DE19545114A1 - Antrieb für mehrere Übertragungszylinder einer Druckmaschine - Google Patents
Antrieb für mehrere Übertragungszylinder einer DruckmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb mehrerer
Übertragungszylinder einer digitalen Druckmaschine.
Bei herkömmlichen Offsetdruckmaschinen sind die
Übertragungszylinder, wie Platten- und Gummizylinder, über
Zahnräder miteinander verbunden, um gemeinsam synchron
angetrieben zu werden. Die absolute Zwangssynchronisation der
Übertragungszylinder durch Zahnräder ist erforderlich, damit
ihre relative Phasenlage auch nach einer beliebigen Anzahl
von Umdrehungen genau gleich bleibt.
Zusätzlich hat man an beiden Seiten des Platten- und
Gummizylinders sogenannte Schmitzringe vorgesehen, gehärtete
und geschliffene Ringe aus Stahl, deren Außendurchmesser in
der Regel gleich dem Durchmesser des Teilkreises des
Zahnrades des entsprechenden Zylinders ist. Die Schmitzringe
rollen zusammen mit den Zylindern unter einer Vorspannung
gegeneinander ab, was die Maschine laufruhig macht, den
Antrieb schont und die Lebensdauer der Druckplatte
verlängert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die
Übertragungszylinder einer digitalen Druckmaschine einen
besonders einfach aufgebauten Antrieb zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im
Patentanspruch 1 angegebene Vorrichtung gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Eine digitale Druckmaschine arbeitet zum Beispiel so, daß ein
Druckbild auf einen ersten Übertragungszylinder aufgebracht
wird, der aus drucktechnischen Gründen eine harte Oberfläche
aufweist, von diesem auf einen zweiten Übertragungszylinder
übertragen wird, der einen Mantel aus einem elastischen
Material aufweist, und von dem zweiten Übertragungszylinder
auf ein Substrat übertragen wird, wobei sich das elastische
Material für eine gleichmäßige Farbübertragung an ein
Substrat wie z. B. Papier anschmiegen kann. Dabei entspricht
der erste Übertragungszylinder dem Plattenzylinder einer
Offsetdruckmaschine und entspricht der zweite
Übertragungszylinder dem Gummizylinder einer
Offsetdruckmaschine.
Gemäß der Erfindung wird nun auf irgendwelche
Getriebeelemente zwischen den Übertragungszylindern der
digitalen Druckmaschine verzichtet und die
Übertragungszylinder werden lediglich über Schmitzringe
miteinander gekoppelt, die normalerweise an den Enden der
Übertragungszylinder angeordnet sind. Einer der
Übertragungszylinder wird von einem Motor der Druckmaschine
angetrieben und nimmt den anderen Übertragungszylinder
mittels der Schmitzringe mit. Der angetriebene
Übertragungszylinder ist vorzugsweise derjenige, der die
Druckfarbe auf das Substrat überträgt, wegen des mehrfachen
Momentenbedarfs an diesem Übertragungszylinder.
Die Erfindung nutzt den Umstand aus, daß bei einer digitalen
Druckmaschine auf eine absolute Synchronisation zwischen den
Übertragungszylindern verzichtet werden kann. Es genügt eine
relative Synchronisation, derart, daß die Phasenverschiebung
längs des Übertragungsweges der Druckfarbe aufgrund des
unvermeidlichen Schlupfs der Schmitzringe zumindest nicht
größer als die gewünschte Druckauflösung ist. Da bei einer
digitalen Druckmaschine keine Druckplatte mit der Struktur
des Druckbildes benötigt wird, sondern in jedem Maschinentakt
ein vollständiges Druckbild hergestellt wird, hat es keinen
Einfluß auf das Druckergebnis, wenn sich die geringfügigen
Phasenverschiebungen im Laufe der Zeit aufsummieren. Dies
gilt auch für den Fall, daß die Übertragungszylinder nicht
nur eines Druckwerks, sondern mehrerer Druckwerke auf die
erfindungsgemäße Art und Weise angetrieben werden.
Voraussetzung für eine derartige relative Synchronisation ist
allerdings, daß die Vorspannung zwischen den Schmitzringen
zweier gegeneinander abrollender Übertragungszylinder groß
genug ist, daß der Mitnahmeeffekt durch die
Schmitzringreibung und nicht durch Reibung zwischen den
Übertragungszylindern zustande kommt. Die Schmitzringe lassen
sich nämlich mit einem genau definierten Durchmesser
herstellen, während die Abwicklungsverhältnisse an den
Übertragungszylindern in der Regel kompliziert sind,
insbesondere dann, wenn einer der Übertragungszylinder ein
Zylinder mit einem Mantel aus einem elastischen Material ist,
z. B. Gummi.
