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Die Erfindung betrifft eine Verarbeitungsmaschine mit einer Reinigungseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben dieser Verarbeitungsmaschine mit Reinigungseinrichtung nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. Die Verarbeitungsmaschine kann insbesondere als Druckmaschine oder Lackiermaschine ausgebildet sein.
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DE 42 41 575 A1 offenbart eine Druckmaschine mit einer Reinigungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Reinigen von Druckmaschinenzylindern. Die Reinigungsvorrichtung ist zum kontaktfreien Entfernen von Verunreinigungen, wie Farbreste, Fasern und Staub, von den Zylinderoberflächen in Druckwerken der Druckmaschine ausgebildet, wobei eine mindestens einen Laserstrahl erzeugende Laserstrahleinrichtung vorgesehen ist. Der Laserstrahl ist auf die zu reinigende Zylinderoberfläche, insbesondere die eines Gummituchzylinders, gerichtet und entfernt die dort vorhandenen Verunreinigungen ohne die Zylinderoberfläche zu verändern. Der mindestens eine Laserstrahl wird dabei mit zumindest einem Spiegel auf seinem Weg vom Laserstrahlerzeuger zu der zu reinigenden Zylinderoberfläche umgelenkt. Durch Schwenken eines Spiegels kann der Laserstrahl über den zu reinigenden Gummituchzylinder bewegt werden. Die Reinigungsvorrichtung kann eine Absaugvorrichtung aufweisen, welche die mittels Laserstrahl entfernten Verunreinigungen von der zu reinigende Zylinderoberfläche absaugt. Mit Bezug zur Rotationsrichtung des zu reinigenden Gummituchzylinders ist die Reinigungsvorrichtung dem Kontaktspalt bzw. dem Druckspalt vorgeordnet.
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Aus
DE 44 27 152 A1 ist ein Verfahren zum Reinigen von Druckformen, insbesondere von Tiefdruckformen auf Zylindern bzw. Walzen, einschließlich Rasterwalzen, bekannt. Mittels gepulster Laserstrahlen werden die in den Vertiefungen der Zylinder bzw. Walzen enthaltenen Farbreste entfernt. Die Laserstrahlpositionierung erfolgt mittels Umlenkspiegel. Der zu reinigende Zylinder bzw. die Walze ist drehbar um die Mittelachse mit einer Antriebseinrichtung lösbar gekuppelt und ist mittels eines Schlittens verfahrbar, so dass mit dessen Vorschub eine axiale Verschiebung des Zylinder bzw. der Walze realisierbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verarbeitungsmaschine und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, die kontaktfrei die Verunreinigungen von einer Zylinderoberfläche eines Zylinders entfernen.
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Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Ausbildungsmerkmale von Anspruch 1 und 8 gelöst. Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Ein erster Vorteil ist darin begründet, dass in einer Verarbeitungsmaschine Verunreinigungen, wie Druckfarbe, Lack, Papierstaub, Füllstoffpartikel, ggf. Puder, Staub etc., von einer Zylinderoberfläche zumindest eines Zylinders kontaktfrei, d. h. ohne Einsatz mechanischer Reinigungselemente, wie insbesondere Bürstenwalzen oder Reinigungstücher, gereinigt werden können. Unter dem Begriff Zylinderoberfläche oder Zylinderoberflächen sind die Oberflächen einzelner oder sämtlicher Zylinder, wie Druckformzylinder (Plattenzylinder, Flexodruckzylinder), Gummituchzylinder (Übertragungszylinder) und Gegendruckzylinder (Farbe/Lack führender oder Bedruckstoff führender Zylinder), der Verarbeitungsmaschine zu verstehen, auf denen sich die o. g. Verunreinigungen ansammeln können oder die zumindest Druckfarbe oder Lack führen. Bei Bedarf können auch Walzen eines Farbwerks, eines Feuchtwerks oder einer Walze einer Dosiereinrichtung, beispielsweise einer Rasterwalze (mit Kammerrakel), gereinigt werden.
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Die Verarbeitungsmaschine kann für die Verarbeitung von Bedruckstoffen in Form von Bogenmaterial oder Bahnmaterial ausgelegt sein und kann eine Bogenrotationsdruckmaschine oder eine Rollenrotationsdruckmaschine sein.
