-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Andrücken einer Walze einer Druckmaschine
an wenigstens eine Gegenwalze bzw. wenigstens einen Gegenzylinder.
-
Hauptanwendungsgebiet
derartiger Vorrichtungen sind die Farb- und Feuchtwerke von Druckmaschinen.
Dabei liegen jeweils Walzen mit unterschiedlich harten Oberflächen aneinander
an. Zwischen Walzen mit harter Oberfläche befindet sich stets eine
Walze mit weicher, durch einen Gummibezug gebildeten Oberfläche. Im
Kontaktbereich ergibt sich dementsprechend eine von der Andrückkraft
abhängige,
streifenförmige
Abflachung der Gummioberfläche.
Diese Abflachung soll während
des Betriebs möglichst
konstant sein, um möglichst
konstante Betriebsbedingungen zu erreichen. Der Durchmesser von
Walzen mit Gummibezug kann sich jedoch im Betrieb verändern, da
der Gummi aufgrund von Einflüssen
von Chemikalien und/oder Erwärmung
und/oder Abnutzung etc. sein Volumen verändern kann.
-
Bei
einer gebräuchlichen
Andrückvorrichtung
zum Andrücken
einer Auftragwalze an den zugeordneten Formzylinder und einen benachbarten Reibzylinder
ist die Auftragwalze auf einem um die Achse des benachbarten Reibzylinders
schwenkbaren Walzenhebel aufgenommen, der mittels eines Pneumatikzylinders
bewegbar ist, der im Betrieb praktisch als Gasdruckfeder wirkt.
Diese Feder erlaubt zwar den Ausgleich von Durchmesseränderungen,
führt jedoch
im Falle von Durchmesseränderungen
auch zu einer hiervon abhängigen Änderung
der Andrückkraft
und damit der Breite der Abflachung.
-
Bei
einer aus der
DE 102
44 042 A1 entnehmbaren Andrückvorrichtung ist die andrückbare Walze
auf einem Walzenhalter aufgenommen, der über mehrere Pneumatikbalge
quer zur Walzenachse bewegbar ist. Die Beaufschlagung der Pneumatikbalge
ist so steuerbar, dass die zusammen mit dem Walzenhalter ver stellbare
Walze mit einer gewünschten
Kraft an wenigstens eine Gegenwalze angedrückt wird. Sobald diese Kraft
erreicht ist, wird der Walzenhalter mittels einer Kupplung mit dem
Maschinengestell verspannt. Die Balge können anschließend entlastet
werden. Sofern es im verspannten Zustand zu Durchmesseränderungen
kommt, müssen diese
vom Gummibezug aufgenommen werden, was zwangsläufig zu einer Änderung
der Anpresskraft und damit zu einer Änderung der Breite der Abflachung
führt.
Um dies auszugleichen, müssen
die Kupplung gelöst
und die Pneumatikbalge von neuem entsprechend beaufschlagt werden.
Um gute Arbeitsergebnisse zu erreichen, muss diese Nachjustierung
sicherheitshalber in kleinen Zeitintervallen wiederholt werden.
Diese bekannte Anordnung erfordert daher nicht nur einen hohen baulichen
Aufwand, sondern auch einen hohen Steuerungsaufwand. Außerdem erfordert
diese bekannte Anordnung eine völlige
Neugestaltung der Walzenlager, was eine Nachrüstung vorhandener Druckmaschinen
mit Anordnungen dieser Art erschwert.
-
Hiervon
ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Walzen-Andrückvorrichtung
zu schaffen, die die oben geschilderten Nachteile vermeidet und
auf einfache Weise eine Konstanthaltung der wirksamen Andrückkräfte über einen
längeren
Zeitraum hinweg ermöglicht.
-
Diese
Aufgabe wird durch die Maßnahmen des
Anspruchs 1 gelöst.
