印刷机的制作方法

专利名称：印刷机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种印刷机，其具有组件和用于使该组件的至少一个部件 运动的凸轮传动机构。
背景技术：
为了在印刷机中、特别是在单张纸印刷机中产生运动，在许多部位上 使用强制的、速比不均匀的传动机构，如凸轮传动机构、连杆传动机构或 者这些传动机构的组合。单张纸印刷机上的不均匀运动例如为前挡规运动 和拉纸规运动、前叼纸牙的振动运动和叼纸牙系统的闭合运动和打开运动。 强制的、速比不规则的传动机构大多与机器的规则运转的主驱动装置固定 耦合。这种类型的传动机构在高可靠性的情况下满足对运动精度和过程速 度的高要求。然而，在运动过程中引入的力和惯性力通常激励组件或者工 作机构例如叼纸牙系统的干扰振动。产生的振动幅度的高低在此主要取决 于所使用的速比不规则的传动机构的传递函数(特别是在凸轮传动机构的 情况下取决于凸轮盘的设计)和印刷机的运行状态(特别是取决于印刷机 的印刷速度)。
但与速比不规则的传动机构的高运动精度以及高过程速度和过程安全 性的优点相对的是所产生的运动的低灵活性。例如，凸轮传动机构的传递 性能通过凸轮、特别是凸轮盘上的设计是固定的。在凸轮盘的规则运转的 驱动装置上不可能实现其传递函数与印刷机的不同运行状态灵活适配、特 别是为了减少系统振动的目的。
一般在构造和设计凸轮传动机构时要考虑到VDI规程2143。在规程 2143 (参见VDI-EKV:规程2143，凸轮传动机构的运动规律，柏林，科隆 Beuth出版社1980年)中，介绍了用于计算凸轮传动机构的第零阶到第二 阶有利传递函数的数学基础。凸轮可以具有多个运动范围，也就是说，凸 轮上可以存在多个具有彼此不同的传递函数的区段或者分段式彼此设置的 传递函数。在此，第零阶的传递函数是凸轮传动机构的驱动角(特别是凸轮盘的旋转角度，角度cp,)与从动角度或从动位移(特别是滚子杠杆的旋 转角度，角度V》之间的函数关系。第一和第二阶的传递函数是相应的导 数dviVdcp,和d ,/d2^。依据规程作为振动技术上有利的明确只推荐具有第 二阶连续传递函数的凸轮传动机构的从动运动的设计。按照规程2143，第 零阶相应传递函数的数学说明在使用合适的多项式函数或者三角函数情况 下进行。在例如在印刷机上使用的高速运转的凸轮传动机构情况下，相应 的运动规律常常导致机械系统的高振动激励。
另一种设计有利传递函数的常用方法是调和合成，也就是说，凸轮传 动机构的第零阶传递函数的表示作为调和部分(正弦和余弦函数之和)的 总和。在该文献中，这种运动规律也称为HS (高速)运动规律。HS运动 规律的调和部分的最高频率在此明显低于被驱动机械系统、例如印刷机上 的凸轮控制的叼纸牙轴的固有频率。相应的固有频率因此仅以很小的程度 受到激励，由此，被驱动系统的振动在许多情况下可以有效地得到降低。 但HS运动规律原理上造成的缺陷是，在从动元件的运动变化曲线中不能产 生精确的止动阶段(凸轮传动机构的从动元件静止的阶段)。但印刷机上却 经常需要具有止动阶段的、几乎无振动的运动。
用于产生几乎无振动的运动的另一种可能性是速比不规则的传动机构 (凸轮传动机构和连杆传动机构及它们的组合)与至少一个电子驱动装置的 组合。
例如在M. Berger和J. Matthes的文章"用于产生变化的传递和导向运 动的混合驱动系统"中(VDI报告第1963号第631-642页，杜塞尔多夫， VDI出版社2006年)，介绍了用于产生具有从动运动的时间上变化的速度 变化曲线的混合机械装置。在强制的、速比不规则的传动机构中，驱动参 量(P,(例如规则回转的凸轮盘的角位置)与从动参量^ (例如利用凸轮盘 工作的滚子杠杆的角位置)之间的关系是固定的，而相应的函数(9i) 在这种情况下可在极限中改变。所描述的机械装置各自以具有2个可动度 的平面五构件式运动链为基础，其中从动运动通过两种彼此无关的驱动运 动产生。传动机构相应地具有规则回转的主驱动装置和电子控制的调节驱 动装置，通过该调节驱动装置可以在极限中有针对性地影响传动机构的从 动运动。与具有唯一驱动装置的传动机构相比，通过传动机构可动度也提 高了传动机构构件和铰链的数量。由此一方面增加了结构耗费，此外同样产生附加的蠕变性和支承间隙，会对系统的动态性能产生不利影响。
