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Die
Erfindung betrifft eine Bedruckstoffe führende Fläche
in Druckmaschinen, welche eine hohe Formstabilität aufweist.
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In
Rotationsdruckmaschinen werden bahn- oder bogenförmige
Bedruckstoffe auf den Mantelflächen rotierender Zylinder
oder Trommeln und entlang von Leitflächen oder Leitstäben
transportiert, wobei die mechanische mit einer pneumatischen Bogenführung
ergänzt werden kann. Bei dem Bedruckstofftransport kommt
es u. a. darauf an, Relativbewegungen zwischen Bedruckstoff und
Mantelflächen von Zylindern oder Trommeln zu minimieren,
unerwünschte Bedruckstoffkontakte zwischen Leitflächen und
frisch bedruckten Bedruckstoffbereichen aufgrund unebener Leitflächen
zu vermeiden und Bedruckstoffbeschädigungen durch zu geringe
Spaltmaße zwischen den Bedruckstoff führenden
Oberflächen zu verhindern.
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In
Schön- und Widerdruck-Bogendruckmaschinen werden auf den Übergabetrommeln
zwischen den Druckzylindern benachbarter Druck- oder Lackwerke die
zur Bogenführung erforderlichen Mantelflächen
durch so genannte Trommelkappen gebildet. Trommelkappen sind Abschnitte
eines Zylindermantels, die im Gegensatz zu Druckzylindern in Leichtbauweise
ausgeführt sind, da sie lediglich dem Bogentransport dienen
und keinen Belastungen durch Druckeinrichtungen oder Verarbeitungsorganen
ausgesetzt sind. Üblicherweise sind den Übergabetrommeln
pneumatische Bogenführungseinrichtungen zugeordnet, die
mit der Erzeugung von Luftpolstern die beiderseitig bedruckten Bogen
an die meist beschichteten Oberflächen der Trommelkappen
anlegen und damit bei weniger biegesteifen Bogen sichern, dass die
frisch bedruckte Bogenunterseite abschmierfrei bleibt (
DE 195 13 426 A1 ). Die Trommelkappen
weisen zur Bildung der für einen abschmierfreien Bogendurchlauf
ausreichend bemessenen Luftspalte zu den benachbarten Druckzylindern
einen geringeren Radius als den Druckzylinderradius auf. Die dadurch
bedingte Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz zwischen Druckzylinder
und Übergabetrommel verursachen Relativbewegungen zwischen
der Trommelkappenoberfläche und dem Bedruckstoffbogen,
die Kratzer im frisch aufgebrachten Druckbild verursachen.
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Deshalb
sind die Trommelkappen meist entnehmbar oder einklappbar gestaltet.
Bei besonders steifem Bogenmaterial reicht der so geschaffene Abstand
aber dennoch nicht aus und die Hinterkante touchiert die eingeklappte
Trommelkappe oder gar die Achse der Übergabetrommel (
EP 1 010 526 A1 ). Auch
führt die fehlende Zwangsführung des flexiblen Bogens
zu instabilen Druckverhältnissen und damit zum abschmierenden
Kontakt auf den Leitblechen unter der Übergabetrommel,
so dass die Kappen auch bei Karton zumindest in der Betriebsart
Schön- und Widerdruck ausgeklappt bleiben müssen.
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Um
Beschädigungen am frisch aufgebrachten Druckbild bei der
Bogenübergabe vom vorgeordneten Druckzylinder an die nachgeordnete Übergabetrommel
mit ausgeklappten Trommelkappen zu verhindern, ist es erforderlich,
die Relativbewegung zwischen der mit Druckzylindergeschwindigkeit
geförderten Bogenhinterkante und der durch den kleineren
Radius langsamer drehenden Trommelkappenfläche zu minimieren.
Das könnte durch eine Vergrößerung des
Trommelkappenradius bis zu einer minimalen Spaltgröße
X zwischen Druckzylindern und Trommelkappen erfolgen.
