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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Farbdosiereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Druckmaschine mit einer solchen Farbdosiereinrichtung.
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Offset-Druckmaschinen enthalten sogenannte Farbwerke, mit denen Farbe aus einem Vorratsbehälter auf eine oder mehrere rotierende Farbwalzen aufgebracht wird. Dazu wird die Farbe in einem Vorratsbehälter unter Druck gesetzt, so dass sie den Vorratsbehälter über einen Schlauch verlässt und zur Austrittsöffnung über den Farbwalzen gelangt. Dabei ist es wichtig, dass die Farbe nach dem Verlassen der Austrittsöffnung möglichst gleichmäßig auf den Farbwalzen verteilt wird und eine genau definierte Dicke aufweist, ansonsten leidet die Qualität des Druckbildes.
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Eine solche Farbdosiervorrichtung für ein konventionelles Farbwerk einer Offset-Druckmaschine ist aus
DE 198 59 436 A1 bekannt. Die Farbdosiervorrichtung ist hier in einem Farbwerk einer Druckmaschine angeordnet, wobei das Farbwerk über mehrere Reibzylinder, Farbübertragwalzen, Farbauftragswalzen, ein Farbreservoir für die Druckfarbe und eine Farbdosiervorrichtung mit wenigstens einem elektrisch steuerbaren Ventil zur Dosierung der Druckfarbe verfügt. Damit die Farbe zu dem einen elektrisch steuerbaren Ventil gelangen kann, besitzt die Farbdosiervorrichtung eine Hochdruckpumpe, welche die Farbe in dem Farbreservoir unter einen hohen Druck setzt, so dass bei Öffnen des elektrisch steuerbaren Ventils Farbe aus der Farbdosiervorrichtung austritt und auf die Farbübertragungswalzen gelangt. Zur besseren Farbdosierung wird außerdem die Farbe vor dem Austritt aus der Farbdosiervorrichtung auf eine bestimmte Temperatur oberhalb der Raumtemperatur aufgeheizt, und es ist ein elektrisch steuerbares Ventil vorgesehen, welches über eine kurze Reaktionszeit verfügt und so eine genaue Dosierung der Farbe zulässt. Als bevorzugtes elektrisch steuerbares Ventil wird dabei ein piezoelektrisch angetriebenes Ventil verwendet. Ein solches piezoelektrisch angetriebenes Ventil weist eine geringere Reaktionszeit auf als Magnetventile, wie sie zum Beispiel in der Zeitschrift Zeitungstechnik, Juli/August 1996, Seite 30 beschrieben werden.
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Aus der
DE 20 43 078 A ist eine Einrichtung zur dosierten Abgabe eines flüssigen Mediums an Walzen in einem Druckwerk von Druckmaschinen bekannt.
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Aus der
DE 693 29 658 T2 ist eine Druckmaschine mit einem besonderen Bezug auf die Zufuhr von Druckfarbe an einen Druckzylinder bekannt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Farbdosiervorrichtung für eine Druckmaschine zu schaffen, welche flexibel an unterschiedliche Formate insbesondere mit unterschiedlicher Breite anpassbar ist und welche eine einfache und kostengünstige Wartung sowie Rüstzeitverkürzung erlaubt, wozu auch eine schnelle und weitgehend automatische Reinigung der farbführenden Teile der Farbdosiereinrichtung zählt. Eine solche unkomplizierte Wartung soll insbesondere beim Reinigen der Farbdosiervorrichtung bei Farbwechsel in der Druckmaschine möglich sein. Es ist außerdem eine Aufgabe, eine Druckmaschine mit einer solchen Farbdosiervorrichtung zu schaffen.
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Gelöst wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung, welche die Merkmale gemäß Patentanspruch 1 oder Patentanspruch 19 aufweist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Zur Erreichung eines sauberen Druckbildes kommt es in einer Druckmaschine entscheidend auf das Farbwerk an. Das Farbwerk einer Rollenoffset-Druckmaschine besteht dabei meistens aus mehreren drehbar angetriebenen Walzen, über die die Farbe aus einer Farbdosiervorrichtung auf das zu bedruckende Medium aufgebracht wird. Je besser und gleichmäßiger dabei die Farbe von der Farbdosiervorrichtung auf den Walzen verteilt wird, desto besser sieht das Druckbild aus. Aus diesem Grund ist es besonders wichtig, eine präzise Farbdosierung der Druckfarbe zu ermöglichen. Da die Farbe in einem Farbwerk einer Druckmaschine möglichst über die ganze Breite einer Druckwalze gleichmäßig verteilt werden soll, ist es daher von Vorteil, wenn nicht nur ein Farbdosierventil vorhanden ist, durch welches die Farbe auf die Farbwalzen gelangt, sondern wenn über die ganze Breite der Druckwalzen mehrere Farbventile vorhanden sind, wodurch die Druckfarbe über die gesamte Breite der Farbwalzen verteilt werden kann. Eine solche gleichmäßige Verteilung der Druckfarbe über die gesamte Breite einer Druckwalze ist mit der vorliegenden Erfindung problemlos möglich. Dazu sind mehrere Farbventile vorgesehen, welche über die gesamte Breite verteilt über einer Farbwalze angeordnet sind. Damit die Farbventile alle gleichmäßig mit Farbe versorgt werden können, ist zudem mindestens ein Farbversorgungskanal vorhanden, an dem sämtliche Farbventile befestigt sind. Auf diese Art und Weise kann für sämtliche Farbventile ein einheitliches Druckverhältnis hergestellt werden, da der Farbversorgungskanal diese einheitlichen Druckverhältnisse gewährleisten kann. Außerdem bietet der gemeinsame Farbversorgungskanal den Vorteil, dass nur ein Gerät zur Druckerzeugung wie zum Beispiel ein Kompressor vorhanden sein muss, welcher die Farbe aus einem Farbreservoir in den gemeinsamen Farbversorgungskanal pumpt. Da die Farbventile außerdem als Ventilmodule ausgeführt sind, ist es problemlos möglich, an einen schon vorhandenen Farbversorgungskanal weitere Ventilmodule anzuschrauben bzw. anderweitig zu befestigen oder einzelne Ventilmodule zur Wartung abzumontieren. Dies spart bei der Wartung des Farbwerks einer Druckmaschine erhebliche Kosten. Durch die Modulbauweise ist es problemlos möglich, dass die Ventilmodule durch die täglich an der Druckmaschine arbeitenden Drucker ausgetauscht werden, ohne dass die Anforderung eines Serviceteams des Druckmaschinenherstellers erforderlich wäre. Solche unkomplizierte Wartungsarbeiten sind nur möglich, da bei den Ventilmodulen sämtliche problematischen Einstellarbeiten wie Abdichten der Farbdosieröffnung durch Justage der Ventilnadel entfallen. Das einzusetzende fertige Ventilmodul befindet sich in einem betriebsbereiten Zustand und braucht nur noch in die Farbdosiereinrichtung einer Druckmaschine eingesetzt zu werden. Ein solcher Handgriff ist für einen Drucker problemlos zu bewerkstelligen. Es ist außerdem möglich, bei technischem Fortschritt neue Ventilmodule einzusetzen, welche zum Beispiel schneller und exakter arbeiten als die beim Erwerb der Druckmaschine eingebauten Ventilmodule.
