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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Druckmaschine, mit einem
Farbwerk, das eine Walze und einen der Walze zugeordneten Rakelfarbkasten
umfasst, der eine verstellbare Rückwand
zum Einstellen eines Farbpegels einer in dem Rakelfarbkasten gespeicherten
Druckfarbe umfasst, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In
US 6,705,223 B2 ist
eine solche Druckmaschine beschrieben. Bei dieser Druckmaschine
des Standes der Technik ist die Walze eine Rasterwalze und erfolgt
die Übertragung
der Druckfarbe aus dem Rakelfarbkasten auf die Rasterwalze, d. h.,
die Befüllung
der Näpfchen
der Rasterwalze mit der Druckfarbe, unter Umständen nicht hinreichend gleichmäßig. Die
Näpfchenbefüllung kann
von der Druckgeschwindigkeit abhängen
und durch störende
Turbulenzen der in dem Rakelfarbkasten gespeicherten Druckfarbe
sowie von sich in dieser Druckfarbe bildenden Luftbläschen beeinträchtigt sein.
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Deshalb
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine der eingangs genannten
Gattung entsprechende Druckmaschine zu schaffen, bei welcher eine
gleichmäßigere Übertragung
der Druckfarbe aus dem Rakelfarbkasten auf die Walze gewährleistet
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Druckmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Die
erfindungsgemäße Druckmaschine,
mit einem Farbwerk, das eine Walze und einen der Walze zugeordneten
Rakelfarbkasten umfasst, der eine verstellbare Rückwand zum Einstellen eines
Farbpegels einer in dem Rakelfarbkasten gespeicherten Druckfarbe
umfasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwand ein Strömungsprofil
zum strömungsmechanischen
Beeinflussen der Druckfarbe aufweist.
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Das
Strömungsprofil
kann bei mehrstückiger Ausbildung
an der Rückwand
befestigt sein und kann bei einstückiger Ausbildung an die Rückwand angeformt
sein. Unter der Druckfarbe wird im Zusammenhang mit vorliegender
Erfindung auch ein Lack verstanden, wobei unter dem Farbwerk auch
ein Lackierwerk verstanden wird.
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Ein
Vorteil des Strömungsprofils
ist darin zu sehen, dass durch dieses die Gleichmäßigkeit
der Übertragung
der Druckfarbe aus dem Rakelfarbkasten auf die Walze verbessert
wird. Die Gleichmäßigkeit
ist nicht mehr in so starkem Maße
von der Druckgeschwindigkeit abhängig.
Die Gleichmäßigkeit
beeinträchtigende
Turbulenzen und Luftbläschen
in der Druckfarbe werden in einem hinreichenden Maße verringert.
Falls die Walze als eine Rasterwalze mit einer z. B. aus Näpfchen bestehenden
Rasterstruktur ausgebildet ist, wird die Befüllung der Rasterstruktur mit
der Druckfarbe, die sogenannte Näpfchenbefüllung, durch
die strömungsmechanische
Wirkung des Strömungsprofils
vergleichmäßigt und
verbessert.
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Ein
Zusatzvorteil ist darin zu sehen, dass die strömungsmechanische Wirkung des
Strömungsprofils
auf die Druckfarbe ohne störende
Nebenwirkung auf eine Rakel und einen Kastenboden des Rakelfarbkastens
erfolgen kann. Die infolge des Staudruckes der sich vor dem Strömungsprofil
aufstauenden Druckfarbe von dieser auf das Strömungsprofil ausgeübten hydrodynamischen
Kräfte
werden vom Strömungsprofil über die
Rückwand
abgeleitet. Aufgrund der gelenkigen, d. h., schub- oder vorzugsweise drehgelenkigen,
Verbindung der Rückwand
mit dem Kastenboden werden die von der Rückwand aufgenommenen hydrodynamischen
Kräfte
nicht auf den Kastenboden und die daran befestigte Rakel übertragen.