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Es
hat sich jedoch gezeigt, dass die einfachen Blechkonstruktionen
für Trommelkappen eine Verringerung der Maßtoleranzen
nicht zulassen, weil die radialen Verformungen der Trommelkappen
bei hohen Drehzahlen zur Unterschreitung des minimal zulässigen
Spaltmaßes führen und auch die konstruktiv bedingten
Form- und Lagetoleranzen keine exakte koaxiale Ausrichtung der Trommelkappen
zulassen.
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Aus
der
DE 102 22 060
A1 sind beispielsweise Trommelkappen bekannt, die ein halbschalenförmig
gekrümmtes Mantelblech mit regelmäßig über die
Trommelbreite verteilten Versteifungen im Innenradius der Trommelkappen
aufweisen.
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Die
Bedruckstoffbogen würden aufgrund der Form- und Lagetoleranzen
bei hohen Druckgeschwindigkeiten unter markierende Pressung durch die
Trommelkappen geraten und als Makulatur ausgesondert werden müssen.
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Unerwünschte
Bedruckstoffkontakte treten auch an Bogenführungen entlang
des Transportweges des Bedruckstoffes, insbesondere an Bogenführungsblechen
im Auslagebereich von Bogendruckmaschinen oder im Wirkungsbereich
von Trocknern aufgrund von thermisch bedingten Verwerfungen der Bogenführungsflächen,
auf.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine konstruktive Lösung
zu schaffen, mit welcher Formabweichungen von Bedruckstoff führenden
Flächen minimiert werden.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe durch eine Bedruckstoff führende Fläche
mit den Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst.
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Zur
Minimierung des rotationsbedingten oder thermisch bedingten Verformungsanteils
an den Gestaltabweichungen der Bedruckstoffe führenden
Flächen sind erfindungsgemäß die Biegesteifigkeit
erhöhende Mittel vorgesehen, welche die axialen und polaren
Flächenträgheitsmomente vergrößern.
Ein derartiges Flächenelement ist als doppelschaliges Flächentragwerk
ausgebildet, wobei ein erstes Flächenteilelement mit einer
stetigen Krümmung ausgeführt ist und ein zweites,
insbesondere Bedruckstoffe führendes Flächenteilelement
mit einer anderen Steifigkeit und anderen stetigen Krümmung
an in Krümmungsrichtung gegenüberliegenden Seiten
mit dem ersten Flächenelement verbunden ist.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass das erste
Flächenteilelement als ein mit einem weiteren Druckmaschinenteil
verbundenes Versteifungsblech ausgeführt ist und das zweite,
insbesondere Bedruckstoffe führende Flächenteilelement
mit einer geringeren Steifigkeit an gegenüberliegenden
Seiten mit dem Versteifungsblech verbunden ist, so dass beide Flächenelemente
im Querschnitt vorzugsweise ein geschlossenes sichelförmiges
Hohlprofil bilden.
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Zur
Erhöhung der Steifigkeit des Flächentragwerkes
ist es vorteilhaft, im offenen Querschnitt zwischen den Flächenelementen
zusätzliche Spanten anzuordnen und den offenen Querschnitt
mit einer die Steifigkeit des Flächentragwerkes erhöhenden
härtbaren oder selbsthärtenden Substanz zu füllen.
Zur Ausrichtung und/oder Fixierung des doppelschaligen Flächentragwerkes
können zusätzlich abstandsverstellbare Koppelelemente
zwischen Flächentragwerk und Rotationskörper bzw.
(im Fall von Bogenführungen) zwischen Flächentragwerk
und Druckmaschinengestell vorgesehen sein.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass mit einer einfachen und kostengünstigen
konstruktiven Lösung die Maßhaltigkeit und Lagegenauigkeit
von Mantelelementen, Bogenleitflächen und Funktionsspalten
zwischen Druckzylindermantelflächen und Übergabetrommelkappen
auch unter statischen und dynamischen Betriebsbedingungen gewährleistet
ist. Derart hergestellte Trommelkappen weisen auch bei hohen Drehzahlen
durch die Versteifung mittels eines geschlossenen Profils die notwendige
Formkonstanz auf.
