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Die
Erfindung betrifft eine Leiteinrichtung für flächige Bedruckstoffe in Druckmaschinen
im Wirkungsbereich von Trocknern, die eine Leitfläche mit hoher
thermischer Belastbarkeit aufweist.
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In
Druckmaschinen werden zur Gleit- oder Schwebeführung von flächigen Bedruckstoffen
(Papier-, Karton-, Kunststoffbogen oder Papierbahnen) ebene oder
gekrümmte
Leiftlächen
verwendet, die Luftdurchtrittsöffnungen
für die
Blas- oder Saugluftführung
des Bedruckstoffes aufweisen können.
Die Leitflächen
sind zur Erzielung einer ausreichenden Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit
sowie zur Gewährleistung
sauberer Bedruckstoffoberflächen
i.a. aus Edelstahl hergestellt.
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Beim
Offsetdruck werden Druckfarben und Lacke verwendet, deren Trocknung/Härtung zur
Erzielung von hohen Fortdruckgeschwindigkeiten und kurzen Verweilzeiten
in der Trocknungszone durch Warmluft, IR- oder UV-Strahlung beschleunigt
werden muss. Dazu dienen Trockner, die mit IR- oder UV-Strahlern
großer
Leistung ausgestattet sind. Die hohen Wärmeleistungen werden jedoch
nicht vollständig
vom Bedruckstoff aufgenommen. Ein Teil der Wärmemenge gelangt unvermeidbar
auf die Leitflächen,
die zur Führung
der Bedruckstoffe im Trocknerbereich den Wärmestrahlern gegenüberliegend
angeordnet sind. Da die bekannten Leitflächen zumindest in den Randzonen
mit einer kastenförmigen Tragkonstruktion
verschweißt,
verschraubt oder in Klemmschienen geführt sind, führt die Erwärmung der Leitflächen dazu,
dass diese sich infolge der Wärmedehnung
und mangels beweglicher Lagerung der Leitflächenrandzonen aufwölben. Zur
Vermeidung einer unzulässigen
Verformung werden thermisch belastete Leitflächen deshalb zwangsgekühlt. Dazu werden
auf der Leitflächenunterseite
kühlmitteldurchströmte Kanäle (z.B.
DE 298 16 734 U )
oder Kühlmittelwannen
(z.B.
DE 198 10 387
C1 ) in Form von aufwändigen
Schweißkonstruktionen
angeordnet. Als Kühlmittel
wird i.a. Wasser eingesetzt. Die Dichtungsprobleme aufgrund der
unterschiedlichen Wärmedehnung
der aneinander grenzenden Bleche sind schwer beherrschbar.
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Alternativ
sind aus der
DE 198
42 740 A1 auch Leitflächen
aus verformungssteifen Strangpressprofilen mit integrierten Kühlmittelkanälen bekannt, die
jedoch kostenintensiv sind und die Anordnung von Blas- oder Saugluftöffnungen
beschränken
auf eng begrenzte Teilflächen
zwischen den Kühlmittelkanälen, so
dass eine pneumatisch optimale Bedruckstoffführung wegen der ungleichmäßig verteilten
Luftströme
nicht möglich
ist.
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Da
die Leitflächen
lokal unterschiedlich durch die vagabundierende Wärmestrahlung
der Trockner aufgeheizt werden und die Wärmebelastung der Leitflächen auch
vom Bedruckstoffformat und der veränderbaren Trocknerleistung
abhängt,
erfordert eine Temperatur regelung des Kühlmittelkreislaufes für die gleichmäßige Temperierung
der Leitflächen
einen erheblichen messtechnischen und regelungstechnischen Aufwand.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den hohen Aufwand zur
Vermeidung von thermisch bedingten Verformungen der Leitflächen, die
sich im Wirkungsbereich von Trocknern befinden, ohne Einschränkung der
Leitflächenfunktionalität zu reduzieren.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch eine Leiteinrichtung mit den Merkmalen des ersten Anspruchs
gelöst.