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Ein
weiterer Zusatzvorteil ist darin zu sehen, dass das Strömungsprofil
bei von der Walze weg verstellter Rückwand sehr gut zugänglich und
deshalb bei einem Druckfarbewechsel bequem reinigbar ist.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Druckmaschine sind in den
Unteransprüchen
genannt.
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Bei
einer Weiterbildung ist die Rückwand wahlweise
in eine erste Stellung, in der bzw. infolge welcher der Farbpegel
oberhalb einer Rakelschneide einer Rakel des Rakelfarbkastens liegt,
und in eine zweite Stellung, in der bzw. infolge welcher der Farbpegel
unterhalb der Rakelschneide der Rakel des Rakelfarbkastens liegt,
verstellbar gelagert. Die Rakelschneide bildet den am höchsten liegenden
Punkt der Rakel.
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Bei
einer weiteren Weiterbildung ist die Rückwand um ein Drehgelenk in
die erste Stellung und in die zweite Stellung schwenkbar gelagert,
welches Drehgelenk oberhalb eines Kastenbodens des Rakelfarbkastens
angeordnet ist.
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Bei
einer weiteren Weiterbildung bilden das Strömungsprofil und die Umfangsoberfläche der
Walze zusammen eine Engstelle, welche oberhalb der Rakelschneide
liegt, wenn sich die Rückwand
in der ersten Stellung befindet.
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Bei
einer weiteren Weiterbildung weist das Strömungsprofil eine die Engstelle
bestimmende Außenecke
mit einem Winkel auf, der größer als
45° und
kleiner als 135° ist.
Insbesondere kann dieser Winkel größer als 60° und kleiner als 120° sein. Vorzugsweise
beträgt
der Winkel der Außenecke
in etwa 90°,
d. h., die Außenecke
ist in etwa rechtwinklig.
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Gemäß einer
weiteren Weiterbildung weist das Strömungsprofil eine Innenecke
auf. Die Innenecke kann einen Winkel aufweisen, der mindestens 90° beträgt. Dieser
Winkel kann in etwa 135° betragen.
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Bei
einer weiteren Weiterbildung ist mindestens ein Element zum Sichern
eines zwischen der Rückwand
und einer Folie bestehenden Kontaktes vorhanden. Die Folie ist in
den Rakelfarbkasten eingelegt, so dass die Folie zumindest den Kastenboden bedeckt.
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Gemäß einer
weiteren Weiterbildung ist besagtes Element ein Polster, welches
zwischen der Folie und dem Kastenboden des Rakelfarbkastens angeordnet
ist. Das Polster kann ein Feststoffpolster, z. B. ein Kunststoffpolster,
sein. Hierbei kann das Polster geschäumt sein. Die Folie und das
Polster können
aus einem Verbundwerkstoff einstückig
gefertigt sein. Stattdessen können
die Folie und das Polster auch zweistückig gefertigt sein, wobei
die Folie im Rakelfarbkasten auf dem Polster liegt.
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Gemäß einer
weiteren Weiterbildung ist die Folie als ein bei der Reinigung des
Rakelfarbkastens regelmäßig entsorgbarer
Einwegartikel ausgebildet. Bei einem Farbwechsel wird die für den vorhergehenden
Druckauftrag verwendete Druckfarbe aus dem Rakelfarbkasten entnommen
und wird danach die Folie zusammen mit den darauf befindlichen Farbresten
aus dem Rakelfarbkasten entnommen und weggeworfen. Nach dem Einlegen
einer unverbrauchten, neuen Folie in den Rakelfarbkasten wird die
für den
folgenden Druckauftrag erforderliche Druckfarbe in den Rakelfarbkasten
eingefüllt.
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Bei
einer weiteren Weiterbildung weist die Rückwand eine metallisch-harte
Gleitfläche
auf, mit welcher die Rückwand
zur Herstellung des Kontaktes an der Folie anliegt.
