DE60030248T2

DE60030248T2 - Bogenführungseinheit für eine Bogendruckmaschine

Info

Publication number: DE60030248T2
Application number: DE60030248T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Paper & Printing Machinery Fujimoto
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machinery Systems Co Ltd
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2020-10-18
Also published as: US20010011509A1; US6435088B2; EP1123803B1; EP1123803A1; DE60030248D1; ES2267477T3; CA2330370A1

Description

Hintergrund der Erfindung
[Gebiet der Erfindung]
Diese Erfindung betrifft eine Bogendruckmaschine, bei der der eingeführte Bogen stabilisiert wird. Sie betrifft eine Bogenführungseinheit in der Bogendruckmaschine. Die Bogenführungseinheit mit einer gebogenen Bogenführungsfläche ist unmittelbar unter dem Zylinder bzw. Zufuhrzylinder vorgesehen und wird durch einen kleinen Bogenführungsraum zum Führen des Bogens von den Zylindern getrennt.
[Beschreibung des Standes der Technik]
Bogenfarbdruckmaschinen, die eine Reihe von Druckern verwenden, von denen jeder eine andere Farbtinte druckt, sind aus dem Stand der Technik gut bekannt. Wie in 5 dargestellt, sind die Grundstrukturelemente solcher Druckmaschinen eine Zuführungseinheit A, die aus einer Zuführvorrichtung 39 besteht, eine Druckeinheit B, die vier Drucker 132a, 132b, 132c und 132d umfaßt, die hintereinander angeordnet sind, um Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz zu drucken, und eine Zuführungseinheit C, in diesem Fall Papierzuführungseinheit 04.
Bei Bogenfarbdruckmaschinen dieser Art trennt eine Saugeinheit mit einem Einlaß für Bögen 11, die in einem Fach 141 der Zuführungseinheit 39 gestapelt sind, einen Einzelbogen und transportiert diesen zu einem Band 120. Der Schwunggreifer 121a liefert den Bogen an den Zwischenzylinder 121b des Druckers 132a. Der Bogen wird zwischen dem Tuchzylinder 22a und dem Druckzylinder 23a zugeführt und die erste Farbe wird gedruckt.
Sobald die erste Farbe gedruckt wurde, wird der Bogen zwischen dem Tuchzylinder 22a und dem Druckzylinder 23a freigegeben und von dem Zwischenzylinder 27a des zweiten Druckers 132b aufgenommen. Von dem Zwischenzylinder 27a wird der Bogen an einen Druckzylinder 23b geführt. Der nächste Vorgang, der Druck der zweiten Farbe, wird von dem Tuchzylinder 22b und dem Druckzylinder 23b ausgeführt.
Die folgenden Farben werden einzeln hintereinander gedruckt. Wenn der Bogen 11 zwischen dem Tuchzylinder 22d und dem Druckzylinder 23d freigegeben wird, welche die letzte Druckstufe durchführen, wird er auf den Zuführungszylinder 35 der Zuführungseinheit C gezogen. Von dem Zuführungszylinder 35 wird der nun vollständig fertig gedruckte Bogen 11 auf das Transportband 124 gegeben und zu der Zuführungseinheit 04 transportiert, wo er dem Stapel der Ablage 40 der Einheit 04 hinzugefügt wird.
Im Allgemeinen weisen die Bögen 11, die in der Bogendruckmaschine gedruckt werden, eine Dicke zwischen 0,04 mm und 0,08 mm auf. Manchmal können sehr steife Metallplattenbögen oder synthetischer Harz bedruckt werden. Wenn der Bogen aus dem Drucker 132a dem Drucker 132b zum Drucken in mehreren Farben zugeführt wird, können verschiedene Probleme auftreten. Ein dünner Papierbogen weist im Allgemeinen eine geringe Steife auf, wodurch der hintere Teil des Bogens zum Schlagen tendiert. Ein dickerer Papier- oder Metallbogen ist sehr steif und seine Reaktionskraft (Stabilität) gegen die Zentrifugalkraft der Rotation und seine eigene Biegung führen dazu, daß sich sein hinterer Teil von dem Druckzylinder 23 trennt und mit der Bogenführungseinheit 1' unterhalb des Zylinders zusammenprallt und so ein Bogenrückschlag herbeigeführt wird.
Wenn das Papier auf diese Weise schlägt oder rückschlägt, kann der Druck gegebenenfalls verschmutzen oder das Papier zerknickt oder eingerissen werden. Dieses Phänomen ist ein bedeutender Grund der Verminderung der Druckqualität. Zwei typische Verfahren, die angewandt werden, um diesem Problem entgegenzuwirken, sind das Anwenden eines Skelettzylinders bzw. eines Trommelzylinders als Zwischenzylinder 27. Dies ermöglicht es, für die Steife jedes zu druckenden Bogen das am besten geeignete Schema zu verwenden.
Das in 6(A) gezeigte Beispiel ist ein skelettartiger Zwischenzylinder 27, der hauptsächlich beim Drucken von dickeren Papierbögen benutzt wird. Einer dieser Skelettzylinder 27 wird auf jeder Seite jedes Druckers 132a, b, c bzw. d angeordnet. Jeder Skelettzylinder umfaßt ein Paar von Rotoren (Arme) 271, die sich um die Achse 270 drehen. Jeder Arm 271 umfaßt eine Reihe von Mitnehmern 29 auf dem Schaft 272 (siehe 7(A)), die von einem Ende des Arms 271 bis zum Ende von Arm 271 auf der Seite gegenüber dem Schaft laufen. Das unterscheidende Merkmal des Skelettzylinders 27 ist, daß der Zylinderbereich, der mit dem Druckzylinder 23 in Kontakt tritt, wenn das Papier dazwischen verläuft, extrem klein ist. Der Bogen 100, der nach vorne gedreht wird, kann sich über einen Punkt P hinaus biegen und gelangt so in den Kontakt mit den Mitnehmern 29. Mit anderen Worten wird der Kontaktpunkt P zum Aktionspunkt. Durch die Abstandsvergrößerung dieses Punktes bis zum Ende von Bogen 100 verringern wir die Reaktionskraft, die von dem Bogen bei seinem Versuch ausgeübt wird, in seine ursprüngliche Form zurück zu gelangen.