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Die
vorgeschlagene Lösung
geht von der Tatsache aus, dass nicht in jedem Falle eine Zwangskühlung der
Leitflächen
aus drucktechnologischer Sicht notwendig ist. Eine Leitflächenkühlung wird
nur dann erforderlich, wenn thermisch sensible Bedruckstoffe (Kunststofffolien)
mit Oberflächenkontakt
zu den Leitflächen
geführt
werden oder der Bedruckstoff mit der frisch bedruckten Seite im
Reibungskontakt mit der Leitfläche,
z.B. durch Saugluft, geführt
wird. Dagegen ist im Falle einer Luftpolster- bzw. Schwebeführung von
Bedruckstoffbogen oder -bahnen ohne Kontakt zur Leitfläche bzw.
bei einer Saugluftführung
von einseitig bedruckten Bedruckstoffen (Schöndruck), wobei die unbedruckte
Seite auf der Leitfläche
gleitet, eine Zwangskühlung
entbehrlich. Für
diese Anwendungsfälle
ist die erfindungsgemäße Lösung besonders
geeignet.
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Durch
die Zusammensetzung der Leitflächen aus
kleinformatigen Leitflächenmodulen,
zwischen denen Dehnungsfugen vorgesehen sind, und durch die Vermeidung
einer statischen Überbestimmtheit bei
der Lagerung der Leitflächenmodule
wird die Wärmedehnung
der Leitfläche
konstruktiv berücksichtigt,
so dass Verwerfungen der Leitfläche
verhindert werden. Die erfindungsgemäße Leiteinrichtung hat den
weiteren Vorteil, dass bei der Verwendung von Leitflächenmodulen
mit hohen Wärmeleitwerten lokal
eingetragene Trocknerwärme
schnell auf die umgebenden Leitflächenzonen verteilt und dadurch Verwerfungen
infolge von Temperaturgradienten innerhalb der Leitflächenmodule
reduziert werden. Weiterhin ermöglicht
das Fehlen von Kühlmittelkanälen eine
hohe Flexibilität
bei der Anordnung von Luftöffnungen
bzw. Düsen
für eine
optimale pneumatische Bedruckstoffführung.
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Die
Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden.
Die dazugehörigen Zeichnungen
haben folgende Bedeutung:
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1 schematische
Darstellung einer Leiteinrichtung von oben
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2 Darstellung
eines Querschnittes der Leiteinrichtung
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3 Detaildarstellung
der Schubgelenk-Lagerung der Leitfläche Erfindungsgemäße Leiteinrichtungen
sind beispielsweise in Bogendruckmaschinen zur abschmierfreien Führung von
bedruckten Bogen nach dem letzten Druck-/Lackwerk entlang der Bogenbahn
im Auslagekreis im Wirkungsbereich von IR- oder UV-Trocknern angeordnet.
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Die
Leiteinrichtung umfasst im Wesentlichen eine Leitfläche, die
ein- oder zweiseitig bedruckte Bogen gleitend oder schwebend auf
einer vorgegebenen Transportbahn in definiertem Abstand vom Trockner
führt und
von leisten-, rahmen- und/oder wannenförmigen Leitflächentragelementen
gestützt wird,
die zusammen mit der Leitfläche
einen geschlossenen und luftbeaufschlagbaren Kasten bilden, auf
dessen der Bogenbahn zugewandten Seite die Leitfläche angeordnet
ist und der in bekannter Weise in mehrere Blas- oder Saugluftkammern
für die
pneumatische Bogenführung
unterteilt sein kann.
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Die
Leitfläche
ist gemäß der Erfindung (1)
aus mehreren Leitflächenmodulen 1 zusammengesetzt.
