Antriebsarchitektur von Druckmaschinen – Wo schrägverzahnte Zahnräder den Prozess antreiben
Eine moderne Bogen- oder Rollenoffsetdruckmaschine enthält mehrere Stirnrad Antriebsstränge, jeder mit spezifischen Anforderungen an Genauigkeit und Geräuschentwicklung:
Die Plattenzylinder, Gummituchzylinder und Gegendruckzylinder jeder Druckeinheit werden durch eine Kette von Schrägverzahnung Angetrieben vom Hauptmotor der Druckmaschine. Die Registergenauigkeit wird ausschließlich durch den Übertragungsfehler dieser Zahnräder bestimmt – jede periodische Drehzahländerung im Zylinderteilungsbereich führt zu einer Farbregisterabweichung auf dem bedruckten Bogen. Modul M3–M5, DIN Klasse 4–5, spielfrei.
Die Farbwalzen werden über ein Untersetzungsgetriebe vom Zylindergetriebe angetrieben. Stirnrad Paar. Der Farbauftrag ist etwas toleranter als der Zylinderauftrag (die Mittelung der Farbschicht gleicht kleine Geschwindigkeitsschwankungen aus), muss aber das eingestellte Walzen-Zylinder-Geschwindigkeitsverhältnis für eine gleichbleibende Farbdichte präzise einhalten. M2–M4, DIN Klasse 5–6, Standardspiel.
Konventionelle Dämpfungssysteme verwenden Schrägverzahnung Die Walzen für die Wasserform und Dosierung werden mit präzise eingestellten Drehzahlverhältnissen relativ zum Plattenzylinder angetrieben. Bei Problemen mit Verunreinigungen oder Korrosion der Feuchtmittel werden Zahnräder aus Edelstahl oder SS316L verwendet. M2–M3, DIN Klasse 6–7.
Registrierungsgenauigkeit – Übersetzung der Druckqualität in die Getriebespezifikation
Die Passergenauigkeit bezeichnet die exakte Ausrichtung aufeinanderfolgender Farbschichten. Im Vierfarbendruck werden Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz in separaten Einheiten gedruckt und müssen innerhalb der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges ausgerichtet sein, um eine scharfe und präzise Farbwiedergabe zu gewährleisten. Der zulässige Passergenauigkeitsfehler beträgt typischerweise:
Gesamte Registrierungstoleranz (typisch kommerziell): ±0,05–0,10 mm
Budgetzuweisung:
Mechanische Spielzüge (Blattgriff, Abwürfe): ±0,02–0,03 mm
Temperatur-/Feuchtigkeits-Flächenwachstum: ±0,01–0,02 mm
Beitrag des Getriebeübertragungsfehlers: ±0,01–0,02 mm
Der zulässige Fehlerbeitrag des Getriebes (TE) von ±0,01–0,02 mm entspricht direkt einer Winkelgeschwindigkeitsänderung an der Zylinderwelle. Für einen Druckzylinder mit einem Durchmesser von D = 400 mm, der mit 120 U/min rotiert (typisch für eine Bogenoffsetdruckmaschine mittlerer Geschwindigkeit):
Zulässiger Winkelpositionsfehler am Zylinder = 0,01 mm / (π × 400 mm) × 360° = 0,00286°
Am Hauptzylinderzahnrad (M4, z=100, d=426mm, Umfangsgeschwindigkeit 2,67 m/s):
Äquivalenter Übertragungsfehler TE ≤ 0,01 × π × 426 / (π × 400) × Mn = 2,6 µm am Teilkreis
Ein Übertragungsfehler von 2,6 µm oder weniger am Teilkreis des Hauptzylinders Stirnrad Dies ist mit präzisionsgeschliffenen Zahnrädern der DIN-Klasse 4–5 mit korrekt spezifizierter Zahnspitzenentlastung erreichbar – nicht jedoch mit gewälzten Zahnrädern der DIN-Klasse 7–8 (TE typischerweise 15–25 µm), da dies bei hochwertigen Druckaufträgen zu sichtbaren Farbabweichungen führen würde.
