-
Die
Erfindung betrifft eine Wascheinrichtung, vorzugsweise für
einen Zylinder in einer Druckmaschine, mit einem Waschtuch und einer
Ultraschalleinrichtung zur Unterstützung des Reinigungsvorganges.
-
Eine
derartige Wascheinrichtung ist beispielsweise aus der
WO 03/011599 bekannt. Dort ist zur
Unterstützung des Waschvorgangs eine Ultraschallquelle
vorgesehen, die zur leichteren Entfernung von Verunreinigungen,
Farbe etc. von der Oberfläche des auf einen Übertragungszylinder
aufgespannten Gummituchs in einer Offsetdruckmaschine dienen soll.
Des Weiteren ist in der
DE
100 63 987 A1 eine Tuchwascheinrichtung für eine
Digitaldruckmaschine beschrieben. Dort kann zur Reinigung des das Druckbild
tragenden Zylinders ein mit einer Flüssigkeit getränktes
Reinigungsband an der Zylinderoberfläche mit einem Ultraschallaktor
beaufschlagt werden. Außerdem ist aus der
DE 197 32 060 eine Wascheinrichtung
für den Gummituchzylinder einer Offsetdruckmaschine beschrieben,
die einen Ultraschallerzeuger, jedoch kein Waschtuch, aufweist. Hier
sollen die gelösten Schmutzpartikel durch Gummilippen von
der Zylinderoberfläche abgerakelt werden.
-
In
der
JP 11-70641 ist
die Verwendung eines im Ultraschallbereich vibrierenden Waschrakels
beschrieben, das in direktem mechanischen Kontakt mit der Gummioberfläche
steht. Bei Vorrichtungen dieser Art besteht die Gefahr, dass die
vor dem Rakel auf das Gummituch gesprühte Reinigungsflüssigkeit in
die Druckmaschine gelangt und dort Schäden durch Korrosion
etc. hervorruft.
-
Die
bisher in Offsetdruckmaschinen verwendeten sogenannten Tuchwascheinrichtungen,
mit denen bei einem Auftragswechsel das eingefärbte Drucktuch
auf dem Übertragungszylinder gereinigt wird, besitzen üblicherweise
keine Ultraschallquellen zur Unterstützung des Reinigungsvorganges.
Auch ohne eine derartige Unterstützung beträgt
die Waschzeit ca. 2 Minuten, wobei das Gummituch innerhalb von ca.
10 Zylinderumdrehungen sauber gewaschen wird. Dennoch besteht der
Wunsch, im Sinne eines schnellen Auftragswechsels, die Waschzeiten
weiter zu verkürzen. Das war jedoch mit den im Stand der
Technik beschriebenen Ultraschall-Wascheinrichtungen nicht möglich.
Deren Realisierung ist daran gescheitert, dass die vorgeschlagenen
Geräte einen zu hohen Leistungsbedarf besaßen.
Denn um die Ultraschall-Reinigungswirkung beim einmaligen Überstreichen
der Gummituchoberfläche zu erzielen, sind sehr hohe Ultraschallleistungsdichten
an der eingefärbten Gummituchoberfläche erforderlich,
wie man sie sonst nur aus der Materialbearbeitung kennt und die
sich beispielsweise mit Schweiß-Sonotroden erzielen lassen.
Herkömmliche preiswerte Schallerzeuger sind nicht in der
Lage, diese erforderliche Ultraschallleistung zur Verfügung
zu stellen. Sie erwärmen sich auch aufgrund des geringen
Wirkungsgrades der Umwandlung von elektrischer Leistung in wirksame
Schallleistung selbst sehr stark, was zur Zerstörung der
Schallquellen führen kann. Deshalb haben sich die bisherigen
Vorschläge zur Verbesserung der Waschleistung von Gummituchwascheinrichtungen
mit Unterstützung von Ultraschall nicht durchsetzen können.
-
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Wascheinrichtung
zu schaffen, mit der sich Waschvorgänge deutlich verkürzen
lassen und die mit einer akzeptablen elektrischen Anschlussleistung auskommt.
Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen
Maßnahmen gelöst.
-
Gemäß der
Erfindung wird die von einem oder mehreren Ultraschallgebern erzeugte
Schallenergie mit einem Resonator in Form eines schwingenden flachen
Metallkörpers auf einen im Wesentlichen linienförmigen
Bereich auf der zu reinigenden Oberfläche aufgebracht.
Dazu wird vorteilhaft ein Blechteil aus z. B. Edelstahl oder Titan
verwendet, das in einer Eigenform im Ultraschallbereich bei einer
Frequenz > 20 kHz
schwingt, wobei das Blechteil zur Stabilisierung der Eigenform bzw.
