DE4412945B4

DE4412945B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen von Druckmaschinen

Info

Publication number: DE4412945B4
Application number: DE4412945A
Authority: DE
Inventors: Georg Rössler; Bernhard Wagensommer
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1992-10-16
Filing date: 1994-04-15
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2012-10-17
Also published as: DE59302347D1; EP0592850B1; EP0592850A1; JPH06198855A; DE4412945A1; DE4234928A1

Abstract

Vorrichtung zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen einer Druckmaschine (1) mit mindestens einem, drehenden Teilen der Druckmaschine (1) zugeordneten, als Antriebsmotor (M5) ausgestalteten ersten Betätigungsglied (B1, B3, B5, Bn, Bn+2, Bn+4) und mindestens einem den drehenden Teilen der Druckmaschine (1) zugeordneten zweiten Betätigungsglied (B5'), wobei das mindestens eine zweite Betätigungsglied (B5') ein zusätzlicher Antriebsmotor (M5') ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung für eine Aufschaltung von Kompensationsmomenten vorgesehen ist, dass eine Speichereinrichtung (10) zur Speicherung von vorher ermittelten Daten vorgesehen ist, dass die dort abgelegten Daten in Abhängigkeit von einem Maschinendrehwinkel (φ) und von einer Maschinendrehzahl (ω) auslesbar sind und ein Solldrehmoment für das mindestens eine zweite Betätigungsglied (B5') bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen von Druckmaschinen.
Der Antriebsstrang einer Druckmaschine mit den daran gekoppelten Teilen (zum Beispiel Zylinder und Walzen) ist ein System, dessen Dynamik durch Federkonstanten, Trägheitsmomente usw. bestimmt ist. Die drehenden Teile dieses Antriebsstranges können durch folgende Einflüsse zu Schwingungen angeregt werden. Hierbei sind winkelabhängige, über eine Umdrehung wiederkehrende Einflüsse und Einflüsse, die nicht periodisch mit einer Umdrehung wiederkehren, zu unterscheiden. Zu den winkelabhängigen, also synchronen Schwingungen sind wiederkehrende Lastenmomentschwankungen zu zählen, wie sie zum Beispiel durch Kurvengetriebe oder durch Fehler von ein- oder n-tourigen Zahnrädern hervorgerufen werden. Nicht periodisch mit einer Umdrehung wiederkehrende Schwingungen, also asynchrone Schwingungen, können zum Beispiel durch periodische, von der Umlauffrequenz abweichende Anregungen erzeugt werden. Sie treten beispielsweise aufgrund von Riemen, durch Heberschlag oder durch Fehler bei halbtourigen Zahnrädern auf. Auch nicht periodische Rauschvorgänge zum Beispiel die Farbspaltung oder Einflüsse des Papierabzuges, führen zu asynchronen Schwingungen Ferner können Schwingungen im System durch Parameterschwankungen hervorgerufen werden, die im Vergleich zum Bogenlauf eine geringe Änderungsgeschwindigkeit haben (zum Beispiel Öltemperaturschwankungen, die die Grundreibung beeinflussen).
Die synchronen und asynchronen Störungen machen sich bei der Druckqualität bemerkbar. Sie führen zum Dublieren, da die Winkellage der drehenden Teile der Druckmaschine bei der Bogenübergabe Schwankungen unterworfen ist. Der Einfluss dieser Störungen macht sich aufgrund ihrer meist geringen Anregungsenergie nur oftmals wesentlich dann bemerkbar, wenn Eigenfrequenzen der Druckmaschine angeregt werden, in denen die Dämpfung gering ist. Die vorstehend erwähnten langsamen Parameterschwankungen beeinflussen das Dublieren nicht.
Es ist bekannt, zur Reduzierung von mechanischen Schwingungen die Seitenwände der Druckmaschine zu verstärken und/oder verstärkte Zahnräder sowie weitere verstärkte Bauteile einzusetzen. Diese Maßnahmen sind aufwendig, erhöhen das Gewicht der Druckmaschine erheblich und führen nicht immer zum gewünschten Erfolg.
Aus dem Stand der Technik ist gemäß der DE 35 40 645 C2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum aktiven Dämpfen von niederfrequenten Torsionsschwingungen in einem Mehrmassen-Torsionsschwinger bekannt. Dieses Verfahren und die Vorrichtung werden vorzugsweise an einer Rollendruckmaschine angewendet, wobei am oder in der Nähe des Endes des Mehrmassen-Torsionsschwingers das Torsionsschwingungsmoment fortlaufend gemessen wird. Dieses Messsignal wird über einen Band-Tiefpass einer Regelstrecke zugeführt, welche ein Stellglied derart beeinflusst, dass das Moment des Stellgliedes dem Torsionsschwingungsmoment des Mehrmassen-Torsionsschwingers fortlaufend entgegengesetzt wird.