Als Ergebnis verringern wir die Menge des Rückschlags am Ende des Bogens, der die Zuführungseinheit 1' schlägt, wobei sich die gebogene Führung an den hypothetischen Umfang des unteren Teils des skelettartigen Zwischenzylinders 27 anpaßt. Dieses Schema minimiert Risse und Falten, gibt aber andererseits, da diese Art von Skelettzylinder 27 einen größeren Bereich aufweist, in dem das Ende des Bogens 100 frei liegt, einem dünneren Bogen mehr Gelegenheit zu schlagen.
Das in 6(B) gezeigte Beispiel ist ein trommelzylinderartiger Zwischenzylinder 27', der hauptsächlich für dünnere Papierbögen benutzt wird. Diese Art Trommelzylinder 27' weist eine Anzahl von Mitnehmern 29 an zwei Stellen entlang des Umfangs einer Walze auf, die sich um die Achse 270 dreht.
Das unterscheidende Merkmal des Trommelzylinders 27' ist, daß der Betrag seines Oberflächenbereichs, der mit dem Druckzylinder 23 in Kontakt tritt, wenn der Bogen 100 dazwischen geführt wird, maximiert wird. Da der Teil des Bogens 100, der oberhalb der Mitnehmer 29 befindlich ist, entlang des Umfangs des Trommelzylinders 27' geführt wird, erschwert es dieses Schema dem Ende des Bogens sehr, zu schlagen und minimiert auf diese Weise das Knicken, Reißen und andere Fehler, die aus dem Falten oder Schlagen des Bogenendes resultieren. Wenn jedoch diese Art von Trommelzylinder 27' zum Befördern dickerer Papierarten benutzt wird, ist ein nur sehr kleiner Bereich vorhanden, in dem das Ende des Bogens frei liegt und das Ergebnis ist ein bedeutender Rückschlag.
In den letzten Jahren, als sich die Druckqualität verbesserte, bestand eine Tendenz zur Verwendung von Skelettzylindern sogar bei dünneren Bögen. Damit dünne Bögen nicht schlagen, wie in 7 dargestellt, ist eine Bogenführungseinheit 1 mit einer Bogenführungsfläche 1d vorgesehen, die der Kontur des unteren Teils des Zwischenzylinders 27 (bzw. 27') und der Zuführungseinheit 35 (im Folgenden Zwischenzylinder) folgt. Um die Probleme bei dieser Art von Bogendruckmaschine zu vermeiden, ist eine Bogenführungseinheit vorgesehen, in der spezifische Druckluft durch mehrere Luftdurchlässe in der Bogenführungseinheit in den Raum zwischen dem Zwischenzylinder 27 und der Fläche 1d der Bogenführungseinheit geblasen wird. Diese Luft wird entlang der Unterseite von Bogen 11 geblasen, wenn sich dieser durch den Raum entlang der Bogenführungsfläche 1d bewegt. Auf Grund des Bernoulli-Effekts wird der Bogen 11 von der Luft, die durch die Lufteinlässe geblasen wird, abgefedert.
Eine derartige Bogenführungseinheit ist in der Japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Hei 10-109404 beschrieben. Wir werden die entsprechende Technik in Bezug auf 7 erklären. Die Bogenführungseinheit, die entlang des Umfangs des skelettartigen Zwischenzylinders 27 oder Zuführungszylinders 35 verläuft, die jeweils mit Mitnehmern 29 beaufschlagt sind, besteht aus Luftkanälen 06. Auf der Oberfläche der Luftkanäle 06 sind eine Vielzahl von Luftdurchlässen 4a und 4b vorgesehen. Die Luftdurchlässe 4a und 4b zeigen in entgegen gesetzte Richtungen und sind auf beiden Seiten der Mitte des Zwischenzylinders 27 oder Zuführungszylinders 35 angeordnet. Die Luftdurchlässe verteilen die Luft zu den Außenkanten des Zwischenzylinders 27. Die Luftdurchlässe 4a und 4b erzeugen zwei Luftströme, die an den Luftdurchlässen entstehen und in die Richtungen, die von den Luftdurchlässen vorgegeben sind, strömen. Diese Luftströme halten den Papierbogen auf einer spezifischen Höhe abgefedert und stabilisieren damit die Bogenbeförderung.
Im Stand der Technik wird die Luft dann durch einen Raum zwischen der Bogenführungsfläche 1d und dem Zwischenzylinder unterhalb des Bogens 11 geblasen. Der Bogen wird auf Mitnehmern 29 des skelettartigen Zwischenzylinders 27, der für dickere Papiersorten benutzten Zylinderart, gehalten. Die Luft wird von den Kanälen 06 in den Raum unterhalb der Führungsfläche durch die Luftdurchlässe 4a und 4b geblasen. Wie in 7(B) gezeigt, werden die Luftströme insbesondere in Richtung der beiden Seiten des Zwischenzylinders 27 durch die Luftdurchlässe geblasen, die voneinander wegzeigen und beidseits der Mitte des Zylinders 27 angeordnet sind. Diese Luftströme erzeugen einen Geschwindigkeitsunterschied des Luftstroms oberhalb und unterhalb des Bogens und führen auf diese Weise den Bernoulli-Effekt herbei. Der Bogen 11, der entlang der Fläche des Zwischenzylinders 27 transportiert wird, wird in Richtung Fläche 1d der Bogenführungseinheit gezogen und während der Beförderung leicht oberhalb davon abgefedert, bevor er von dem nächsten Druckzylinder 23 aufgenommen wird.
Die Bogenführungseinheit weist einen Ansaugkanal 3' auf, der am Ablaß der Führungsfläche 1d endet. Auf jeder Seite der Führungsfläche 1d von Kanal 2' sind Luftdurchlässe 4a und 4b angeordnet. Der Ansaugkanal 3' ist über Gebläse 51 mit dem Kanal 2' verbunden, der im Inneren der Einheit befindlich ist.
Da der Kanal 3' am Ablaß der Führungsfläche vorgesehen ist, wird die Luft, die über die Bogenbreite entlang der Fläche 1d der Bogenführungseinheit geblasen wird, in den Ansaugkanal 3' durch die Aktion der Gebläse 51 abgezogen. Die Luft, die von den Gebläsen 51 gelenkt wird, wird in den Ansaugkanal 3' abgezogen und von dem Kanal 2' in Richtung der Luftdurchlässe 4a und 4b gelenkt.
