DE10310689B4

DE10310689B4 - Dosiervorrichtung zur Dosierung von Druckfarbe in einer Druckmaschine

Info

Publication number: DE10310689B4
Application number: DE10310689A
Authority: DE
Inventors: Dirk Buchleither; Martin John Callahan; Hendrik Frank; Wolfgang Schönberger
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2023-03-13
Also published as: DE10310689A1

Abstract

Dosiervorrichtung zur Dosierung von Druckfarbe in einer Druckmaschine (1), mit einer Walze (8) und einer Dosierrakel (14), die an der Walze (8) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierrakel (14) in eine Wellenbewegung versetzt ist, wobei eine Rakelkante (17) der Dosierrakel (14) eine sich der Wellenbewegung entsprechend fortpflanzende Wellenform (18) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung zur Dosierung von Druckfarbe in einer Druckmaschine, mit einer Walze und einer Dosierrakel, die an der Walze anliegt, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein bislang ungelöstes Problem bei solchen Dosiervorrichtungen ist der durch Abrieb bedingte Verschleiß der Dosierrakel. Zur Lösung dieses Problemes ist bei einer in der DE 37 14 936 C2 beschriebenen Dosiervorrichtung die Dosierrakel mit einem Schutzüberzug versehen, der bei zu starkem Verschleiß ausgewechselt werden muss. Die Verwendung des Schutzüberzuges ist keine zufriedenstellende technische Lösung, weil der Schutzüberzug ein Wegwerf-Teil ist und somit die Betriebskosten erhöht und das Auswechseln des Schutzüberzuges zudem mit häufigen Stillstandzeiten der Druckmaschine verbunden ist.
In der DE 2236668 A ist eine Rakel offenbart, die in drei Freiheitsgraden mittels Magneten gehalten, gelagert und geführt ist.
Fernerer Stand der Technik, welcher auch keinen zufriedenstellenden Weg zur Lösung des genannten Problemes aufzeigt, ist in der DE 25 30 109 A1 beschrieben.
Deshalb ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Dosiervorrichtung mit besonders langer Standzeit der Dosierrakel zu schaffen.
Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine der eingangs genannten Gattung entsprechende Dosiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Dosierrakel in eine Wellenbewegung versetzt ist, wobei eine Rakelkante der Dosierrakel eine sich der Wellenbewegung entsprechend fortpflanzende Wellenform aufweist.
Während des Druckbetriebes ist die Rakelkante wellenförmig verformt und in ständiger Bewegung, so dass die wellenförmige Verformung bzw. Wellenform an der Rakelkante entlang läuft.
Infolge der Wellenbewegung liegt die Rakelkante der Dosierrakel während des Druckbetriebes nur partiell an der rotierenden Walze an und ist ein jeder der intermittierend mit der Walze in Kontakt kommenden Punkte der Rakelkante pro Zeiteinheit oder pro Umdrehung der Walze einem zeitlich verkürzten (im Vergleich mit dem Stand der Technik) Verschleiß ausgesetzt. Aufgrund dessen ist die Standzeit der Dosierrakel der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung sehr lang und ist der Wartungsaufwand für die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung vergleichsweise gering.
Die Dosierrakel der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung verursacht bei ihrem periodischen und bezüglich der Rakelkante nur bereichsweise erfolgenden Aufsetzen auf die Walze viel weniger Lärm als ihn eine Dosierrakel verursachen würde, die zwar auch periodisch jedoch mit sämtlichen Punkten ihrer Rakelkante immer gleichzeitig auf die Walze aufschlagen würde. Die Herabsetzung des Lärmpegels ist somit ein bei der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung vorhandener Zusatzvorteil.
Unter ”Druckfarbe” wird im Zusammenhang mit vorliegender Erfindung auch ein Lack oder eine andere Beschichtungsflüssigkeit verstanden.
In den Unteransprüchen genannte vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung werden nachfolgend im Einzelnen kurz erläutert.
Bei einer Weiterbildung ist die Rakelkante ununterbrochen, d. h. es sind in die Dosierrakel keine die Dosierrakel in Zungen unterteilenden Schlitze eingebracht, welche in der Rakelkante münden würden. Infolge dessen weist die Wellenform Wellentäler und stufenlos, fließend in diese Wellentäler übergehende Wellenberge auf. Durch die im Wesentlichen einer harmonischen Funktion entsprechende und z. B. sinusähnliche Wellenform, in welche sich die spaltlos durchgehende Rakelkante verbiegen lässt, werden Störstellen der Dosierung vermieden. Bei einer in Zungen unterteilten Dosierrakel, mittels welcher sich nur Rechteck-Wellen erzeugen ließen, wäre im Bereich der die Zungen voneinander trennenden Spalte mit einer gestörten Dosierung zu rechnen.