不同的出版物中还描述了速比不规则的传动机构(凸轮传动机构和连 杆传动机构)，其通过唯一一个电子控制的电动机驱动。值得一提的例如有
德累斯顿工业大学2006年加工机械与包装技术会议的会议资料中Braune，R. 的"高速加工机械中具有伺服驱动装置的连杆传动机构"、2004年杜塞尔多 夫VDE出版社出版的2004年富尔达VDI/VDE机电驱动系统会议的会议 资料中Callesen，M.和Braune,R.的"受控驱动装置与连杆传动机构的组合-应用潜力与设计思路"以及VDI报告第1963号第557-573页，杜塞尔多夫， VDI出版社2006年Corves,B.、 Abel,D.、 Plesken,W.、 Harmeling,F.、 Robertz，D. 和Maschuw，J等人的"具有速比不规则的传动机构的机电运动系统的设计 方法"。凸轮传动机构或者连杆传动机构通常具有规则回转的驱动马达。在 凸轮传动机构中通过相应设计凸轮盘和在连杆传动机构中通过调整其传动 比的状态关系达到具有不规则速度变化曲线的、期望的从动运动。所提及 的公开出版物取消了驱动马达的恒定角速度的限制并且使用受控制或受调 节的马达来驱动凸轮或者连杆传动机构，特别是还能够以降低干扰振动为 目的对驱动马达进行调节。在此，驱动马达在闭合的调节回路中以相应的 耗费运行。在印刷机上使用这种解决方案时特别是需要考虑，在这里大量 的分功能和运动必须与高度的过程安全性相互协调进行。这一点在目前的 印刷机上通过将唯一的中央主驱动装置用于分功能(例如前挡规运动和拉 纸规运动、前叼纸牙运动、滚筒的旋转运动、叼纸牙控制)实现。在使用 非中央的驱动方案时(分功能的受控制或受调节的单个驱动装置)，不能在 任何情况下以相同的安全性实现协调的运动过程。作为举例值得一提的是 紧急停机情况(可能与电流中断相关)，其中所使用的单个驱动装置的具体 控制或调节只能有限制地得到保证。
在印刷机上通常使用压电元件作为用于实现驱动机构或者组件的尽可 能无振动运动的执行机构。在这种关系中值得一提的特别是下列出版物。
公开文献DE 103 35 621 Al描述了一种用于在单张纸印刷机上利用压 电元件有源影响振动的普通方法。在此，例如叼纸牙或者叼纸牙轴这种振 动的构件直接设有压电元件。通过合适地控制压电元件可以对系统施加反 作用于干扰振动的力。
公开文献DE 200 11 048、 DE 196 52 769 Al、 WO 03/064763 Al和DE101 07 135 Al提出用于影响振动的有源轴承。在此，转动件的轴承、例如 印刷机滚筒的轴承设有执行机构。因此轴承可以各自与转动件的旋转轴线 垂直运动。通过合适地控制执行机构可以降低转动件的振动、例如印版滚 筒、橡皮布滚筒和压印滚筒的弯曲振动或者相互滚动的滚筒之间的接触力 的振动。支承部位为此所需的移动总体上较小，从而在这些应用中也提出 压电执行机构。
公开文献DE 199 63 945 Cl描述了将压电执行机构集成到印刷机的旋 转滚筒中。利用执行机构可以使滚筒有针对性地变形。在运行中由于振动 出现的干扰振动通过合适地控制执行机构至少部分地进行补偿。
公开文献DE 198 31 976 Al描述了一种用于单张纸印刷机的前叼纸牙 的驱动装置。前叼纸牙的循环运动在此通过凸轮传动机构与受控制的执行 机构运动的叠加产生，特别是用于校正运动误差。在此，特别是也提出使 用压电执行机构。
在有源地减少振动时，对能振动的系统利用合适的执行机构有针对性 地施加反作用于工作机构的振动的力。由于其高动态性，在许多情况下特 别是可以使用用于产生相应力信号的压电执行机构。在相应的技术解决方 案中，执行机构在闭合的调节回路中运行，在该调节回路中测量所要衰减 的振动并换算成用于控制执行机构的相应信号。特别是如果执行机构未得 到控制的话，减振效果完全取消。