Dennoch treten im Stand der Technik die folgenden Probleme auf.
In der Bogenführungseinheit 1' sind der Ansaugkanal 3' und der Kanal 2' verbunden, so daß die von den Gebläsen 51 angetriebene Luftmenge und die Menge, die in den Ansaugkanal gezogen wird, gleich sein muß. Wenn jedoch die gleiche Luftmenge in den Ansaugkanal gezogen wird, kann nicht die gesamte Luft, die über die Fläche 1d der Bogenführungseinheit strömt, abgezogen werden. Insbesondere ist die Bogenzuführungseinheit 1' in zwei Paar Rahmen 011 angeordnet, welche die Zylinder der Bogendruckmaschine stützen. Aus dem Ansaugkanal 3' entweicht die überschüssige Luft in den Druckmechanismus. Etwas der Luft wird durch die Luftdurchlässe 4 geblasen, wird mit anderen Worten nicht in den Kanal gezogen. Nachdem die Luft verwendet wurde, um den Bogen 11 in Richtung Bogenführungseinheit zu ziehen, prallt diese Luft mit dem Rahmen 011 zusammen und erzeugt unerwünschte Turbulenzen im Druckmechanismus. Wenn ein dünnerer Bogen gedruckt wird, kann dies zu einem Flattern von den Seitenrändern desselben führen.
Zum Lösen dieses Problems isoliert eine Ausführung aus dem Stand der Technik, die in 8 gezeigt ist, die Ansaugkanäle 3' und die Antriebskanäle 2' durch Zwischenschalten von Trennungen 52. Anstelle eines Gebläses wird eine Pumpe 13' zum Antreiben eines höheren Luftvolumens verwendet.
Dennoch bleiben bei dieser Konfiguration das Luftvolumen der von der Pumpe angetriebenen Luft und die angesaugte Luft gleich, genau wie in 7. Bei dieser Gestaltungsform aus dem Stand der Technik bewegt sich der Luftstrom, der von der Düse der Führungsfläche angetrieben wird, mit hoher Geschwindigkeit (ungefähr 20 bis 30 m/s) und weist daher eine hohe Inertialkraft auf. Unterhalb der Düse bildet sich eine Turbulenzgrenzschicht und der Strom selbst wird dichter und bewegt sich von der Fläche der Bogenführungseinheit weg.
Bei einer derartigen Ausführung aus dem Stand der Technik ist die Wiedergewinnung des Luftstroms von beiden Seiten der Bogenführungseinheit in die Kammer, die auf jeder Seite bereitgestellt ist, nicht effizient. Die nicht wieder gewonnene Luft prallt auf den Rahmen und erzeugt Turbulenzen im Rahmen des Druckmechanismus'. Diese Turbulenz unterbricht den Strom in das stromaufwärts liegende Segment des Bogenführungsraums. Wenn ein dünnerer Stapel gedruckt wird, ist es wahrscheinlich, daß das Ende des Bogens schlägt oder flattert. Wenn der Zwischenzylinder ein Skelettzylinder ist, gestaltet sich Beförderung von dünnerem Papier extrem problematisch.
Die Europäische Patentveröffentlichung EP 0 725 025 offenbart eine Bogenführungseinheit für eine Druckmaschine, wobei die Flächenverteilung von Düsen in der Mitte des Bogenverlaufspfads am dichtesten ist und zum Rand des Bogenverlaufspfads hin abnimmt, und die deutsche Patentveröffentlichung DE 196 38 311 offenbart ein Verfahren zum Halten der führenden und abschließenden Papierbogenkanten in enger Verbindung mit einem Führungszylinder.
Zusammenfassung der Erfindung
Im Hinblick auf diese Probleme aus dem Stand der Technik ist es Aufgabe dieser Erfindung, eine Bogenführungseinheit für eine Bogendruckmaschine zu schaffen, welche ein Schlagen oder Flattern des Bogens verhindert und zuläßt, daß Bögen dünneren Papiers sogar mit einem Skelettzylinder glatt befördert werden, der besser für dickere Papiersorten geeignet ist. Die Bogenführungseinheit gemäß der Erfindung umgrenzt einen Bogenführungsraum, den ein Bogen durchlaufen kann. Der Bogenführungsraum ist zwischen einem Druckzylinder und einer Bogenführungseinheit vorgesehen. Luft wird durch die Luftdurchlässe auf der Bogenführungseinheit in den Bogenführungsraum geblasen. Die Bogenführungseinheit für einen solchen Drucker kann verhindern, daß Luftströme durch den Bogenführungsraum strömen und von den beiden Enden der Bogenführungseinheit austreten, um ein Aufprallen auf den Rahmen und das Hervorrufen von Turbulenzen zu verhindern.
Zur Lösung der Aufgabe setzt sich die Bogenführungseinheit gemäß der Erfindung wie in Anspruch 1 definiert zusammen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Führen eines Bogens in einer Bogendruckmaschine gemäß Anspruch 7.
Eine Bogenführungseinheit gemäß der Erfindung ist unterhalb eines Druckzylinders vorgesehen, wie zum Beispiel eines Zwischenzylinders oder eines Zuführungszylinders der Bogendruckmaschine, unter der eine gekrümmte Bogenführungsfläche ausgebildet ist, die durch einen kleinen Bogenführungsraum getrennt ist. Die Bogenführungseinheit weist Luftzuführkammern auf, die hinter der Bogenzuführungsfläche angeordnet sind, sowie eine Vielzahl von Luftdurchlässen, die Luft aus den Luftzuführkammern in den Bogenführungsraum durchlassen. Die Luftdurchlässe weisen auf beiden Seiten der Mittellinie voneinander weg auf die Zylinderseiten. Sie lassen Luft entlang der Fläche der Bogenzuführungseinheit über die Breite des Zylinders durch. Der Geschwindigkeitsunterschied des Luftstroms oberhalb und unterhalb des durch Drehung des Zylinders beförderten Bogens führt dann herbei, daß der Bogen in Richtung der Fläche der Bogenzuführungseinheit abgezogen wird und bei der Beförderung leicht oberhalb derselben abgefedert wird.