Ein Gummituch staut sich im Betrieb vor einer
Übertragungsstetle auf, an der es z. B. gegen einen anderen
Übertragungszylinder gedrückt wird. Dadurch vergrößern sich
der effektive Umfang des Gummituchs und seine
Umfangsgeschwindigkeit um ca. 2 bis 3 Prozent. Im Falle, daß
Übertragungszylinder, von denen einer ein Gummizylinder ist,
gemäß der Erfindung über Schmitzringe angetrieben werden,
kann jedoch durch geeignete Wahl des Durchmesserverhältnisses
der Schmitzringe dafür gesorgt werden, daß die
Umfangsgeschwindigkeiten der Übertragungszylinder annähernd
gleich sind, so daß an der Übertragungsstelle möglichst wenig
Schlupf auftritt.
Man beachte ferner, daß der Haftreibungskoeffizient von Gummi
auf Stahl ungefähr fünfmal größer als der von Stahl auf
Stahl ist. Im falle, daß einer der Übertragungszylinder ein
Gummizylinder ist, muß daher bei einem erfindungsgemäßen
Antrieb dafür gesorgt werden, daß die Anpreßkraft zwischen
den Schmitzringen wenigstens etwa fünfmal so groß wie die
Kraft ist, mit der die Übertragungszylinder gegeneinander
gedrückt werden, in der Regel noch wesentlich größer, um
Sicherheitsreserven für sich ändernde Betriebsbedingungen zu
schaffen. Außerdem müssen die Lager der Übertragungszylinder
dafür eingerichtet sein, diese Kräfte aufnehmen zu können.
Andererseits sind gemäß der Erfindung keinerlei
Getriebeelemente zwischen den einzelnen Übertragungszylindern
erforderlich, so daß der Antrieb sehr viel einfacher als bei
herkömmlichen Druckmaschinen aufgebaut und wesentlich
wartungsfreier ist. Die Schmitzringe bewirken einen äußerst
gleichförmigen, durch keinerlei Einlaufstöße zwischen
irgendwelchen Getriebeelementen beeinflußten Lauf der
Übertragungszylinder.
Die Erfindung ist nicht nur für Systeme mit zwei
Übertragungszylindern geeignet, wie oben beschrieben, sondern
auch für einen gemeinsamen Antrieb von drei oder mehr
Übertragungszylindern. Beispielsweise kann von drei
hintereinandergeschalteten Übertragungszylindern eines
Druckwerks der mittlere angetrieben werden, während die
beiden anderen über Schmitzringe davon mitgenommen werden.
Auch die Übertragungszylinder mehrerer hintereinander
angeordneter Druckwerke können durch Schmitzringe miteinander
gekoppelt sein, wobei nur einer der Übertragungszylinder
angetrieben wird. Selbst bei einer Hintereinanderschaltung
von mehreren Schmitzringkopplungen läßt sich der Schlupf an
den Schmitzringen klein genug machen, daß die Genauigkeit der
Synchronisation im tolerierbaren Bereich liegt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele und
aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.
Darin zeigen:
Fig. 1 eine teilweise schematische Seitenansicht eines
digitalen Druckwerks mit zwei Übertragungszylindern;
Fig. 2 eine Schnittansicht längs einer Linie II-II des
Druckwerks von Fig. 1;
und
Fig. 3 eine teilweise schematische Seitenansicht einer
digitalen Druckmaschine mit über Schmitzringe
gekoppelten Übertragungszylindern mehrerer
Druckwerke.
Das in Fig. 1 und 2 gezeigte digitale Druckwerk enthält einen
ersten Übertragungszylinder 1 und einen zweiten
Übertragungszylinder 2, die parallel zueinander angeordnet
sind und einander am Umfang berühren. Die
Übertragungszylinder 1, 2 sind drehbar an nicht gezeigten
Seitenwänden einer Druckmaschine gelagert. Am Umfang des
ersten Übertragungszylinders 1 sind ein Schreibkopf 3 und ein
Farbwerk 4 angeordnet, die sich jeweils über die gesamte
Druckbreite erstrecken. Der zweite Übertragungszylinder 2
weist eine Antriebswelle 5 auf, die mit einem Motor 6
verbunden ist. Der Motor 6 ist in den Figuren als auf der
Achse des zweiten Übertragungszylinders 2 liegend
eingezeichnet, kann aber natürlich auch an irgendeiner
anderen Stelle in der Druckmaschine angeordnet sein und über
Kraftübertragungselemente, z. B. ein Getriebe, mit der
Antriebswelle 5 verbunden sein. Der zweite
Übertragungszylinder 2 weist ferner einen nicht gesondert
eingezeichneten Mantel aus einem elastischen Material wie
Gummi auf. Angrenzend an den zweiten Übertragungszylinder 2
verläuft ein nur teilweise eingezeichnetes Transportband 7,
auf dem zu bedruckende Substrate 8 aufliegen.