Der Nachteil an diesem Stand der Technik liegt im hohen Aufwand für Sensor und Regelstrecke und den damit verbundenen Kosten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen von Druckmaschinen anzugeben, um die Druckqualität zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ansprüche 1 und 2 gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich durch die abhängigen Ansprüche. Da diese Störungen im Wesentlichen kleine Anregungsenergien besitzen, können sie mittels verhältnismäßig kleiner Stellkräfte (im Vergleich zur gesamten Antriebsleistung) gedämpft werden. Es ist möglich, die synchronen Störungen entweder durch Probeläufe unter Zuhilfenahme von Schwingungsaufnehmern oder aufgrund von Berechnungen zu ermitteln. Berechnungen sind möglich, da einerseits die Federkräfte von z. B. Greifereinrichtungen wie auch der Betätigungswinkel derselben bekannt sind. Die ermittelten Daten können in einem Speicher abgelegt werden und periodisch der Ansteuerung des Betätigungsgliedes zugeführt werden. Die vom Betätigungsglied aufgebrachten Stellkräfte wirken den Kräften der Schwingungsanregung entgegen, so dass sich eine Dämpfung einstellt. Durch die Bedämpfung der Störungen ist ein Dublieren verhindert, so dass sich die Druckqualität verbessert.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann das Betätigungsglied als steuerbare Wirbelstrombremse ausgebildet sein. Diese wird – entsprechend der Anregungsfrequenz – angesteuert und greift somit aktiv in das Gesamtsystem ein, wodurch die Schwingungen eliminiert werden.
Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass das Betätigungsglied von einem Antriebsmotor oder einem zusätzlichen Motor der Druckmaschine gebildet wird. Das Moment von einem Antriebsmotor lässt sich zum Beispiel mittels geeigneter Bauelemente der Leistungselektronik in Abhängigkeit der vom Schwingungsaufnehmer ermittelten Daten beeinflussen, so dass der Antriebsmotor selbst das Betätigungsglied bildet und zur Schwingungsreduzierung herangezogen wird. Damit wächst dem Antriebsmotor eine Doppelfunktion zu, da er einerseits die Antriebsleistung liefert und andererseits schwingungsdämpfend wirkt. In entsprechender Weise kann im Antriebsstrang der Druckmaschine auch ein zusätzlicher Motor vorhanden sein, der zur Schwingungsreduzierung entsprechend angesteuert wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Dämpfung von druckqualitätsmindernden mechanischen Schwingungen im bedruckstofführenden System einer Druckmaschine. Dabei werden die synchronen Schwingungen durch einen Probelauf oder mittels Berechnung ermittelt.
Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele. Sie zeigen in schematischer Darstellung eine Druckmaschine mit einer Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung.
1 zeigt eine Druckmaschine 1, die mehrere Druckwerke 2 aufweist. Jedes Druckwerk 2 besitzt eine Vielzahl von Zylindern und Walzen, von denen – der Einfachheit halber – nur ein Teil dargestellt ist. Jedes Druckwerk 2 wird von einem Antriebsmotor (Elektromotor) M₁, M₃, M₅, M_n, M_n+2, M_n+4 angetrieben.
Das in 1 dritte Druckwerk 2 von links zeigt ein Ausführungsbeispiel. Als Betätigungsglieder zum Aufbringen der Stellkräfte kommen zwei Elemente zum Einsatz. Dies sind der Antriebsmotor M₅, der als Betätigungsglied B₅ wirkt und ein zusätzlicher, an einer anderen Stelle des Antriebsstranges angreifender Motor M_5', der als Betätigungsglied B_5' wirkt.
Bei dem vierten Druckwerk von links ist eine Anordnung gemäß dem ganz links liegenden Druckwerk 2 vorgesehen, wobei jedoch der Unterschied besteht, dass eine Wirbelstrombremse W angesteuert wird, die aktiv auf den zugehörigen Antriebsstrang des Druckwerks 2 wirkt, um die auftretenden Schwingungen zu dämpfen.
Aus alledem wird deutlich, dass die beschriebenen Ausführungsformen nur Beispiele sind, die sich in beliebiger Kombination oder Betätigungsgliedern einsetzen lassen.
2 zeigt eine Aufschaltung von Kompensationsmomenten auf den Antrieb einer Druckmaschine 1 oder eines Druckwerks 2.
Die Störgrößenaufschaltung erfolgt in Form einer Steuerung bei der die ermittelten Daten in einer Speichereinrichtung 10 abgelegt sind. Die Ermittlung dieser Daten erfolgt entweder durch Berechnung oder durch einen Probelauf. Die Daten werden in Abhängigkeit von Maschinendrehwinkel φ und von der Maschinendrehzahl ω ausgelesen und bilden das Solldrehmoment M_Soll für den Antrieb (M₁, M₃, M₅, M_n, M_n+2, M_n+4). Der Antrieb (M₁, M₃, M₅, M_n, M_n+2, M_n+4) treibt die Maschine 1 an, woraus sich das Istdrehmoment M ergibt.
Die in der Speichereinrichtung 10 dargestellte Kurve zeigt den Momentenverlauf M bei einer bestimmten Maschinendrehzahl ω₀ in Abhängigkeit von Maschinenwinkel φ.