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Als zweiter Vorteil kann genannt werden, dass je eine Reinigungseinrichtung vorgesehen ist, die mittels Laserstrahl oder Laserstrahlen kontaktfrei die jeweils benachbarte Zylinderoberfläche eines Zylinders reinigt, so dass die bereits genannten Verunreinigungen, einschließlich Druckfarbe und/oder Lack, von der Zylinderoberfläche entfernt werden können. Mittels der kontaktfreien Reinigung können die Standzeiten oder Rüstzeiten an der Verarbeitungsmaschine spürbar reduziert werden. Von Vorteil ist bei der kontaktlosen Reinigung weiterhin, dass an sich bekannte mechanische, als Bürstenwaschvorrichtungen oder Tuchwaschvorrichtungen ausgebildete Reinigungseinrichtungen, welche mit wenigstens einem Reinigungsfluid, wie Waschmittel und/oder Wasser, arbeiten, hinfällig sind. Somit entfällt der Einsatz von Reinigungsfluid sowie Versorgungs- und Entsorgungsleitungen, weiterhin von elektrischen und/oder mechanischen Komponenten, wie Antriebe, Getriebemechanismen etc.. Ebenso entfällt der weitere Aufwand, wie beispielsweise das Sammeln und Entsorgen von Reinigungsfluid oder Reinigungstüchern und/oder der Anfall von Makulatur. Das Entstehen von explosiven Gasgemischen kann vermieden werden, da derartige Reinigungsfluida nicht erforderlich sind. Die Rüstzeiten bzw. Stillstandszeiten und Reinigungsintervalle können bei der vorliegenden Erfindung spürbar oder vollständig reduziert sein. Im Gegensatz zu den mechanischen Reinigungseinrichtungen ist das Reinigen von Zylinderoberflächen mit Laserstrahlen nach der vorliegenden Erfindung umweltschonend.
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Ein dritter Vorteil ergibt sich dadurch, dass zumindest eine Zylinderoberfläche oder mehrere Zylinderoberflächen in der Verarbeitungsmaschine bei einer Druckunterbrechung oder bei bevorzugt laufendem Druckbetrieb mittels Laserstrahlen gereinigt werden können.
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Parallel zum laufenden Druckbetrieb kann mittels Laserstrahl bzw. Laserstrahlen die jeweilige Zylinderoberfläche eines Zylinders gereinigt werden, so dass einem Aufbau von Verunreinigungen auf der entsprechenden Zylinderoberfläche bereits frühzeitig entgegen gewirkt werden kann. Hierzu ist zumindest ein Reinigungskopf einer Reinigungseinrichtung mit Bezug zur Rotationsrichtung des zu reinigenden Zylinders dessen Kontaktspalt bzw. Druckspalt nachgeordnet. Der zu reinigende Zylinder kann somit in Rotationsrichtung vor einem mit einem benachbarten, weiteren Zylinder gebildeten Kontaktspalt bzw. Druckspalt das jeweilige Medium, insbesondere Druckfarbe oder Lack, im Druckbetrieb führen, im Kontaktspalt das Medium an einen benachbarten Zylinder oder den Bedruckstoff übertragen und in Rotationsrichtung nach diesem Kontaktspalt bzw. Druckspalt kann die Reinigung der entsprechenden Zylinderoberfläche des Zylinders erfolgen. Dabei kann vorzugsweise die Intensität des Reinigungsprozesses beeinflusst werden, so dass das Sujet von Druckfarbe oder Lack sowie möglichen Verunreinigungen auf der jeweiligen Zylinderoberfläche bzw. die Druckqualität auf dem Bedruckstoff nicht spürbar beeinträchtigt sind. Damit kann ein stabiler, qualitätsgerechter Verarbeitungsprozess gewährleistet werden und das Verschmutzen von Zylinderoberflächen, beispielsweise bei Gummitüchern, eines Zylinders kann sich nicht mehr einstellen.
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Bei einer Unterbrechung des Verarbeitungsprozesses kann zumindest der zu reinigende Zylinder oder eine den zu reinigenden Zylinder einschließende Baugruppe während des Reinigungsprozesses weiterhin rotativ angetrieben sein. Bei einem laufenden Verarbeitungsprozess kann zumindest der zu reinigende Zylinder oder eine den zu reinigenden Zylinder einschließende Baugruppe oder die jeweilige gesamte Druckeinheit angetrieben sein. Der Antrieb der zu reinigenden Zylinder kann mittels Hauptantrieb oder mittels Einzelantriebsmotor realisiert sein.