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Im
Folgenden soll die Erfindung am Beispiel von Trommelkappen an Übergabetrommeln
in Bogenrotationsdruckmaschinen erläutert werden. Die dazugehörigen
Zeichnungen stellen dabei dar:
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1:
Darstellung einer Übergabetrommel mit doppelschaligem Kappenprofil
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2:
Ansicht einer Trommelkappe ohne inneres Versteifungsblech
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Der
Bogentransport zwischen jeweils zwei Druckwerken (symbolisch durch
die Druckzylinder D1, D2 dargestellt) oder auch zwischen Druck-/Lack-/Trockenwerken
innerhalb von Bogen verarbeitenden Rotationsdruckmaschinen in Reihenbauweise
erfolgt durch mindestens eine Übergabetrommel, die nach
innen schwenkbare oder fest angeordnete Trommelkappen aufweisen,
die an Greifertraversen 3 des Übergabetrommelkörpers 2 gelagert
sind. Eine Führung der von der Übergabetrommel
abspreizenden hinteren Bogenbereiche erfolgt üblicherweise
durch ein oder mehrere zugeordnete Bogenführungsbleche 4.
Die Trommelkappen sind erfindungsgemäß als verformungssteife
doppelschalige Flächentragwerke ausgebildet, wobei das
erste Flächenteilelement als ein mit dem Rotationskörper verbundenes
inneres Versteifungsblech 5 mit einer Krümmung
in Umfangsrichtung des Rotationskörpers ausgeführt
ist, das zweite Flächenteilelement als Bedruckstoffe führende äußere
Schale in Form eines Mantelblechs 6 ausgebildet ist und
das Mantelblech 6 einen geringeren Krümmungsradius
aufweist als das Versteifungsblech 5.
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Zur
einfachen koaxialen Ausrichtung und Fixierung der Trommelkappen
auf der Übergabetrommel können einstellbare Koppelelemente
zwischen der Trommelkappe und den Greifertraversen 3 der Übergabetrommel
vorgesehen sein.
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Wie
aus der 1 ersichtlich, bildet die erfindungsgemäße
Trommelkappe ein geschlossenes Profil eines doppelschaligen Flächentragwerkes,
wobei die äußere Schale, das eigentliche Mantelblech 6, einen
kleineren Radius aufweist als die innere Schale, das Versteifungsblech 5,
so dass das Querschnittsprofil eine sichelförmige Gestalt
aufweist. Das Versteifungsblech 5 ist mit dem Mantelblech 6 an
den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seiten über form-
oder stoffschlüssige Verbindungen, beispielsweise Schraub-,
Schweiß- oder Klebeverbindungen, verbunden. Dazu kann das
Mantelblech 6 an den geraden Seiten in Richtung auf das
Versteifungsblech 5 abgewinkelt sein und Überlappungen
für die Verbindung ausbilden. Durch die stetige Krümmung
erhalten beide Bleche 5, 6 und das von Ihnen gebildete Profil
ein hohes Maß an Steifigkeit in trommelaxialer Richtung.
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Der
Innenraum (offener Querschnitt 7) des geschlossenen Profils
ist vorteilhaft mit zusätzlichen verstärkenden äußeren
(seitlich begrenzenden) und inneren Spanten 11.A, 11.1 ausgestattet,
die vorzugsweise in Krümmungsrichtung (Umfangsrichtung der Übergabetrommel),
aber auch senkrecht dazu in trommelachsenparalleler Richtung, angeordnet
und mit dem Versteifungsblech 5 verbunden, bevorzugt verschweißt,
sind. Zusätzlich zu den Spanten 11 kann der zwischen
Versteifungs- und Mantelblech 5, 6 gebildete Profilhohlraum
mit versteifendem, geschäumten Material komplett ausgefüllt
sein. Bevorzugt handelt es sich bei dem Füllmaterial wegen
seiner Steifigkeit um einen Metallschaum, vorzugsweise wegen der
geringen Masse um Aluminiumschaum.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform der Trommelkappe ist
zur weiteren Verbesserung der Steifigkeit und zur Aufnahme der Koppelelemente
mit dem Trommelkörper im Bereich der Vorderkante (in Drehrichtung)
ein dazu paralleler Hohlstab 12 innerhalb des Trommelkappenprofils
oder dieses an der Vorderkante begrenzend angeordnet, der die Span ten 11 verbindet
und zusätzlich zumindest mit dem Versteifungsblech 5 stoff-
oder formschlüssig verbunden sein kann. An dem sich über
die Trommelkappenbreite hinaus erstreckenden Hohlstab 12 sind
Laschen 8 zur Verbindung mit Anlenkpunkten der Greifertraversen 3 des Übergabetrommelkörpers 2 angeordnet.