-
Hierdurch
kommt eine Vorrichtung zum Andrücken
einer Walze einer Druckmaschine an wenigstens eine Gegenwalze bzw.
wenigstens einen Gegenzylinder in Vorschlag, wobei die seitlichen
Enden der andrückbaren
Walze abstützende
Aktoren vorgesehen sind, durch die eine entlang der erwünschten
Andrückkraft
der andrückbaren
Walze verlaufende Stellbewegung erzeugbar und eine Kraft generierbar
ist, die mittels einer Steuereinrichtung auf einem konstanten Wert
haltbar ist. Diese Maßnahmen
ermöglichen
nicht nur eine einmalige bzw. sporadische Feineinstellung der gewünschten
Andrückkraft,
sondern führen
in vorteilhafter Weise zu einer permanenten Nachjustierung. Die
Breite der in der Kontaktzone der miteinander zusammenwirkenden
Walzen sich ergebenden Abflachung wird daher ungeachtet eventueller
Durchmesseränderungen konstant
gehalten, was hochwertige Druckergebnisse ermöglicht. Ein weiterer Vorteil
ist darin zu sehen, dass eine Vorrichtung erfindungsgemäßer Art
optional auf einen Walzenhebel bisher verwendeter Art aufsetzbar
ist. Diesem ist dabei lediglich eine Anschlageinrichtung zuzuordnen.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen
ermöglichen
daher eine einfache Nachrüstung
vorhandener Anordnungen.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen
der übergeordneten
Maßnahmen sind
in den Unteransprüchen
angegeben.
-
Sofern
die andrückbare
Walze mit zwei oder mehr Gegenwalzen bzw. -zylindern zusammenwirkt, verläuft die
mittels der Aktoren erzeugbare Andrückbewegung entlang der Resultierenden
der erwünschten,
auf die Gegenwalzen bzw. -zylinder einwirkenden Andruckkräfte. Hierdurch
ist sichergestellt, dass sich jede Andrückbewegung in der erwünschten
Weise proportional auf alle Kontaktzonen auswirkt.
-
Vorteilhaft
können
die Aktoren ein elektrisches Organ in Form eines elektromechanischen Strom-Kraft-Wandlers
aufweisen. Eine besonders zu bevorzugende Ausführung kann dabei darin bestehen,
dass die Aktoren jeweils wenigstens ein Piezo-Element enthalten.
Hierdurch ist sichergestellt, dass elektrische Signale direkt ohne
Umwandlung verwendbar sind. Dies vereinfacht die Bauweise und erleichtert
die Steuerung. Bei Piezo-Elementen korrelieren in vorteilhafter
Weise ein angelegtes elektrisches Feld mit der erzeugten Kraft.
Diese kann daher in vorteilhafter Weise durch einfache Veränderung des
elektrischen Felds gesteuert bzw. in erwünschter Weise konstant gehalten
werden.
-
Eine
weitere vorteilhafte Maßnahme
kann darin bestehen, dass die Aktoren jeweils ein in Richtung der
Andrückbewegung
bewegliches Joch enthalten, an dem wenigstens ein Piezo-Element
angreift und das mit einem Walzenschloss zur Aufnahme des jeweils
zugeordneten Walzenendes versehen ist. Dabei können das Joch zweckmäßig als Schenkel
eines Parallelogramms ausgebildet und das Piezo-Element als hierzu
schräg
verlaufende Verbindung mit dem gegenüberliegenden Schenkel vorgesehen
sein. Diese Maßnahmen
ergeben eine sehr kompakte Anordnung, die leicht in bestehende Anordnungen
integrierbar ist.
-
Eine
weitere vorteilhafte Maßnahme
kann darin bestehen, dass die Aktoren in Richtung der Andrückbewegung
einstellbar auf einem jeweils zugeordneten Träger aufgenommen sind. Dies
erleichtert die Grobeinstellung. Hierzu wird der betreffende Aktor
einfach solange verschoben, bis die einander zugeordneten Walzen
sogenannten Nullkontakt haben, das heißt einander druckfrei berühren. Von
dieser Nullstellung ausgehend kann dann mittels des Aktors die gewünschte Andrückkraft
erzeugt werden. Die Grobeinstellung stellt sicher, dass man zur
Erzeugung der erwünschten
Andrückkraft
nur vergleichsweise geringe Stellwege benötigt, was bei der Verwendung
von Piezo-Elementen sehr erwünscht
ist.