Wie in Fig. 2 gezeigt, sind an jedem
Übertragungszylinder 1, 2 seitlich zwei axiale
Schmitzringe 9, 10 aus einsatzgehärtetem Stahl angeflanscht,
die jeweils im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der
entsprechende Übertragungszylinder 1, 2 aufweisen. Die
genauen Durchmesser der Übertragungszylinder 1, 2 und der
Schmitzringe 9, 10 sind in Übereinstimmung mit den jeweiligen
Materialeigenschaften so gewählt, daß zwischen den
Schmitzringen 9 und 10 eine definierte Anpreßkraft
aufrechterhalten wird, während die Übertragungszylinder 1, 2
mit einer wesentlich geringeren Kraft gegeneinander gedrückt
werden, wie später detaillierter erläutert wird.
Die Übertragungszylinder 1, 2 sind in Fig. 1 und 2 mit
gleichen Durchmessern dargestellt, können aber auch
verschiedene Durchmesser aufweisen. Beispielsweise können der
Übertragungszylinder 1 und die Schmitzringe 9 größere
Durchmesser als der Übertragungszylinder 2 und die
Schmitzringe 10 aufweisen. Das genaue Durchmesserverhältnis
der Schmitzringe 9, 10 ist an die speziellen
Abwicklungsverhältnisse an den Übertragungszylindern 1, 2
angepaßt, wie noch beschrieben wird.
Im Betrieb befördert das Transportband 7 die Substrate 8
geradlinig in der eingezeichneten Pfeilrichtung, wobei die
Substrate 8 längs einer geradlinigen Berührungsstelle gegen
den zweiten Übertragungszylinder 2 gepreßt werden. Der
Motor 6 dreht den zweiten Übertragungszylinder 2, so daß
seine Umfangsgeschwindigkeit gleich der Fördergeschwindigkeit
des Transportbandes 7 ist. Der zweite Übertragungszylinder 2
nimmt den ersten Übertragungszylinder 1 über die
Schmitzringe 9, 10 mit, so daß die Übertragungszylinder 1, 2
in den eingezeichneten Pfeilrichtungen gegeneinander
abrollen. Der Schreibkopf 3 beschreibt den sich daran vorbei
drehenden ersten Übertragungszylinder 1 mit einem latenten
Bild, das am Farbwerk 4 entwickelt wird. Das entwickelte
Druckbild wird auf den zweiten Übertragungszylinder 2
übertragen, von dem es dann auf ein Substrat 8 übertragen
wird. Falls erforderlich, können an den
Übertragungszylindern 1 bzw. 2 Reinigungseinrichtungen für
übriggebliebene, nicht übertragene Farbe vorgesehen sein.
Die Schmitzringe 9, 10 bewirken eine sehr genaue
Synchronisation der Drehung der Übertragungszylinder 1, 2.
Auf dem Weg vom Schreibkopf 3 zur Übertragungsstelle auf den
zweiten Übertragungszylinder 2 ist ein Schlupf des ersten
Übertragungszylinders 1 gegenüber dem zweiten
Übertragungszylinder 2 von nur einigen Mikrometern oder
weniger erreichbar, was ohne weiteres tolerabel ist.
Voraussetzung dafür ist allerdings, daß der
Haftreibungswiderstand zwischen den Schmitzringen 9, 10
größer als derjenige zwischen den Übertragungszylindern 1, 2
ist. Die Schmitzringe 9, 10 rollen dann - bis auf einen sehr
kleinen Schlupf - beinahe ideal aufeinander ab. Daran ändert
auch nicht, daß zwischen den Oberflächen der
Übertragungszylinder 1, 2 in der Praxis eine unvermeidliche
Relativbewegung auftritt. Der Gleitreibungswiderstand bei
einer solchen Relativbewegung ist nämlich stets kleiner als
der Haftreibungswiderstand. Außerdem werden solche
Relativbewegungen von vornherein so klein wie möglich
gehalten, indem das Durchmesserverhältnis der
Schmitzringe 9, 10 gleich dem Umfangsverhältnis der
Übertragungszylinder 1, 2 unter Berücksichtigung der Längung
des Gummimantels des zweiten Übertragungszylinders 2 im
Betrieb gewählt wird. Diese Längung entsteht durch eine
Verformung des Gummimantels des zweiten
Übertragungszylinders 2 im Bereich der Übertragungsstelle vom
ersten Übertragungszylinder 1.