发明内容
本发明的目的在于，在印刷机的组件中产生使该印刷机组件的至少一 个部件的振动降低的运动。
根据本发明，提出了一种印刷机，其具有组件和用于使该组件的至少 一个部件运动的凸轮传动机构，其中，该凸轮传动机构的凸轮具有曲率变 化曲线，该曲率变化曲线在凸轮的运动范围之内具有不可连续微分的部位。
在从属权利要求中给出本发明有利的进一步方案。
根据本发明的具有组件和用于使该组件的至少一个部件运动的凸轮传 动机构的印刷机、特别是单张纸印刷机和/或者胶版印刷机包括凸轮传动机 构的凸轮，该凸轮在凸轮的运动范围之内具有不可连续微分的部位的曲率 变化曲线。通过这种方式，可以达到干扰振动大大降低直至完全消失，特别是利 用凸轮盘型廓的曲率变化曲线中的专门与所述组件的固有振动特性相协调 的不可连续微分的部位。
所述运动特别可以是不规则的。所述运动特别可以是周期性的和/或者 循环的。凸轮传动机构可以强制地和/或者不规则地传动。曲率变化曲线(优 选)可以是凸轮变化曲线的二阶导数或者是比二阶导数高的导数。依据本 发明，所述曲率变化曲线特别可以是曲率或者单位时间内的加速度变化。 换句话说，曲率变化曲线可以具有点，在这些点上，凸轮的作为函数理解 的曲率在凸轮的无穷小计算或者数学分析的意义上是非连续的或者不可微 分的。特别是这些点的位置可以与被驱动组件的固有振动特性相协调或者 相适配。凸轮传动机构可以是本来意义上的凸轮传动机构或者是与其他传 动单元、特别是与连杆传动机构组合的凸轮传动机构。凸轮传动机构可以 是驱动系统、特别是用于印刷机组件的驱动系统的一部分。该组件可以是 印刷机机组的或者印刷机组成部分的工作机构。
在本发明的印刷机中，所述不可连续微分的部位可以是凸轮曲率变化 曲线中的折点或者跃变。但曲率变化曲线中的折点或者跃变意义等同于第 二阶传递函数中或者高于第二阶的传递函数中的折点或者跃变。换句话说， 本发明的印刷机包括具有第二阶或者高于第二阶的不可微分或者非连续传 递函数的凸轮传动机构。替代具有凸轮曲率中跃变、也就是凸轮传动机构 第二阶传递函数中的跃变的凸轮盘设计(相当于滚子杠杆的角加速度变化 曲线)地，为达到可以有针对性地激励被驱动系统的振动(激励工作机构 的补偿性振动)的目的，也可以在更高阶传递函数中设置跃变。特别是凸 轮传动机构第二阶传递函数中的跃变相当于相应凸轮盘型廓的曲率变化曲 线中的跃变。在第三阶传递函数中的跃变(时间单位内加速度变化的函数) 情况下，在曲率变化曲线中产生具有折点的凸轮盘型廓。换句话说，如果 在凸轮传动机构的第三阶传递函数中设置跃变(相当于滚子杠杆在时间单 位内加速度变化的变化曲线)，则产生在型廓曲率中具有折点的凸轮盘。
在本发明印刷机的优选实施形式中，曲线(Kurve)为凸轮盘的周缘线 或者凸轮盘轮廓。换句话说，曲线在凸轮盘上出现，特别是一种闭合的和/ 或者循环的和/或者周期性的曲线。不规则的运动。作为应用领域特别符合目的的是前挡规驱动装置、前叼 纸牙驱动装置、叼纸牙控制装置、执行机构在翻面滚筒的扇形齿轮中的集 成。
特别具有优点的是，在本发明印刷机的一种实施形式中，所述凸轮传 动机构包括执行机构，该执行机构用于在时间上推移由所述不可连续微分 的部位引起的、作用于所述组件的所述至少一个部件上的冲击。特别是可 以对执行机构进行控制、进行电子控制或者进行电子调节。凸轮传动机构 和执行机构可以总称为驱动系统。特别是执行机构可以是与由凸轮控制的 滚子杠杆连接的压电执行机构。压电执行机构可集成在从动系的连杆中或 者作用于从动系的连杆。此外或者对此替代地，本发明的印刷机可以具有 控制单元，利用该控制单元可以与印刷速度相关地控制执行机构。例如， 控制单元可以是普通的机器控制装置。
在这些具有优点的实施形式中，所产生的运动可以在一定极限内与印 刷机的运行状态相适配。可对于所有印刷速度实现振动的明显降低。所增 加的结构耗费非常小。