-
Bei
einer Auftragwalze kann als Träger
für den
Aktor bzw. die Aktoren ein an sich bekannter, um die Achse des benachbarten
Reibzylinders schwenkbarer Walzenhebel Verwendung finden. Hierbei
handelt es sich um ein bei vielen bestehenden Anordnungen bereits
vorhandenes Bauteil. Dem Walzenhebel ist dabei lediglich eine Anschlageinrichtung
zuzuordnen. Zur Grobeinstellung wird der Walzenhebel einfach in
eine Anschlagstellung gebracht. Hiervon ausgehend wird der Aktor
soweit verschoben, bis Null-Kontakt erreicht ist. Mit Hilfe des
Walzenhebels lässt
sich die Auftragwalze auf einfache Weise zuverlässig vom Formzylinder abstellen.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Aktoren
lassen sich dennoch konstante Andrückkräfte erreichen.
-
Bei
einer Zwischenwalze, bei der kein Abstellvorgang benötigt wird,
kann der den Aktor aufnehmende Träger einfach als an der Maschinenseitenwand
befestigter Rahmen ausgebildet sein.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen
sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der
nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
-
In
der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
-
1 eine
an zwei Gegenwalzen andrückbare
Walze mit zugeordnetem Kräftedreieck,
-
2 einen
seitlichen Endbereich einer verstellbaren Walze mit zugeordnetem,
auf einem Träger
aufgenommenem Aktor,
-
3 eine
schematische Darstellung des inneren Aufbaus eines mit einem Piezo-Element
versehenen Aktors,
-
4 einen
einer Auftragwalze zugeordneten, schwenkbaren Walzenhebel mit eingebautem Aktor
und
-
5 einen
einer Zwischenwalze zugeordneten, stationären Rahmen mit eingebautem
Aktor.
-
Hauptanwendungsgebiet
der Erfindung sind, wie eingangs schon erwähnt, die Farb- und Feuchtwerke
von Druckmaschinen. Diese Einrichtungen enthalten Walzen, die im
Betrieb mit definierten Kräften
an die hiermit zusammenwirkenden Walzen bzw. Zylinder angedrückt werden
sollen. Dabei kann es sich um Auftragwalzen oder sogenannte Zwischenwalzen
handeln. Die Auftragwalzen müssen
zusätzlich
vom zugeordneten Formzylinder abgestellt werden können.
-
Die
Materialpaarungen zwischen den miteinander zusammenwirkenden Elementen
sind so gewählt,
dass jeweils eine weiche und eine harte Oberfläche zusammenwirken. Die Andrückkräfte bewirken eine
Abflachung der weicheren Oberfläche,
die im Betrieb möglichst
konstant sein soll. Die harten Oberflächen sind in der Regel die
Metalloberflächen
der Reib- bzw. Formzylinder. Die Auftragwalzen und Zwischenwalzen
sind zur Bildung weicher Oberflächen mit
einem Gummibezug versehen. Der Durchmesser dieser Gummibezüge kann
sich jedoch, wie eingangs ebenfalls bereits erwähnt wurde, im Laufe des Betriebs
aufgrund von Verschleiß oder
anderen Einwirkungen ändern.
Um dennoch möglichst
konstante Andrückverhältnisse
zu erreichen, ist die diesen Walzen zugeordnete Andruckvorrichtung so
ausgebildet, dass unabhängig
von nicht vermeidbaren Durchmesseränderungen eine konstante Andruckkraft
erzeugt wird.
-
In 1 ist
ein Teil eines Walzenzugs mit drei aufeinander abrollenden Walzen
gezeigt. Dabei kann es sich z.B. um eine mit einem Gummimantel versehene
Auftragwalze 1 handeln, die einerseits an einen Formzylinder 2 und
andererseits an einen benachbarten Reibzylinder 3 andrückbar ist.