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Die Ausgestaltung der Ventilmodule als elektrisch ansteuerbare, schnellschaltende Magnetventile hat den Vorteil, dass Magnetventile sich in der Automobilindustrie bei sogenannten Common-Rail-Dieselmotoren bewährt haben, da sie einen wartungsarmen und vor allen Dingen verschleißarmen Aufbau haben. Außerdem eignen sich Magnetventile aufgrund ihres Aufbaus auch deswegen besonders gut für den Einsatz in einer Farbdosiervorrichtung einer Druckmaschine, da sie bei Stromausfall die Öffnung des Magnetventils automatisch verschließen. Auf diese Art und Weise ist sichergestellt, dass bei Stromausfall keine Farbe aus dem Magnetventil austreten kann. Die Magnetventile aus der Automobilindustrie können allerdings nicht einfach für eine Farbdosiervorrichtung übernommen werden, da die Viskosität von Druckfarbe eine ganz andere ist als die von Benzin oder Diesel. Daher muss die Mechanik eines solchen Magnetventils gegenüber der durchströmenden Druckfarbe abgedichtet werden, weil sonst ein Verkleben der beweglichen Bauteile erfolgen wurde.
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Ein weiterer Vorteil eines Magnetventils zum Beispiel gegenüber einem piezoelektrisch angetriebenen Ventil ist, dass Magnetventile eine wesentlich höhere Lebensdauer aufweisen und vor allen Dingen unempfindlicher gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit sind. Da in einem Farbwerk einer Druckmaschine aber von Natur aus eine relativ hohe Luftfeuchtigkeit herrscht, wäre zum Beispiel piezoelektrisch angetriebenen Ventilen keine hohe Lebensdauer in einer Druckmaschine beschieden. Aus diesem Grund müssen piezoelektrisch angetriebene Ventile in Druckmaschinen aufwendig gekapselt werden bzw. mit trockener Luft umspult werden. Dies ist jedoch sehr teuer und erfordert eine aufwendige Konstruktionslösung. Des Weiteren ist der Ventilhub in einem piezoelektrisch angetriebenen Ventil sehr begrenzt, während er bei einem Magnetventil relativ einfach veränderbar ist. Auch die Abdichtung an der Dosieröffnung des Farbventils profitiert von einem Magnetventil, da hier keine Querkraftbelastung auf die Dichtung einwirken kann. Die eindimensionale Hubbewegung des Magnetventils verhindert diese Querkraftbelastung weitestgehend.
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Sind die Ventilmodule mit dem Farbversorgungskanal bzw. dessen Träger lösbar verbunden, so bietet das den Vorteil, dass einzelne Ventilmodule jederzeit ausgetauscht werden können. Dies führt dazu, dass, wie oben schon erwähnt, Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten an den Ventilmodulen einfacherer und kostengünstiger vorgenommen werden können. Dazu müssen nur die Verbindungen der Ventilmodule mit dem Farbversorgungskanal bzw. dessen Träger gelost werden, und das gewünschte Ventilmodul kann entnommen werden. Ob die Ventilmodule dabei direkt an dem Äußeren des Farbversorgungskanals oder an einem Träger des Farbwerks einer Druckmaschine, welcher den Farbversorgungskanal aufnimmt, befestigt sind, spielt dabei keine entscheidende Rolle.
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Eine Möglichkeit, die Ventilmodule am Farbversorgungskanal oder seinem Träger zu befestigen, stellt eine Schraubverbindung dar. Dies erlaubt ein besonders einfaches Auswechseln der Ventilmodule.
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Alternativ können die Ventilmodule mit dem Farbversorgungskanal oder seinem Träger auch mittels einer Steckverbindung verbunden sein. Dies kann zum Beispiel durch Einclipsen der Ventilmodule in den Farbversorgungskanal oder seinen Träger geschehen. Auf diese Art und Weise können die Ventilmodule ohne Werkzeug gewechselt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind am Farbversorgungskanal bzw. seinem Träger elektrische Anschlüssen vorhanden, mit welchen die elektrischen Anschlüsse der Ventilmodule mittels Steckverbindung verbindbar sind. Auf diese Art und Weise können die elektrischen Anschlüsse der Ventilmodule an die elektrische Steuerung des gesamten Farbwerks einer Druckmaschine leicht und unkompliziert hergestellt werden. Nach der Montage der Ventilmodule am Farbversorgungskanal bzw. seinem Träger müssen die elektrischen Kabel der Ventilmodule dann lediglich noch in die am Farbversorgungskanal oder seinem Träger vorhandenen elektrischen Anschlüsse eingesteckt werden, wodurch die Ventilmodule mit elektrischem Strom versorgt werden können und Signale mit der Steuereinheit des Farbwerks austauschen können.