替代压电执行机构地，也可以使用电动力学的执行机构、特别是电动 机和直线电动机。依据本发明，要求在比较小的执行机构位移的情况下使 用具有高动态和高力密度的执行机构。压电的执行机构以特别具有优点的 方式满足这些要求。
本发明印刷机的一些实施形式可以具有主驱动装置，从中为产生全部 运动形式分接出能量的主要部分并且预给定机器循环的节奏。凸轮传动机 构也可与印刷机的主驱动装置耦合。由此特别是以具有优点的方式达到需 要时所使用的执行机构或者其控制或者调节可能失效的过程安全性。本发 明的凸轮传动机构即使在不利的振动特性情况下仍可以保持无冲撞危险地 运转。
在印刷机的特别优选的实施形式中，曲率变化曲线不可连续微分的部 位这样处于凸轮上，使得组件的所述部件的振动在该部件的运动止动阶段 中得到减少或者补偿。止动阶段被定义为组件的被驱动部件静止、特别是 凸轮传动机构的从动元件或者从动系静止的阶段或者时间间隔。
此外或者对此替代地，在印刷机的特别优选的实施形式中，曲率变化 曲线的两个非可连续微分的部位以一个距离处于凸轮上，该间距在利用凸轮从动件扫描凸轮时在与凸轮的相对运动下以凸轮的设计速度在组件的半 个振动持续时间的倍数期间被走过。在偶数倍的情况下，与奇数倍的情况 相比在非可连续微分的第二部位上出现具有相反振幅的冲击，以达到可比 较的情况。
在一种具体的实施形式中，印刷机为单张纸印刷机、特别是多色单张 纸印刷机，组件为用于在第一印刷装置上输入页张的前挡规机械装置。对 于前挡规机械装置能够以有利的方式使用简单的三构件凸轮传动机构作为 基本传动机构。通过这种方式，不提高蠕变性并避免附加的轴承间隙。


借助后面的说明参照附图对本发明的其他优点和有利的实施形式以及 进一步方案进行说明。其中-
图1示出驱动系统的示意图，该驱动系统用于使具有非连续加速度变 化曲线(具有非连续曲率变化曲线的凸轮盘)的、凸轮控制的运动和电子
控制的执行机构的运动叠加；
图2示出驱动系统的一种有利实施形式的示意图3示出质量m的运动的示例性位移-时间变化曲线(具有精确止动阶 段的给定变化曲线、在止动阶段中具有衰减的振动的传统凸轮盘设计中的 变化曲线)；
图4示出在确定的设计速度中凸轮盘曲率中的跃变的补偿振动的作用；
图5示出用于单张纸印刷机的前挡规驱动装置有利实施形式，分图 A为俯视图，分图B为侧视图6示出用于说明图5中前挡规驱动装置的分图顺序，分图A为等待 位置，分图B为偏转位置；
图7示出前挡规在每小时印刷15000次时的衰减特性；
图8示出用于不同印刷速度的相关的动态超高；
图9示出用于每小时印刷12000次的衰减曲线；
图IO示出用于不同印刷速度的执行机构行程的变化曲线；
图11示出通过合适地控制执行机构的振动降低(与速度相关的输入修
整)；以及
图12示出具有无跃变凸轮盘的常规驱动装置和使用本发明的具有有源滚子杠杆的驱动系统情况下的衰减特性。
具体实施例方式
图1示出驱动系统的示意图，该驱动系统用于使具有非连续加速度变 化曲线的、凸轮控制的运动(具有非连续曲率变化曲线的凸轮盘)和电子
控制的执行机构的运动叠加，其可以在本发明的印刷机10的实施形式中使 用。本发明印刷机10的待驱动的组件12在下面理解为具有输入参量cps和 输出参量^ (图1用c标注的区域)的能振动的机械系统，确切地说理解 为具有质量m、刚度c和阻尼常数k的单质量振动器。具体的实施例是前 挡规传动机构和套合挡规传动机构(Deckmarkengetriebe)、压印滚筒上的或 者传送滚筒上的前叼纸牙系统或者叼纸牙系统。在一种在印刷机10中常用 的、凸轮控制的、用于纸张的叼纸牙系统中，例如可以将叼纸牙轴的被驱 动端部上的旋转角度定义为输入参量cps，将叼纸牙的定向定义为印刷技术 上重要的输出参量V/s。在本发明的有利的进一步方案中，本发明的印刷机 10包括一个用于组件12的驱动系统或者工作机构，该工作机构具有一个用 于主要驱动组件12的凸轮传动机构(图1，子系统a)和一个电子控制的 执行机构18(图1，子系统b)。