Bei einer weiteren Weiterbildung ist die Wellenbewegung eine Transversalwelle mit einer zur Walze parallel verlaufenden Ausbreitungsrichtung. Es handelt sich bei der Wellenbewegung somit nicht um eine sogenannte ”stehende Welle”, welche permanent in Ruhe befindliche Stellen (Schwingungsknoten) aufweisen würde, sondern vielmehr um eine Transversal- bzw. Querwelle, der sowohl eine Schwingung zur Walze hin und von der Walze weg als auch eine Ausbreitung in Längsrichtung der Rakelkante eigen ist.
Die Wellenform kann sich gemäß einer Variante ohne Wechsel des Richtungssinnes immer nur von einem Ende der Rakelkante in Richtung des anderen Endes der Rakelkante fortpflanzen. Stattdessen kann die Wellenform gemäß einer Alternativvariante aber auch changieren, d. h. die Rakelkante zuerst von dem einen Ende der Rakelkante zu dem anderen Ende der Rakelkante durchlaufen und danach entlang der Rakelkante wieder zu dem zuerst genannten Ende der Rakelkante zurücklaufen.
Unabhängig davon, ob der Wellenbewegung die sich in eine einzige Richtung fortpflanzenden Wellenform oder stattdessen die vor- und zurücklaufende Wellenform eigen ist, befindet sich jeder Punkt der Rakelkante während des Druckbetriebes in ständiger Bewegung. Während des Druckbetriebes wandern die Wellenberge und die Wellentäler entlang der Dosierrakel.
Die Wellenbewegung ist keine Ultraschallwelle, sondern eine von Ultraschallwellen bezüglich der Schwingungsfrequenz deutlich verschiedene Wellenbewegung.
Die Dosierrakel kann die Wellenbewegung selbst erzeugen, falls die Dosierrakel aus einem sogenannten ”intelligenten” Material, z. B. einer Formgedächtnis-Legierung (Shape-Memory-Alloy) oder aus einem magnetostriktiven Material besteht.
Ein solches Material ist jedoch nicht erforderlich, falls der Dosierrakel ein die Dosierrakel der Wellenbewegung entsprechend antreibender Wellenerzeuger zugeordnet ist, wie dies gemäß einer weiteren Weiterbildung vorgesehen ist. Der von einem Ultraschallerzeuger verschiedene Wellenerzeuger treibt die Dosierrakel an, indem der Wellenerzeuger die Rakelkante im Druckbetrieb der Wellenbewegung entsprechend dynamisch und nicht lediglich statisch verbiegt.
Bei einer hinsichtlich eines geringen steuerungstechnischen Aufwandes vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Wellenerzeuger eine mit der Dosierrakel getriebetechnisch gekoppelte Antriebswelle, welche der Wellenbewegung entsprechend zueinander winkelversetzte Antriebselemente aufweist. Die Antriebselemente können nach ihrer Fertigung mit der Antriebswelle verbundene Antriebselemente oder zusammen mit der Antriebswelle aus einem Stück gefertigte Antriebselemente sein. Die Antriebselemente sind in etwa in einer zur Dosierrakel parallelen Reihe angeordnet und jedes der Antriebselemente ist zu dem ihm jeweils benachbarten der Antriebselemente um einen bestimmten Winkel verdreht ausgerichtet, so dass eine die Antriebselemente miteinander verbindende, imaginäre Linie schraubenförmig bzw. um die Antriebswelle herum gewendelt verläuft. Die der Wellenbewegung der Dosierrakel zugrunde liegende Schwingungsfrequenz und Fortpflanzungsgeschwindigkeit sind durch eine Änderung der Drehzahl der Antriebswelle gezielt einstellbar.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Antriebswelle eine Nockenwelle und sind die Antriebselemente Nocken. Die im Rahmen der Beschreibung vorliegender Erfindung verwendete Bezeichnung ”Nocken” umfasst nicht nur nasenartige Vorsprünge, die während der Rotation der Nockenwelle periodisch mit der Dosierrakel oder mit Getriebegliedern, die mit der Dosierrakel getriebetechnisch verbunden sind, in Kontakt kommen, sondern ebenso Kurven, die sich während der Rotation der Nockenwelle (hier eigentlich: Kurvenwelle) in permanentem Kontakt mit der Dosierrakel oder mit den Getriebegliedern befinden.
