vorgegebenen Zeit kann die notwendige Bremskraft, auch eine zeitabhängige notwendige Bremskraft, berechnet werden.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bremsen einer antriebslosen Walze in einer Druckmaschine ist vorgesehen, dass eine Menge elektrischer Energie in der Batterie gespeichert wird, welche entsprechend der Rotationsenergie der antrieblose Walze bei Betriebsgeschwindigkeit gewählt ist. Anders ausgedrückt, da aus den Betriebsbedingungen und der Konstruktion der antriebslosen Walze bekannt ist, welche Rotationsenergie in der Drehbewegung der antriebslosen Walze bei einer bestimmten Betriebsgeschwindigkeit gespeichert ist, braucht nur eine dieser Rotationsenergie entsprechende Menge elektrischer Energie für den Betrieb der Hysteresebremse, um diese Rotationsenergie umzuwandeln, gespeichert zu werden. Die vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht daher vor, nur die für den Betrieb der Hysteresebremse notwendige elektrische Energie mittels des Generators aus der Rotationsenergie zu wandeln und bis zu einem gegebenenfalls notwendigen Einsatz der Hysteresebremse vorzuhalten. Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass wenn die Betriebsgeschwindigkeit und damit die Rotationsenergie der antriebslosen Walze erhöht wird, die zusätzlich notwendige elektrische Energie mittels des Generators nachgeladen wird.
• Der Einsatz einer erfindungsgemäßen antriebslosen Walze mit Hysteresebremse bewirkt eine Produktivitätssteigerung der bahnverarbeitenden Druckmaschine, da eine wirksame Verringerung des Aufwickelns von Bedruckstoffbahnen um antriebslose Walzen vermieden werden und frei rotierende antriebslose Walzen, welche eine Verletzungsgefahr für einen Maschinenbediener darstellen, effizient und schnell abgebremst werden können.
• Es sei in diesem Zusammenhang auch darauf hingewiesen, dass die Bremswirkung an einer antriebslosen Walze auch während eines routinemäßigen Abbremsungsvorgangs während oder nach dem Betrieb der bahnverarbeitenden Druckmaschine genutzt werden kann, um ein Rutschen oder ein Reiben der Bedruckstoffbahn auf der Umfangsfläche der antriebslosen Walze zu vermeiden. Dadurch kann bei einem Bahnstopp auftretende Makulatur verringert werden.
• Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungen dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:
• Fig. 1 eine Ansicht einer vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen antriebslosen Walze mit gesteuerter Hysterebremse, und
• Fig. 2 ein Schema zur Darstellung der gesteuerten Hysteresebremse an einer antriebslosen Walze, wobei die Hysteresbremse ihre Energie aus einer durch die Rotationsbewegung der antriebslosen Walze gespeisten Batterie bezieht.
• Die Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen antriebslosen Walze mit gesteuerter Hysterebremse. In einer bahnverarbeitenden Druckmaschine 42 ist eine antriebslose Walze 10 drehbar um ihre Achse 22 in Rollenlagern 12 gelagert. Die Rollenlager 12 sind mittels Aufnehmungen 14 an Wandelementen 15 befestigt. An der in dieser Ansicht rechts gezeigten Aufnehmung 14 ist eine Hysteresebremse 16 vorgesehen: Die Hysteresebremse 16 umfasst einen statischen Teil, den Hysteresering 18, welcher hier in der Aufnehmung 14 fixiert ist, und einen rotierbaren Teil, den Magnetring 20, welcher hier auf der Welle der antriebslosen Walze 10 aufgenommen ist. Am hier rechts gezeigten Wellenende der antriebslosen Walze 10 ist ein Generator 24 aufgenommen. Dieser Generator 24 erzeugt aus der Rotationsbewegung der antriebslosen Walze elektrischen Strom, welcher zur Ladung einer Batterie (Speicherung in Form von elektrischer Energie) genutzt wird (siehe hierzu auch Fig. 2). Der Generator 24 ist mittels einer Verbindung 26 mit der Bremssteuerung 28 verknüpft. Die Bremssteuerung 28 weist eine Verbindung 30 zum Austausch von Steuer- und/oder Datensignalen zur Maschinensteuerung 32 auf.
• Die Fig. 2 ist ein Schema zur Darstellung der gesteuerten Hysteresebremse an einer antriebslosen Walze, wobei die Hysteresbremse ihre Energie aus einer durch die Rotationsbewegung der antriebslosen Walze gespeisten Batterie bezieht. Das Schema der Fig. 2 dient der näheren Erläuterung der in Fig. 1 nur als Box dargestellten Bremssteuerung 28.
• Die antriebslose Walze 10 weist eine Hysteresebremse 16 auf und auf dem freien Wellenende ihrer Achse 22 ist ein Generator 24 vorgesehen. Der Generator 24 erzeugt aus der Rotationsbewegung der antriebslosen Walze 10 elektrischen Strom, welcher einem Spannungsregler 34 zum Laden einer Batterie 36 zugeführt wird. Durch den Spannungsregler 34 ist gewährleistet, dass die Batterie 36 mit angemessenem Strom und angemessener Spannung geladen wird. Es wird auch eine Überladung der Batterie 36 vermieden, da vorgesehen ist, nur bis zu einer bestimmten elektrischen Energiemenge die Batterie 36 zu laden. Die Bremsversorgung 38 der Hysteresebremse 16 wird durch ein Signal der Maschinensteuerung 32 über die Verbindung 30 im Bedarfsfall ausgelöst. Für den Bremsvorgang benötigte Energie wird aus der Batterie 36 entnommen. Es ist ein Einstellungspotentiometer 40 vorgesehen, das eine Einstellung der Hysteresebremse gestattet, insbesondere hinsichtlich ihres Massenträgheitsmomentes und der vorgegebenen Zeit, in der die antriebslose Walze 10 zum Stillstand kommen soll.
• Die Versorgung der Hysteresebremse 16 ist steuerbar beziehungsweise einstellbar. Mit der Steuerung beziehungsweise Einstellung können bestimmte Bremsbedingungen eingestellt werden. Bestimmte Bremsbedingungen umfassen insbesondere die Umgebungstemperatur, die Häufigkeit der Nutzung, die Luftfeuchtigkeit, Parameter der verarbeitenden Bedruckstoffbahn und dergleichen.
• Beispielsweise kann bei einem Drehmoment von 4 Newtonmetern kann eine typische antriebslose Walze in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine mit circa 2500 Umdrehungen pro Minute in etwa 7 Sekunden auf Geschwindigkeit Null abgebremst werden. BEZUGSZEICHENLISTE 10 antriebslose Walze
  12 Rollenlager
  14 Aufnehmung
  15 Wandelement
  16 Hysteresebremse
  18 Hysteresering
  20 Magnetring
  22 Achse der antriebslosen Walze
  24 Generator
  26 Verbindung
  28 Bremssteuerung
  30 Verbindung
  32 Maschinensteuerung
  34 Spannungsregler
  36 Batterie
  38 Bremsversorgung
  40 Einstellungspotentiometer
  42 bahnverarbeitende Druckmaschine
  