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Bei
einer weiteren Weiterbildung begrenzen die Folie und die Rückwand zusammen
einen von der Druckfarbe gebildeten Offsetdruckfarbe-Vorrat, der
in dem Rakelfarbkasten gespeichert ist. Die in dem Rakelfarbkasten
gespeicherte Druckfarbe ist also vorzugsweise hochviskos.
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Bei
einer weiteren Weiterbildung ist eine der Folie zugewandte Fläche des
Kastenbodens konkav gewölbt.
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Gemäß einer
weiteren Weiterbildung ist das Farbwerk ein Anilox-Farbwerk und
ist die Walze eine Rasterwalze.
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Weitere
konstruktiv und funktionell vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
und der dazugehörigen
Zeichnung.
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In
dieser zeigt:
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1a einen
Rakelfarbkasten, der eine verstellbare Rückwand mit einem Strömungsprofil
aufweist, das in eine von einer Walze zurückgezogene Wartungsposition
verstellt ist,
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1b die
verstellbare Rückwand
mit dem Strömungsprofil
in einer Betriebsposition in der Nähe der Walze, und
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2 den
Rakelfarbkasten in einer dreidimensionalen Darstellung von hinten.
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Eine
Druckmaschine 1 umfasst ein Anilox-Farbwerk 2 mit
einer Rasterwalze 3 und einem Rakelfarbkasten 4,
der einen Farbkasten 5 und eine Rakel 6 aufweist.
Die Rakel 6 ist mittels einer als Schnellverschluss ausgebildeten
Klemmeinrichtung 25 an dem Farbkasten 5 befestigt.
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Der
Farbkasten 5 umfasst eine Rückwand 8, die mittels
eines Drehgelenkes 13 an einer Seitenwand 26 des
Farbkastens 5 befestigt ist. Ein schalenförmiger Kastenboden 7 des
Farbkastens 5 hat eine Fläche 23, die kreisbogenförmig gekrümmt ist
und deren Krümmungszentrum
das Drehgelenk 13 ist. Ein am höchsten liegender Punkt der
Rakel 6 wird durch deren Rakelschneide 16, die
im Druckbetrieb an der Rasterwalze 3 anliegt, gebildet.
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Das
Innere des Farbkastens 5 ist mit einer Folie 17 ausgekleidet,
welche aus einem Kunststoff, z. B. Polyethen (PE) oder Polyethylenterephthalat (PET),
besteht. Die Folie 17 kann eine Druckfarbe abstoßende, oleophobe
und somit antiadhäsive Oberfläche haben.
Die Enden der Folie 17 sind im Wesentlichen U-förmig abgewinkelt,
wobei ein hakenförmiger
Teil des vorderen Endes zusammen mit der Rakel 6 ein Paket
bildet, welches in der Klemmeinrichtung 25 eingespannt
ist. Das hintere Ende der Folie 17 bildet ebenfalls einen
Haken 19, der zur Sicherung in einen am Farbkasten 5 angeordneten
Vorsprung 20 eingehängt
ist.
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Die
Rückwand 8,
die Folie 17, die Seitenwand 26 und eine gegenüberliegende
Seitenwand 26 des Farbkastens 5 begrenzen zusammen
einen Offsetdruckfarbe-Vorrat 14, der in dem Rakelfarbkasten 4 gespeichert
ist. Selbstverständlich
kann anstelle des Offsetdruckfarbe-Vorrats 14 ein Vorrat an anderer
Druckfarbe gespeichert sein, die eine ähnlich hohe Viskosität wie die
Offsetdruckfarbe hat.
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Durch
ein um das Drehgelenk 13 erfolgendes Schwenken der Rückwand 8 zur
Rakel 16 hin wird ein von dem Offsetdruckfarbe-Vorrat 14 gebildeter
Farbpegel 15 so weit angehoben, dass sich dieser Farbpegel 15 oberhalb
der Rakelschneide 16 befindet. Dieses Anheben des Farbpegels 15 erfolgt, nachdem
die Rakel 6 für
den Druckbetrieb an die Rasterwalze 3 unter einem negativen
Anstellwinkel angestellt worden ist. Die erste Stellung, in welcher die
Rückwand 8 während des
Druckbetriebs gehalten wird, ist in der 1b dargestellt.