Mindestens ein Paar Luftansaugkammern sind neben den Luftzuführkammern an der Außenseite des Zylinders an den Auslässen der Bogenzuführungseinheit vorgesehen. Das Volumen der von den Luftansaugkammern abgezogenen Luft auf beiden Zylinderseiten würde größer sein, als das Volumen der in die Zuführkammern geblasenen Luft. Dies würde einen negativen Druck neben den Enden der Bogenführungsfläche erzeugen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ablaßenden der Bogenführungsfläche erweitert, wobei die erweiterten Abschnitte in die Luftansaugkammern führen, so daß sie als Führungslamellen dienen können, um die Luft in die Kammern zu lenken. Die tatsächliche Gestaltung der Führungslamelle sollte wie folgt sein. Der Querschnitt sollte einen Winkel von 20° bis 40° in Bezug auf die Bogenführungsfläche der Bogenzuführungseinheit aufweisen. Im Idealfall sollte sie eine gerade Lamelle sein, die in einem Winkel von ungefähr 30° steht. Alternativ kann die Lamelle einen gekrümmten Querschnitt aufweisen, so daß die gekrümmte Fläche in die Ansaugkammer führt.
Die spezifische Beziehung zwischen dem Luftvolumen, das in die Kammern geblasen wird, und dem Volumen, das in die Kammern abgezogen wird, sollte wie folgt sein. Die Ablaßpumpen sollten mit den Ansaugkammern verbunden sein und die Zufuhrpumpen sollten mit den Zuführkammern verbunden sein. Diese werden reguliert, so daß das Volumen aus den Ausstoßpumpen ausgestoßener Luft größer ist als das von den Zufuhrpumpen gelieferte Volumen. Alternativ können Rezirkulierungspfade erzeugt werden, indem Rezirkulierungspumpen zwischen den Ansaug- und Zuführkammern installiert werden. In diesem Fall sollten Entlüftungsventile zwischen den Auslässen der Rezirkulierungspumpen und den Luftzuführkammern vorgesehen werden, damit ein Teil der Luft aus den Rezirkulierungspfaden entweichen kann.
Mit dieser Erfindung wird dann ein negativer Druck an den Ablaßenden der Bogenführungseinheit auf beiden Seiten des Druckzylinders erzeugt. Die Enden der Bogenzuführungseinheit werden in Bezug auf den Druckzylinder erweitert, wobei die erweiterten Teile in die Luftansaugkammern führen, so daß sie als Lamellen zum Lenken der Luft in die Kammern dienen können. Daher wird die gesamte Luft, auch wenn der Luftstrom entlang der Fläche der Bogenführungseinheit mit einer hohen Geschwindigkeit strömt, in die Auslässe der Bogenführungseinheit entlang der Führungslamellen gelenkt und in die Kammern abgezogen.
Als Ergebnis kann der Luftstrom, der durch den Bogenführungsraum strömt, nicht überströmen, auf den Rahmen prallen und dazu führen, daß dünnere Papiere schlagen. Mit anderen Worten erlaubt dieses Schema uns, die Luftstromturbulenz in dem gesamten Bogenführungsraum zu minimieren. Selbst wenn ein Skelettzylinder verwendet wird, können dünnere Papiere problemlos befördert werden.
Die Luft wird wirksam in die Ansaugkammern gesaugt und der negative Druck an den Enden der Bogenführungseinheit hat den Effekt, daß die Dicke der Grenzschicht auf der Bogenführungsfläche der Bogenführungseinheit neben den Enden der Führung reduziert wird. Dies verhindert die Bildung von Wirbelströmen und vereinfacht den Einzug des Bogens in Richtung Fläche der Bogenzuführungseinheit, wenn dünneres Papier gedruckt wird. So kann verhindert werden, daß dünnere Papiersorten schlagen oder wellen.
Mit der Erfindung wird die Auswirkung des negativen Drucks verhindert, und die Führungslamellen verhindern, daß sich Wirbelströme an den Enden der Bogenführungsfläche bilden. Dies stellt sicher, daß der Luftstrom durch den gesamten Bogenführungsraum keine Turbulenzen aufweist. Die Grenzschicht der Turbulenz unterhalb des Bogens ist auf Grund des Luftstroms dünner, so daß der Bogen nicht so leicht schlägt oder flattert, sondern glatt durch den Bogenführungsraum befördert wird.
Einfach durch Hinzufügen von Führungslamellen und Erhöhen des Luftvolumens, das in die Kammernpaare abgezogen wird, d.h. durch ein einfaches und kostengünstiges Design, können wir verhindern, daß die dünneren Bögen schlagen oder sich biegen, wenn ein Skelettzylinder verwendet wird und erreichen, daß diese glatt befördert werden.
Da die Führungslamellen die besondere Konfiguration wie oben beschrieben aufweisen, strömt der Luftstrom ohne Hinderung entlang der Lamellenoberfläche. Aus diesem Grund weicht der Strom nicht so leicht von der Führungsfläche ab und die Turbulenz in dem Bogenführungsraum wird auf ein Minimum reduziert, wodurch der Strom stabilisiert wird.
Der negative Druck an den Enden der Bogenführungseinheit hat den Effekt, daß die Bildung der Turbulenzgrenzschicht auf der Bogenführungsfläche unterdrückt wird. Die gebildete Schicht ist dünner und der Strom stabiler. Der Bernoulli-Effekt wird im Bogenführungsraum maximiert, wodurch der Bogen glatter befördert werden kann. Obwohl der gleiche Effekt durch Anschließen mehrerer unabhängiger Pumpen unterschiedlicher Kapazitäten erhalten werden kann, kann er auch erreicht werden, indem ein Entlüftungsventil zum Ausstoßen eines Luftteils an der Vorwärtsseite der Pumpe installiert wird, die die Luft entlang des Pfads zwischen den Ansaug- und Zuführkammern rezirkuliert. Da das letztere Schema mit nur einer Rezirkulierungspumpe umgesetzt werden kann, können die Kosten für die Ausrüstung bei der Wahl dieser Option reduziert werden.
Durch Einstellen des Entlüftungsventils können wir die Geschwindigkeit des Stroms und den Druck der Luft, die durch das Rezirkulierungsrohr strömt, steuern.