Die Abmessungen der einzelnen Leitflächenmodule 1 richten
sich nach dem Bedruckstoffformat und der Biegesteifigkeit der Leitflächenmodule 1. Die
Leitflächenmodule 1 erstrecken
sich vorzugsweise über
die gesamte Breite der Bedruckstoffbahn, wobei je nach der zu realisierenden
Länge der
Leitfläche
mehrere Leitflächenmodule 1 in
Bogentransportrichtung hintereinander angeordnet sind. In Relation
zu ihrer Breite ist die Länge
der Leitflächenmodule 1 relativ
gering und beträgt
vorzugsweise etwa ein Zehntel bis ein Fünftel ihrer Breite. Es ist
ebenso möglich,
größere Leitflächen aus
Leitflächenmodulen 1,
die sowohl hintereinander als auch nebeneinander angeordnet sind,
rasterartig zusammenzusetzen. Dies kann bei Formatbreiten über einem
Meter zur Vermeidung von Durchbiegung oder zur Realisierung von
differenzierten Luftströmungen
zur pneumatischen Bogenführung
(z.B. symmetrisch auf die Seitenkanten gerichtete Blasluftströme zur Bogenstraffung)
vorteilhaft sein.
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Zwischen
den Leitflächenmodulen 1 befinden
sich Dehnungsfugen 11 zur Kompensation von Wärmedehnungen 12 der
Leitflächenmodule 1.
Die Dehnungsfugen 11 werden durch ineinander greifende
Randprofile gebildet, wie z.B. überlappende Randzonen
der Leitflächenmodule 1 mit
halber Wandstärke
oder spielbehaftete Nut-Feder-Verbindungen, wobei eine annähernde Dichtheit
gegenüber Blas-
oder Saugluft besteht (2). Die bewegliche Verbindung
der Leitflächenmodule 1 untereinander über Nut-Feder-Verbindungen
wird realisiert, indem das Spaltmaß der Nut um ca. 1/10 mm größer als
die Federdicke ist. Die Kanten der Leitflächenmodule 1 entlang
der Dehnungsfugen 11, die in Kontakt zum Bedruckstoff gelangen
können,
sind mit Rundungsradien versehen, um Beschädigungen des Bedruckstoffes
zu vermeiden. Die Leitflächenmodule 1 können ebenso
durch separate Verbindungselemente 13 (nicht dargestellt),
wie z.B. lose Federn, verbunden werden, wobei die Leitflächenmodule 1 Nuten
aufweisen und die Federn die Dehnungsfugen 11 überdecken.
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Die
Leitflächenmodule 1 weisen
eine Querschnittshöhe
von beispielsweise 3 mm auf, wobei für Nut-Feder-Verbindungen größere Querschnittshöhen von
mindestens 5 mm geeignet sind.
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Die
Leitflächenmodule 1 besitzen
bevorzugt einen mehrfach höheren
Wärmeleitwert
im Vergleich zu Stahl, der mindestens 80 W/mK beträgt und von Aluminium-
oder Kupferlegierungen erreicht wird. Zur Erzielung der erforderlichen
Verschleißfestigkeit
gegenüber
Abrieb durch den gleitend geführten
Bedruckstoff ist Aluminium mit entsprechenden Zusätzen legiert
oder durch anodische Oxidation an seiner Oberfläche gehärtet.
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Die
Leitflächenmodule 1 können aus
Blechen oder aus flächigen
Strangpressprofilen hergestellt sein, wobei Strangpressprofile Vorteile
in Bezug auf hohe Biegesteifigkeiten und geringe Verwerfungen besitzen,
insbesondere dann, wenn die Strangpressprofile Querschnittsverstärkungen
aufweisen, die die Biegesteifigkeit der Leitflächenmodule 1 erhöhen. Zur
Anpassung an ebene oder gekrümmte
Bogentransportbahnen sind die Leitflächenmodule 1 eben
oder mit dazu korrespondierenden Krümmungen ausgestattet, wobei
bei großen
Krümmungsradien
aufgrund der geringen Breite der Leitflächenmodule 1 das Spiel
an den Dehnungsfugen 11 zwischen den Leitflächenmodulen 1 zur
krümmungsbildenden Neigung
der Leitflächenmodule
zueinander genutzt werden kann. Vorteilhaft können zur kostengünstigen Realisierung
von Leitflächen
mit ebenen und gekrümmten
Leitflächenabschnitten
gebogene Bleche mit ebenen Strangpressprofilen kombiniert werden, wobei
die Bleche zur Erzielung einer durchgehenden Leitfläche ohne
Höhendifferenzen
gekröpfte
Randstreifen aufweisen müssen,
die vergleichbar mit einer Nut-Feder-Verbindung
in damit korrespondierende Nuten in den Strangpressprofilen eingreifen.