Vergleichmäßigung der Eigenform der Schwingung über
die Blechlänge mit Abbiegungen und Einfräsungen
versehen sein kann. Die an der zu reinigenden Oberfläche
in dem im Wesentlichen linienförmigen Bereich erzeugte
hohe Schallenergiedichte löst dann von der Oberfläche
die Farbe bzw. Verunreinigungen, wobei die Schmutz- oder Farbpartikel
von dem an der Oberfläche anliegenden feuchten Waschtuch
abtransportiert werden. Hierbei kann es besonders vorteilhaft sein,
wenn sich das Waschtuch während des Waschbetriebs kontinuierlich über
den linienförmigen Bereich hinwegbewegt, während
sich gleichzeitig das zu reinigende Teil mit größerer
Oberflächengeschwindigkeit entgegen oder in Richtung der
Waschtuchbewegung bewegt.
-
Weiterhin
ist es zweckmäßig, eine abgebogene oder abgerundete
Längskante des Blechteils zu benutzen, um das Waschtuch
gegen die zu reinigende Oberfläche zu drücken.
Dazu ist das Blechteil vorteilhafterweise gegen die Oberflächennormale
des zu reinigenden Teils an der Berührlinie geneigt, und zwar
in einem Winkelbereich von ca. 10° bis 70°.
-
Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen anhand der 1 bis 9 der
beigefügten Zeichnungen.
-
1 ist
eine schematische Darstellung der Zylinder im Druckwerk einer Offsetdruckmaschine
in der Ebene senkrecht zu den Zylinderachsen. Mit PLZ ist der sogenannte
Plattenzylinder bezeichnet, auf den über Halterungen im
Spannkanal die über nicht dargestellte, von Walzen eines
Farbwerks FW eingefärbte Druckplatte befestigt ist. Das
Druckbild auf der Druckplatte wird beim Drehen der Zylinder auf
das Gummituch GT übertragen, das auf dem darunter dargestellten
Gummituchzylinder GTZ aufgespannt ist. Mit PB ist der Papierbogen
bezeichnet, der zwischen dem Gummituchzylinder GTZ und dem Gegendruckzylinder
GDZ hindurchgeführt und dabei vom Gummituch GT mit Farbe
bedruckt wird.
-
Für
das Waschen des Gummituchs ist, wie bei Offsetdruckmaschinen üblich,
eine Gummituchwascheinrichtung GTW vorgesehen, die entlang des Pfeils
P beim Auftragswechsel nach dem Ende des Druckbetriebs an den Gummituchzylinder
GTZ angestellt werden kann. Diese Wascheinrichtung GTW enthält üblicherweise
ein Waschtuch 10, das zyklisch getaktet von einem Vorratswickel 11a abgewickelt und
auf einen zweiten Wickel 11b aufgewickelt wird. Dazwischen
wird das Waschtuch 10 von einem Andrückelement 11 gegen
die Oberfläche des zu reinigenden Gummituchs GT gedrückt.
-
Üblicherweise
arbeiten solche Gummituchwascheinrichtungen so, dass die zu reinigende
Zylinderoberfläche unter dem angedrückten Waschtuch vorbeidreht
und dieses mehrfach während einer Umdrehung schrittweise
weitergetaktet wird, um den eingefärbten streifenförmigen
Bereich des Waschtuchs immer wieder in Richtung des Aufnahmewickels 11b weiter
zu befördern. Die Wascheinrichtung enthält weiterhin
einen Antrieb für die Bewegung des Waschtuchs sowie eine
Einrichtung für die Zufuhr von Waschflüssigkeit,
soweit nicht schon die Vorratsrolle 11a mit Waschflüssigkeit
getränkt ist.
-
2 zeigt
detaillierter ein erstes Ausführungsbeispiel für
das gemäß der Erfindung modifizierte Andrückelement 11 der
Gummituchwascheinrichtung GTW im Schnitt senkrecht zu den Zylinderachsen.
-
Im
Ausführungsbeispiel nach 2 besteht das
Andrückelement 11 aus einem U-förmigen
Aluminiumprofil 21, das auf der Seite, mit der es das Waschtuch 10 gegen
das Gummituch GT drückt, mit einem Längsschlitz 22 versehen
ist. Im Inneren des Profils 21 befindet sich ein flaches
langgestrecktes Metallteil 23 mit dem in den 4 und 5 dargestellten
Aufbau, das von einem Ultraschallschwinger 24 zum Schwingen
in einer bevorzugten Mode angeregt werden kann, wie das nachstehend
noch beschrieben ist. Der Ultraschallschwinger 24 besteht aus
zwei zylindrischen Massen 13a und 13b, zwischen
denen von einer Kontaktscheibe 25 getrennt zwei Piezo-keramische
Schichten 13c und 13d angeordnet sind, die jeweils
beidseitig mit Metallelektroden bedampft sind. Der untere, dem Waschtuch 10 zugewandte
Teil 13a des Ultraschallschwingers 24 ist an seiner
Unterseite 14 mittels einer dauerhaft festen Schraubverbindung
mittig an dem Metallteil 23 befestigt und außerdem
zusätzlich mit diesem verklebt. Die komplettierte Baueinheit,
bestehend aus dem Ultraschallschwinger 24, dem Spannflansch 26, über
den er im Aufnahmeteil 27 des Andrückelements 21 befestigt
ist, sowie dem über zwei Schrauben an der Stirnseite des
Schwingers befestigten „Resonator” 23,
ist in der perspektivischen Darstellung nach 3 dargestellt.