Gemäß einer anderen Weiterbildung ist die Antriebswelle eine Kurbelwelle und sind die Antriebselemente Kurbeln. Die Kurbeln sind Bestandteile von Schubkurbel-Getrieben, über welche bei Rotation der Kurbelwelle die Wellenbewegung der Dosierrakel angetrieben wird.
Gemäß noch einer anderen Weiterbildung ist die Antriebswelle eine Exzenterwelle und sind die Antriebselemente Exzenter, z. B. zu einer geometrischen Rotationsachse der Exzenterwelle exzentrisch versetzte (gekröpfte) Wellenabschnitte der Exzenterwelle.
Unabhängig davon, ob die Antriebswelle als die Nockenwelle, als die Exzenterwelle oder als die Kurbelwelle ausgebildet ist, besteht die Möglichkeit zur variablen Einstellung der Schwingungsfrequenz und der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Wellenbewegung durch Veränderung der Drehzahl der Antriebswelle. Eine bei konstant gehaltener Drehzahl der Walze erfolgende Erhöhung oder Absenkung der Drehzahl der Antriebswelle hat eine dementsprechende Veränderung der pro Umdrehung der Walze dosierten Farbmenge und somit der optischen Farbdichte im Druckbild zur erwünschten Folge.
Bei einer anderen Weiterbildung umfasst der Wellenerzeuger zueinander der Wellenbewegung entsprechend steuerungstechnisch synchronisierte Einzelaktuatoren. Mit anderen Worten gesagt, besteht der Wellenerzeuger aus mehreren, einzelnen Stellantrieben, die durch eine Steuerungseinrichtung derart aufeinander abgestimmt angesteuert werden, dass die Stellantriebe in ihrem Zusammenspiel exakt die gewünschte Wellenbewegung erzeugen. Durch eine entsprechende Umsteuerung der Einzelaktuatoren bzw. Stellantriebe kann nicht nur die Schwingungsfrequenz sondern auch die Öffnungsweite des Dosierspaltes (Schwingungsamplitude) und die der Wellenbewegung eigene Wellenlänge variiert werden. Durch die Variation der Öffnungsweite und/oder der Schwingungsfrequenz kann das pro Umdrehung der Walze dosiert auf letztere aufgebrachte Farbvolumen und somit auch die optische Farbdichte im Druckbild bei Bedarf verändert werden. Je größer die Wellenlänge der Wellenbewegung eingestellt wird, desto geringer ist vorteilhafterweise die zur der Wellenbewegung entsprechenden Biegung der Dosierrakel erforderliche Leistungsaufnahme.
Gemäß einer Weiterbildung können die Einzelaktuatoren von piezoelektrischer Bauart sein. Beispielsweise kann jeder der Einzelaktuatoren die Form eines aus aufeinander gestapelten Piezoelementen gebildeten Piezostapels haben. Die Einzelaktuatoren piezoelektrischer Bauart sind sehr kompakt und entfalten trotzdem vergleichsweise große Stehkräfte, durch welche die Dosierrakel gegen die Walze gedrückt wird.
Gemäß einer anderen Weiterbildung sind die Einzelaktuatoren elektromagnetische Linearmotoren, z. B. mit sogenannten Tauchspulen.
Bei einer hinsichtlich des Verzichts auf zusätzliche Rückstellfedern für die Dosierrakel vorteilhaften Weiterbildung ist die Dosierrakel federelastisch und sich aufgrund ihrer Eigenelastizität bei der Wellenbewegung selbsttätig entlang der Schwingungsrichtung der Wellenbewegung zurückstellend ausgebildet. Gemäß dieser Weiterbildung wird die Dosierrakel im Bereich ihrer sich fortlaufend verlagernden Kontaktzonen durch den Wellenerzeuger an die Walze angestellt und stellt sich die Dosierrakel aufgrund ihrer Federwirkung im Bereich der Öffnungszonen automatisch von der Walze wieder ab, sobald die von dem Wellenerzeuger auf die Dosierrakel ausgeübten Stehkräfte im Bereich der Öffnungszonen nachlassen. Die Dosierrakel fungiert somit als eine Rückstellfeder. Beispielsweise kann die Dosierrakel aus einem Federstahl bestehen. Ein Vorteil der hier beschriebenen Weiterbildung ist auch darin zu sehen, dass die Einzelaktuatoren, aus denen der Wellenerzeuger zusammengesetzt ist, ebenfalls keine Rückstellfedern benötigen, und jeder der Einzelaktuatoren nur eine einzige Wirkungsrichtung aufzuweisen braucht. Beispielsweise können die Einzelaktuatoren elektromagnetisch ausfahren und durch die Federwirkung der Dosierrakel wieder eingefahren werden, falls es sich bei den Einzelaktuatoren um jene mit den besagten Tauchspulen handelt.