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Es ist weiterhin von großem Vorteil, wenn der Farbversorgungskanal Heizelemente zur Beheizung des Inneren des Farbkanals aufweist. Da die Druckfarbe in dem Farbwerk einer Druckmaschine nur dann verarbeitet werden kann, wenn sie eine bestimmte Temperatur aufweist, ist es auf jeden Fall erforderlich, die Druckfarbe auf diese Betriebstemperatur zu erwärmen. Dieses Erwärmen der Farbtemperatur übernehmen die Heizelemente, welche im oder am Farbversorgungskanal montiert sind. Durch eine gleichmäßige Anordnung mehrerer Heizelemente verteilt über den gesamten Farbversorgungskanal ist es möglich sicherzustellen, dass die Farbe im gesamten Farbversorgungskanal annähernd die gleiche Betriebstemperatur aufweist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Farbversorgungskanal wenigstens einen Temperatursensor aufweist. Mit diesem Temperatursensor ist die Überwachung der Farbtemperatur im Farbversorgungskanal möglich. Sind mehrere Temperatursensoren im oder am Farbversorgungskanal montiert, so kann die Farbtemperatur an mehreren Stellen im Farbversorgungskanal gemessen werden und so über die gesamte Länge des Farbversorgungskanals präzise in Verbindung mit den Heizelementen eingestellt werden, wodurch eine präzise Temperaturregelung möglich ist.
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Eine weitere Möglichkeit zur Einstellung der Farbtemperatur ist dann gegeben, wenn wenigstens eines der Ventilmodule ein Heizelement aufweist. Auf diese Art und Weise kann die Temperatur für jedes Ventilmodul separat eingestellt werden, was besonders bei längeren Farbversorgungskanälen wichtig ist, da es hier sehr schwierig ist, eine konstante Farbtemperatur über die gesamte Länge des Farbversorgungskanals sicherzustellen.
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Weist wenigstens eines der Ventilmodule einen Temperatursensor auf, so ist es möglich, die Farbtemperatur in diesem Ventilmodul exakt zu ermitteln und mittels der im Ventilmodul vorhandenen Heizelemente einzustellen. Auch dies trägt zu einer besonders exakten Regulierung der Farbtemperatur in dem gesamten Farbwerk einer Druckmaschine bei.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ventilmodule eine Dichtung aufweisen, welche dazu vorgesehen ist, die elektrische Spule gegenüber eindringender Farbe abzudichten. Dies ist für eine angemessene Lebensdauer eines Magnetventilmoduls unerlässlich, da sonst die gesamte Ventilmechanik mit der Druckfarbe in Verbindung kommen würde und wegen der hohen Viskosität der Druckfarbe verkleben würde. Dadurch unterscheiden sich die Magnetventilmodule auch von denen in der Automobilindustrie, da deren Mechanik vom Kraftstoff durchströmt wird. Als Dichtung für die Dosieröffnung eines Ventilmoduls eignen sich insbesondere Membrane, O-Ring-Dichtungen und Stangendichtungen. Eine Membrandichtung bietet den Vorteil, dass sie den Innenraum mit der Spule des Elektromagneten des Ventilmoduls hermetisch gegenüber eindringender Druckfarbe abdichtet. Eine Stangendichtung oder O-Ring-Dichtung bietet dagegen den großen Vorteil, dass die sogenannte Mediumskraft um ein Vielfaches niedriger ist, so dass die Kräfte, welche bei der Auslegung des Elektromagneten und der Rückstellfeder des Ventilmoduls zu beachten sind, ebenfalls um ein Mehrfaches niedriger sind. Dies erlaubt eine weniger massive Konstruktion des gesamten Ventilmoduls und führt zu weniger Baugröße und selbstverständlich geringeren Kosten.
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Bringt man in den Ventilmodulen die Heizelemente möglichst nahe an der Dosieröffnung der Ventilmodule an, so kann man exakt die Temperatur der Farbe zu dem Zeitpunkt einstellen, an dem sie das Ventil verlässt und auf die Farbwalzen auftrifft. Dies erlaubt eine noch exaktere Einstellung der Temperatur der Farbe über den gesamten Bereich der Farbwalzen hinweg.
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Ein weiterer Vorteil wird dadurch erreicht, dass der gemeinsame Farbversorgungskanal einen Grundkörper aufweist, welche durchgehende Bohrungen aufweist, welche den Farbversorgungskanal durchdringen, wobei die Bohrungen zur Aufnahme eines Ventilmoduls vorgesehen sind. Da bei einer solchen Bauweise werden die Ventilmodule komplett durch den Grundkörper des zentralen Farbversorgungskanal hindurch gesteckt, wodurch die Ventilmodule in unmittelbaren Kontakt mit der Farbe stehen, welche durch den Farbversorgungskanal gepumpt wird. Auf diese Art und Weise können extra Zuführungen vom zentralen Farbversorgungskanal zu den einzelnen Ventilmodulen vermieden werden, außerdem müssen die Ventilmodule nicht außen am Farbversorgungskanal angeflanscht werden und dort befestigt werden, sondern können einfach in den Farbversorgungskanal eingesteckt werden, was eine stabile Verbindung der Ventilmodule mit dem Grundkörper des zentralen Farbversorgungskanals garantiert. Sind die Bohrungen für die Ventilmodule mehreckig ausgeführt so ist es möglich die Ventilmodule verdrehsicher und verwackelsicher am Grundkörper des zentralen Farbversorgungskanals zu befestigen. Diese Aufgabe kann auf auch von einer kleinen seitlichen Nut in den Bohrungen in den Grundkörper übernommen werden, so dass ein falsches Einsetzen der Ventilmodule in die Bohrungen ausgeschlossen werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, einen zweigeteilten Grundkörper für den oder die Farbversorgungskanäle zu verwenden. In diesem Fall müssen die Farbversorgungskanäle nicht durch Bohrungen in den Grundkörper eingebracht werden, sondern können als Nuten in die beiden Teile des Grundkörpers hineingefräst werden, wodurch z. B. das Aufbringen einer Schutzschicht im Farbkanal einfacher zu handhaben ist. Die beiden Bauteile werden dann anschließend zusammengesetzt und bilden zusammen den oder die Farbkanäle.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den beigefügten Figuren zu entnehmen, außerdem wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
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1 eine modular aufgebaute Farbdosiervorrichtung, welche einen gemeinsamen Farbversorgungskanal zur Farbversorgung mehrerer Ventilmodule aufweist,
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2 ein Magnetventil mit Schließfeder als Teil eines Ventilmoduls,
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3 Draufsicht von oben auf ein Magnetventil als Teil eines Ventilmoduls,
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4 ein Ventilmodul in Einsteckbauweise in der Seitenansicht,
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5 einen Grundkörper eines Farbkanals zur Aufnahme eines Ventilmoduls in Einsteckbauweise in der Draufsicht von oben,
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6 eine Farbdosiervorrichtung mit zwei Farbkanälen in einem Grundkörper und einem geschlossenen Farbkreislauf,
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7 ein Kurzfarbwerk mit einer erfindungsgemäßen Farbdosiervorrichtung und
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8 eine erfindungsgemäße Farbdosiervorrichtung mit einer Waschanlage.