Dieses Ventil erleichtert ferner das Einstellen des Bernoulli-Effekts im Bogenführungsraum.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Querschnitt der wesentlichen Teile einer Bogenzuführungseinheit und ihrer Umgebung. Diese Bogenführungseinheit ist in einer Bogendruckmaschine vorgesehen, welche die erste bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung darstellt. Der Querschnitt ist in Richtung des Pfeils A-A aus 5 betrachtet.
2 ist ein Querschnitt der wesentlichen Teile des Endes der Bogenzuführungseinheit, die als zweite bevorzugte Ausführungsform gegeben ist.
3 ist eine Perspektive der wesentlichen Teile einer dritten bevorzugten Ausführungsform.
4 zeigt das Luftsystem aus 3.
5 zeigt die allgemeine Konfiguration einer Bogendruckmaschine, bei der die vorliegende Erfindung umgesetzt wurde.
6 zeigt zwei Typen von benutzten Zwischenzylindern. (A) ist ein Skelettzylinder und (B) ein Trommelzylinder.
7 zeigt die wesentliche Konfiguration eines Designs aus dem Stand der Technik. (A) ist ein Vorderquerschnitt entlang der Linie B-B aus (B) und zeigt die Konfiguration des Bereichs um den skelettartigen Zwischenzylinder herum, wobei die Bogenführungseinheit entlang dessen Umfang installiert ist. (B) zeigt die Oberfläche der Bogenführungseinheit.
8 zeigt die wesentlichen Teile einer weiteren Ausführung aus dem Stand der Technik. Sie ist ein Vorderquerschnitt des Bereichs um den skelettartigen Zwischenzylinder herum, wobei die Bogenführungseinheit entlang seines Umfangs installiert ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In diesem Abschnitt werden mehrere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Der Schutzbereich der Erfindung ist nicht auf diese bevorzugten Ausführungsformen beschränkt.
Die Ausführungsformen betreffen allesamt eine Bogenführungseinheit 1, deren Fläche 1d sich an den Umfang des unteren Abschnitts des Zwischenzylinders 27 und Zufuhrzylinders 35 anpaßt (im Folgenden werden beide als Zwischenzylinder bezeichnet). In diesen Ausführungsformen wird ein Skelettzylinder als Zwischenzylinder benutzt. 29 sind die Mitnehmer, die längs entlang des skelettartigen Zwischenzylinders 27 angeordnet sind, und die den Bogen 11 greifen. 011 ist der Rahmen, der die Enden des Skelettzylinders 27 derart stützt, daß dieser sich frei drehen kann.
Wie bereits besprochen, weist die Bogenführungseinheit 1 eine gekrümmte Fläche 1d auf, mit der die untere Fläche des Zwischenzylinders 27 einen Bogenführungsraum 15 erzeugt, den Raum, durch den der Luftstrom gelenkt wird. Hinter der Fläche 1d der Bogenführungseinheit und nahezu die gesamte Länge des darunterliegenden Raumes einnehmend befindet sich eine einzige Luftzuführkammer 2 oder zwei solche Kammern, jeweils eine auf jeder Seite der Trennung. 4 sind die Luftdurchlässe, die in der Fläche 1d der Bogenführungseinheit (1 und 7(B)) vorgesehen sind. Diese Luftdurchlässe ermöglichen, daß der Bogenführungsraum 15 mit der Luftzuführkammer 2 kommuniziert. Sie zeigen auf jeder Seite der Mittellinie C des Zwischenzylinders 27 voneinander weg. Die Luftdurchlässe sind in zwei Reihen angeordnet, die zu den Enden des Zwischenzylinders 27 zeigen. Aus den Luftdurchlässen 4 werden zwei Luftströme in die Richtungen der Luftdurchlässe ausgestoßen. Diese Ströme haltenden Bogen in der angemessenen Position, um seine Beförderung zu stabilisieren.
Unterhalb des Bogens 11, der von den Mitnehmern 29 des skelettartigen Zwischenzylinders 27 aufgenommen wird, wird ein Luftstrom durch den Bogenführungsraum 15 geblasen. Dieser Raum, der eine Luftzuführkammer 2 darunter aufweist, befindet sich zwischen der Fläche 1d der Bogenführungseinheit und dem Zwischenzylinder 27. Der Luftstrom wird entlang der Fläche 1d der Bogenführungseinheit durch die Luftdurchlässe 4 links und rechts geblasen, entweder parallel zu der Fläche oder mit einem leichten Aufwärtswinkel, so daß er an der Unterseite des Bogens entlang strömt. Der Unterschied der Geschwindigkeit zwischen dem Luftstrom oberhalb und unterhalb des Bogens verursacht den Bernoulli-Effekt. Der Bogen 11, der auf der Fläche des Zwischenzylinders 27 befördert wird, wird in Richtung Fläche 1d der Bogenführungseinheit abgezogen und während der Beförderung darüber leicht abgefedert. Diese Anordnung und Ausrichtung der mehreren Luftdurchlässe 4 sind nicht auf die in 7(B) abgebildeten beschränkt, sondern können vielmehr nach Bedarf gewählt werden.
6 ist ein Zuführrohr, das mit der Luftzuführkammer 2 verbunden ist. 9 ist die Zufuhrpumpe auf dem Luftzuführrohr 6.
Die Luftzuführkammer 2 erstreckt sich fast über die gesamte Flächenlänge 1d der Bogenführungseinheit, die der Achsenlänge des Zwischenzylinders 27 entspricht. Sie ist unter der Bogenführungsfläche angeordnet. Die Bogenführungseinheit umfaßt ferner rechts und links zwei unabhängige Ansaugkammern 3, die von der Luftzuführkammer 2 durch eine Trennung getrennt sind. Die Enden der Bogenführungseinheit sind über die Enden der Fläche 1d verlängert, so daß sie die Kammern 3 bilden. Diese Ansaugkammern 3, die in 3 dargestellt sind, beschreiben einen Bogen in Richtung der Bogenbeförderung und weisen die gleiche Umfangslänge auf (gemessen entlang des Umfangs des Zwischenzylinders) wie die Luftzuführkammer 2.