Noch eine weitere Weiterbildung hat zum Inhalt, dass die Walze eine ungerasterte Umfangsoberfläche hat. Die Walze ist somit keine Anilox- bzw. Rasterwalze. Die Umfangsoberfläche, an der die sich in der Wellenbewegung befindliche Dosierrakel anliegt, ist gravur- und strukturlos und völlig glatt. Die Umfangsoberfläche kann aus einem unelastischen und harten Material, z. B. aus einem keramischen Material, bestehen, falls es sich bei der Walze um eine von einer Farbauftragwalze verschiedene Walze handelt. Handelt es sich stattdessen bei der glattflächigen Walze jedoch um eine Farbauftragwalze, die auf einer Druckform abrollt, dann kann die Umfangsoberfläche aus einem gummielastischen Material, z. B. einem elastomeren Walzenbezug, bestehen.
Die Druckmaschine, welche ein die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung oder eine der Weiterbildungen dieser Dosiervorrichtung umfassendes Farbwerk aufweist, ist vorzugsweise eine Offsetdruckmaschine, wobei die Druckfarbe vergleichsweise sehr zähflüssig (pastös) ist. Für die Dosierung einer solchen Druckfarbe ist die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung besonders gut geeignet.
Das die Dosiervorrichtung umfassende Farbwerk ist vorzugsweise ein zonenloses Kurzfarbwerk (Keyless Inking System), bei welchem die Dosiervorrichtung nicht in sogenannte Farbzonen unterteilt ist.
Funktionell und konstruktiv vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung und der dazugehörigen Zeichnung.
In dieser zeigt:
1 die Seitenansicht einer Druckmaschine mit einer Walze, einer an die Walze angestellten Dosierrakel und einem der Dosierrakel zugeordneten Wellenerzeuger,
2 die Walze und die Dosierrakel aus 1 in einer Draufsicht, aus welcher eine Wellenform einer Rakelkante der Dosierrakel ersichtlich ist,
3 drei aufeinander folgende Bewegungsphasen der Wellenform der Rakelkante aus 2,
4 den Wellenerzeuger aus 1 gemäß eines ersten Ausführungsbeispieles in Form einer Nockenwelle,
5 den Wellenerzeuger aus 1 gemäß eines zweiten Ausführungsbeispieles in Form einer Kurbelwelle,
6 den Wellenerzeuger aus 1 gemäß eines dritten Ausführungsbeispieles in Form einer aus piezoelektrischen Einzelaktuatoren gebildeten Antriebe-Reihe,
7 den Wellenerzeuger aus 1 gemäß eines vierte Ausführungsbeispieles in Form einer aus elektromagnetischen Linearmotoren gebildeten Antriebe-Reihe und
8 den Wellenerzeuger aus 1 gemäß eines fünften Ausführungsbeispieles in Form einer Exzenterwelle.
In 1 ist eine Druckmaschine 1 im Ausschnitt dargestellt. Der Ausschnitt zeigt ein Offsetdruckwerk der Druckmaschine 1, welches ein zonenloses Kurzfarbwerk 2, einen Druckformzylinder 3 mit einer Flachdruck(Planographic Printing)-Druckform 4, einen Gummituchzylinder 5 und einen Gegendruckzylinder 6 umfasst. Ein in der Druckmaschine 1 zu verarbeitender Bedruckstoff 7 ist eine Bedruckstoffbahn und könnte stattdessen auch ein Bedruckstoffbogen sein.
Das Kurzfarbwerk 2 umfasst eine Walze 8, die sich um eine Rotationsachse 9 dreht und eine unelastische und ungerasterte Umfangsoberfläche 10 aufweist. Die Walze 8 hat genau den gleichen Außendurchmesser wie der Druckformzylinder und steht mit einer Auftragwalze 11 in Abrollkontakt. Die Auftragwalze 11, die auf dem Druckformzylinder 3 abrollt, hat eine gummielastische und ungerasterte Umfangsoberfläche 12 und den gleichen Außendurchmesser wie der Druckformzylinder 3.