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Druckmaschinen weisen eine unterschiedliche Anzahl von Druckwerken auf. Dabei druckt jedes Druckwerk eine Farbe und muss eben mit derselben versorgt werden. Dazu ist in den Druckwerken jeweils ein Farbwerk vorhanden, welches die Farbe für den Druck aufbereitet. Jedes Farbwerk hat dazu eine Farbdosiervorrichtung, aus der die Farbe in das Farbwerk eintritt. Die der Erfindung zu Grunde liegende Farbdosiervorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Farbversorgungskanal 1 und an diesem Farbversorgungskanal 1 befestigten mehreren Ventilmodulen 8. Die in 1 gezeigte Farbdosiervorrichtung ist dazu mit fünf Ventilmodulen 8 versehen. Die Ventilmodule 8 sind dabei an der Außenseite des Farbversorgungskanal 1 befestigt. Als Befestigungen kommen wie in 1 gezeigt Schraubverbindungen 11 zum Einsatz, mit denen die Ventilmodule 8 an der Außenseite des Farbversorgungskanals 1 angeschraubt sind. Eine solche Schraubverbindung 11 ist leicht lösbar, wodurch die Ventilmodule 8 einfach austauschbar sind. Der in 1 gezeigte Farbversorgungskanal 1 weist in seinem Inneren einen kreisförmigen Querschnitt auf, während er an seiner Außenseite einen rechteckförmigen Querschnitt besitzt. Dieser rechteckförmige Querschnitt bietet eine gute Befestigungsfläche für die Ventilmodule 8.
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Als Ventilmodule 8 werden schnelle Magnetventile verwendet, deren Steuerung aus einem schnellen Elektromagnetaktor 5 besteht. Mittels dieses Aktors 5 werden die Ventilmodule 8 geöffnet und mittels dieser Schließfeder 21 geschlossen. Der Aktor 5 eines solchen Ventilmoduls 8 muss eine relativ hohe Schaltfrequenz aufweisen. Vorzugsweise liegt sie in einem Bereich von 1 kHz oder höher. Solche schnellen Magnetventile sind auch aus dem Automobilbau bei Einspritzanlagen in Common-Rail-Dieselmotoren bekannt. Zur Ansteuerung des Aktors 5 weisen die Ventilmodule 8 elektrische Steckverbindungen auf, über die die Elektromagnetaktoren 5 mit Strom versorgt werden können und so angesteuert werden können. Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Ventilmodule 8 jeweils ein Heizelement 6 aufweisen, mit dem die von den Ventilmodulen 8 zu dosierende Farbe in einen für den Betrieb besonders günstigen Temperaturbereich gebracht werden kann. Die Heizelemente 6 sind dabei so nahe wie möglich an der Austrittsöffnung 10 der Farbe aus dem Ventilmodul 8 angebracht. Die Austrittsöffnung 10 ist dafür vorgesehen, eine Punktdosierung vorzunehmen.
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Um die Farbe aus dem Farbversorgungskanal 1 in die Ventilmodule 8 zu transportieren, weist der Farbversorgungskanal 1 an den Stellen, an denen ein Ventilmodul 8 angebracht ist, kleine Öffnungen 2 auf. Durch diese Öffnungen 2 kann die Farbe aus dem Inneren des Farbversorgungskanal 1 in den Farbkanal 9 eines Ventilmoduls 8 gelangen. Zur besseren Wärmeleitung ist der Grundkörper des Farbversorgungskanal 1 vorzugsweise aus Aluminium bzw. einem anderen gut wärmeleitenden Material hergestellt.
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Des Weiteren weist jedes Ventilmodul 8 einen elektrischen Anschluss 12 auf, über welchen das Ventilmodul 8 von einer hier nicht gezeigten elektrischen Steuerung eines Farbwerks einer Druckmaschine gesteuert werden kann. Dazu kann jedes Ventilmodul 8 über seinen elektrischen Anschluss 12 entweder separat angesteuert werden oder, wenn die Ventilmodule 8 an einer gemeinsamen Steuerleitung hängen, können die Ventile 8 auch gemeinsam angesteuert werden. In diesem Fall ist es zweckmäßig, dass an der Außenseite des Farbversorgungskanals 1 ein Stromversorgungskabel 13 angebracht ist, welches über Steckverbindungen 14 verfügt, in die die elektrischen Steckverbindungen 12 der einzelnen Ventilmodule 8 eingesteckt werden können. Des Weiteren können über das elektrische Kabel 13 und die Steckverbindung 14 weitere elektrische Bauteile, wie Heizelemente und Temperatursensoren, mit Strom versorgt werden und ihre Signale mit dem Steuerungsrechner eines Farbwerks einer Druckmaschine austauschen.