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An
den Übergabetrommelkörpern 2 ist abhängig
von der Trommelgröße mindestens eine Greifertraverse 3 für
die Aufnahme von Vorderkantengreifern zum Transport der Bogen vorhanden. Üblicherweise
sind zwei Greifertraversen 3 radial gegenüberliegend
an doppelt großen Übergabetrommeln angeordnet.
Die Trommelkappen sind über Koppelelemente mit den Greifertraversen 3 verbunden.
Während starre, nicht schwenkbare Trommelkappen in vier
Koppelpunkten an den Außenspanten 11.A mit den
Greifertraversen 3 verbunden sind, sind schwenkbare Trommelkappen
dagegen mit ihren – in Bogenlaufrichtung gesehen – vorderen
Kanten drehbar in Trommelkappengelenken an den Greifertraversen 3 gelagert.
Mit Hilfe von Stellmitteln, insbesondere elektrischen oder pneumatischen
Stellantrieben, die sich am Trommelkörper unterhalb der
Trommelkappen abstützen und an Anlenkpunkten 13 in
den hinteren Trommelkappenabschnitten angreifen, werden die Trommelkappen
entweder in eine ausgeschwenkte Position oder in eine eingeschwenkte
Position bewegt. Dafür können (nicht dargestellte) pneumatische
Arbeitszylinder vorgesehen sein, die unterhalb der Trommelkappen
mittig am Übergabetrommelkörper 2 befestigt
sind und mit den Kolbenstangenköpfen gelenkig in den Anlenkpunkten 13 an Stützelementen
angreifen, die als achsparallele Hohlstäbe 10 ausgebildet
sind.
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Die
Hohlstäbe 10 sind durch Bohrungen in den inneren
Spanten 11.1 berührungsfrei hindurchgeführt
und nur mit den äußeren Spanten 11.A fest verbunden.
Die Freistellung eines jeden Hohlstabes 10 in den inneren
Spanten 11.1 bewirkt, dass der Kraftfluss der Stellantriebe
während des Ein- oder Ausschwenkens nicht durch das Mantelblech 6 geleitet,
sondern lediglich auf die äußeren Spanten 11.A übertragen
wird.
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Für
die gelenkige Kopplung der Stellantriebe mit den Hohlstäben 10 können
drehfest an den Hohlstäben 10 angeordnete Hebel
dienen, an deren freien Enden die Stellantriebe gelenkig gelagert
sind. Zur Begrenzung der Schwenkbewegung ist es vorteilhaft, den
Hub der Stellantriebe durch Anschläge zu begrenzen, beispielsweise
durch seitlich an den Trommelkappen angeordnete Koppeln zwischen
dem Trommelkörper und den Außenspanten 11.A der Trommelkappen.
Die Stellkräfte für die Schwenkbewegung und die
Haltekräfte in ein- und ausgeschwenkter Trommelkappenposition
werden somit über die Hohlstäbe 10 auf
die äußeren Spanten 11.A und in der ausgeschwenkten
Position auf die Koppeln übertragen, so dass durch die
Stellantriebe keine Biegemomente in die Trommelkappen eingeleitet werden.
Dies trägt ebenfalls zur Formstabilität der Trommelkappen
bei. Anstelle von Hohlstäben 10 sind auch andere
biegesteife Stützelemente einsetzbar.