Das Kurzfarbwerk 2 umfasst weiterhin eine Dosiervorrichtung 13, zu welcher die Walze 8, eine an der Walze 8 anliegende Dosierrakel 14, einen die Dosierrakel 14 in eine genau definierte Wellenbewegung versetzenden Wellenerzeuger 15 und einen Farbbehälter 16 in Form einer Wanne gehört. Anstatt die gezeigte Form einer nach oben offenen Wanne kann der Farbbehälter 16 auch die Form einer Farbkammer einer sogenannten Kammerrakel aufweisen. In 1 sind die Dosierrakel 14, der Wellenerzeuger 15 und der Farbbehälter 16 einmal mit durchgezogener Linie und einmal mit unterbrochener Linie dargestellt. Durch die Darstellung mit der unterbrochenen Linie soll zum Ausdruck gebracht werden, dass bei Wegfall der Walze 8, die Dosiervorrichtung 13 durch die Auftragwalze 11 zusammen mit der Dosierrakel 14, dem Wellenerzeuger 15 und dem Farbbehälter 16 gebildet werden würde.
Bei beiden zueinander alternativen Varianten zur Bildung der Dosiervorrichtung 13 befindet sich zwischen derjenigen Walze 9 oder 11, an welcher die Dosierrakel 14 anliegt und dem Druckformzylinder 3 höchstens eine Walze. Liegt gemäß der mit durchgezogener Linie dargestellten einen Variante die Dosierrakel 14 an der Walze 8 an, dann ist die Auftragwalze 11 als einzige Walze der Walze 8 und dem Druckformzylinder 3 zwischengeordnet. Liegt gemäß der mit unterbrochener Linie dargestellten anderen Variante die Dosierrakel 14 an der Auftragwalze 11 an, dann ist der Auftragwalze 11 und dem Druckformzylinder 3 überhaupt keine Walze zwischengeordnet. Aufgrund der bei beiden Varianten geringen (eine Walze oder höchstens zwei Walzen) Anzahl von Walzen zwischen der Dosierrakel 14 und dem Druckformzylinder 3 wird das Kurzfarbwerk 2 auch als solches bezeichnet.
Die nachfolgende Beschreibung der 2 bis 7 nimmt auf die Bildung der Dosiervorrichtung 13 unter Einschluss der Walze 8 Bezug und soll gleichermaßen auf die alternative Bildung der Dosiervorrichtung 13 unter Einschluss der Auftragwalze 11 anstelle der Walze 8 Geltung haben.
Aus 2 ist ersichtlich, dass eine Rakelkante (Schneide) 17 der Dosierrakel 14 vom Wellenerzeuger 15 so verbogen ist, dass die Rakelkante 17 eine Wellenform 18 hat. Die Wellenform besteht aus mindestens zwei Kontaktzonen 19, innerhalb welcher die Dosierrakel 14 unter Vorspannung an der Walze 8 anliegt, und mindestens einer den Kontaktzonen 19 benachbarten Öffnungszone 20, innerhalb welcher die Dosierrakel 14 von der Walze 8 abgehoben ist und zwischen der Dosierrakel 14 und der Walze 8 ein Spalt vorhanden ist, durch welchen hindurch die Druckfarbe aus dem Farbbehälter 16 auf die Walze 8 gelangt. Vorzugsweise besteht die Wellenform 18 aus vielen Kontaktzonen 19 und vielen Öffnungszonen 20, die mit den Kontaktzonen 19 abwechselnd angeordnet sind, wobei die Anzahl der Zonen 19 und 20 von der Größe einer am Wellenerzeuger 15 variabel einstellbaren Wellenlänge der Wellenform 18 abhängig ist.
Im Bereich der Kontaktzonen 19 liegt die Dosierrakel 14 entlang einer geraden und zur Rotationsachse 9 parallelen Berührungslinie an der Umfangsoberfläche 10 an. Die Wellenform 18 ist im Bereich der Kontaktzonen 19 nicht punktförmig sondern etwas abgeplattet, weil die in Richtung der Walze 8 federnde Dosierrakel 14 mittels einer Klemmeinrichtung 21, welche die Dosierrakel 14 hält, unter Vorspannung gegen die Walze 8 gedrückt wird. Mittels der leistenförmigen Klemmeinrichtung 21 ist die Dosierrakel 14 an ihrer der Rakelkante 17 entgegengesetzten Hinterkante festgeklemmt.
