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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kalibrieren des Verhältnisses
der Umfangsgeschwindigkeit eines Formzylinders und einer Auftragwalze
für den
Druckprozess in einer Druckmaschine.
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Aus
der
DE 32 39 114 A1 ist
bereits eine Druckmaschine mit einem Antrieb zum unmittelbaren Antreiben
einer Farbauftragwalze bekannt, wobei eine Einstellung der Oberflächengeschwindigkeit
der Farbauftragwalze im Verhältnis
zur Oberflächengeschwindigkeit
des Formzylinders möglich
ist. Hierzu ist eine Geschwindigkeitsregeleinrichtung vorhanden.
Bei diesem Verfahren wird ein Formzylinder durch einen ersten Antrieb
angetrieben und die Auftragwalze durch einen zweiten Antrieb. Die
Auftragwalze dient zum Einfärben
des Formzylinder, wobei das Verhältnis
der Umfangsgeschwindigkeiten des Formzylinders und der Aufragwalze
zueinander veränderbar
ist, indem die Antriebsgeschwindigkeit mindestens eines der beiden
Antriebe bzgl. des anderen Antriebes veränderbar ist. Während des
Kalibrierens wird entweder der Formzylinder oder die Auftragwalze
entsprechend angetrieben und unter Berücksichtigung der gewünschten
Betriebssituation wie zum Beispiel der gewünschten Anpressung zwischen Formzylinder
und Auftragwalze erfolgt die Messung der Verhältnisse der Umfangsgeschwindigkeiten.
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Aus
der
DE 44 30 693 A1 ist
bereits eine Druckmaschine bekannt, deren Formzylinder einen eigenen
Antrieb aufweist. In dem Farbwerk der Druckmaschine werden die Farbreibzylinder
durch einen separaten, winkelgeregelten Elektromotor angetrieben.
Die Auftragwalzen, die hier Farb- und Feuchtauftragwalzen sind,
werden durch die Reibung zwischen dem Formzylinder und dem Farbreibzylinder
bzw. dem Feuchtreibzylinder angetrieben. Aufgrund der Reibung zwischen
dem Formzylinder und der Farb- oder Feuchtauftragwalze einerseits
sowie der Reibung zwischen der Farb- oder Feuchtauftragwalze und
dem Farb- bzw. Feuchtreibzylinder andererseits ergibt sich ein von
den Oberflächeneigenschaften
der beteiligten Walzen und Zylinder abhängiger Schlupf zwischen der
Farb- oder Feuchtauftragwalze und dem Formzylinder.
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Es
ist ebenfalls bekannt, die Auftragwalze über ein Zahnrad anzutreiben,
das mit Zahnrädern aus
dem Antrieb des Druckwerks, insbesondere des Formzylinders in Verbindung
steht. Bei Verwendung von Zahnradverbindungen ergeben sich feste Übersetzungsverhältnisse
zwischen den über
solche Zahnräder
angetriebenen Zylinder und Walzen. Die Drehzahlverhältnisse
können
also nur durch einen Wechsel der Zahnräder oder durch Abänderung
der abrollenden Durchmesser verändert
werden. Jedoch ergeben sich in der Kontaktzone zwischen solchen Walzen,
d. h. insbesondere zwischen dem Formzylinder und der Auftragwalze,
möglicherweise
unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten je nach der Eigenschaft
der verwendeten Oberflächenbeläge. Die
Elastizität
des Mantels der Auftragwalze beeinflußt den Schlupf zwischen der
Auftragwalze und dem Formzylinder. Dies führt zur Reibung zwischen dem
Formyzlinder und der Auftragwalze sowie zu einer Verspannung der
elastischen Oberfläche
der Auftragwalze, d. h. zu einer Scherung.
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Bei
der Abrollung zwischen der harten Oberfläche des Formzylinders und der
weichen Oberfläche
der Auftragwalze hat die Auftragwalze, wenn das Material auf ihrer
Mantelfläche
ein elastisches, inkompressibles Material ist, z. B. Gummi, bedingt durch
die Pressungssituation zwischen dem Formzylinder und der Auftragwalze,
einen längeren
Abrollweg als sie eine Walze gleichen Durchmessers mit einer harten
Oberfläche
hat. Die Stärke
der Pressung zwischen Auftragwalze und dem Formzylinder verändert ebenfalls
den Abrollweg der Auftragwalze. Je höher die Pressung ist, desto
mehr weicht das Oberflächenmaterial
seitlich des Berührungsbereichs
zwischen der Auftragwalze und dem Formyzlinder aus und desto länger wird
der Abrollweg der Auftragwalze auf dem Formzylinder.