Die an den Kontaktstellen jeweils erwünschten, in 1 durch Kraftpfeile
angedeuteten Andrückkräfte K2 bzw. K3 lassen
sich berechnen. Aus der Addition der Kräfte K2 bzw.
K3 ergibt sich, wie aus dem Kraftdreieck
ersichtlich ist, eine resultierende Kraft R. Um die erwünschten
Andrückkräfte K2 bzw. K3 zu erzeugen,
muss die Auftragwalze 1 mit einer der resultierenden Kraft
R entgegengerichteten, hiermit in Betrag und Richtung übereinstimmenden
Andrückkraft
K1 beaufschlagt werden. Hierzu muss die
Auftragwalze 1 auf einer entlang der Resultierenden R bzw.
Andrückkraft
K1 verlaufenden Bahn verstellt werden, wie
in 1 durch eine dem Walzenmittelpunkt zugeordnete
Führung 4 angedeutet
ist, deren Verlauf mit dem Verlauf der Resultierenden R bzw. Andrückkraft
K1 übereinstimmt.
-
Die
einer andrückbaren
Walze wie beispielsweise der Auftragwalze 1 zugeordnete
Andrückvorrichtung
enthält,
wie aus 2 ersichtlich, die seitlichen
Enden der andrückbaren
Walze abstützende Aktoren 5,
die auf einem zugeordneten Träger 6 aufgenommen
sind und durch die eine der gewünschten Andrückkraft
K1 entsprechende Kraft erzeugbar ist. Den
Aktoren 5 ist eine Steuereinrichtung 7 zugeordnet,
die die erzeugte Andrückkraft
unabhängig
von Störeinflüssen, wie
Durchmesseränderungen
etc., auf einem konstanten Wert halten kann. Bei der Steuereinrichtung
kann es sich um eine zentrale Steuereinrichtung für alle Druckwerke
handeln. Zu bevorzugen ist jedoch eine Lösung mit den einzelnen Druckwerken
zugeordneten dezentralen Steuereinheiten, die ihrerseits von einem
Zentralrechner aus mit den erforderlichen Eingangsdaten versorgt
werden können.
-
Zur
Bewerkstelligung einer einfachen Steuerbarkeit der Aktoren 5 sind
diese als elektromechanische Einrichtungen ausgebildet, die elektrischen Strom
bzw. elektrische Spannung in eine Kraft umsetzen können und
umgekehrt. Hierzu können die Aktoren 5 als
Piezo-Aktoren ausgebildet sein. Diese enthalten, wie 3 anschaulich
zeigt, wenigstens ein Piezo-Element 8. Bei einer Krafteinwirkung
auf Piezo-Kristalle ergeben sich auf der Kristalloberfläche Ladungsunterschiede
als Funktion der Kraft und umgekehrt. Die Krafteinwirkung führt gleichzeitig
zu einer Längenänderung.
Durch Anlegen eines elektrischen Feldes lässt sich daher eine entsprechende Längenänderung
herbeiführen,
wobei die generierte Kraft eine Funktion des elektrischen Felds
ist.
-
Das
Piezo-Element 8 ist in ein hier als Rechteck mit federnd
aneinander anschließenden
Schenkeln ausgebildetes Parallelogramm 9 eingebaut. Dabei
werden zwei einander gegenüberliegende,
parallele Schenkel durch das schräg hierzu angeordnete Piezo-Element 8 verbunden.