Im Druckbetrieb ist die Wellenform 18 in ständiger Bewegung, wobei diese Wellenbewegung der Dosierrakel 14 durch eine zur Rotationsachse 9 parallele Ausbreitungsrichtung x und eine zu dieser Ausbreitungsrichtung x senkrechte Schwingungsrichtung y charakterisiert ist. Aufgrund der Schwingungsrichtung y kommt jeder der sich entlang der Längsrichtung der Rakelkante 17 erstreckenden Punkte der Rakelkante 17 im Druckbetrieb periodisch mit der Umfangsoberfläche 10 abwechselnd in Kontakt und außer Kontakt. Selbstverständlich kann die Umfangsoberfläche 10 auch im Bereich der Kontaktzonen 19 mit einem dünnen Druckfarbe-Film überzogen sein. Aufgrund der Ausbreitung der Wellenbewegung in die Ausbreitungsrichtung y traversieren die Kontaktzonen 19 und Öffnungszonen 20 entlang der Walze 8. Dieses Traversieren kann in einem einzigen Richtungssinn, bezüglich 2 z. B. von links nach rechts, oder abwechselnd in beiden Richtungssinnen, bezüglich 2 z. B. zuerst von links nach rechts und danach wieder von rechts nach links zurück, erfolgen.
Auf dem aus der Klemmeinrichtung 21 herausragenden Teil der Dosierrakel 14 befindet sich eine zur Walze 8 parallele Reihe Angriffspunkte 22, in welchen die zur wellenförmigen Verformung der Dosierrakel 14 erforderlichen Stellkräfte des Wellenerzeugers 15 in die Dosierrakel 14 eingeleitet werden.
Die 3 beinhaltet drei Koordinatendiagramme, welche die Wellenform 18 zu drei aufeinanderfolgenden Zeitpunkte t₁, t₂ und t₃ zeigen, so dass deutlich wird, dass ein jeder der Punkte (x, y) der Rakelkante 17 aufgrund von der Wellenbewegung fortwährend seine Lage verändert. Die Ordinaten der Ort-Ort-Diagramme entsprechen der Schwingungsrichtung y. Die Abzissen der Diagramme entsprechen der Schwingungsachse und der Ausbreitungsrichtung x der Wellenbewegung.
Im oberen Diagramm ist ersichtlich, dass zu einem Zeitpunkt t1 ein bestimmter Kantenpunkt 23 der Rakelkante 17 eine Position (x₁, y₁) einnimmt. Ein Schnittpunkt 24, in welchem die Wellenform 18 die Schwingungsachse der Wellenbewegung schneidet, hat den Wert x = 5.
Im mittleren Diagramm ist ersichtlich, dass zu einem fortgerückten Zeitpunkt t₂ der Kantenpunkt 23 die Position (x₁, y₂) mit y₂ < y₁ einnimmt und der Schnittpunkt 24 auf den Wert x = 6 gestiegen ist.
Aus dem unteren Diagramm ist ersichtlich, dass zu einem noch späteren Zeitpunkt t₃ der Wellenbewegung der Kantenpunkt 23 die Position (x₁, y₃) mit y₃ < y₂ einnimmt und der Schnittpunkt (Nulldurchgang) 24 inzwischen bereits den Wert x = 7 erreicht hat.
Aus der Zusammenschau der drei in 3 gezeigten Diagramme wird klar, dass es sich bei der Wellenbewegung der Dosierrakel 14 um keine ”stehende Welle” sondern stattdessen um eine sich entlang der Ausbreitungsrichtung x fortpflanzende, ”wandernde” Welle handelt. Außerdem illustrieren die Diagramme, dass der Wellenbewegung eine in etwa harmonische Funktion, z. B. eine sinusähnliche Funktion sin(kx – ωt) zugrunde liegt, wobei k die Wellenzahl und ω die Kreisfrequenz der Schwingungen bezeichnet. Die Wellenbewegung kann davon abweichend auch einer nicht harmonischen Funktion der Form (kx – ωt) entsprechen.
Der in den 2 und 3 dargestellten Wellenbewegung liegen folgende Parameter zugrunde:
Die Schwingungsfrequenz der Wellenbewegung liegt mit z. B. in etwa 500 Hz weit unter der Frequenz von Ultraschallschwingungen und auch unterhalb der ersten Resonanzfrequenz des Gesamtsystems. Die in der Schwingungsrichtung y zu messende Schwingungsamplitude der Wellenbewegung beträgt mindestens 0,002 mm (wenige Mikrometer) bis höchstens 0,1 mm.
Die Wellenlänge der Wellenbewegung ist so gewählt, dass während der Wellenbewegung entlang der Rakelkante 17 zu jedem Zeitpunkt mindestens zwei Kontaktzonen 19 vorhanden sind bzw. die Dosierrakel 14 immer an mindestens zwei Stellen gleichzeitig auf der Walze 8 abgestützt ist. Die Wellenlänge beträgt mindestens in etwa 30 mm und höchstens die halbe axiale Walzenlänge der Walze 8 bzw. die halbe Länge der Rakelkante 17.