Das Metallteil 23 selbst ist in den 4 und 5 sowohl
in der Ansicht in Richtung der Achse des Schwingers 24 (4)
als auch im Schnitt (5) dargestellt. Es besteht aus
einem 2 Millimeter starken, 35 Millimeter breiten und 200 Millimeter
langen Blech 23 aus Edelstahl, dessen Längsseiten 23a und 23b wie
aus der Darstellung ersichtlich umgebogen sind. Außerdem
sind symmetrisch zu der Verbindungslinie der Schraubenlöcher 28a und 28b zwei
0,5 Millimeter tiefe und 6 Millimeter breite Ausfräsungen 29a und 29b angebracht.
Das Umbiegen der Längsseiten 23a, 23b und
die Ausfräsungen 29a, 29b bewirken, dass
die Eigenform der Schwingung des als Resonator wirkenden Bleches 23 über
die gesamte Wirkbreite, d. h. die Länge des Bleches 23,
möglichst gleichmäßig ausgeprägt
ist. Es hat sich gezeigt, dass bei entsprechender Variation der
Abmessungen und des Materials des Bleches 23 im Ultraschallbereich
oberhalb von 20 kHz, beispielsweise bei ca. 36 kHz, Eigenformen
auftreten, die einen genügend hohen Abstand zu Nachbarmoden
besitzen, so dass bei mittiger Anregung mit der entsprechenden Frequenz
das Blech 23 resonant und stabil mit dieser Frequenz schwingt,
wie das in 6 vereinfacht skizziert ist.
Die für die Schwingung aufgewandte Leistung des Ultraschallschwingers 24 im
Waschbetrieb, d. h. wenn das Blech an das getränkte Waschtuch 10 angestellt
ist und durch dieses auch eine gewissen Dämpfung erfährt,
liegt bei der beschriebenen Wirkbreite von 20 Zentimetern bei ca.
80 Watt.
-
In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach den 6 und 7 wird
das Blech 123 aus Titan gefertigt und besitzt eine Breite
von 32 mm und eine Dicke von 8 mm. Im Gegensatz zu dem Stahlblech
im Ausführungsbeispiel nach 3–5 besitzt
es keine Ausfräsungen. Jedoch sind die beiden stirnseitigen,
dem Waschtuch zugewandten Kanten des Metallkörpers bzw.
Bleches abgerundet. Dieses Blech 123 besitzt eine Eigenform
der Schwingung bei 41 kHz. In dieser Ausgestaltung lässt
sich wegen der günstigeren Materialkonstanten von Titan
ein größerer Abstand zu benachbarten Schwingungsmoden und
demzufolge eine größere Stabilität der
durch den Ultraschallgeber 124 angeregten Schwingung in
der gewünschten Mode erzielen.
-
Wie
in der 2 dargestellt drücken die abgerundeten
beiden U-förmigen Schenkel des Profils 21 das
Waschtuch 10 gegen die Oberfläche des Gummituchs
GT. Zur Befeuchtung des Waschtuchs mit Waschflüssigkeit
sind entlang des Profils 21 Zuflussröhrchen 15 vorgesehen.
Durch die Waschflüssigkeit wird die von dem schwingenden
Metallteil 23 oder 123 an der Berührlinie
mit dem Waschtuch 10 abgegebene Ultraschallenergie effektiv
an die Oberfläche des Gummituchs GT herangeführt
und kann dort an der Gummituchoberfläche anhaftenden Schmutz
und Farbreste aufgrund der Kavitation von in der Flüssigkeit
entstehenden Gasblasen lösen.
-
Natürlich
ist es auch möglich, anstelle eines einzigen Metallteils 23 mehrere
einzelne Metallteile und die jeweils zugehörigen Ultraschallschwinger
in dem Profil 21 anzuordnen.
-
Aus
fertigungstechnischen Gründen kann es zweckmäßig
sein, für Druckmaschinentypen mit unterschiedlichen Formatbreiten
bzw. Zylinderlängen Wascheinrichtungen vorzusehen, die
mehrere Ultraschalleinrichtungen mit gleichen Abmessungen enthalten,
also beispielsweise zwei für das 52er-Format, drei für
das 74er-Format, vier für das Format 105, usw.