In dieser ersten Stellung ist sozusagen das Fassungsvolumen des Rakelfarbkastens 4 gegenüber einer
zweiten Stellung der Rückwand 8 (vgl. 1a)
verringert, so dass der Offsetdruckfarbe-Vorrat 14 über die
Rakel 6 überlaufen
und aus dem Rakelfarbkasten 4 auslaufen würde, wenn
letzterer nicht an die Rasterwalze 3 angestellt wäre. Um den
Rakelfarbkasten 4 von der Rasterwalze 3, z. B.
zum Zwecke eines Wechsels des Offsetdruckfarbe-Vorrats 14,
abstellen zu können,
wird der Farbpegel 15 durch ein von der Rakel 6 weg
erfolgendes Schwenken der Rückwand 8 so
weit abgesenkt, dass bei in der zweiten Stellung befindlicher Rückwand 8 der
Farbpegel 15 unterhalb der Rakelschneide 16 liegt.
Nach diesem Absenken des Farbpegels 15 kann der Offsetdruckfarbe-Vorrat 14 nicht
mehr aus dem Rakelfarbkasten 4 auslaufen, wenn letzterer
von der Rasterwalze 3 abgestellt wird.
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Die
Rückwand 8 hat
an ihrem freien Ende eine Gleitfläche 12, die beim Schwenken
der Rückwand 8 auf
der Folie 17 gleitet. Die Gleitfläche 12 besteht aus
demselben Metall, z. B. Stahl oder vorzugsweise Aluminium, aus welchem
die gesamte übrige Rückwand hergestellt
ist. Um einen permanenten und elastischen Kontakt zwischen der Rückwand 8 und
der Folie 17 zu gewährleisten
und um zwischen der Rückwand 8 und
der Folie 17 hindurchtretende Druckfarbe zu vermeiden,
ist ein elastisches oder federndes Element vorgesehen.
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Das
Element ist ein Feststoffpolster 22, welches aus einem
Kunststoffschaum, z. B. Polyethylenterephthalat-Schaum (PET-Schaum)
oder Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk-Schaum (EPDM-Schaum), besteht und das
als Unterlage für die
Folie 17 zwischen dieser und der konkaven Fläche 23 des
Kastenbodens 7 angeordnet ist. Das Feststoffpolster 22 und
die Folie 17 können
nacheinander in den Rakelfarbkasten 4 eingelegt werden oder
können
stattdessen in Sandwich-Bauweise zusammengefügt sein und in einem Stück in den
Rakelfarbkasten 4 eingelegt werden.
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Das
Feststoffpolster 22 ist derart kompressibel, dass es sowohl
in der ersten Stellung als auch in der zweiten Stellung und auch
in jeder zwischen diesen beiden Stellungen liegenden Zwischenstellung der
Rückwand 8 die
Folie 17 gegen die Rückwand 8 presst.
Die von dem Feststoffpolster 22 ausgeübte Vorspannwirkung ist in
den 1a und 1b anhand
der kleinen reversiblen Verformung der Folie 17 und des
Feststoffpolsters 22 im Bereich der Gleitfläche 12 ersichtlich.
Die Gleitfläche 12 drückt sich
ein wenig in das Feststoffpolster 22 ein, wobei letzteres und
die darüber
liegende Folie 17 im Bereich der Gleitfläche 12 eine
kleine und bei Entlastung reversible Mulde bilden.