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Da die Farbe in einer Druckmaschine nur dann sinnvoll verarbeitet werden kann, wenn sie eine bestimmte Betriebstemperatur aufweist, sind in der Farbdosierungsvorrichtung Heizelemente 3 und Temperatursensoren 4 vorgesehen. Die Heizelemente 3 sind dabei derart am Farbversorgungskanal 1 angeordnet, dass sie das Innere des Farbversorgungskanals 1 auf die gewünschte Temperatur aufheizen. Des Weiteren ist in der Nähe eines Heizelements 3 ein Temperatursensor 4 vorhanden, mit dem die Temperatur der Farbe im Farbversorgungskanal 1 kontrolliert werden kann. Bei zu niedriger bzw. zu hoher Farbtemperatur wird dann mittels der Heizelemente 3 eine Steuerung der Farbtemperatur vorgenommen. Um die Farbtemperatur möglichst exakt kurz vor dem Austritt aus einer Dosieröffnung 10 eines Ventilmoduls 8 steuern zu können, sind an den Ventilmodulen 8 weitere Heizelemente 6 und Temperatursensoren 7 vorhanden. Die Heizelemente 6 sind dabei möglichst nahe an der Dosieröffnung 10 angebracht, sodass die Temperatur beim Austritt der Farbe aus der Dosieröffnung 10 sehr exakt geregelt werden kann. Neben dem Heizelement ist dazu ein Temperatursensor 7 anbracht, mittels dessen die Farbtemperatur jederzeit gemessen werden kann. Diese Heizelemente 6 und Temperatursensoren 7 können über die elektrischen Anschlussstecker 12 der Ventilmodule 8 mit Strom versorgt werden bzw. elektrische Signale austauschen. Die Anschlussstecker 12 der Ventilmodule 8 können dabei entweder an der Außenseite des Farbdosierungskanals 1 direkt befestigt sein oder an einem Träger, welcher den Farbdosierungskanal 1 aufnimmt. Ein solcher Träger kann zum Beispiel ein Teil des Farbwerks einer Druckmaschine sein. Die Kombination der Heizelemente 3 im Farbversorgungskanal 1 mit dem Heizelementen 6 an den Ventilmodulen 8 erlaubt es außerdem, die beim Eintritt in den Farbversorgungskanal 1 kalte Farbe mittels der Heizelemente 3 auf eine gewisse Mindesttemperatur vorzuwärmen, welche Farbe dann mittels der weiteren Heizelemente 6 an den Ventilmodulen 8 auf die genaue Betriebstemperatur aufgewärmt werden kann.
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Ein einzelner für die Farbdosiervorrichtung in 1 bzw. 4/5 verwendeter Magnetventilaktor 5 als Teil eines Ventilmoduls 8 ist in 2 gezeigt. Dabei handelt es sich um ein Ventil, welches über einen Elektromagneten gesteuert wird. Kernstücke des Elektromagneten sind eine Spule 20 und eine Ankerscheibe 22. Wird nun die Spule 20 mit Strom versorgt, so wird die Ankerscheibe 22 in Richtung der Spule 20 angezogen. Befindet sich die Spule 20 im stromlosen Zustand, so wird die Ankerscheibe 22 mittels einer Schließfeder 21 von der Spule 20 abgestoßen. Auf diese Art und Weise kann die Ankerscheibe 22 hin- und herbewegt werden, wobei die Ankerscheibe 22 mit einer Ventilnadel 24 verbunden ist, welche die Dosieröffnung 10 eines Ventilmoduls 8 öffnet und schließt. Dabei ist an der Dosieröffnung 10 eine Düsenplatte 25 angebracht, sodass die Ventilnadel 24 im geschlossenen Zustand die Dosieröffnung 10 effektiv gegenüber austretender Farbe abdichten kann.
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Um zu verhindern, dass Farbe aus dem Bereich der Ventilnadel 24 in das Innere des Ventilantriebs gelangen kann, muss die Ventilnadel 24 mit der daran befestigten Ankerscheibe 22 gegenüber der Spule 20 abgedichtet sein. Dazu ist die Ventilnadel 24 von einer Membran 23 umgeben, welche dafür sorgt, dass keinerlei Farbe durch den die Ventilnadel 24 umgebenden Kanal in den Bereich der Spule 20 gelangen kann. Anstelle einer beweglichen Membran 23 können natürlich auch andere Dichtungen wie z. B. Stangendichtungen eingesetzt werden.
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Eine weitere Möglichkeit Ventilmodule 8 durch einen zentralen Farbversorgungskanal 1 in Modulbauweise mit Farbe zu versorgen zeigt 4. In der Seitenansicht ist hier ein Magnetventilmodul 8 zu sehen, welches durch den Grundkörper 1a eines Farbversorgungskanals 1 komplett durchgesteckt wird. Dazu ist der Grundkörper 1a des Farbversorgungskanals 1 in den Abständen in denen jeweils ein Ventilmodul 8 vorhanden ist mit Querbohrungen senkrecht zum Farbversorgungskanal 1 versehen, welche es ermöglichen, ein Ventilmodul 8 durch den Grundkörper 1a des Farbversorgungskanals 1 hindurch zu stecken. Auf der einen Seite des Grundkörpers 1a befindet sich dann die Farbdosieröffnung des Magnetventilmoduls 8 mit der dazugehörigen Düsenplatte 25. Auf der gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers 1a befinden sich dagegen die Befestigungsvorrichtungen 28 des Magnetventils 8 sowie der daran sich anschließende schnellschaltende Elektromagnetaktor 5. Als Befestigungsvorrichtung 28 wurden hier Sechskantschrauben gewählt, welche nach dem Durchstecken des Ventilmoduls 8 durch den Grundkörper 1a des Farbversorgungskanals 1 mittels eines gängigen Schraubenschlüssels angezogen werden können und so einen festen Sitz des gesamten Ventilsmoduls 8 ermöglicht. Das Ventilmodul 8 weist außerdem im Bereich des Grundkörpers 1a eine Einsteckhülse 26 auf, welche hier rund ausgebildet ist, wobei auch andere Formen möglich sind. Dazu kann insbesondere noch eine Orientierungsnut vorhanden sein, welche es ermöglicht, das Ventilmodul 8 nur in einer Position in den Grundkörper 1a einzustecken. Auf diese Art und Weise wird verhindert, dass Wartungspersonal ein Ventilmodul 8 falsch montiert.