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Üblicherweise
werden diese Abrollverhältnisse
entsprechend den Übersetzungverhältnissen durch
entsprechende Wahl der Durchmesser der Auftragwalze und des Formzylinders
sowie durch die Pressung zwischen ihnen festgelegt. Demzufolge müßte dann
bei erhöhter
Pressung der Umfang der eine weiche Oberfläche aufweisenden Auftragwalze zusätzlich verändert werden,
um wieder weitestgehend freie, gleichbleibende oder bestimmte gewünschte Abrollverhältnisse
zwischen der Auftragwalze und dem Formzylinder zu erreichen.
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Es
ist allgemein bekannt, daß Drehzahldifferenzen
zwischen dem Formzylinder und der Farbauftragwalze im Offsetdruckprozeß zu Tonen
und zu erhöhtem
Verschleiß an
Druckformen führen.
Ebenso können
die Farb- und die Feuchtmittelmenge sowie deren Eigenschaften hinsichtlich
Viskosität,
Zügigkeit etc.
die Schlupfsituation im Farbwerk bzw. im Feuchtwerk beeinflussen
und andere Abrollbedingungen erfordern.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Druckmaschine der eingangs genannten
Art derart zu verbessern, daß für jede Art
von veränderter
Druckfarbe, verändertem
Feuchtmittel oder Lack, unabhängig
davon, worauf diese Veränderung
beruht, eine ideale Abrollung zwischen der Auftragwalze und dem
Formzylinder entsteht.
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Diese
Aufgabe wird, wie in Patentanspruch 1 angegeben, gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Druckmaschine im Sinne der Erfindung kann jede Art von Druckmaschine
für den
Tief-, Hoch- oder Flachdruck sein, insbesondere ist die Erfindung für den Offsetdruck
sowie für
den Flexodruck geeignet.
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Die
für die
Auftragwalze gemäß der Erfindung
ist eine Farb- oder Feuchtauftragwalze oder eine Auftragwalze in
einem Lackierwerk zum Auftragen von Lack auf einen Formzylinder.
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Gemäß der Erfindung
wird vorgesehen, daß der
Antrieb für
die Auftragwalze kein festes Übersetzungsverhältnis zum
Formzylinder hat, sondern über einen
stufenlos verstellbaren Antrieb, d. h. ein stufenloses mechanisches
Getriebe oder ein stufenloses elektronisches Getriebe, so einstellbar
ist, daß das gewünschte Verhältnis der
Umfangsgeschwindigkeit des Formzylinders und zu der der Auftragwalze
bzw. der Feuchtauftragwalze eingestellt wird. Es ist jedoch auch
möglich,
das Verhältnis
der Umfangsgeschwindigkeiten in Stufen zu verstellen. Durch die
Einstellung des Verhältnisses
der Umfangsgeschwindigkeiten zueinander läßt sich für jede Art von Druckfarbe, Feuchtmittel
oder Lack eine ideale Pressung einstellen, die von dem Verhältnis der
Umfangsgeschwindigkeiten abhängig
ist.
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Entsprechend
nimmt auch die Bandbreite an verwendbaren Druckfarben oder Lacken
mit den jeweils erforderlichen Pressungen zu; ebenso läßt sich im
Falle des Naßoffsetdrucks
der Spielraum für
die verwendbaren Feuchtmittel vergrößern. Auch durch diese Maßnahme läßt sich
die Neigung zum Tonen verringern.
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Die
Einstellung des gewünschten
Drehzahlverhältnisses
kann beispielsweise durch Probedrucke erfolgen, bei denen die Neigung
zum Tonen reduziert wird. Dabei wird optisch beurteilt, ob in den Nicht-Bildflächen der
Druckexemplare die Zahl von Farbpunkten durch Veränderung
des Verhältnisses der
Umfangsgeschwindigkeiten des Formzylinders und der Farbauftragwalze
verändert
werden kann.
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Bei
der Feststellung des optimalen Drehzahlverhältnisses kann auch so vorgegangen
werden, daß die
Abrollung und die Umdrehungen der Auftragwalze auf dem Formzylinder
oder umgekehrt gemessen werden. Um Ungenauigkeiten zu reduzieren, kann
man wechselseitig die Auftragwalze auf dem Formzylinder oder den
Formzylinder auf der Auftragwalze abrollen lassen und die Umdrehung
messen, indem einmal der Formzylinder die Auftragwalze und das andere
Mal die Auftragwalze den Formzylinder antreibt. Wenn die Reibmomente
bei beiden Messungen gleich groß sind,
kann die Messung auch so erfolgen, daß man sowohl die Auftragwalze
als auch den Formzylinder antreibt und jeweils die Drehzahlen für den Antrieb
des Formzylinders als auch der Auftragwalze solange nachstellt,
bis sich minimale Drehmomente zwischen den beiden Antrieben ergeben. Die
Ergebnisse dieses wechselseitigen Abrollens können dann gewichtet werden,
vorzugsweise werden sie gemittelt. Dieser Wert kann das Drehzahlverhältnis zwischen
der Auftragwalze und dem Formzylinder wiedergeben. Die Messung der
Umdrehungen bei der Abrollung kann z. B. mit einem Winkelmeßsystem
erfolgen, das an dem jeweiligen Antriebssystem angeordnet ist.