Claims (10)

1. Antriebslose Walze (10) in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine (42), dadurch gekennzeichnet, dass die antriebslose Walze eine Hysteresebremse (16) aufweist.

2. Antriebslose Walze (10) in einer Druckmaschine (42) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die antriebslose Walze (10) einen Generator (24) antreibt.

3. Antriebslose Walze (10) in einer Druckmaschine (42) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (24) über einen Spannungsregler (34) eine Batterie (36) speist.

4. Antriebslose Walze (10) in einer Druckmaschine (42) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hysteresebremse (10) eine Bremssteuerung (28) mit Bremsversorgung (38) zugeordnet ist.

5. Antriebslose Walze (10) in einer Druckmaschine (42) gemäß Anspruch 4, wobei die Druckmaschine (42) eine Maschinensteuerung (32) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremssteuerung (28) mit der Maschinensteuerung (32) verknüpft ist.

6. Antriebslose Walze (10) in einer Druckmaschine (42) gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsversorgung (38) mit der Batterie (36) derart verknüpft ist, dass die Bremsversorgung (38) Energie für den Bremsvorgang aus der Batterie (36) erhält.

7. Bahnverarbeitende Druckmaschine (42), gekennzeichnet durch wenigstens eine antriebslose Walze (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.

8. Verfahren zum Bremsen einer antriebslosen Walze (10) in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine (42), gekennzeichnet durch die Schritte:

- Laden einer Batterie (36) mittels eines Generators (24), welcher einen Teil der Rotationsenergie der antriebslosen Walze (10) in elektrische Energie wandelt;

- Auslösen des Bremsvorganges durch ein Signal der Maschinensteuerung (32) an die Bremssteuerung (28); und

- Entladen der Batterie (36) zum Bremsen der antriebslosen Walze (10) mit einer gesteuerten Hysteresebremse (16).

9. Verfahren zum Bremsen einer antriebslosen Walze (10) in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine (42) gemäß Anspruch 8, gekennzeichnet durch Abbremsen der antriebslosen Walze (10) derart, dass die antriebslose Walze (10) nach einer vorgegebenen Zeit zum Stillstand kommt.

10. Verfahren zum Bremsen einer antriebslosen Walze (10) in einer Druckmaschine (42) gemäß Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch Speichern einer Menge elektrischer Energie in der Batterie (36), welche entsprechend der Rotationsenergie der antrieblose Walze (10) bei Betriebsgeschwindigkeit gewählt ist.