DIN-Genauigkeitsklassenanforderungen für Schrägverzahnungen in Druckmaschinen
DIN-Klasse 4–5 Präzisionsschliff Stirnrad Für den Zylinderantrieb von Druckmaschinen reduzieren die geschliffenen Zahnflanken (Ra ≤ 0,2 µm) von HÖFLER mit parabolischer Zahnspitzenreliefierung (C_α = 8–12 µm bei typischer Druckmaschinenbelastung) den Übertragungsfehler auf 2–5 µm im Teilkreis und erfüllen damit die Toleranzvorgaben für die Farbregistrierung im hochwertigen Akzidenz- und Verpackungsdruck.
| Drücken Sie den Typ | Druckqualitätsziel | Registertoleranz | Erforderliche DIN-Klasse | Spitzenentlastung C_α |
|---|---|---|---|---|
| Hochgeschwindigkeits-Rollenoffset (Zeitung) | Sieblinie 60–85 lpi | ±0,15–0,25 mm | Klasse 6–7 (gehobelt akzeptabel) | 10–20 µm (Standard) |
| Kommerzieller Bogenoffsetdruck | Sieblinien 150–175 lpi | ±0,05–0,10 mm | Klasse 5–6 (Grundlage erforderlich) | 8–15 µm parabolisch |
| Hochwertige Verpackungen im Tief-/Flexodruckverfahren | Sieblinien 175–200 lpi | ±0,02–0,05 mm | Klasse 4–5 (HÖFLER-Boden) | 5–10 µm parabolisch |
| Sicherheits- und Banknotendruck | Feine Linien und Mikrotext | ±0,01–0,02 mm | Klasse 3–4 (Premium-Boden) | 3–8 µm Präzisionsparabolisch |
Spielfreie Konstruktion für Schrägverzahnungen in Druckmaschinen
Warum Gegenreaktionen bei Laufwerken so wichtig sind
Moderne Druckmaschinen kehren die Hauptantriebsrichtung für Plattenwasch-, Gummituchwasch- und Bogenreinigungsvorgänge um. Im Moment der Richtungsumkehr wird eine herkömmliche Druckmaschine Stirnrad Bei einem Zahnflankenpaar mit Standardspiel (DIN 3967 Klasse ef: 0,08–0,16 mm für M4) entsteht ein kurzer Stoß beim Wechsel der Zahnflanken von der Antriebs- zur Abtriebsseite. Am Teilkreis des Zylinders entspricht dieser Stoß einer Positionsänderung von bis zu 0,16 mm – katastrophal für die Farbregistrierung bei jedem unmittelbar nach einem Umkehrvorgang erstellten Ausdruck.
Lösung zur Verhinderung von Rückschlag bei geteilten Scherengetrieben
Die Standardlösung zur Verhinderung von Rückschlag für Druckmaschinen Schrägverzahnung Das Tandempaar besteht aus zwei identischen Zahnrädern, die koaxial auf der Zylinderwelle montiert und durch eine Torsionsfeder gegeneinander vorgespannt sind. Die Federvorspannung hält jeweils eine Hälfte gegen die linke Flanke des Gegenritzels und die andere gegen die rechte Flanke – so wird ein ständiger Kontakt auf beiden Flanken gleichzeitig gewährleistet. Bei Richtungswechsel erfolgt der Übergang von der Antriebs- zur Leerlaufflanke stufenlos (ohne Stoß), da beide Flanken bereits durch die Feder vorgespannt sind. Die Federsteifigkeit muss über dem maximalen Losbrechmoment des Antriebs, aber unter dem Nenndrehmoment liegen – typischerweise 5–151 TP3T des Nenndrehmoments am Zylinderzahnrad.
Alternative für kostengünstigere Druckmaschinen: Spezifizierung der Zahndickenklasse g oder h nach DIN 3967 (geringes Zahnflankenspiel, 0,02–0,06 mm für M4) in Kombination mit einem sehr präzisen Gehäuse-Mittenabstand (Toleranz ±0,005 mm). Dadurch wird der Einfluss des Zahnflankenspiels auf unter 0,06 mm reduziert – akzeptabel für den Druck in Akzidenzqualität, jedoch nicht für Verpackungs- oder Sicherheitsdruck.
Geräuschspezifikation für Stirnradgetriebe in Druckmaschinen
Druckereien sind regulierte Arbeitsplätze mit Lärmgrenzwerten. Die EU-Maschinenrichtlinie und nationale Lärmschutzbestimmungen schreiben in der Regel vor, dass die Maschinenbediener einen zeitlich gewichteten Mittelwert von 80 dB(A) nicht überschreiten dürfen. Bei einer großen Druckmaschine mit 8–12 Druckwerken und zugehöriger Ausrüstung entfallen im Gesamtlärmbudget der Maschine etwa 68–72 dB(A) auf die Hauptanlage. Stirnrad Zylinderantriebe. Dies ist mit geschliffenen Zahnrädern der DIN-Klasse 4–5 mit parabolischer Kopffreistellung erreichbar – jedoch nicht mit Wälzzahnrädern, die typischerweise bei Zylinderantriebsgeschwindigkeiten von 1–3 m/s Umfangsgeschwindigkeit 78–85 dB(A) erzeugen.