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Das in 4 gezeigte Ventilmodul 8 in Durchsteckbauweise ermöglicht einen besonders kurzen Transportweg der Farbe aus dem Farbversorgungskanal 1 zur Farbdosieröffnung des Farbventilmoduls 8, denn hier befindet sich der Farbversorgungskanal 1 in unmittelbarer Nähe der Farbdosieröffnung und der dazugehörigen Kugeldichtung 25, so dass auf Farbkanälen 9 vom Farbversorgungskanal 1 zum Ventilmodul 8 wie bei der ersten Ausführungsform verzichtet werden kann. Der in 4 gezeigte Ventilmodulträger 27 dient außerdem der Stabilisierung des gesamten Ventilmoduls 8 mittels der Schrauben 28 in der Durchstecköffnung des Grundkörpers 1a. Dadurch wird eine besonders stabile Bauweise der gesamten Farbdosierungsvorrichtung erreicht.
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Die Farbdosiervorrichtung kann auch dahingehend erweitert werden, dass nicht nur ein Farbversorgungskanal 1 im Grundkörper 1a vorhanden ist sondern zwei Farbversorgungskanäle 1 eingebracht sind. Eine solche Anordnung ist in 6 zu sehen. Hierbei sind die beiden Farbversorgungskanäle 1 am einen Ende U-förmig miteinander verbunden, während sie am entgegengesetzten Ende über ein Mehrwegeventil 30 an einen Farbversorgungsbehälter angeschlossen sind. Von den beiden Farbversorgungskanälen 1 gehen hier jeweils kleine Verbindungskanäle 9 zu den Ventilmodulen 8 ab, welche auf Grund der zwei vorhandenen Farbversorgungskanäle 1 zu beiden Seiten des Grundkörpers 1a montiert werden können. Mit den zwei Farbversorgungskanälen 1 ist es also möglich, doppelt so viele Ventilmodule 8 auf der gesamten Breite einer Farbdosiervorrichtung unterzubringen als es nur mit einem Farbversorgungskanal 1 möglich, wäre.
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In einer hier gestrichelt gezeichneten weiteren Ausführungsform ist es außerdem möglich, die beiden Farbversorgungskanäle 1 nicht nur am einen Ende über ein Mehrwegeventile 30 mit Farbe zu versorgen, sondern auch am anderen Ende eine Farbversorgung mittels eines weiteren Ventils 30a vorzusehen, so dass die beiden Farbversorgungskanäle 1 dann beidseitig mit Farbe versorgt werden können. Ebenfalls gestrichelt ist die Möglichkeit in 6 eingezeichnet, dass der U-förmige Farbversorgungskanal 1 nur an einer Seite Ventilmodule 8 und Verbindungskanäle aufweist. In diesem Fall fallen die gestrichelten Ventilmodule 8 und Verbindungskanäle 9 weg und der U-förmige Farbversorgungskanal 1 dient nur den gleichmäßigeren Druckverhältnissen an allen Ventilmodulen 8, indem diese von beiden Seiten mit Farbe versorgt werden können.
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Die erfindungsgemäße Farbdosiervorrichtung eignet sich insbesondere auch, um ein sogenanntes Kurzfarbwerk mit Druckfarbe zu versorgen. Das besondere an Kurzfarbwerken ist, dass diese über relativ wenige Farbwalzen verfügen, so dass der Weg der Druckfarbe von der Farbdosiervorrichtung bis zum Plattenzylinder einen kurzen Weg aufweist. Das Kurzfarbwerk gemäß 7 weist eine erfindungsgemäße Farbdosiervorrichtung 34 auf, welche seitlich an einer ersten Glättwalze 33 montiert ist. Von dieser Glättwalze 33 gelangt die Farbe aus der Farbdosiervorrichtung 34 und wird auf der ersten Glättwalze 33 mit einer weiteren Glättwalze 32 und Reiterwalzen 31 auf der ersten Glättwalze 33 verteilt. Die möglicherweise überschüssige Farbe wird von der ersten Glättwalze 33 mittels eines Rakels 35 entfernt. Dieses Rakel 35 ist jedoch aufgrund der präzisen Dosierung mittels der Ventilmodule 8 nicht unbedingt erforderlich. Die Glättwalze 33 gibt ihre Farbe an eine sogenannte Farbauftragswalze 36 weiter, welche vorzugsweise den gleichen Außenumfang wie ein nachfolgender Plattenzylinder 38 hat und außerdem eine weiche Oberfläche aufweist. Eine weiche Oberfläche weisen außerdem die Reiterwalzen 31 auf, während die Glättwalzen 32, 33 eine harte Oberfläche aufweisen. Von der Farbauftragswalze 36 schließlich wird die Farbe auf den Plattenzylinder 38 übertragen, welcher die Farbe auf das zu bedruckende Medium aufbringt. Seitlich am Plattenzylinder 38 ist gegebenenfalls noch ein Feuchtwerk 37 montiert, mit dem die Farbe auf dem Plattenzylinder 38 angefeuchtet werden kann. Bei einem derartigen Kurzfarbwerk ist es besonders wichtig, dass die Farbe von Anfang an genauestens dosiert wird, da hier nur wenige Farbwalzen vorhanden sind, mit denen die Farbe gleichmäßig verteilt werden kann. Hier kommen daher die guten Farbdosiereigenschaften der erfindungsgemäßen Farbdosiervorrichtung 34 besonders gut zum Tragen.
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Findet an einem Druckwerk einer Druckmaschine ein Farbwechsel statt, so muss die im Druckwerk eingebaute Farbdosiervorrichtung des Farbwerks gründlich gereinigt werden, damit keine ungewollten Farbmischungen auftreten. Dies ist insbesondere wichtig, wenn von einer dunklen Farbe wie z. B. Cyan auf eine helle Farbe wie z. B. Yellow gewechselt werden soll. Daher müssen der Farbversorgungskanal 1, die Öffnungen des Farbversorgungskanals 2, das Ventilmodul 8 sowie die Farbkanäle 9 vom Farbversorgungskanal 1 zum Ventilmodul 8 und alle anderen farbführenden Komponenten eines Farbwerks gründlich gereinigt werden.