Der Einlaß der Ansaugkammer 3 (Ansaugkanal 10) wird durch die obere Wand 1c gebildet, die der Umfangsfläche des Zwischenzylinders 27 an der Oberseite des Bogenführungsraumes 15 recht nahe kommt. Er ist an dieser Stelle so angeordnet, daß er den Luftstrom wirksam einfangen kann, der entlang der Bogenführungseinheit und der unteren Fläche des Bogens 11 strömt. Die untere Fläche des Einlasses (d.h. von Ansaugkanal 10) besteht aus einer Fläche 1a, einer Erweiterung des Endes 1d1 der Fläche 1d der Bogenführungseinheit. Die Fläche 1a erstreckt sich nach unten in die Ansaugkammer 3 und dient als Führungslamelle 1a (siehe 3), wobei die Lamelle sich über die gesamte Umfangslänge der Fläche 1d der Bogenführungseinheit erstreckt.
Im Querschnitt ist die Führungslamelle 1a nach unten in die Ansaugkammer 3 in einem Winkel α in Bezug auf das Ende 1d1 der Fläche 1d der Bogenzuführungseinheit gebogen. Der Winkel α sollte zwischen 20° und 40° betragen, im Idealfall ungefähr 30°.
Die Ausstoßpumpe 7 ist mit der Ansaugkammer 3 über das Ausstoßrohr 5 verbunden. Die Zufuhrpumpe 9, die gleichmäßig Luft in die Zuführkammer 2 zuführt, ist über das Zweigrohr 6 mit der Kammer 2 verbunden. Die Ausstoßpumpe 7 weist eine größere Kapazität zum Ausstoßen von Luft auf als die Zufuhrpumpe 9 zur Zufuhr von Luft.
Im Folgenden soll der Betrieb einer Bogenführungseinheit 1 in einer wie oben zusammengesetzten Bogendruckmaschine beschrieben werden.
Ein dünner Bogen 11, der von dem vorherigen Druckzylinder 23 ausgegeben wird, wird von den Mitnehmern 29 des Skelettzylinders 27 aufgenommen. Der Bogen durchläuft den Bogenführungsraum 15, der zwischen dem Skelettzylinder 27 und der Bogenführungseinheit 1 angeordnet ist.
Über das Zuführrohr 6 führt die Pumpe 9 der Kammer 2 Luft zu, die auf einen gegebenen Wert gepreßt wurde und die gesamte Kammer ausfüllt. Die gleichmäßig gepreßte Luft in der Kammer 2 wird entlang des Bogenführungsraums 15 zwischen die Fläche 1d der Bogenführungseinheit und den Zwischenzylinder 27 zugeführt. Sie wird durch die Luftdurchlässe 4 geblasen, wie in 7(B) dargestellt. Diese Luftlöcher zeigen auf jeder Seite des Zwischenzylinders 27 voneinander weg und sind auf die Seiten des Zylinders gerichtet. Der sich ergebende Unterschied in der Strömungsgeschwindigkeit ober- und unterhalb des Bogens führt den Bernoulli-Effekt herbei. Der Bogen 11, der entlang der Fläche des Zwischenzylinders 27 befördert wird, wird in Richtung Fläche 1d der Bogenführungseinheit abgezogen und darüber während der Beförderung leicht abgefedert. Da der Skelettzylinder 27 sich dreht, durchläuft der Bogen den Bogenführungsraum 15.
Die Luft, die durch den Bogenführungsraum 15 strömt, wie durch die Pfeile in 1 angezeigt, strömt in den Ansaugkanal 10 zwischen der Führungslamelle 1a und der oberen Wand 1c der Ansaugkammer 3, wodurch sie in die Kammer 3 gelangt.
Da die Ausstoßpumpe 7 eine größere Kapazität aufweist, als die Zufuhrpumpe 9, ist die Kraft, mit der die Luft aus dem Bogenführungsraum 15 in den Ansaugkanal 10 und aus der Ansaugkammer 3 abgezogen wird, größer als die, mit der die Zuführkammer 2 gefüllt wurde. Dies erhöht die Stärke des Bernoulli-Effekts im Bogenführungsraum 15 und stellt daher sicher, daß der Bogen glatt befördert wird, insbesondere am Einlaß der Kammer 3. Die Tatsache, daß das Luftvolumen, das in die Kammer 3 abgezogen wird, größer ist als das, das in die Kammer 2 geblasen wird, bedeutet, daß das Ablaßende 1d1 der Bogenführungseinheit, das den Einlaß der Ansaugkammer 3 darstellt, einen negativen Druck aufweist. Dies verhindert die Bildung von Wirbelströmen neben dem Ende der Bogenführungseinheit. Ein stabiler Lamellenstrom kann erreicht werden, so daß der beförderte Bogen 11 nur unwahrscheinlich schlägt oder flattert.
Das Ablaßende 1d1 der Fläche 1a der Bogenführungseinheit erstreckt sich in die Ansaugkammer 3, um als Führungslamelle 1a zu dienen. Daher wird die aus dem Bogenführungsraum 15 strömende Luft von der Führungslamelle 1a in den Ansaugkanal 10 gelenkt. Zusätzlich zu dem negativen Druckeffekt am Ablaßende 1d1 führt die Führungslamelle 1a ferner dazu, daß die durch den Raum geblasene Luft in die Ansaugkammer 3 gelangt. Die Luft, die hinter den Seitenkanten von Bogen 11 strömt, wird von der Ansaugkammer 3 sicher wieder gewonnen, anstatt aus dem Rahmen 011 zu entweichen. Dieses Schema beseitigt die Turbulenz auf den Bogenseiten und erlaubt der Luftschicht über der Bogenführungseinheit 1, in den Ansaugkanal 3 abgezogen zu werden und vermeidet dadurch Gegenwirkungen, die auftreten können, wenn Wirbelströme auftreten.
Experimente, die von den Erfindern durchgeführt worden sind, haben nahe gelegt, daß, wenn der Winkel α der Führungslamelle 1a 40° oder auch nur 30° überschreitet, der Luftstrom, der in die Ansaugkammer 3 gelenkt wird, von der Fläche der Führungslamelle 1a abweicht und Wirbelströme bildet, die Turbulenz in dem Luftstrom im Bogenführungsraum 15 erzeugen. Wenn der Winkel α unter 20° oder auch nur unter 30° liegt, kollidiert die Luft, die durch den Ansaugkanal 10 entlang der Führungslamelle 1a strömt, mit der Wand der Ansaugkammer 3 und die Turbulenz, die entsteht, wenn sie von der Wand abprallt, verursacht Probleme. Aus diesem Grund haben wir festgelegt, daß der Winkel α zwischen 20° und 40° betragen soll, und im Idealfall ungefähr 30°.