Einer der beiden, durch das Piezo-Element 8 überbrückten Schenkel,
hier der untere Schenkel, ist stationär angeordnet. Der andere, hier
der obere Schenkel, ist als demgegenüber in seiner Längsrichtung
verschiebbares Joch 10 ausgebildet. Im Falle einer Längenänderung
des Piezo-Elements 8 wird
das verschiebbare Joch 10 bewegt, wie durch einen Doppelpfeil
angedeutet ist. Am Joch 10 ist ein Walzenschloss anbringbar,
wie in 3 durch hierfür
geeignete Bohrungen 11 angedeutet ist. Aus der 2 ist
ein angebrachtes Walzenschloss 12 erkennbar, auf dem jeweils
ein Ende der Walze 1 aufgenommen ist. Die Walze 1 besitzt
im dargestellten Beispiel eine Achse 13, die durch eine Schraube 14 am
Walzenschloss befestigt ist und auf der der Walzenmantel drehbar
gelagert ist.
-
Die
Aktoren 5 werden so positioniert, dass das verschiebbare
Joch 10 parallel zur Richtung der erwünschten Andrückkraft
K1 verläuft.
Das Walzenschloss 12 ist so ausgebildet, dass die Walze 1 so
positioniert wird, dass die Kraftlinie der Andrückkraft K1 die
Walzenachse trifft, wie in 1 angedeutet
ist.
-
Die
Aktoren 5 sind in Richtung des verschiebbaren Jochs 10 einstellbar
auf dem jeweils zugeordneten Träger 6 aufgenommen.
Dies ermöglicht die
Einstellung eines sogenannten Null-Kontakts, bei dem die andrückbare Walze
die Gegenwalze bzw. Gegenwalzen gerade berührt aber noch keine Andrückkraft
ausübt.
Hiervon ausgehend kann mit Hilfe der Aktoren eine definierte Andrückkraft
erzielt werden.
-
Der
Träger 6 ist,
wie am besten aus 3 ersichtlich ist, mit einer
dem hierauf aufgenommenen Aktor 5 zugeordneten, fensterartigen
Ausnehmung 15 versehen, in die der Aktor 5 in
Richtung des verschiebbaren Jochs 10 verschiebbar eingesetzt
ist. Die zum Joch 10 parallelen Flanken der Ausnehmung 15 sind
als Führungen
ausgebildet, auf denen der Aktor 5 mit dem Joch 10 und
dem diesem gegenüberliegenden
Schenkel geführt
ist.
-
Die
Positionierung des Aktors 5 in der zugeordneten Ausnehmung 15 erfolgt
mittels einer in Richtung der gewünschten Stellbewegung verstellbaren
Stellschraube 16, die hier den rückwärtigen Querholm des Trägers 6 durchgreift
und an deren vorderem Ende der Rahmen 9 des Aktors 5 mit
seiner rückwärtigen Flanke
abgestützt
ist. Nach vorne wird keine Abstützung
benötigt,
da diese durch die Anlage der aufgenommenen Walze an der Gegenwalze
bzw. den Gegenwalzen bewerkstelligt wird. In der Länge besitzt
die Ausnehmung 15 gegenüber dem
Parallelogramm 9 des Aktors 5 ein die gewünschte Verstellbarkeit
sowie anschließend
die noch erforderliche Verschiebung des Jochs 10 ermöglichendes Übermaß, wie in 3 zur
Verdeutlichung in übertriebenem
Maße dargestellt
ist.
-
Quer
zu der vorstehend erwähnten
Stellbewegung ist der Aktor 5 durch eine Nut- und Feder-Anordnung
gesichert. Hierzu ist im dargestellten Beispiel, wie aus 2 ersichtlich
ist, das Joch 10 mit einer in Längsrichtung durchgehenden Nut 16 versehen,
in die eine auf dem Träger 6 angeordnete,
federbelastete Kugel 17 eingreift. Dies ergibt eine Rastverbindung
und damit eine einfache Anbringbarkeit des Aktors 5. Dieser
ist zweckmäßig mit
einer umfangsseitigen Stufe versehen, so dass sich ein sauberer Anschlag
an der Seitenflanke des zugeordneten Trägers 6 ergibt, wie
in 2 bei 18 angedeutet ist.