依据本发明，凸轮盘14在其轮廓的曲率变 化曲线中具有至少一个、优选多个跃变或者折点作为特殊的特征，也称为 具有非连续曲率的凸轮盘。所述跃变或者折点根据在凸轮盘上的尺寸和位 置这样设计，使得减少印刷机10的被驱动工作机构的振动(在参量v^的时 间变化曲线中的振动，图1)，在最佳设计并与印刷机的运行状态相适配的 情况下甚至完全消除振动。电子控制的执行机构18的运动与凸轮传动机构 的从动运动叠加，该执行机构用于使参量cps (待驱动的系统的输入参量， 图1)的时间变化曲线与印刷机的运行状态、例如与印刷速度灵活适配。图 2示意性示出驱动系统的优选实施形式。
与传统设计的凸轮传动机构和连杆传动机构相比，本发明印刷机10的 图1和2中所示的驱动系统或者凸轮传动机构使用至少一个在曲率变化曲 线中具有跃变16的凸轮盘14。这些跃变16在凸轮盘型廓上的尺寸和位置 这样计算和在凸轮盘上实现，使得被驱动组件14的振动在不使用有源 (aktiv)元件(被控制或者被调节的执行机构18)的情况下也可以得到明显 降低。与具有用于降低振动的有源元件的凸轮传动机构和连杆传动机构相比，电子控制的执行机构(例如图2中的压电执行机构)依据本发明仅用
于在工作速度的尽可能大的范围内改善运行性能。与具有电子控制的驱动 马达的常用凸轮传动机构或者连杆传动机构相反，本发明机械装置的凸轮
盘14在预给定的印刷速度的情况下始终以恒定的角速度运转并因此还能够 以有利的方式与印刷机的主驱动装置固定耦合。
摇臂22的运动通过凸轮传动机构的从动运动与被控制的执行机构18 的运动的叠加产生。在这里需要注意的是，原则上为产生这种运动可使用 所有具有2个可动度(Laufgrad)的传动机构、特别是五构件式运动链。与 由凸轮与连杆传动机构组成的基于五构件式运动链的组合相反，所示的具 有有源的滚子杠杆20、特别是图5和6中所示的在使用固体铰链情况下将 执行机构直接集成在杠杆中的实施例以少的部件和少的铰链就够用。
下面参照另外的附图对相应的凸轮盘型廓以及执行机构18所依据的物 理原理和其他表明特征的特性进行详细说明。
首先探讨本发明印刷机中的驱动系统的实施形式和工作原理的基本构 思。这里所提出的驱动系统(图2)首先由接收在机架中的、规则回转的凸 轮盘14 (旋转点AQ)和同样支承在机架中的滚子杠杆20组成。还示出具 有凸轮盘曲率中的跃变16和凸轮型廓的拐点26 (具有曲率0的点)的凸轮 盘曲率的矢端曲线24。滚子杠杆20的运动通过电子控制的执行机构18传 递给摇臂22 (摆动点BQ)。摇臂22的摆动角度cps等于凸轮传动机构的从动 角度v)/,和滚子杠杆20与摇臂22之间的角度1|/2之和。角度V2在此通过执 行机构18的行程确定。摇臂22使印刷机10的工作机构(组件12，例如叼 纸牙系统、前挡规或者侧挡规)运动，该工作机构在图2中通过能振动的 系统(单质量振动器)代表。摆动角度cp"t)的时间变化曲线为该系统的输 入参量，质量m在时间上的行程变化曲线v)/s(t)描述印刷机10的工作机构的 运动。这里举例示意性示出的传动机构应产生质量m的具有止动阶段的振 动运动。在图3中示出相应的变化曲线i)/s(t)。变量t表示时间。
在不控制执行机构18 (执行机构行程恒定)和以传统方式设计凸轮盘 的情况下，首先出现质量m在凸轮盘14的止动阶段28中的不希望的振动 (图3)。为了抵抗这些振动，凸轮盘14在其型廓的曲率中具有跃变16作为 特别的特征。在图2中示出该曲率(曲率半径的倒数)的相应矢端曲线24。 在摇臂22的角加速度0fd、/df的时间变化曲线中，这些跃变16相应于或引起矩形信号。图3中一方面示出在使用传统(曲率连续)的凸轮盘情况
下参量^(t)的给定变化曲线30，另一方面示出v^(t)的实际的变化曲线32。 可以明显看出在凸轮盘14的止动阶段28期间w(t)的振动是如何出现的。 止动阶段28的开始用t^t表示。