Es wird nun eine Abschätzung der Anpreßkräfte zwischen den
Schmitzringen 9, 10 vorgenommen, die erforderlich sind, damit
der erste Übertragungszylinder 1 weitgehend synchron von dem
zweiten Übertragungszylinder 2 mitgenommen wird.
Es wird angenommen, daß die beiden Übertragungszylinder 1, 2
mit einer Kraft FZ gegeneinander gedrückt werden, die für den
Übertragungsprozeß erforderlich ist. Zwischen den
Übertragungszylindern 1, 2 gibt es einen materialabhängigen
Haftreibungskoeffizienten µZ. Der entsprechende
Haftreibungswiderstand ist RZ = µZ * FZ. Im Maximum muß
dieser Haftreibungswiderstand RZ durch einen
Haftreibungswiderstand RS zwischen den Schmitzringen 9, 10
überwunden werden, der gleich dem Produkt aus einer
Anpreßkraft FS zwischen den Schmitzringen 9, 10 und einem
entsprechenden materialabhängigen
Haftreibungskoeffizienten µS ist. Somit gilt:
RS = µS * FS µZ * FZ = RZ.
Im Falle, daß einer der Übertragungszylinder aus Stahl
besteht und der andere einen Mantel aus Gummi aufweist,
während die Schmitzringe aus Stahl bestehen, ist µZ ungefähr
fünfmal so groß wie µS. Daher muß die Anpreßkraft FS zwischen
den Schmitzringen wenigstens fünfmal so groß wie die
Anpreßkraft FZ zwischen den Übertragungszylindern sein, damit
die Reibung zwischen den Schmitzringen überwiegt und - bis
auf den geringfügigen Schlupf - keine Relativbewegung
dazwischen stattfindet.
Insbesondere bei einem Übertragungszylinder mit einem Mantel
aus Gummi kann der Reibungswiderstand jedoch zeitlichen
Schwankungen im Betrieb unterliegen, z. B. wegen
ungleichmäßiger Materialeigenschaften oder aufgrund des
erwähnten Materialstaus vor der Übertragungsstelle. Aus
diesem Grunde ist in der Praxis eine wesentlich höhere
Anpreßkraft FS zwischen den Schmitzringen zu wählen als sich
rechnerisch ergeben würde, also zum Beispiel das zehn- oder
zwanzigfache der Kraft FZ, mit der die Übertragungszylinder
gegeneinander gedrückt werden.
Zylinderlager, die diese Kräfte aufnehmen können, lassen sich
mit vertretbarem Aufwand realisieren, insbesondere da die
Farbübertragungstechniken, die bei digitalen Druckmaschinen
in Betracht kommen, häufig nur verhältnismäßig geringe
Anpreßkräfte verlangen. Überdies gibt es bei digitalen
Druckmaschinen Übertragungstechniken, die praktisch keine ins
Gewicht fallenden Anpreßkräfte verlangen und bei denen sich
die Erfindung somit besonders leicht realisieren läßt.
Im Falle einer in der Zeichnung nicht gezeigten Alternative,
daß der erste Übertragungszylinder 1 und nicht der zweite
Übertragungszylinder 2 von einem Motor angetrieben wird, wäre
in einer Abschätzung der Anpreßkräfte zusätzlich der
Momentenbedarf an der Übertragungsstelle auf das Substrat 8
zu berücksichtigen. Entsprechendes gilt für Fälle, in denen
nicht nur ein Übertragungszylinder, sondern noch weitere
Übertragungszylinder über Schmitzringe anzutreiben sind. Die
Übertragungszylinder können antriebsmäßig
hintereinandergeschaltet sein, oder es können von den
Schmitzringen eines Übertragungszylinders mehrere weitere
Übertragungszylinder angetrieben werden, gegebenenfalls unter
Zwischenschaltung weiterer Schmitzringe, um Entfernungen
zwischen den Übertragungszylindern zu überbrücken. Ein
solcher Fall ist in Fig. 3 dargestellt.
Die in Fig. 3 gezeigte Druckmaschine enthält drei
Übertragungszylinder 11, 12, 13, die hintereinander über
einem Transportband 14 angeordnet sind, das Substrate 15 in
Pfeilrichtung befördert. Ein Motor 16 ist mit dem mittleren
Übertragungszylinder 12 verbunden, gegebenenfalls über ein
nicht eingezeichnetes Getriebe, und dreht diesen in
Pfeilrichtung. Die Übertragungszylinder 11, 12 und 13 weisen
ebenso wie in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und 2
seitliche Schmitzringe auf, die unter Zwischenschaltung von
zwei weiteren Schmitzringen 17 in einer Reihe gegeneinander
gepreßt werden.