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Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dabei zeigen schematisch:
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1 eine Verarbeitungsmaschine mit Reinigungseinrichtung.
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Eine Verarbeitungsmaschine ist gemäß 1 als eine Offsetdruckmaschine, beispielsweise als Rollenrotationsdruckmaschine, ausgebildet, welche mehrere Druckeinheiten 1 bis 4 für den Mehrfarbendruck aufweist.
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Im vorliegenden Beispiel umfassen die Druckeinheiten 1 bis 4 jeweils ein oberes und ein unteres Druckwerk, welches jeweils je einen Gummituchzylinder 7, je einen mit dem Gummituchzylinder 7 in Kontakt (Kontaktspalt 14) befindlichen Druckformzylinder 6 sowie zumindest je ein Farbwerk 5 umfasst. Bei Bedarf kann dem jeweiligen Druckformzylinder 6 ein Feuchtwerk (nicht gezeigt) in Wirkverbindung zugeordnet sein. Alternativ kann dem jeweiligen Druckformzylinder 6 oder dem jeweiligen Gummituchzylinder 7 eine Dosiereinrichtung für ein Medium, wie beispielsweise Lack, zugeordnet sein.
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Die beiden Gummituchzylinder 7 jeder Druckeinheit 1 bis 4 bilden einen Kontakt- bzw. Druckspalt 14. In diesem Kontaktspalt 14 wird zwischen den Gummituchzylindern 7 des oberen und unteren Druckwerks jeder Druckeinheit 1 bis 4 in Förderrichtung 13 ein Bedruckstoff 9 geführt, welcher hier als Bahnmaterial ausgebildet ist. Dabei kann der Bedruckstoff 9 auf beiden Seiten (Oberseite und Unterseite) gleichzeitig bedruckt werden. Dieses Arbeitsprinzip ist auch in der Drucktechnik unter dem Begriff ”blanket-to-blanket” bekannt. Die Druckeinheiten 1 bis 4 sind jedoch nicht auf diese Betriebsweise beschränkt. Vielmehr kann ein Druckformzylinder 6 in wenigstens einer der Druckeinheiten 1 bis 4 von seinem benachbarten Gummituchzylinder 7 außer Kontakt gebracht werden, so dass dieser Gummituchzylinder 7 als einzelner, den Bedruckstoff 9 führender Gegendruckzylinder 7 im Kontaktspalt 14 wirkt. In dieser Ausbildung wird der Bedruckstoff 9 über den entsprechenden Gummituchzylinder 7 nur einseitig bedruckt.
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Die Verarbeitungsmaschine umfasst eine Reinigungseinrichtung, welche zumindest einen Lasergenerator 12 und ein Verteilersystem 11 umfasst.
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Weiterhin umfasst die Reinigungseinrichtung zumindest einen Reinigungskopf 8, umfassend zumindest eine Reinigungsoptik, welcher mit einem freien Ende eines Lichtwellenleiters 10, beispielsweise Lichtleitkabel, über diesen mit dem Verteilersystem 11 bzw. Lasergenerator 12 schaltungstechnisch und datentechnisch gekoppelt ist.
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Der vom Lasergenerator 12 erzeugte, wenigstens eine Laserstrahl wird dem Verteilersystem 11 zugeführt und in die jeweiligen Lichtwellenleiter 10 verteilt und von dort an den jeweiligen endseitig gekoppelten Reinigungskopf 8 zugeführt. Je nach Ausbildung des Lasergenerators 12 kann der Laserstrahl bzw. können die Laserstrahlen auf einen Reinigungskopf 8 oder mehrere Reinigungsköpfe 8 verteilt werden. Diese Verteilung kann gleichzeitig oder nacheinander bzw. intermittierend erfolgen.
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Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 1 die Reinigungsköpfe 8 lediglich dem jeweiligen Gummituchzylinder 7 in Wirkverbindung zugeordnet dargestellt. Ergänzend wird hingewiesen, dass ebenso je ein Reinigungskopf 8 einem Druckformzylinder 6 und/oder einem den Bedruckstoff führenden Gegendruckzylinder 7 zugeordnet sein kann.