Claims

Vorrichtung zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen einer Druckmaschine (1) mit mindestens einem, drehenden Teilen der Druckmaschine (1) zugeordneten, als Antriebsmotor (M₅) ausgestalteten ersten Betätigungsglied (B₁, B₃, B₅, B_n, B_n+2, B_n+4) und mindestens einem den drehenden Teilen der Druckmaschine (1) zugeordneten zweiten Betätigungsglied (B_5'), wobei das mindestens eine zweite Betätigungsglied (B_5') ein zusätzlicher Antriebsmotor (M_5') ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung für eine Aufschaltung von Kompensationsmomenten vorgesehen ist, dass eine Speichereinrichtung (10) zur Speicherung von vorher ermittelten Daten vorgesehen ist, dass die dort abgelegten Daten in Abhängigkeit von einem Maschinendrehwinkel (φ) und von einer Maschinendrehzahl (ω) auslesbar sind und ein Solldrehmoment für das mindestens eine zweite Betätigungsglied (B_5') bilden.
Verfahren zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen einer Druckmaschine (1) mit mindestens einem, drehenden Teilen der Druckmaschine (1) zugeordneten, als Antriebsmotor (M₁, M₃, M₅, M_n, M_n+2, M_n+4) ausgestalteten ersten Betätigungsglied (B₁, B₃, B₅, B_n, B_n+2, B_n+4) und mindestens einem den drehenden Teilen der Druckmaschine (1) zugeordneten zweiten Betätigungsglied (B_5'), wobei das mindestens eine zweite Betätigungsglied (B_5') ein zusätzlicher Antriebsmotor (M_5') ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufschaltung von Kompensationsmomenten derart vorgesehen ist, dass vorher ermittelte Daten aus einer Speichereinrichtung (10) in Abhängigkeit von einem Maschinendrehwinkel (φ) und von einer Maschinendrehzahl (ω) ausgelesen werden und ein Solldrehmoment für das mindestens eine zweite Betätigungsglied (B_5') bilden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorher ermittelten Daten durch Berechnung ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorher ermittelten Daten durch einen Probelauf ermittelt werden.