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1a und 1b zeigen,
dass die Rückwand 8 ein
der Rasterwalze 3 zugewandtes Strömungsprofil 9 aufweist,
das an dem dem Drehgelenk 13 entgegengesetzten, unteren
Ende der Rückwand 8 angeordnet
ist. Das Strömungsprofil 9 hat
eine Außenecke 11,
welche eine senkrecht relativ zur Bildebene der 1a und 1b verlaufende
Kante bildet. Diese Kante kann mit einer kleinen Abrundung oder
Fase versehen sein. Ein Winkel α der
Außenecke 11 ist
in etwa ein rechter Winkel. Außerdem
hat das Strömungsprofil 9 eine
Innenecke 21 mit einem Winkel β, der stumpf ist. Die Außenecke 11 befindet sich
zwischen dem Drehgelenk 13 und der Innenecke 21.
Die Innenecke 21 befindet sich zwischen der Außenecke 11 und
der Gleitfläche 12.
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Bei
für den
Druckbetrieb an die Rasterwalze 3 heran verstellter Rückwand 8 (vgl. 1b)
ist die Außenecke 11 der
der Rasterwalze 3 am nächsten gelegene
Bereich des Strömungsprofils 9.
Dabei liegen das Strömungsprofil 9 und
dessen Außenecke 11 nicht
an der Rasterwalze 3 an, befinden sie sich jedoch sehr
dicht an letzterer. Die Außenecke 11 bildet
somit zusammen mit der Umfangsoberfläche der Rasterwalze 3 eine
Engstelle 10. Im Bereich der Innenecke 21 bildet
die Rückwand 8 eine
Druckfarbe-Nebenkammer, die unterhalb der Außenecke 11 liegt.
Oberhalb der Außenecke 11 liegt
eine Druckfarbe-Hauptkammer,
deren Speichervolumen größer als
das der Druckfarbe-Nebenkammer ist.
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2 zeigt,
dass an der einen Seitenwand 26 ein Positionierzapfen 27 angebracht
ist, der zum Ausrichten des Rakelfarbkastens 4 relativ
zur Rasterwalze 3 dient. Der Positionierzapfen 27 hat
ein im Wesentlichen knochenförmiges
Profil. An der anderen Seitenwand 26 sind ein nach unten
ragender Gelenkzapfen 28 und eine halbschalenförmige Gelenkpfanne 29 angeordnet.
Der Gelenkzapfen 28 greift in eine Gelenkbohrung in einem
Maschinenseitengestell oder einem daran angebrachten Bauteil ein.
Das Maschinenseitengestell und das dran angebrachte Bauteil sind
aus Gründen
besserer Übersicht
zeichnerisch nicht dargestellt. Die Gelenkpfanne 29 stützt sich
auf einem zeichnerisch ebenfalls nicht dargestellten und am Maschinenseitengestell
befestigten Gelenkzapfen ab, so dass die vier Bauteile ein Drehgelenk 30 mit
einer vertikalen geometrischen Rotationsachse bilden.
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Für Wartungszwecke
ist der gesamte Rakelkasten 4 um das Drehgelenk 30 herum,
also in der Horizontalebene, und von der Rasterwalze 4 weg schwenkbar.
Der Gelenkzapfen 28 und die Gelenkpfanne 29 ermöglichen
ein werkzeugloses Entnehmen des Farbkastens 4 aus der Druckmaschine 1. Zum
Zwecke dieses Entnehmens wird der Rakelfarbkasten 4 so
weit nach oben angehoben, bis der Gelenkzapfen 28 aus der
Gelenkbohrung herausgezogen ist. Mit anderen Worten gesagt, das
Drehgelenk 30 ermöglicht
ein Aus- und Einhängen
des Rakelfarbkastens 4 bei dessen zu Wartungszwecken erfolgender
Entnahme aus der Druckmaschine 1 und dem anschließenden Wiedereinsetzens
des Rakelfarbkastens 4.