Gemäß des in 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispieles umfasst der Wellenerzeuger 15 eine sich parallel zur Rotationsachse 9 und zur Dosierrakel 14 erstreckende Nockenwelle 25 mit Nocken 26, von denen jeder einem anderen der Angriffspunkte 22 zugeordnet ist und um einen Winkel α von z. B. 30° winkelversetzt zum jeweils benachbarten der Nocken 26 ausgerichtet ist. Ein elektrischer Motor 27, welcher der Hauptantrieb der Druckmaschine 1 oder ein von diesem Hauptantrieb separater Antrieb sein kann, treibt die Nockenwelle 25 rotativ an. Falls es sich bei dem Motor 27 um den Hauptantrieb der Druckmaschine 1 handelt, dann ist der Motor 27 über ein Zahnradgetriebe (nicht dargestellt) mit der Nockenwelle 25 getriebetechnisch verbunden. Während der Rotation der Nockenwelle 25 wird ein Angriffspunkt 22 nach dem anderen durch die Nocken 26 zur Walze 8 hingedrückt und durch die Federwirkung der Dosierrakel 14 bei nachlassendem Druck des jeweiligen Nocken 26 auf den jeweiligen Angriffspunkt 22 später wieder von der Walze 8 abgehoben. Auf diese Weise erzeugen die Nocken 26 zusammen die parallel zur Nockenwelle 25 durch die Dosierrakel 14 laufende Wellenform 18.
Bei dem in 5 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel zur Ausbildung des Wellenerzeugers 15 umfasst letzterer eine mehrfach gekröpfte Kurbelwelle 28 mit durch die Kröpfungen geformten Kurbeln 29, die, genauso wie die Nocken 26 in 4, jeweils um den Winkel α zueinander winkelversetzt sind. Die Kurbelwelle 28 erstreckt sich parallel zur Rotationsachse 9 und zur Dosierrakel 14 und wird von dem Motor 27, der – wie bereits gesagt – der Hauptantrieb der Druckmaschine 1 oder ein von dem Hauptantrieb separater Antrieb sein kann, rotativ angetrieben. Die Kurbeln 29 sind Bestandteile von Schubkurbelgetrieben, von denen jedes einem anderen der Angriffspunkte 22 zugeordnet ist. Ein jedes der Schubkurbelgetriebe umfasst eine an der Kurbel 29 angelenkte Pleuelstange 30 und eine an der Pleuelstange 30 angelenkte Schubstange (Stößel) 31, die den jeweiligen Angriffspunkt 22 zur Walze 8 hin verschiebt. Durch die dem Winkel α entsprechende Staffelung der Phasenlagen der Schubkurbelgetriebe wird bei Rotation der Kurbelwelle 28 einer der Angriffspunkte 22 nach dem anderen zur Walze 8 hingedrückt und danach wieder von der Walze 8 weggezogen, so dass die entlang der Rakelkante 17 laufende Wellenform 18 entsteht.
Bei dem in 6 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel des Wellenerzeugers 15 umfasst letzterer piezoelektrische Einzelaktuatoren 32, die in einer zur Dosierrakel 14 parallelen Reihe angeordnet und von denen jeder mit einem anderen der Angriffspunkte 22 verbunden ist. Jeder der Einzelaktuatoren 32 ist ein sogenannter Piezo-Stapel, welcher aus aufeinandergestapelten und zusammenwirkenden Piezoelementen zusammengesetzt ist. Die Einzelaktuatoren 32 werden von einer elektronischen Steuereinrichtung 33 derart mit Phasenversatz zueinander angesteuert, dass die sich entlang der Rakelkante 17 fortpflanzende Wellenform 18 erzeugt wird.
Das in 7 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel des Wellenerzeugers 15 unterscheidet sich von dem in 6 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass anstelle der piezoelektrischen Einzelaktuatoren 32 Einzelaktuatoren in Form von elektromagnetischen Linearmotoren 34 Verwendung finden. Diese Linearmotoren 34 umfassen einen Stator 35 und einen Läufer 36, der als eine Tauchspule ausgebildet ist.
Genauso wie die Einzelaktuatoren 32 aus 6 fahren auch die Linearmotoren 34 in 7 derart gestaffelt nacheinander ein und aus, dass die traversierende Wellenbewegung der Dosierrakel 14 erzeugt wird.