Der negative Druck am Ablaßende 1d1 des Bogenführungsraums 15 hat ferner den Effekt, daß er die Bildung von Wirbelströmen verhindert. Die Grenzschicht auf der Bogenfläche 11, die durch den Luftstrom im Bogenführungsraum 15 gebildet wird, ist dünner, so daß, wenn ein dünneres Blatt gedruckt wird, der Bogen 11 leichter in Richtung der Fläche 1d der Bogenführungseinheit abgezogen werden kann und so ein Schlagen und Flattern verhindert wird.
Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform, die in 2 dargestellt ist, weist die Führungslamelle einen gekrümmten Querschnitt auf, wobei eine Führungslamelle 1a gebildet wird, die sich langsam in die Ansaugkammer 3 krümmt. Die obere Wand 1c, die zusammen mit der Führungslamelle 1a den Einlaß (Ansaugkanal 10) der Ansaugkammer 3 bildet, ist ebenfalls gekrümmt, um der Form der Führungslamelle 1a zu entsprechen.
Mit dieser Ausführungsform wird der Luftstrom, der durch den Bogenführungsraum 15 strömt, zusätzlich zu der Beeinflussung durch den negativen Druck am Ablaß 1d1 der Bogenführungseinheit dazu gezwungen, glatt entlang der gekrümmten Fläche der Führungslamelle 1a zu strömen. Wirbel werden in dem Kanal weniger gebildet und der Lamellenstrom wird im Bogenführungsraum 15 verstärkt.
In der dritten Ausführungsform, die in 3 und 4 dargestellt ist, ist ein Rezirkulierungspfad vorgesehen, der von der Ansaugkammer 3 über das Ausstoßrohr 5 und Zuführrohr 6 zurück in die Luftzuführkammer 2 verläuft. Eine Rezirkulierungspumpe 13 ist auf dem Rezirkulierungspfad 8 installiert, und ein Entlüftungsventil 14, durch das ein Teil der von der Pumpe angetriebenen Luft entweichen kann, ist irgendwo zwischen der Antriebsseite der Rezirkulierungspumpe 13 und der Luftzuführkammer 2 vorgesehen.
Aus fundamentalen Daten, die von einer Studie über Turbulenzen auf dem Gebiet der Flußmechanik erhalten worden sind, ist bekannt, daß, wenn wir annehmen, daß Störungsfaktoren, die den Fluß von einer Pumpe, die eine Flüssigkeit in einen Kanal treibt, für beide der alternativen Ausführungen des Systems, nämlich einer geschlossenen Schleife, in welcher der Strom rezirkuliert wird, und einer offenen Schleife, in welcher der Strom nicht rezirkuliert wird, gleich sind, ist die geschlossene Schleifengestaltung effektiver beim Reduzieren der turbulenten Komponente des Stroms. Die Gestaltung erfordert des Weiteren weniger Energie zum Antreiben der Flüssigkeit.
Bei dieser dritten Ausführungsform wird die Luft, die hergestellt wird, um durch den Bogenführungsraum 15 zu strömen, fortwährend über den Rezirkulierungspfad 8 rezirkuliert. Dies erzeugt einen glatten Strom und verhindert die Entwicklung einer Turbulenz. Und, da dieses Schema nur eine einzige Rezirkulierungspumpe 13 erfordert, reduziert es die Kosten der Ausrüstung.
Bei dieser dritten Ausführungsform ist ein Entlüftungsventil 14 auf der Ablaßseite der Luftrezirkulierungspumpe 13 vorgesehen. Dies stellt sicher, daß das Volumen der ausgestoßenen Luft aus der Ansaugkammer 3 größer ist als das Volumen, das der Kammer 2 über das Zuführrohr 6 zugeführt wird. Es ermöglicht, daß Luft in die Ansaugkammer 3 glatt abgezogen wird und hilft beim Erreichen des negativen Druckeffekts am Ablaß der Bogenführungseinheit. Durch die Einstellung der Öffnung des Entlüftungsventils 14 können wir leicht einstellen, wie viel Luft aus der Kammer 2 ausgelassen wird und wie viel in die Kammer 3 eingesaugt wird. Wir können daher leicht die Stärke des Bernoulli-Effekts einstellen und einen angemessenen negativen Druck auf den Seiten der Bogenführungseinheit 1 erreichen. Es werden keine Wirbelströme auf der Führungslamelle 1a gebildet und ein glatter Lamellenstrom wird über die gesamte Länge des Bogenführungsraums 15 hinweg erzeugt. Die Grenzschicht zwischen der Führungsfläche und der Fläche von Bogen 11, die von dem Luftstrom gebildet wird, ist dünner und der Bogen 11 verknickt oder flattert daher weniger. Sogar bei der Verwendung eines Skelettzylinders als Zwischenzylinder 27 kann ein Bogen eines dünneren Stapels glatt befördert werden, ohne zu schlagen oder zu flattern.
In der Ausführungsform ist die Bogenführungseinheit auf dem Zwischenzylinder 27 angeordnet. Die Erfindung kann auch als Bogenführungseinheit für Zwischenzylinder 121b, Zufuhrzylinder oder Druckzylinder umgesetzt werden.
Wie oben diskutiert, kann mit der Erfindung ein stabiler Luftstrom erzeugt werden, der eine geringe Turbulenz an den Seiten der Bogenführungseinheit aufweist. Der Luftstrom erzeugt eine dünnere Turbulenzgrenzschicht auf der Fläche des Bogens, daher besteht eine geringere Tendenz des Bogens zu schlagen oder zu flattern. Der Bogen kann glatt durch den Bogenführungsraum befördert werden. Die Luft prallt nicht auf den Rahmen des Druckers und die Turbulenz, die in dem Druckermechanismus dadurch hervorgerufen würde, ist beseitigt.