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Die Verarbeitungsmaschine kann eine Maschinensteuerung aufweisen, welche mit der Reinigungseinrichtung, zumindest einschließlich des Lasergenerators 12, des Verteilersystems 11 und wenigstens einem Reinigungskopf 8, schaltungstechnisch und datentechnisch gekoppelt ist. Der Lasergenerator 12 kann bevorzugt ein diodengepumpter Festkörper-Laser, der als Faser- oder Scheibenlaser ausgeführt ist, sein oder ausschließlich aus einer oder mehreren Laserdioden bestehen. Die Strahlen des Lasergenerators 12 können mittels der Lichtwellenleiter 10 dem entsprechenden Reinigungskopf 8 zugeführt werden. Dabei kann die Zuführung der Laserstrahlen intermittierend von Reinigungskopf 8 zu Reinigungskopf 8 bzw. von Druckmaschinenzylinder 6, 7, z. B. dem Gummituchzylinder 6, zu dem weiteren Druckmaschinenzylinder 6, 7, z. B. dem weiteren Gummituchzylinder 6, erfolgen.
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Jeder Reinigungskopf 8 kann jeweils in baugleicher Ausführung einem Druckmaschinenzylinder 6, 7 zugeordnet sein, der als Druckformzylinder 6, Gummituchzylinder 7 oder alternativ als Gegendruckzylinder 7 ausgebildet ist. Bei Bedarf kann ein derartiger Reinigungskopf 8 auch einer jeweiligen Walze eines Farbwerks 5, Feuchtwerks oder einer Walze einer Dosiereinrichtung, beispielsweise einer Rasterwalze (mit Kammerrakel), in Wirkverbindung zugeordnet sein.
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Die jeweilige Reinigungskopf 8 ist motorisch antreibbar auf je einer Lineareinheit angeordnet. Die Lineareinheit ist achsparallel in einem Abstand zu der zu reinigenden Zylinderoberfläche, hier dem jeweiligen Gummituchzylinder 7, ortsfest angeordnet und erstreckt sich zumindest über die volle Zylinderbreite. Der Reinigungskopf 8 ist achsparallel zur jeweils zu reinigenden, Zylinderoberfläche eines rotativ antreibbaren Zylinders 6, 7, hier dem Gummituchzylinder 6, axial hin und her bewegbar. Der an dem jeweiligen Reinigungskopf 8 in Richtung Zylinderoberfläche (hier des Gummituchzylinders 6) austretende Laserstrahl wird auf die zu reinigende Zylinderoberfläche des entsprechenden Druckmaschinenzylinders 6, 7 geführt. Bei der vorliegenden Ausbildung wird mittels der Lichtwellenleiter 10 der Laserstrahl bzw. werden die Laserstrahlen an den jeweiligen Reinigungskopf 8 transportiert und die aus dem Stand der Technik bekannten, schmutzempfindlichen Umlenkspiegel sind hinfällig.
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Ein jeweiliger Reinigungskopf 8 umfasst eine Reinigungsoptik, die wenigstens einen Laserstrahl auf die jeweils zu reinigende Zylinderoberfläche projiziert. Dabei wird die auf der jeweiligen Zylinderoberfläche zumindest eine vorhandene Verunreinigung im Wesentlichen thermisch, vorzugsweise durch eine punktgenaue oder flächenbezogene Verdampfung, beseitigt.
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In einer Ausbildung kann jeder Reinigungskopf 8 in Rotationsrichtung der zu reinigenden Zylinderoberfläche des jeweiligen Zylinders 6, 7 nach einem Kontaktspalt 14 mit einer benachbarten Zylinderoberfläche eines weiteren Zylinders 6, 7 angeordnet sein. Damit ist es möglich die Reinigung der jeweiligen Zylinderoberfläche bei rotierenden Zylindern 6, 7 parallel zum Druckbetrieb durchzuführen. Alternativ kann ein jeweiliger Reinigungskopf 8 in Rotationsrichtung der zu reinigenden Zylinderoberfläche des Zylinders 6, 7 vor einem Kontaktspalt 14 mit einer benachbarten Zylinderoberfläche eines weiteren Zylinders 6, 7 angeordnet sein. Hierbei kann jedoch keine Reinigung parallel zum Druckbetrieb erfolgen.