Wenn sich der Motor 16 dreht, drehen sich die Schmitzringe
der Übertragungszylinder 11, 12, 13 und die weiteren
Schmitzringe 17 in den eingezeichneten Pfeilrichtungen, und
die Übertragungszylinder 11, 12, 13 drehen sich entsprechend
an Schreibköpfen 18 und an hier nicht eingezeichneten
farbwerken vorbei, um Druckbilder auf die Substrate 15 zu
übertragen.
Das in Fig. 3 gezeigte Prinzip ist auf vielfältige Weise
abwandelbar und erweiterbar. Zum einen können statt der
gezeigten drei Druckwerke z. B. vier oder fünf Druckwerke
angetrieben werden. Ferner kann jedes der Druckwerke nicht
nur einen Übertragungszylinder 11, 12 bzw. 13 aufweisen, wie
in Fig. 3 gezeigt, sondern jeweils ein System mit zwei
Übertragungszylindern, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, oder noch
mehr Übertragungszylindern sein. Auch bei einer solchen Kette
von Übertragungszylindern, die über Schmitzringe miteinander
verbunden werden, bleibt der aufsummierte Schlupf zwischen
den Schmitzringen tolerierbar, da er immer noch in der
Größenordnung von Mikrometern liegt und sich somit nicht
wahrnehmbar auf die Rasterhaltigkeit der Druckbilder
auswirkt.
Bezugszeichenliste
1 Übertragungszylinder
2 Übertragungszylinder
3 Schreibkopf
4 Farbwerk
6 Motor
7 Transportband
8 Substrat
9 Schmitzring
10 Schmitzring
11 Übertragungszylinder
12 Übertragungszylinder
13 Übertragungszylinder
14 Transportband
15 Substrat
16 Motor
17 Schmitzring
18 Schreibkopf
2 Übertragungszylinder
3 Schreibkopf
4 Farbwerk
6 Motor
7 Transportband
8 Substrat
9 Schmitzring
10 Schmitzring
11 Übertragungszylinder
12 Übertragungszylinder
13 Übertragungszylinder
14 Transportband
15 Substrat
16 Motor
17 Schmitzring
18 Schreibkopf
Claims (6)
1. Vorrichtung zum Antrieb mehrerer Übertragungszylinder
einer digitalen Druckmaschine,
dadurch gekennzeichnet,
daß nur einer (2; 12) der mehreren
Übertragungszylinder (1, 2; 11, 12, 13) mit einem
Motor (6; 16) verbunden ist und daß die mehreren
Übertragungszylinder durch Schmitzringe (9, 10; 17)
miteinander verbunden sind, die unter einer Vorspannung
gegeneinander abrollen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß an jedem axialen Ende jedes der mehreren
Übertragungszylinder (1, 2) axial ein Schmitzring (9, 10)
befestigt ist, daß jeweils zwei Übertragungszylinder und
die dazugehörigen Schmitzringe gegeneinander abrollen und
daß die Vorspannung (FS) zwischen den Schmitzringen
zweier gegeneinander abrollender Übertragungszylinder
wesentlich größer als eine Anpreßkraft (FZ) zwischen
diesen Übertragungszylindern multipliziert mit dem
Verhältnis des Haftreibungskoeffizienten (µZ) der sich
berührenden Oberflächen der Übertragungszylinder zum
Haftreibungskoeffizienten (µS) der sich berührenden
Oberflächen der Schmitzringe ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Durchmesser der
Schmitzringe (9, 10) zweier gegeneinander abrollender
Übertragungszylinder (1, 2) zueinander an das Verhältnis
der im Betrieb wirksamen Umfänge der Übertragungszylinder
zueinander angenähert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß einer (2) von zwei gegeneinander abrollenden
Übertragungszylindern (1, 2) einen Mantel aus einem
elastischen Material aufweist, zur Übertragung von
Druckfarbe auf ein Substrat (8).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Motor (6) mit dem Übertragungszylinder (2)
verbunden ist, der einen Mantel aus einem elastischen
Material aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß Übertragungszylinder (11, 12, 13) mehrerer Druckwerke
der Druckmaschine durch Schmitzringe (17) miteinander
verbunden sind, wobei nur einer der
Übertragungszylinder (12) mit dem Motor (16) verbunden
ist.
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