Sogar wenn ein Skelettzylinder gebraucht wird, erleiden Bögen dünnerer Stapel kein Schlagen und Krümmen, sondern werden glatt durch den Bogenführungsraum befördert. Daher erlaubt dieses Schema uns, jede Papierdicke in einem Drucker mit Skelettzylinder zu benutzen.

Claims

Bogenführungseinheit vorgesehen für eine Bogendruckmaschine, welche einen Bogen (11) am Schlagen oder Flattern hindert, welche unter einem Zwischenzylinder oder Zuführzylinder (27, 121b, 35) vorgesehen und durch einen kleinen Bogenführungsraum (15) zum Führen des Bogens von den Zylindern getrennt ist, umfassend: eine gekrümmte Bogenführungsfläche (1d), mit welcher die untere Fläche des Zylinders (27, 121b, 35) den kleinen Bogenführungsraum erzeugt, durch welchen Raum der Luftstrom gerichtet ist; eine Luftzuführkammer (2), welche hinter der Bogenführungsfläche (1d) liegt, eine Mehrzahl von Luftdurchlässen (4, 4a, 4b), welche die Luft aus der Luftzuführkammer in den kleinen Bogenführungsraum (15) blasen, wobei die Luftdurchlässe voneinander weg zu den Seiten des Zylinders hin an beiden Seiten der Mittellinie (C) stehen und Luft entlang der Oberfläche der gekrümmten Bogenführungsfläche (1d) entlang der Breite des Zylinders blasen, wodurch der Geschwindigkeitsunterschied des oberhalb und unterhalb des Bogens (11) beförderten Luftstromes den Bogen dazu veranlaßt, zu der gekrümmten Bogenführungsfläche (1d) gezogen zu werden und leicht über die gekrümmte Bogenführungsfläche gehoben zu werden, wenn der Bogen befördert wird; und ein Paar von Luftansaugkammern (3) benachbart zu der Luftversorgungskammer (2), von welcher Luft angesaugt wird; dadurch gekennzeichnet, daß die Luftansaugkammern (3) an den Außenseiten des Zylinders vorgesehen sind, und dadurch, daß sie Mittel zum Ansaugen eines Luftvolumens, das größer ist als das Volumen von Luft, die in die Luftzufuhrkammer (2) geliefert wird, aus den Luftansaugkammern (3) an beiden Seiten des Zylinders (27, 121b, 35) umfaßt, wodurch ein negativer Druck in der Nähe der beiden Enden der Bogenführungsoberfläche erzeugt wird zum Hindern der Luftströme, die von beiden Enden der Bogenführungsfläche austreten, am Aufprallen auf den Rahmen und Hervorrufen von Turbulenzen.
Bogenführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt: eine Luftführungslamelle (1a) für jede Ansaugkammer, wobei die Luftführungslamelle ein äußerer ausgestreckter Teil der gekrümmten Bogenführungsfläche (1d) in die Luftansaugkammer ist und zum Leiten der Luft in die Luftansaugkammer (3) dient.
Bogenführungseinheit nach Anspruch 2, wobei die Luftführungslamelle (1a; 4) gerade ist und die gerade Luftführungslamelle einen Winkel α nach unten von 20° bis 40° in Bezug auf die Bogenführungsfläche (1d) hat.
Bogenführungseinheit nach Anspruch 2, wobei die Luftführungslamelle (1a; 2) in die Luftansaugkammer (3) gekrümmt ist.
Bogenführungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Ausstoßpumpe (7) mit der Luftansaugkammer (3) verbunden ist und eine Zuführpumpe (9) mit der Luftzufuhrkammer (2) verbunden ist und die Kapazität der Ausstoßpumpe größer ist als die Kapazität der Zuführpumpe.
Bogenführungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend ein Entlüftungsventil (14) und eine Rezirkulierungspumpe (13) in einem Rezirkulierungsweg (8) zwischen den Luftansaug- und Versorgungskammern (3; 2), um einem Teil der Luft zu erlauben, von dem Entlüftungsventil in den Rezirkulierungsweg zu entweichen.
Verfahren zum Führen eines Bogens in einer Bogendruckmaschine, welches einen Bogen (11) am Schlagen oder Flattern hindert, wenn der Bogen von einem Druckzylinder (23, 23a, 23b, 23c, 23d) zu einem anderen geführt wird dank eines Zwischenzylinders (27, 27a, 27b, 27c), wobei ein Bogen durch eine Bogenführungseinheit geführt wird, die unter dem Zwischenzylinder (27) vorgesehen und von dem Zwischenzylinder durch einen kleinen Bogenführungsraum (15) zum Führen des Bogens getrennt ist, wobei die Bogenführungseinheit eine gekrümmte Bogenführungsfläche (1d) umfaßt, mit welcher die untere Fläche des Zwischenzylinders (27) den kleinen Bogenführungsraum (15) erzeugt, und wobei Luft in Luftzufuhrkammer (2) geliefert wird, die hinter der Bogenführungsfläche (1d) liegt, so daß Luft aus der Luftzufuhrkammer (2) in den kleinen Bogenführungsraum (15) durch eine Mehrzahl von Luftdurchlässen (4, 4a, 4b) geblasen wird, welche entlang der Oberfläche der gekrümmten Bogenführungsfläche (1d) entlang der Breite des Zwischenzylinders (27) so vorgesehen sind, daß ein Geschwindigkeitsunterschied des oberhalb und unterhalb des Bogens (11) beförderten Luftstromes erzeugt wird, der den Bogen dazu veranlaßt, zu der gekrümmten Bogenführungsfläche (1d) gezogen zu werden und leicht über die gekrümmte Bogenführungsfläche gehoben zu werden, wenn der Bogen befördert wird; dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftvolumen aus den Luftansaugkammern (3) benachbart zu der Luftzufuhrkammer (2) an den Außenseiten des Zwischenzylinders (27) gezogen wird, wobei das gezogene Luftvolumen größer ist als das Volumen von Luft ist, die in die Luftzufuhrkammern geliefert wird, wodurch ein negativer Druck in der Nähe der beiden Enden der Bogenführungsoberfläche erzeugt wird zum Hindern der Luftströme, die von beiden Enden der Bogenführungsfläche austreten, am Aufprallen auf den Rahmen und Hervorrufen von Turbulenzen.