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Zur
einfachen Ausrichtung der Trommelkappen am Übergabetrommelkörper 2 sind
Justageelemente zwischen Übergabetrommelkörper 2 und Trommelkappen
vorgesehen, die zweckmäßig in die Koppelelemente
integriert sind. Die Justageelemente ermöglichen die Herstellung
der exakten, zur Drehachse der Übergabetrommel koaxialen
und radialen Lage der Trommelkappen bei der Montage und damit die
Ausbildung eines über die Trommelbreite gleichmäßigen
und minimalen Luftspaltes X zu den benachbarten Druckzylindern D1,
D2.
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Dazu
enthalten die Koppelelemente in den vier (feste Trommelkappen) oder
zumindest zwei Anlenkpunkten (schwenkbare Trommelkappen) der Trommelkappen
vorzugsweise Exzenterlager, die in Lagerböcken an den Greifertraversen 3 angeordnet sind.
Die Trommelkappen sind dabei mit den Laschen 8 an verstellbaren
Exzenterbolzen gelagert. Anstelle der justierbaren Koppelelemente
ist es auch möglich, hochgenau positionierte Bohrungen
in den Übergabetrommelkörper 2 einzubringen,
die eine nachträgliche Ausrichtung der Trommelkappen relativ
zur Trommelachse 1 überflüssig machen.
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Aufgrund
des vorgeschlagenen biegesteifen Trommelkappenprofils wird eine
Verformung der Trommelkappen verhindert, welche durch die während
des Druckbetriebes auftretenden Radialkräfte (Fliehkräfte)
verursacht wird, so dass sich die Breite des Luftspaltes X für
den Bogendurchlauf nicht drehzahlabhängig verändert.
Damit ist die Zugabe einer Spaltreserve zur Kompensation von Lage-
und Verformungsspiel nicht mehr erforderlich, so dass die Luftspalten
X zwischen Übergabetrommel und benachbarten Zylindern und
damit auch die Bogenbewegungen gegenüber der Trommelkappe
minimiert werden können.
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In
analoger Weise können formstabile bzw. verwertungsresistente
Leitflächen im Auslagebereich, insbesondere im Wirkungsbereich
der Wärmeemissionen von Trocknern ausgebildet sein, indem ein
gekrümmtes Versteifungsblech 5 mit einem ebenen
oder gekrümmten Leitblech für die Bedruckstoffführung
verbunden ist. Der Luftraum zwischen den beiden Flächenelementen
kann gleichzeitig als Luftkasten dienen, wobei das Leitblech Luftöffnungen aufweist
und die äußeren Spanten 11.A den Luftraum des
offenen Querschnitts 7 seitlich luftdicht verschließen.
Beispielsweise können ein konkaver Bogenführungsabschnitt
unter der unteren Kettentrommel, ein ebenes Leitblech im aufsteigenden
Ast des Kettenkreises oder ein konvexer Bogenführungsabschnitt im Übergangsbereich
zwischen aufsteigendem und waagerechtem Kettenkreisabschnitt erfindungsgemäß ausgebildet
sein.
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In
Abhängigkeit von den Krümmungsradien der verbundenen
Flächenelemente werden je nach Einsatzort der Bedruckstoff
führenden Fläche sichelförmige, aber
ebenso auch kreissegmentförmige Querschnitte ausgebildet.
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Anstelle
eines einschaligen Versteifungsbleches 5 ist es im Rahmen
der vorgeschlagenen Lösung auch vorgesehen, für
höhere Stabilitätsanforderungen ein zwei- oder
mehrschaliges oder segmentiertes Versteifungselement, das seinerseits
erfindungsgemäß ausgebildet sein kann, einzusetzen.
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- 1
- Trommelachse
- 2
- Übergabetrommelkörper
- 3
- Greifertraverse
- 4
- Bogenführungsblech
- 5
- Versteifungsblech
- 6
- Mantelblech
- 7
- offener
Querschnitt
- 8
- Lasche
- 9
-
- 10
- Hohlstab
- 11
- Spanten
- 11.A
- Außenspant
- 11.1
- Innenspant
- 12
- Hohlstab
- 13
- Anlenkpunkt
- 14
- Bohrungen
- D1,
D2
- Druckzylinder
- X
- Luftspalt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19513426
A1 [0003]
- - EP 1010526 A1 [0004]
- - DE 10222060 A1 [0007]