图4示出质量m对具有连续加速度变化曲线的凸轮盘的运动规律的振 动响应1|/5. stelig (第一振动响应34)(质量m在曲率连续的凸轮盘14情况下 的位移)和对通过凸轮盘型廓的曲率变化曲线中的跃变16产生的矩形加速 度信号的振动响应V)/we^eck (第二振动响应36)。可以明显看出，质量m在 止动区域28中的相应振动反相相等。此外示出滚子杠杆22由于凸轮盘曲 率中的跃变的角加速度&的份额。在图2的凸轮盘型廓中，矩形加速度信 号与具有连续加速度变化曲线的运动规律叠加。质量m的时间上的行程变 化曲线H/"t)在这种情况下作为图4所示的变化曲线
Vs'stetig禾口 ^s.Rechteck之禾口。
在凸轮盘的止动区域28中，这些变化曲线的相应振动相互抵消，并且实现 了质量m的精确止动。
质量m在止动区域中的全部振动自由度首先在凸轮盘1的确定的、在 设计传动机构时可自由选择的角速度dcpIAuslegung/dt时实现。这种凸轮盘设计 的特征在于在这种设计角速度中，在凸轮盘14的曲率变化曲线中以被驱 动机械系统的半个起振持续时间(Einschwingdauer)的整数倍、在这里以 被驱动机械系统的振动持续时间(Schwingdauer) T (图2中单质量振动器 的振动持续时间)错开地分别进行至少两个跃变。换句话说，在驱动系统 以(在极限内可自由选择的)设计速度运行时，在滚子杠杆20的加速度变 化曲线中以质量m的起振持续时间错开地分别跟随至少两个跃变。在这种 设计速度中，在止动区域(t〉tRast)中不出现振动。在凸轮盘14以凸轮盘 14的与所述设计速度不同的角速度运行时，被控制的执行机构18获得特殊 的意义。该角速度特别是可以与印刷机的工作速度或者印刷速度相关。例 如当凸轮传动机构与印刷机的主驱动装置耦合时，该角速度通常与印刷速 度成比例。
如果凸轮盘14的角速度不同于设计速度co1Auslegung，则不能完全消除从 动运动的止动区域中的振动。所述被控制的执行机构18 (图2)的任务是， 在工作速度的整个预给定的范围上对摇臂22的运动这样校正，使得在从动 运动的过程技术上重要的止动区域28中不出现质量m的振动。为此目的，通常在高动态时仅需小的执行机构行程，由此，针对该任务以有利的方式 使用压电执行机构。
作为本发明的印刷机中的具体应用实例，下面参照图5至12对本发明 胶版印刷机的前挡规机械装置进行说明。
图5的分图A和图5的分图B分别示出用于前挡规38的前挡规机械装 置的俯视图和侧视图，其具有前面详细介绍的驱动系统。前挡规轴40的运 动通过一个平面三构件式凸轮传动机构产生，该平面三构件式凸轮传动机 构具有一个被驱动得均匀回转的凸轮盘14和一个带有凸轮滚子42的滚子 杠杆20。在本发明凸轮传动机构的该实施形式中，滚子杠杆20具有固体铰 链46并且设有两个直线执行机构44 (为了在原理上满足功能， 一个执行机 构就足够，出于对称原因在本举例中使用两个执行机构)。所述直线执行机 构优选构造为压电叠堆执行机构。凸轮盘14与印刷机的这里未示出的主驱 动装置固定连接并在预给定的印刷速度的情况下以恒定的角速度旋转。电 子控制的直线执行机构44作为辅助驱动装置用于对前挡规轴40施加附加 的旋转运动。
前挡规38从图6的分图A中所示的等待位置起摆动、在此同时降到经 过的页张48下面(图6的分图B)并且为了定向下个页张前缘而返回到起 始位置。如果在页张行进方向上观察前挡规尖部S的运动，那么前挡规尖 部S的瞬间位置在位置固定的x、 y坐标系中通过坐标xs给出。为了定向页 张，前挡规38应尽可能完全静止(xs=0; dxs/dt=0)。但由于前挡规轴40
的振动，所述前挡规也在所设置的止动阶段中运动。
图7示范性示出前挡规轴40的自由端部上的前挡规38 (图5)的坐标
xs的典型的衰减曲线作为机器角的函数。 一方面示出带有振动的实际变化 曲线50，该实际变化曲线的原因在于前挡规轴40出现的扭转振动。另一方 面示出给定变化曲线52，该给定变化曲线通过本发明的非连续凸轮盘变化 曲线实现，该非连续凸轮盘变化曲线被设置用于每小时印刷15000次(每 小时的印件份数或者页张)。可以使用变化曲线xs (机器角cp，图4) 中的最大值xs,皿作为动态性能的判据。为了页张前缘的精确定向，追求尽