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Zur
pneumatischen Bogenführung
können sich
Luftöffnungen 10 im
Leitflächenmodul 1 befinden,
die dem Blas- oder Saugluftdurchtritt für die pneumatische Bogenführung dienen.
Die Leitflächenmodule 1 sind
in Abhängigkeit
vom Material für unterschiedliche
Düsenarten
geeignet. Bei der Verwendung von Blechen können beispielsweise Blasluft-Schlitzdüsen für die strafte
Bogenführung
nach dem Prinzip des aerodynamischen Paradoxons kostengünstig durch
Prägen
oder Stanzen eingebracht werden. Strangpressprofile können dagegen
auf einfache Weise mit senkrechten Bohrungen für den Aufbau von weitreichenden
Stützluftpolstern
ausgestattet werden. Da die Anordnung der Luftöffnungen 10 nicht
durch auszusparende Kühlmittelkanäle eingeschränkt wird,
ist jede gewünschte
Verteilung der Luftöffnungen 10 und
damit eine optimale Anpassung der pneumatischen Bogenführung realisierbar.
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Die
Leitflächenmodule 1 sind
auf gestellfesten Leitflächentragelementen 2, 3, 8 jeweils
mit einer festen Aufnahme 4 und Wärmedehnungen zulassenden weiteren
Aufnahmen 5 gelagert.
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Bei
der im Ausführungsbeispiel
dargestellten Leiteinrichtung (1) besteht
die Leitfläche
aus zwei Leitflächenmodulen 1,
die beispielsweise aus Strangpressprofilen hergestellt werden und
Lochdüsen 10 aufweisen.
Die Seitenkanten quer zur Transportrichtung sind wechselseitig abgestuft
und gerundet und greifen überlappend
ineinander, wobei die Leitflächenmodule 1 beabstandet
angeordnet werden, um Dehnungsfugen 11 zu erhalten, die
die Wärmedehnung 12 der
benachbarten Leitflächenmodule 1 kompensieren
(2). Die Leitflächenmodule 1 sind
auf einem wannenförmigen
Leitflächentragelement 2 gelagert,
dessen Seitenwände
den Luftraum unter der Leitfläche
quer zur Transportrichtung nach beiden Seiten abschließen. In
Transportrichtung sind drei Stege 3, 8 – an den
beiden Außenseiten
und in der Mitte – mit
dem wannenförmigen
Leitflächentragelement 2 beispielsweise
durch Verschraubungen verbunden, wobei die äußeren Stege 8 den
Luftraum unter der Leitfläche
an den Außenseiten
abschließen.
Es ist ebenso möglich,
ein Leitflächentragelement 2 mit 3 integrierten
Stegen, die in Bogentransportrichtung verlaufen, zu verwenden und
den Luftraum unter der Leitfläche
quer zur Transportrichtung durch Bleche abzuschließen.
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Die
Leitflächenmodule 1 erstrecken
sich quer zur Bogentransportrichtung über das maximale Bogenformat
hinaus.
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Die
feste Aufnahme 4 der Leitflächenmodule 1 jeweils
in einem Punkt, bevorzugt im mittleren Bereich der Leitflächenmodule 1,
dient der örtlichen
Fixierung der einzelnen Leitflächenmodule 1.