-
Die 4 zeigt
eine Auftragwalze 1, die an einen Formzylinder 2 und
einen Reibzylinder 3 andrückbar ist. Die Andrückbewegung
ist durch einen Doppelpfeil a angedeutet. Außerdem ist die Auftragwalze 1 vom
Formzylinder 2 wegschwenkbar. Die Schwenkbewegung ist durch
einen Doppelpfeil s angedeutet. Zur Bewerkstelligung der An- bzw.
Abschwenkbarkeit der Auftragwalze 1 gegenüber dem Formzylinder 2 ist
ein um die Achse des Reibzylinders 3 schwenkbar gelagerter,
in der Praxis als Walzenhebel 19 bezeichneter Schwenkrahmen
vorgesehen, auf dem die Auftragwalze 1 aufgenommen ist und
der durch ein Hubaggregat, hier in Form eines Pneumatikzylinders 20,
schwenkbar ist. Zweckmäßig kann
im Bereich jeder Seitenwand des genannten Schwenkrahmens ein Pneumatikzylinder
vorgesehen sein. Dem Walzenhebel 19 ist eine Anschlageinrichtung
zugeordnet, die so ausgebildet ist, dass der Walzenhebel 19 zwischen
zwei Anschlagstellungen verschwenkbar ist. Hierzu ist wenigstens
eine Seitenwand des den genannten Schwenkrahmen bildenden Walzenhebels 19 mit
einer Ausnehmung 21 versehen, in die ein stationärer, an
der benachbarten Maschinenseitenwand befestigter Anschlagstift 22 eingreift,
dessen Durchmesser kleiner als die lichte Weite der Ausnehmung 21 ist.
Die Differenz bestimmt den Schwenkwinkel zum An- bzw. Abschwenken
der Auftragwalze 1.
-
Zur
Bewerkstelligung der gewünschten
Andrückbewegung
ist auf jeder Seitenwand des Walzenhebels 19 ein mit einem
Walzenschloss 12 für
das zugeordnete Walzenende versehener Aktor 5 aufgenommen.
Hierzu ist der dem Formzylinder 2 zugewandte Bereich jeder
Seitenwand des Walzenhebels 19 als mit einer dem Aktor 5 zugeordneten,
fensterartigen Ausnehmung 15 versehener Träger 6 der
aus 2 und 3 entnehmbaren Art ausgebildet.
Die Anordnung und Verstellbarkeit des Aktors 5 entspricht
der aus den 2 und 3 ersichtlichen Bauweise.
-
Bei
der Ersteinstellung wird der Walzenhebel 19 in die dem
Formzylinder 2 zugewandte Anschlagstellung gebracht. Anschließend werden
die die seitlichen Enden der Auftragwalze 1 abstützenden
Aktoren 5 innerhalb der trägerseitigen Ausnehmungen 15 so
verstellt, dass Null-Kontakt hergestellt ist. Hiervon ausgehend
können
nun die erwünschten
Andrückkräfte erzeugt
werden. Hierzu wird an die Piezo-Elemente 9 ein
entsprechendes elektrisches Feld angelegt. Im laufenden Betrieb
wird die Feldstärke
mit Hilfe der Steuereinrichtung 7 so geregelt, dass die
generierten Andrückkräfte konstant
bleiben.
-
Die 5 zeigt
eine Zwischenwalze 23, die an zwei benachbarte Reibzylinder 3 andrückbar ist. Eine
Abstellung unter Erzeugung eines Spalts wie bei der Auftragwalze 1 gegenüber dem
Formzylinder 2 erforderlich, ist hier nicht vorgesehen.
-
Daher
ist kein Schwenkrahmen erforderlich. Hier können stationäre Träger zur
Aufnahme der die seitlichen Walzenenden abstützenden Aktoren 5 vorgesehen
sein. Im dargestellten Beispiel sind die Träger 6a jeweils als
mit einer fensterförmigen
Ausnehmung 15 versehener Rechteckrahmen ausgebildet, der
an der benachbarten Maschinenseitenwand befestigt sein kann, wie
in 5 durch den Befestigungsschrauben zugeordnete
Bohrungen 24 angedeutet ist.