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Bei einem solchen Reinigungsprozessvorgang wird zweckmäßiger Weise die in der Farbdosiervorrichtung vorhandene Farbe zurück in ein Farbreservoir gepumpt und anschließend über Ventile Reinigungsflüssigkeit in das Innere der Farbdosiervorrichtung eingebracht und diese mittels der Reinigungsflüssigkeit und einem hohen Druck gründlich gereinigt. Um eine schnelle und effektive Reinigung zu unterstützen, ist es von Vorteil, den Farbversorgungskanal 1 und die weiteren Teile der Farbdosiervorrichtung, welche mit Farbe in Berührung kommen, mit einer Antihaftbeschichtung zu versehen. Des weiteren sind konstruktive Hinterschneidungen, welche z. B. an den Stellen auftreten, bei denen die Bohrungen des Farbversorgungskanal 1 auf die Öffnungen des Farbversorgungskanals 2 treffen, zu vermeiden. Eine in den Kanälen 1, 2, 9 den Ventilmodulen 8 und den farbführenden Leitungen aufgebrachte Antihaftbeschichtung hat dabei sowohl gegen Reinigungsmittel als auch die benutzte Farbe beständig zu sein.
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Es hat sich in der Praxis herausgestellt, dass der Einsatz einer Antihaftbeschichtung um so wichtiger ist, je schlechter die Strömungsverhältnisse in den Kanälen 1, 2, 9 sind. Dies gilt insbesondere bei engen Düsenquerschnitten des Ventilmoduls 8, welche größere Bohrungen vorangehen, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des Reinigungsmediums im engen Düsenquerschnitt eine hohe Geschwindigkeit aufweist und in den größeren Bohrungen eine langsame Geschwindigkeit aufweist, so dass die größeren Bohrungen nur unzureichend gereinigt werden. Es ist daher sinnvoll, nicht nur die relativ kleinen Öffnungen des Farbversorgungskanals 2 sowie die Farbkanäle vom Farbversorgungskanal zum Ventilmodul 9 mit Antihaftbeschichtung versehen, sondern auch den großen Farbversorgungskanal 1, da hier eine vergleichsweise niedrige Strömungsgeschwindigkeit vorherrscht. Insbesondere für eine automatisierte Reinigung bei Farbwechsel mit einer Wascheinrichtung gemäß 8 ist es von Vorteil, wenn alle farbführenden Teile insbesondere die Leitungen einer Farbdosiervorrichtung mit einer Antihaftbeschichtung versehen sind.
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Die Antihaftbeschichtung hat für ein farbabweisendes Verhalten aufgrund der Zusammensetzung der benutzten Druckfarben ein oleophobes Verhalten aufzuweisen. Als Antihaftbeschichtung sind dabei viele Stoffe verwendbar wie z. B. Silikone, Teflon® (PTFE) oder Chromschichten aus Hartchrom. Des weiteren eignen sich sogenannte Sol-Gel-Beschichtungen, welche aus metallorganischen Verbindungen (z. B. Metallsalze) umgewandelt zu Keramiken bestehen. Herkömmlicher Antihaftlack ist ebenfalls einsetzbar genauso wie Nickelbeschichtungen, insbesondere Nickel-Phosphor-Legierungen und Nickel-Bor-Legierungen, wobei in beide Legierungen noch Feststoffe wie SiC, Diamant oder Teflon® eingebaut sein können. Der metallische Grundkörper 1a ist leicht farbabweisend zu beschichten, wenn er eine Oberfläche im Farbversorgungskanal 1 aus anodisiertem Aluminium aufweist. Stattdessen kann seine Oberfläche auch sandgestrahlt werden. Des weiteren wird der Einsatz von PVD- und CVD-Beschichtung als Alternative vorgeschlagen, wobei PVD für ”Physical Vapour Deposition” steht, was Schichtherstellung mittels Vakuumverdampfung unter Zugabe von Reaktivgasen bedeutet, während CVD für ”Chemical Vapour Deposition” steht, welches sich vom PVD-Verfahren durch Legierungsbildung unterscheidet. Eine weitere Möglichkeit zur Antihaftbeschichtung stellt die Verwendung von poliertem Edelstahl als Grundkörper 1a dar, wobei auch Nirosta®-Werkstoffe zum Einsatz kommen können. Selbstverständlich sind auch Composite-Beschichtungen (zusammengesetzte Beschichtungen) als Kombination aus den zuvor genannten Antihaftbeschichtungen verwendbar. In bisherigen Tests haben sich dabei die Silikonbeschichtungen als besonders geeignet hervorgetan.
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Zur optimalen Reinigung einer modularen Farbdosiereinrichtung mit Antihaftbeschichtung eignet sich besonders eine Reinigungsvorrichtung gemäß 8. Nur mit einer solchen oder einer ähnlich effektiven Reinigungsvorrichtung lassen sich alle Vorteile einer aus Magnetventilmodulen 8 aufgebauten Farbdosiervorrichtung ausnutzen, da dann auch eine vollautomatische Reinigung bei jedem Farbwechsel möglich ist, welches wiederum die Arbeit eines Druckers erleichtert. 8 zeigt eine Farbdosiereinrichtung aus einem Grundkörper 1a mit Ventilmodulen 8, welche von einem Farbreservoir 200 versorgt wird. Die Zufuhr aus dem Farbreservoir 200 kann mittels einer Farbpumpe 201 oder einen durch auf das Farbreservoir 200 wirkenden Druckluftanschluss 202 erfolgen. Der Grundkörper 1a weist an beiden Seiten zwei Kupplungsanschlüsse 203 und 204 zum Anschluss des Farbversorgungskanals 1 auf, wobei über den Kupplungsanschluss 203 die Zuführung der Druckfarbe erfolgt, während über den Kupplungsanschluss 204 die Zuführung des Spülmediums und die Zuführung der Pressluft vorgenommen wird. Dem Kupplungsanschluss 203 ist ein Wegeventil 205 und dem Kupplungsanschluss 204 ein Wegeventil 206 zugeordnet.