Eine feste Aufnahme kann eine Einspannung oder ein gestellfestes
Drehgelenk sein. Die Einspannungen der Leitflächenmodule 1 werden
zweckmäßig durch Schraubverbindungen 4 gebildet,
wobei dazu eine im Leitflächenmodul 1 versenkte
Schraube die feste Verbindung zu dem mittleren Steg 3 herstellt.
Alle weiteren Lagerpunkte zur Abstützung der Leitflächenmodule 1 sind
als Loslager, insbesondere als Schubgelenke oder lose Drehgelenke,
ausgestaltet, um die Wärmedehnung 12 der
Leitflächenmodule 1 infolge
der Trocknereinwirkung ohne Verspannungen der Leitfläche ausgleichen
zu können.
Die Loslager der Leitflächenmodule 1 werden
durch die ineinandergreifenden Randprofile der Leitflächenmodule 1 mit
Dehnungsfugen 11 und an den Außenseiten der Leiteinrichtung
außerhalb
des maximalen Bogenformates durch Abdeckschienen 5 gebildet,
die durch Anordnung von Abstandhülsen 7 an
den Schraubverbindungen 6, deren Höhe ca. 1/10 mm größer ist
als die Höhe
der Leitflächenmodule 1, Schubgelenke
für die
Aufnahme der Leitflächenmodule 1 bilden (3).
Die Leitflächenmodule 1 werden
zwischen den Abdeckschienen 5 und den äußeren Stegen 8 fixiert,
wobei das Spaltmaß eine
eindimensionale Beweglichkeit der Leitflächenmodule 1 bei Wärmedehnung 12 gewährleistet.
Die Leitflächenmodule 1 besitzen
im Bereich der Abstandhülsen 7 langlochartige Aussparungen 9.
Die Abdeckschienen 5 können
sich über
die gesamte Länge
der Leitfläche
erstrecken oder zur Kompensation von Wärmedehnungen 12 aus
mehreren Teilen mit Dehnungsfugen 11 zusammengesetzt sein.
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Damit
ist in Wärmedehnungsrichtung
der Leittlächenmodule 1 eine
statisch bestimmte Lagerung mit einem Festlager im mittleren Bereich
des Leitflächenmoduls
und peripheren Loslagern gewährleistet,
die verhindert, dass sich Leitflächenmodule 1 bei
Erwärmung
aufwölben
oder verwerfen, wie es bei bekannten mehrfachen Festlagerungen pro Leitfläche der
Fall wäre.
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Es
ist insbesondere bei geringen Formatbreiten auch möglich, eine
Festlagerung (z.B. Schraubverbindung) an einer Außenseite
der Leitflächenmodule 1 und
ein Schubgelenk (Gleitlagerung zwischen Abdeckschiene 5 und
Steg 8) auf der entgegengesetzten Außenseite unter Verzicht auf
eine mittige Lagerung vorzusehen.
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Im
Falle großer
Formatbreiten (über
einem Meter) kann es aus wirtschaftlichen Erwägungen, aufgrund der zunehmenden
Durchbiegung oder zur Vereinfachung der Montage vorteilhaft sein,
jeweils zwei Leitflächenmodule 1 mit
jeweils der halben Formatbreite nebeneinander anzuordnen, wobei
beide Leitflächenmodule 1 mit
ihren aneinandergrenzenden Enden auf dem mittleren Steg 3 verschraubt
sind und an ihren anderen Enden eindimensional beweglich auf den äußeren Stegen 8 gelagert
sind.
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- 1
- Leitflächenmodul
- 2
- Leitflächentragelement
- 3
- Leitflächentragelement,
mittlerer Steg
- 4
- feste
Aufnahme, Schraubverbindung
- 5
- Wärmedehnungen
zulassende Aufnahme, Abdeckschiene
- 6
- Schraubverbindung
der Abdeckschiene
- 7
- Abstandhülse
- 8
- Leitflächentragelement, äußerer Steg
- 9
- Aussparung
in der Leitfläche
- 10
- Luftöffnung im
Leitflächenmodul
- 11
- Dehnungsfuge
- 12
- Wärmedehnung
- 13
- Verbindungselement