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Der jeweilige Reinigungskopf 8 kann weiterhin eine Absaugvorrichtung umfassen, die mit einer Saugquelle leitungsseitig gekoppelt ist, zwecks Abführung der bei aktiviertem Laser in die dampfförmige Phase übergegangen Verunreinigungen. Die Absaugvorrichtung kann mit einer nachgeordneten thermischen Verbrennungseinrichtung, beispielsweise einem Trockner, leitungsseitig gekoppelt sein. Alternativ kann die Absaugvorrichtung die Verunreinigungen in eine mit dieser leitungsseitig gekoppelten Auffangeinrichtung einleiten.
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Die Reinigungsoptik, d. h. die Optik des wenigstens einen Laserstrahls, am jeweiligen Reinigungskopf 8 kann in einer weiteren Ausbildung mit wenigstens einer Blasluftströmung kontinuierlich oder periodisch umströmt und dabei gereinigt werden. Damit kann einer frühzeitigen Verschmutzung der Reinigungsoptik entgegen gewirkt werden.
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Der jeweilige Reinigungskopf 8 kann zur Erzeugung der Laserstrahlgeometrie auf der jeweiligen zu reinigenden Zylinderoberfläche beispielsweise eine fest eingestellte Fokussiereinrichtung oder einen Galvospiegel die einen Laserstrahl derart ablenken, dass dieser als Kreis oder Polygon auf die zu reinigende Zylinderoberfläche auftritt, umfassen. Galvospiegel sind Spiegel mit einem oder mehreren Galvo-Antrieben, die mit relativ hoher Geschwindigkeit die Bewegung des wenigstens einen Spiegels realisieren. Dadurch kann ein Laserpunkt als Fläche erscheinen.
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Das Arbeitsverfahren erfolgt in folgenden Schritten:
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1. Schritt
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In dem Lasergenerator 12 wird zumindest ein Laserstrahl erzeugt. Der Laserstrahl kann mittels eines gepulsten Festkörper-Laserprinzips mit einer Frequenz erzeugt werden. Der Laser kann in seiner Wellenlänge durchstimmbar sein, so dass eine stufenlose Leistungsskalierung möglich wird. Beispielsweise kann ein VCSEL- oder VECSEL-Laser (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser) mit einer durchstimmbaren Wellenlänge von 300 bis 2000 nm eingesetzt werden, so dass eine stufenlose Leistungsskalierung möglich wird. Alternativ kann sich auch auf eine Wellenlänge von beispielsweise 1064 nm festgelegt werden.
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2. Schritt
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Anschließend wird der wenigstens eine Laserstrahl vom Lasergenerator 12 einem Verteilersystem 11 zugeführt und von dort auf eine Mehrzahl von Lichtwellenleiter 10 verteilt und an den jeweils endseitig zugeordneten Reinigungskopf 8 der Reinigungseinrichtung zugeführt. Das Verteilersystem kann einen oder mehrere Spiegel zur Weiterleitung bzw. Verteilung der Laserstrahlen auf die Lichtwellenleiter 10 umfassen.
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3. Schritt
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Danach wird mittels der Reinigungsoptik am jeweiligen Reinigungskopf 8 der Laserstrahl auf die Zylinderoberfläche des jeweiligen, rotativ angetriebenen Druckmaschinenzylinders 6, 7 gerichtet zugeführt. Optional kann weiterhin der Laserstrahl in achsparalleler Richtung zur jeweiligen Zylinderoberfläche hin und her bewegt werden.
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4. Schritt
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Dazu parallel werden mittels des Laserstrahls die Verunreinigungen auf der Zylinderoberfläche des jeweiligen Druckmaschinenzylinders 6, 7 entfernt.
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5. Schritt
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Danach wird mittels der Absaugvorrichtung die thermisch entfernten, in die gasförmige Phase übergangenen Verunreinigungen abgesaugt werden. Bevorzugt wird die die Reinigung der jeweiligen Zylinderoberfläche eines Zylinders 6, 7 mittels Laserstrahl parallel zum Druckbetrieb bzw. Verarbeitungsprozess durchgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erste Druckeinheit
- 2
- zweite Druckeinheit
- 3
- dritte Druckeinheit
- 4
- vierte Druckeinheit
- 5
- Farbwerk
- 6
- Druckformzylinder
- 7
- Gummituchzylinder
- 8
- Reinigungskopf
- 9
- Bedruckstoff
- 10
- Lichtwellenleiter
- 11
- Verteilersystem
- 12
- Lasergenerator
- 13
- Förderrichtung
- 14
- Kontaktspalt (Druckspalt)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4241575 A1 [0002]
- DE 4427152 A1 [0003]