Werkstoffe und Schmierstoffe für Schrägverzahnungen in Druckmaschinen
Hauptzylinder der meisten Druckmaschinen Schrägverzahnung 20CrMnTi oder 17CrNiMo6 gasgehärtet und HÖFLER-geschliffen, in M3–M5, mit folgenden spezifischen Anforderungen:
- Lebensmittelechtes/indirekt lebensmittelberührendes Schmiermittel: Für Pressen zur Lebensmittelverpackung muss das Schmiermittel die NSF-H2-Norm oder eine gleichwertige Zulassung für indirekten Lebensmittelkontakt erfüllen. Standardmäßig wird synthetisches PAO-Öl der Viskositätsklasse ISO VG 150–220 verwendet. Es bietet zudem einen niedrigeren Traktionskoeffizienten (höhere Effizienz) und längere Wartungsintervalle als Mineralöl.
- Korrosionsbeständigkeit für Dämpfungssystemzahnräder: Schrägverzahnung Teile, die in direktem Kontakt mit Feuchtmittel (Isopropanol/Wasser/Fontänenkonzentrat) stehen, müssen aus Edelstahl SS316L gefertigt oder mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung versehen sein. Korea Ever-Power liefert Druckzahnräder aus SS316L bis zur DIN-Klasse 5–6 (SS316L ist weicher als einsatzgehärteter Stahl – maximal DIN-Klasse 5 ist mit dem derzeitigen Schleifverfahren erreichbar).
- Geräuscharme Fettoption: Für die Farbtriebwerke (M2–M3) kleiner Druckmaschinen, die in offener Bauweise statt im Ölbad laufen, wird ein Lithiumkomplexfett mit feiner Partikelgröße und geräuscharmen Additiven empfohlen. Standardmäßige Schmierstoffe für offene Getriebe sind zu vermeiden (zu viskos, ziehen Papierstaub in den Zahneingriff).
Korea Ever-Power – Lieferung von Stirnradgetrieben für Druckmaschinen
Korea Ever-Power DIN Klasse 4–5 harte Zahnflanke Stirnrad Für den Zylindertrieb einer Druckmaschine – Übertragungsfehler vor Versand mit einem Zahnradanalysator gemessen und gemeldet; parabolische Zahnspitzenentlastung bei vorgegebenem Abrollwinkel geprüft; Zahndicke innerhalb der DIN 3967 Klasse g–h für spielfreie Montage
Korea Ever-Power-Lieferungen schrägverzahnte Zahnräder Für Druckmaschinenzylinderantriebe, Farbtrieb- und Dämpfungssystemzahnräder in M2–M8, DIN-Klasse 3–6. Der Getriebeanalysebericht für jedes Präzisionsdruckmaschinenzahnrad enthält die aus der Profilabweichungsmessung abgeleitete Übertragungsfehlerkurve (TE-Kurve). Dies liefert dem Druckmaschinenführer den tatsächlich zu erwartenden Registerbeitrag des Zahnrads, nicht nur eine Klassenschätzung. Für spielfreie Scherenzahnradsätze fertigt Korea Ever-Power das aufeinander abgestimmte Paar mit bestätigtem W_k-Bereich für beide Hälften, um eine gleichmäßige Federvorspannung auf beiden Flanken zu gewährleisten. Hersteller von StirnrädernDas Ingenieurteam von Korea Ever-Power prüft das Toleranzbudget für die Registrierung und empfiehlt die passende DIN-Klasse, die optimale Entlastung der Schneide und die Zahndickenklasse für die jeweilige Pressgeschwindigkeit und den Zylinderdurchmesser. [Weitere Informationen finden Sie hier:] Produktpalette an Stirnradgetrieben für Druck- und Präzisionsanwendungen.
Häufig gestellte Fragen
Die thermische Ausdehnung des Pressenrahmens und der Zylinderlager verändert den effektiven Achsabstand zwischen den Passungsstellen. Schrägverzahnung Beim Aufwärmen der Presse von Kaltstart auf Betriebstemperatur dehnt sich ein 2 m langer Pressenrahmen aus Gusseisen bei einem Temperaturanstieg von 20 °C auf 45 °C um ca. 0,25 mm aus (α_Gusseisen ≈ 11 µm/m·°C × 2 m × 25 °C). Diese Änderung des Achsabstands um 0,25 mm beeinflusst das Zahnflankenspiel und verändert geringfügig die Zahnpaarüberlappung. Dies führt während der Aufwärmphase zu einer vorübergehenden Registerverschiebung, die sich stabilisiert, sobald die Presse das thermische Gleichgewicht erreicht hat (typischerweise 20–40 Minuten nach dem Start). Es handelt sich hierbei um ein Problem des Pressenrahmens und des Wärmemanagements, nicht um ein Problem der Zahnradspezifikation – korrekt geschliffene Teile sind erforderlich. Schrägverzahnung Sie weisen tatsächlich eine geringere Temperaturempfindlichkeit auf als gewuchtete Zahnräder, da ihr geringerer Übertragungsfehler weniger empfindlich auf kleine Änderungen des Achsabstands reagiert.