可能小的超高XS,max。可以明显看出，在定向阶段54中，在不使用本发明的
凸轮盘的情况下出现的振动被消除。
为进一步进行说明，首先探讨在没有直线执行机构44的运动的情况下的运行。图8示出对于不同印刷速度前挡规运动(前挡规38，图2)的动 态超高，该印刷速度以每小时的印刷次数为单位进行说明。为了可以对值 更好地进行比较，将计算出的超高xs.,与每小时印刷15000次时出现的峰 值xs， max, 15,联系起来进行观察。第一变化曲线56在使用具有连续曲率变 化曲线的凸轮盘14的情况下产生。第二变化曲线58在凸轮盘在凸轮盘曲 率中具有有针对性地设置的跃变16的情况下产生。为了随后的定量计算， 选择每小时印刷12000次的印刷速度作为驱动系统的设计速度。从图8明 显看出，如果这里所提出的驱动装置首先在不控制直线执行机构44的情况 下使用，则恰好在这种印刷速度中实际上不再出现变化曲线xs(cp)的动态超 高。前挡规的振动在止动阶段几乎完全被消除图9中示出在使用具有连 续曲率变化曲线的凸轮盘14情况下的第一衰减曲线60。该第一衰减曲线 60在该图示中具有可以明显看出的振荡。此外，示出在凸轮盘在凸轮盘曲 率中具有有针对性地设置的跃变16的情况下的第二衰减曲线62。第一衰减 曲线60的振荡得到补偿。
如果印刷速度与每小时印刷12000次的设计速度不同(图8，第二变化 曲线58)，则由原理造成在凸轮盘型廓中的曲率跃变的减振效果至少部分丧 失。这种缺陷现在可以通过适当控制直线执行机构44得到克服。
为了进一步说明本发明印刷机的本发明驱动系统的运行，现在探讨具 有直线执行机构44的控制的运行。
原则上，被控制的直线执行机构44在滚子杠杆20中实施相同的往复 运动。在这里需要指出的是，原则上集成一个唯一的执行机构就足够满足 运动学功能，但出于具体的结构原因并为了避免滚子杠杆20不希望的变形，
在这种有利的实施形式中使用两个执行机构。此外，依据本发明，使用在 曲率变化曲线中具有跃变的凸轮盘(采用每小时印刷12000次的设计速度)。 通过直线执行机构44在滚子杠杆22在固体铰链46中相应变形的情况下直 线运动，前挡规轴40的仅通过凸轮盘设计参数产生的扭转角v)/ (图6的分 图B)被加入一个附加的量Ai(/。通过合适地控制直线执行机构44，滚子杠 杆22的角加速度变化曲线中的跃变在时间上推移，这些跃变在设计速度中 仅通过凸轮盘型廓的非连续曲率变化曲线产生。由此实现的是滚子杠杆 22的角加速度变化曲线中的降低振动的跃变在任何运行状态中、特别是在 印刷机的任何印刷速度时均在正确的时刻进行。图10中示出在不同印刷速度情况下、在这里为每小时印刷3000、6000、 9000、 12000和15000次的印刷速度情况下的直线执行机构44的行程变化 曲线作为机器角的函数。对于每小时印刷12000次的印刷速度得出恒定的 执行机构行程0，因为在该运行状态下仅凸轮盘设计参数用于几乎完全减少 前挡规38的干扰振动。直线执行机构44的行程特别是在高印刷速度的情 况下仅在不到十分之一 mm的数量级中运动，从而能够以有利的方式实现
、图11中示出印^机的、^照本发明被驱动的;且件借助与在每小:寸印刷 15000次时出现的峰值xs，，，,扁相联系的动态超高xs,max的运行特性，作为 在每小时印刷3000次至每小时印刷15000次的速度范围内的印刷速度的函 数。第三变化曲线64示出在无源(inaktiv)直线执行机构情况下具有无跃 变凸轮盘的运行特性。第四变化曲线66涉及在无源直线执行机构情况下具 有本发明凸轮盘(被设计用于每小时印刷12000次)的运行特性。第五变 化曲线68示出在有源直线执行机构的情况下具有本发明凸轮盘的运行特
性。总而言之可以确定，位置坐标Xs的变化曲线Xs((p)的动态超高Xs,max通