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Auf
der dem Drehgelenk 30 entgegengesetzten Seite des Rakelfarbkastens 4 ist
eine Kupplung 24 angeordnet, über welche die Rückwand 8 mit
einem Stellantrieb antriebsmäßig verbunden
ist. Der Stellantrieb ist zeichnerisch nicht dargestellt und kann
ein pneumatischer Arbeitszylinder oder ein Elektromotor, der ein
vorgeschaltetes Schraubengetriebe mit einer Gewindespindel umfasst,
sein. Der Stellantrieb ist über
einen ebenfalls zeichnerisch nicht dargestellten Hebel mit der Rückwand 8 antriebsmäßig verbunden,
wenn eine an dem Hebel angeordnete Kupplungshälfte mit der an der Rückwand 8 angeordneten
und zeichnerisch dargestellten Kupplungshälfte der Kupplung 24 im
Eingriff steht. Die aus den beiden Kupplungshälften bestehende Kupplung 24 ist
eine Klauenkupplung und koaxial mit dem Drehgelenk 13 angeordnet.
An dem erwähnten Hebel
ist im Falle der Ausbildung des Stellantriebs als Arbeitszylinder
dessen Kolbenstange angelenkt und greift im Falle der Ausbildung
des Stellantriebs als Elektromotor dessen vorgeschaltetes Schraubengetriebe
an. Die vom Stellantrieb angetriebene Schwenkbewegung des Hebels
wird über
die Kupplung 24 auf die Rückwand 28 übertragen,
um letztere wahlweise in die erste Stellung (vgl. 1b)
und in die zweite Stellung (vgl. 1a) zu
verstellen.
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Das
Strömungsprofil 9 verursacht
einen Staudruck der Druckfarbe im Bereich der Engstelle 10,
wenn die Druckfarbe durch die Rotation der Rasterwalze 3 zur
Engstelle hin gefördert
wird. Infolge dieses Staudruckes werden die Rastervertiefungen (Näpfchen oder
Rillen) der Rasterwalze 3 weitgehend ohne Lufteinschlüsse und
sehr gleichmäßig befüllt.
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Infolge
besagten Staudruckes wirkt eine Kraft auf die Rückwand 8, welche Kraft
die Rückvand 8 von
der Rasterwalze 3 wegzudrängen und dabei um das Drehgelenk 13 bezüglich 1b im
Uhrzeigersinn zu schwenken bestrebt ist. Diese Kraft fließt von der
Rückwand 8 über die
Kupplung 24 und den erwähnten
Hebel auf den Stellantrieb ab, welcher besagte Kraft aufnimmt. Die
Kraft kann aufgrund der beweglichen Verbindung (Drehgelenk 13)
der Rückwand 8 mit
den Seitenwänden 26 nicht
von diesen aufgenommen, nicht von diesen auf den an den Seitenwänden 26 befestigten
Kastenboden 7 übertragen und
nicht von dem Kastenboden 7 auf die mittels der Klemmeinrichtung 25 an
dem Kastenboden 7 befestigte Rakel 6 übertragen
werden, so dass aus dem Kraftfluss resultierende Durchbiegungen
und Verformungen des Kastenbodens 7, der Klemmeinrichtung 25 und
vor allem der Rakel 26 sicher vermieden werden und letztere über die
gesamte Druckbreite hinweg gleichmäßig an der Rasterwalze 3 anliegt.
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- 1
- Druckmaschine
- 2
- Anilox-Farbwerk
- 3
- Rasterwalze
- 4
- Rakelfarbkasten
- 5
- Farbkasten
- 6
- Rakel
- 7
- Kastenboden
- 8
- Rückwand
- 9
- Strömungsprofil
- 10
- Engstelle
- 11
- Außenecke
- 12
- Gleitfläche
- 13
- Drehgelenk
- 14
- Offsetdruckfarbe-Vorrat
- 15
- Farbpegel
- 16
- Rakelschneide
- 17
- Folie
- 18
-
- 19
- Haken
- 20
- Vorsprung
- 21
- Innenecke
- 22
- Feststoffpolster
- 23
- Fläche
- 24
- Kupplung
- 25
- Klemmeinrichtung
- 26
- Seitenwand
- 27
- Positionierzapfen
- 28
- Gelenkzapfen
- 29
- Gelenkpfanne
- 30
- Drehgelenk
- α
- Winkel
- β
- Winkel