Eine gut spezifizierte, einsatzgehärtete und geschliffene DIN-Klasse 4–5 Druckmaschine Stirnrad Bei Lagerung in einem sauberen Ölbad sollten die Zahnräder 15.000–25.000 Betriebsstunden erreichen, bevor der Zahnverschleiß den Übertragungsfehler über die Registertoleranz hinaus erhöht. In der Praxis planen viele Druckmaschinenhersteller die Zahnradprüfung (und den Austausch bei Registerbeeinträchtigung) alle 10 Jahre für Druckmaschinen mit mittlerer Auslastung (Einschichtbetrieb, ca. 4.000 Stunden/Jahr). Bei der Prüfung nach 40.000 Stunden ist an den Zahnflanken korrekt spezifizierter und geschmierter Zahnräder oft nur sehr geringer messbarer Verschleiß festzustellen. Der häufigste Grund für einen vorzeitigen Austausch ist nicht Materialermüdung, sondern bedienerbedingte Schäden durch Trockendruck (ohne Farbe, ohne Feuchtmittel). Dadurch wird die Schmierung von den freiliegenden Zahnradabschnitten entfernt, was innerhalb weniger Stunden zu Fressspuren führt.
Ja – vorausgesetzt, der Zahnflankenverschleiß ist gleichmäßig (keine Grübchenbildung, die einen höheren Materialabtrag erfordern würde, als die Beschichtung zulässt) und die verbleibende Beschichtungstiefe nach dem Nachschleifen überschreitet den vorgegebenen Mindestwert (ECD ≥ 0,6 × Mn). Korea Ever-Power schleift Druckmaschinen nach. Schrägverzahnung Durch die Messung des vorhandenen Zahnprofils mit dem Zahnradanalysator wird der erforderliche Materialabtrag zur Wiederherstellung des Profils auf die Soll-Evolvente innerhalb der DIN-Klasse 4–5 ermittelt und der Korrekturschleifgang durchgeführt. Das Nachschleifen kostet in der Regel 40–601 TP3 TT eines neuen Zahnrads und liefert ein Ergebnis mit derselben Genauigkeitsklasse – was es lohnenswert macht, sofern die verbleibende Härtetiefe dies zulässt.
Ja – indirekt. Ein größerer Steigungswinkel β führt zu einem höheren Überlappungsgrad ε_β, wodurch die Übertragungsfehleramplitude bei gleicher Profilabweichung reduziert wird. Bei ε_β ≥ 2 (erreicht bei β = 25° mit ausreichender Flächenbreite) reduziert sich der Übertragungsfehler auf etwa 30–501 TP3T seines Wertes bei ε_β = 1 – eine direkte Verbesserung der Registergenauigkeit ohne Änderung der Profilgenauigkeitsklasse. Deshalb ist der Druck Schrägverzahnung Typischerweise wird β = 20–25° anstelle der minimalen 15° verwendet, die für einen Industrieantrieb ausreichend wären: Die zusätzlichen 5–10° des Helixwinkels ergeben eine TE-Reduzierung von 30–50%, was sich direkt in einer verbesserten Farbregistrierung niederschlägt, bei gleichen Schleifkosten der DIN-Klasse.
Anfrage zu Stirnradgetrieben für Präzisionsdruckmaschinen
Bitte geben Sie den Presszylinderdurchmesser, den Modul, die Zähnezahl und die Registertoleranz an. Korea Ever-Power berechnet die erforderliche Übertragungsfehlergrenze, legt die DIN-Klasse und die Zahnspitzenentlastung fest und fertigt das Zahnrad mit gemessenem und im Zahnradanalysenzertifikat dokumentiertem Übertragungsfehler.
DIN Klasse 3–6 · TE-Kurve vom Analysator · Parabolische Spitzenentlastung · Spielfreie Scherenpaare · Edelstahl 316L erhältlich · Mindestbestellmenge: 1 Stück
Herausgeber: Cxm