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Im eigentlichen Betriebsfall wird die Druckfarbe aus dem Farbreservoir 200 mittels Druckluft über das Wegeventil 205 dem Farbversorgungskanal 1 zugeleitet und entsprechend der mittels Pfeil 8 dargestellten Ventilmodule 8 auf ein nicht dargestelltes Farbwerk einer Druckmaschine dosiert. Zur Vorreinigung erfolgt eine Umkehr der Farbzufuhr derart, dass ein Pressluftanschluss 216 über das Wegeventil 206 an den Kupplungsanschluss 204 gelegt und die in der Farbdosiereinrichtung befindliche Druckfarbe aus dem Farbversorgungskanal 1 und den Ventilmodulen 8 herausgedrückt wird. Über das Wegeventil 205 wird die Farbe zurück in das Farbreservoir 200 transportiert. Zur Reinigung der verschiedenen Ventilmodule 8 erfolgt ein Ansteuern derselben, wodurch entsprechend der Pfeile 8 ein Austreten der Druckfarbe an dieser Stelle erfolgt, die entweder auf das nicht dargestellte Farbwerk dosiert wird oder in eine Auffangwanne 217 erfolgt.
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Weiterhin ist ein Vorratsbehälter 208 dargestellt, in dem sich ein Spülmedium 209 befindet. Der Vorratsbehälter 208 ist von einem weiteren Behälter 210 umgeben, in dem sich beispielsweise Wasser 211 befindet. Das Wasser 211 wird durch einen Tauchsieder 212 auf eine für den Waschvorgang optimale Temperatur erwärmt. Das Spülmedium 209 wird mittels einer Pumpe 213 aber ein Mehrwegeventil 30 und ein Wegeventil 206 dem Farbversorgungskanal 1 zugeführt. Sind mm alle Ventilmodule 8 geschlossen, erfolgt ein Kreislauf des Spülmediums durch den Farbversorgungskanal 1 zum Wegeventil 205 über eine Rückleitung 215 und den zweiten Kanal des Mehrwegeventils 30 zurück in den Vorratsbehälter 208. Mit dem Mehrwegeventil 30 kann eine Umsteuerung des Spülmediums erfolgen, sodass die Durchflussrichtung des Spülmediums innerhalb des Farbversorgungskanals 1 von dem Kupplungsanschluss 203 zum Kupplungsanschluss 204 erfolgt.
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Nach einem ersten Reinigungsvorgang kann ein weiterer Reinigungsvorgang erfolgen, der beispielsweise durch ein Spülmedium aus weiteren Vorratsbehältern 218 und 219 erfolgt. Ebenso wie beim ersten Spülvorgang wird auch bei den nachfolgenden eine Umkehrung der Fließrichtung des Spülmediums 209 vorgenommen. Ähnlich wie beim Herausdrücken der Druckfarbe mittels Pressluft erfolgt auch ein Austritt entsprechend der Pfeile 8 des Spülmediums 209 an den verschiedenen Ventilmodulen 8. Das Spülmedium 209 kann dann entweder zur Reinigung des nicht dargestellten Farbwerks benutzt werden oder durch eine Auffangwanne aufgenommen werden. In der Wascheinrichtung kann auch eine Ultraschallreinigung vorgenommen werden.
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Es ist dabei möglich, dass die Wascheinrichtung mobil von Druckwerk zu Druckwerk verfahren werden kann und mittels Anschlusssystem eine Reinigung der verschiedenen Farbdosiereinrichtungen an dem jeweiligen Druckwerk stattfindet. Es ist aber wegen des automatisierten Reinigungsablaufes besser, wenn jede Farbdosiereinrichtung an den Druckwerken einer Druckmaschine eine eigene Reinigungsvorrichtung aufweist. Die automatische Wascheinrichtung ist dabei wie die Farbdosiereinrichtung an ein Steuerungssystem der Druckmaschine angeschlossen, um die Waschvorgänge und die Farbdosierung mittels der Ventilmodule 8 programmgesteuert vornehmen zu können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Farbversorgungskanal
- 1a
- Grundkörper des Farbversorgungskanals
- 2
- Öffnungen des Farbversorgungskanals
- 3
- Heizelemente am Farbversorgungskanal
- 4
- Temperatursensor am Farbversorgungskanal
- 5
- Elektromagnetaktor eines Ventilmoduls
- 6
- Heizelement in oder am Ventilmodul
- 7
- Temperatursensor im oder am Ventilmodul
- 8
- Ventilmodul
- 9
- Farbkanal vom Farbversorgungskanal zum Ventilmodul
- 10
- Dosieröffnung eines Ventilmoduls
- 11
- Befestigung eines Ventilmoduls
- 12
- Elektrischer Anschluss eines Ventilmoduls
- 13
- Verkabelung am Farbversorgungskanal zur Versorgung der Ventilmodule mit elektrischem Strom und zum Austausch von Signalen
- 14
- Steckkontakt zur Verbindung der elektrischen Anschlusskabel eines Ventilmoduls mit dem Stromversorgungskabel am Farbversorgungskanal
- 20
- Spule eines Elektromagneten in einem Magnetventilmodul
- 21
- Schließfeder
- 22
- Ankerscheibe
- 23
- Dichtung zwischen Farbraum und elektromechanischen Komponenten bzw. der Umgebung
- 24
- Ventilnadel
- 25
- Düsenplatte
- 26
- Einsteckhülse
- 27
- Ventilmodulträger
- 28
- Schrauben zur Befestigung eines Ventilmoduls
- 30
- Mehrwegeventil
- 30a
- Ventil für zweite Farbzuführung
- 31
- Reiterwalzen
- 32
- Zweite Glättwalze
- 33
- Erste Glättwalze
- 35
- Rakel
- 36
- Farbauftragswalze
- 37
- Feuchtwerk
- 38
- Plattenzylinder
- 200
- Farbreservoir
- 201
- Farbpumpe
- 202
- Druckluftanschluss
- 203
- Kupplungsanschluss
- 204
- Kupplungsanschluss
- 205
- Wegeventil
- 206
- Wegeventil
- 208
- Vorratsbehälter
- 209
- Spülmedium
- 210
- Behälter
- 211
- Wasser
- 212
- Tauchsieder
- 213
- Pumpe
- 215
- Rückleitung
- 216
- Pressluftanschluss
- 217
- Auffangwanne
- 218
- Vorratsbehälter
- 219
- Vorratsbehälter