过使用直线执行机构44在整个速度范围内几乎完全得到抑制。
为了阐明所实现的改进，图12示出每小时印刷15000次时前挡规38 (图2)的衰减曲线作为机器角的函数， 一方面没有本发明的驱动系统(第 三衰减曲线70)，另一方面具有本发明的驱动系统(第四衰减曲线72)，该 驱动系统具有曲率非连续的凸轮盘14和有源滚子杠杆20。在所示的数量级 中，第三衰减曲线70具有明显的振荡，而在使用本发明驱动系统情况下获 得的衰减曲线72则仅表现出轻微的振荡，该轻微的振荡特别是低于容差阈 值。
参考标号表
10 印刷机
12 组件
14 凸轮盘
16 跃变
18 执行机构
20 滚子杠杆22摇臂
24矢端曲线
26拐点
28止动阶段
30给定变化曲线
32实际的变化曲线
34第一振动响应
36第二振动响应
38前挡规
40前挡规轴
42凸轮滚子
44直线执行机构
46固体铰链
48页张
50实际变化曲线
52给定变化曲线
54定向阶段
56第一变化曲线
58第二变化曲线
60第一衰减曲线
62第二衰减曲线
64第三变化曲线
66第四变化曲线
68第五变化曲线
70第三衰减曲线
72第四衰减曲线
1权利要求
1. 一种印刷机(10)，其具有组件(12)和用于使该组件的至少一个部件运动的凸轮传动机构，其特征在于，该凸轮传动机构的凸轮具有曲率变化曲线，该曲率变化曲线在凸轮的运动范围之内具有不可连续微分的部位。
2. 按权利要求1所述的印刷机(10)，其特征在于，所述不可连续微分 的部位是凸轮的曲率变化曲线中的折点或者跃变(16)。
3. 按前述权利要求之一所述的印刷机(10)，其特征在于，所述曲线是 凸轮盘(14)的周缘线。
4. 按前述权利要求之一所述的印刷机(10)，其特征在于，所述凸轮传 动机构包括执行机构(18)，该执行机构用于在时间上推移由所述不可连续 微分的部位引起的、作用于所述组件(12)的所述至少一个部件上的冲击。
5. 按权利要求4所述的印刷机(10)，其特征在于，所述执行机构(18) 是与由凸轮控制的滚子杠杆(22)连接的压电执行机构。
6. 按权利要求4或5所述的印刷机(10)，其特征在于，所述印刷机(IO) 具有控制单元，利用该控制单元可以与印刷速度相关地控制执行机构(18)。
7. 按前述权利要求之一所述的印刷机(10)，其特征在于，所述凸轮传 动机构与印刷机(10)的主驱动装置耦合。
8. 按前述权利要求之一所述的印刷机(10)，其特征在于，所述曲率变 化曲线的不可连续微分的部位这样处于所述凸轮上，使得组件(12)的所 述部件的振动在该部件的运动的止动阶段(28)中减少或者被补偿。
9. 按前述权利要求之一所述的印刷机(10)，其特征在于，所述曲率变 化曲线的两个不可连续微分的部位有间距地处于所述凸轮上，该间距在用凸轮从动件扫过凸轮时在相对于凸轮相对运动的情况下以凸轮的设计速度在组件(12)的半个振动持续时间的倍数期间被走过。
10 .按前述权利要求之一所述的印刷机(IO)，其特征在于，该印刷机(IO) 是单张纸印刷机并且所述组件是用于使页张靠触在第一印刷装置上的前挡 规机械装置。
全文摘要
本发明涉及一种印刷机(10)，其具有组件(12)和用于使组件的至少一个部件运动的凸轮传动机构。该凸轮传动机构的凸轮具有曲率变化曲线，该曲率变化曲线在凸轮的运动范围之内具有不可连续微分的部位、特别是折点或者跃变。凸轮传动机构可以包括执行机构(18)，该执行机构用于在时间上推移由所述不可连续微分的部位引起的、作用于所述组件(12)的所述至少一个部件上的冲击。所产生的运动可与印刷机的工作状态相适配，从而对于所有印刷速度可以实现振动的明显降低。
文档编号B65H9/06GK101544096SQ200910138780
公开日2009年9月30日 申请日期2009年1月23日 优先权日2008年1月23日
发明者B·布克, H·尼格曼, M·伯雷斯, M·塞德勒, S·库尔泽尔, S·穆切尔 申请人:海德堡印刷机械股份公司