Bei dem in 8 gezeigten fünften Ausführungsbeispiel, welches den in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispielen sehr ähnlich ist, umfasst der Wellenerzeuger 15 eine Exzenterwelle 35, die sich parallel zur Dosierrakel 14 erstreckt und von dem bereits mehrfach erläuterten Motor 27 rotativ angetrieben wird.
Auf zu geometrischen Rotationsachse der Exzenterwelle 35 exzentrischen Wellenabschnitten (nicht dargestellt) der Exzenterwelle 35 sitzen Wälzlager 37, welche in mit Stößeln versehene Lagerbuchsen 38 eingesteckt sind, die in den Angriffspunkten 22 an die Dosierrakel 14 angeschraubt sind. Exzenter 39, welche in genau der gleichen Art und Weise wie die Nocken 26 in 4 und Kerbeln 29 in 5 jeweils um den Winkel α (in 7 nicht dargestellt) zueinander winkelversetzt orientiert sind, werden durch die Wellenabschnitte und Wälzlager 37 gebildet.
Jeder Exzenter 39 wird von je einem der Wellenabschnitte zusammen mit dem auf diesem Wellenabschnitt sitzenden Wälzlager 37 gebildet.
Bei Rotation der sich durch die ringförmigen Lagerbuchsen 38 hindurch erstreckenden Exzenterwelle 35 werden die Lagerbuchsen 38 in Schwingungen versetzt, welche sich auf die Dosierrakel 14 übertragen und diese in die Wellenbewegung versetzen.

1: Druckmaschine
2: Kurzfarbwerk
3: Druckformzylinder
4: Flachdruck-Druckform
5: Gummituchzylinder
6: Gegendruckzylinder
7: Bedruckstoff
8: Walze
9: Rotationsachse
10: Umfangsoberfläche
11: Auftragwalze
12: Umfangsoberfläche
13: Dosiervorrichtung
14: Dosierrakel
15: Wellenerzeuger
16: Farbbehälter
17: Rakelkante
18: Wellenform
19: Kontaktzone
20: Öffnungszone
21: Klemmeinrichtung
22: Angriffspunkt
23: Kantenpunkt
24: Schnittpunkt
25: Nockenwelle
26: Nocken
27: Motor
28: Kurbelwelle
29: Kurbel
30: Pleuelstange
31: Schubstange
32: Einzelaktuator
33: Steuereinrichtung
34: Linearmotor
35: Exzenterwelle
36: Exzenter
37: Wälzlager
38: Lagerbuchse
39: Exzenter
t: Zeit
x: Ausbreitungsrichtung
y: Schwingungsrichtung
α: Winkel

Claims

Dosiervorrichtung zur Dosierung von Druckfarbe in einer Druckmaschine (1), mit einer Walze (8) und einer Dosierrakel (14), die an der Walze (8) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierrakel (14) in eine Wellenbewegung versetzt ist, wobei eine Rakelkante (17) der Dosierrakel (14) eine sich der Wellenbewegung entsprechend fortpflanzende Wellenform (18) aufweist.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakelkante (17) ununterbrochen ist.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenbewegung eine Transversalwelle mit einer zur Walze (8) parallel verlaufenden Ausbreitungsrichtung (x) ist.
Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierrakel (14) ein die Dosierrakel (14) der Wellenbewegung entsprechend antreibender Wellenerzeuger (15) zugeordnet ist.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenerzeuger (15) eine mit der Dosierrakel (14) getriebetechnisch gekoppelte Antriebswelle umfasst, welche der Wellenbewegung entsprechend zueinander winkelversetzte Antriebselemente aufweist.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle eine Nockenwelle (25) ist und die Antriebselemente Nocken (26) sind.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle eine Kurbelwelle (28) ist und die Antriebselemente Kurbeln (29) sind.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle eine Exzenterwelle (35) ist und die Antriebselemente Exzenter sind.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenerzeuger (15) zueinander der Wellenbewegung entsprechend steuerungstechnisch synchronisierte Einzelaktuatoren umfasst.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelaktuatoren (32) piezoelektrischer Bauart sind.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelaktuatoren (34) elektromagnetische Linearmotoren sind.
Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierrakel (14) federelastisch und sich aufgrund ihrer Eigenelastizität bei der Wellenbewegung selbsttätig entlang einer Schwingungsrichtung (x) der Wellenbewegung zurückstellend ausgebildet ist.
Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (8) eine ungerasterte Umfangsoberfläche (10) hat.
Druckmaschine mit einem Farbwerk, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbwerk eine nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildete Dosiervorrichtung (13) umfasst.
Druckmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbwerk ein zonenloses Kurzfarbwerk (2) ist.