Dieser Fall ist in der 7 dargestellt. Dort ist mit 110 das über
den Gummituchzylinder GZ der Druckmaschine gezogene Waschtuch bezeichnet.
In dem linienförmigen Bereich, in dem das Waschtuch 110 an
das auf die Oberfläche des Gummituchzylinders aufgespannte
Gummituch GT gedrückt ist, sind nebeneinander vier gleichartige
Ultraschalleinrichtungen wie sie in den 2 bis 5 oder 6–7 dargestellt
sind angeordnet. Der Abstand zwischen den als Resonatoren wirkenden Edelstahlblechen 23, 33, 43, 53 beträgt
ca. 0,3 Millimeter. Es hat sich gezeigt, dass ein geringer Abstand zwischen
den „Resonatoren” das Waschergebnis nicht negativ
beeinflusst bzw. dass sich beim Waschen keine Streifen ausbilden,
die durch ein Versetzen der Wascheinrichtung durch einen zweiten Waschgang
oder eine Überlagerung der „Resonatoren” zu
beseitigen wären.
-
Angeschlossen
sind die vier Ultraschallschwinger, mit denen die „Resonatoren” erregt
werden, an einen gemeinsamen Resonanzverstärker 30, der
auf die Frequenz der „Resonatoren” abgestimmt ist.
Fertigungsbedingte geringe Differenzen in den Eigenfrequenzen der
Resonatorbleche (23, 33, 43, 53) können
durch geringfügiges Abschleifen oder Abdrehen der zylindrischen
Massen (136, s. 2 und 3) auch
nachträglich noch ausgeglichen werden. Auf diese Weise
werden die Eigenfrequenzen der schwingenden Systeme bestehend aus
den Ultraschallgebern 24, 34, 44, 54 und
den zugeordneten Resonatorblechen 23, 33, 43, 53 auf
den selben Wert abgestimmt. Diese Frequenzabstimmung lässt
sich jedoch auch anders vornehmen. In einem nicht dargestellten
alternativen Ausführungsbeispiel besitzt der Resonanzverstärker
vier Kanäle, die separat in ihrer Frequenz abgestimmt werden
können. Durch entsprechende und an sich bekannte Schaltungsanordnungen
im Resonanzverstärker lässt sich erreichen, dass
sich die Frequenz der erzeugten Schwingung der vier Kanäle
des Resonanzverstärkers automatisch an die Eigenfrequenzen
der vier Resonatorbleche 23, 33, 43, 53 anpasst.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispiels
beschrieben, bei dem ein auf den Gummituchzylinder (GTZ) einer Druckmaschine
aufgespanntes Gummituch (GT) gereinigt wird. Sie ist jedoch auch
für die Reinigung nicht nur von zylindrischen Flächen
in anderen Maschinen, Geräten oder Anlagen einsetzbar.
Vielmehr kann sie auch zur Reinigung von ebenen Flächen
verwendet werden, wobei dann über einen geeigneten Antrieb eine
Relativbewegung zwischen der Wascheinrichtung und der zu reinigenden
Oberfläche bewirkt wird.
-
- 10
- Waschtuch
- 11
- Andrückelement
- 11
- Vorratswickel
- 11b
- Aufnahmewickel
- 13
-
- 13a,
13b,
- zylindrische
Masse
- 13c,
13d
- piezokeramische
Schicht
- 14
- Unterseite
des Ultraschallschwingers
- 15
- Zuflussröhrchen
- 21
- Andrückelement
- 22
- Längsschlitz
- 23
- Metallteil
- 23a,
23b
- Längsseiten
des Metallteils
- 24
- Ultraschallgeber
- 25
- Kontaktscheibe
- 26
- Spannflansch
- 27
- Aufnahmeteil
- 28a,
28b
- Schraubenlöcher
- 29a,
29b
- Ausfräsungen
- 30
- Resonanzverstärker
- 33
- Metallkörper,
Resonatoren
- 34
- Ultraschallgeber
- 43
- Metallkörper,
Resonatoren
- 44
- Ultraschallgeber
- 53
- Metallkörper,
Resonatoren
- 54
- Ultraschallgeber
- 110
- Waschtuch
- 123
- Blech
- 124
- Ultraschallgeber
- FW
- Farbwerk
- GDZ
- Gegendruckzylinder
- GT
- Gummituch
- GTW
- Gummituchwascheinrichtung
- GTZ
- Gummituchzylinder
- PB
- Papierbogen
- PLZ
- Plattenzylinder
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 03/011599 [0002]
- - DE 10063987 A1 [0002]
- - DE 19732060 [0002]
- - JP 11-70641 [0003]