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Nachstehend
wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1a,
b eine direkt und eine indirekt angetriebene Auftragwalze,
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2a,
b ein mechanisches, stufenloses Verstellgetriebe und ein elektronisches
Getriebe für den
Antrieb des Formzylinders und der Auftragwalze und
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3 das
Auftreten des Tonens P als Funktion der Drehzahldifferenz d zwischen
dem Formzylinder und der Auftragwalze.
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Eine
Auftragwalze 1 (1a) ist über ihren Wellenzapfen 2 mit
einem sie direkt antreibenden Elektromotor 3 verbunden.
Die Auftragwalze 1 liegt an einem Formzylinder 4 an,
der seinerseits ebenfalls einen (hier nicht dargestellten) eigenen
Antrieb hat oder der über
Zahnradverbindungen durch einen anderen Zylinder das Druckwerks
angetrieben wird. Die Auftragwalze 1 steht im Kontakt mit
einem Farbreiber 5, dieser mit einer Farbübertragwalze 6.
Der Farbreiber 5 hat beispielsweise ebenfalls einen eigenen
Antrieb, während
die Farbübertragwalze 6 beispielsweise
durch Reibung mit dem Farbreiber 5 angetrieben wird.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel (1b)
wird eine Auftragwalze 7 durch Reibschluß mit einem
Farbreiber 8 angetrieben, der seinerseits über seinen
Wellenzapfen 9 durch einen Elektromotor 10 angetrieben
wird. Die Auftragwalze 7 kann auch mit mehreren benachbarten
Walzen in reibschlüssiger
Verbindung stehen. Der Formzylinder 4 gemäß 1b wird
wiederum, wie oben beschrieben, angetrieben. Bei diesen Ausführungsbeispielen (1a,
b) läßt sich
die Drehzahl der Auftragwalze 1 bzw. 7 unabhängig von
der Drehzahl des Formzylinders 4 einstellen, indem die
Drehzahl des Elektromotors 3 bzw. des Elektromotors 10 verändert wird.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel (2a)
wird eine Auftragwalze 11 durch Reibschluß mit einer
weiteren Farbwerkswalze 12, die beispielsweise ein Farbreiber
ist, durch ein stufenlos verstellbares mechanisches Getriebe 13 angetrieben.
Das Getriebe 13 steht wiederum in Verbindung mit dem Antrieb
eines Formzylinders 14. Dieser wird über seinen Wellenzapfen 15 entweder
direkt oder indirekt durch einen Elektromotor angetrieben. Der Antrieb des
Wellenzapfens 15 wird über
Kegelräder 16, 17, 18 und 19 sowie
eine die Kegelräder 17 und 18 verbindende
Welle 20 auf das Getriebe 13 übertragen, wobei jeweils die
Kegelräder 16 und 17 sowie
die Kegelräder 18 und 19 miteinander
kämmen.
Das Getriebe 13 weist zwei Räder 21 und 22 auf,
die jeweils eine konische Oberfläche
haben und die spiegelbildlich zueinander angeordnet sind. Die Räder 21 und 22 stehen über ein
in Richtung eines Doppelpfeils A verschiebbares Rad 23 in
Verbindung. Das Rad 23 ist im Innern hohl; seine innere
Mantelfläche
berührt reibschlüssig das
Rad 22, während
seine äußere Mantelfläche das
Rad 21 reibschlüssig
berührt. Durch
seitliche Verschiebung (Doppelpfeil A) des Rades 23 läßt sich
die Drehgeschwindigkeit des Rades 22 bezüglich des
Rades 21 und somit die antriebsseitige Übersetzung zwischen dem Wellenzapfen 15 und
dem abtriebsseitig von dem Rad 22 angetriebenen Wellenzapfen 24 variieren.
Das Getriebe 13 kann durch andere stufenlos verstellbare
Getriebe ersetzt werden, beispielsweise durch ein P.I.V.-Getriebe,
wie es beispielsweise aus "Dubbels
Taschenbuch für
den Maschinenbau",
12. Auflage, 1963, bekannt ist. Statt die Auftragwalze 11 indirekt über die Farbwerkswalze 12 durch
das Getriebe 13 anzutreiben, könnte dieses auch direkt den
Wellenzapfen 25 der Auftragwalze 11 antreiben.
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Auch
durch ein elektronisches Getriebe (2b) läßt sich
ein stufenlos verstellbarer Antrieb einer Auftragwalze 27 bezüglich eines
Formzylinders 28 realisieren. In diesem Fall wird der Formzylinder 28 direkt über einen
drehzahlverstellbaren Elektromotor 29 angetrieben, oder
er ist mit einer drehzahlverstellbaren elektromotorisch angetriebenen
Welle verbunden. Die Auftragwalze 27 wird entweder direkt oder,
wie hier dargestellt, indirekt über
ein Getriebe oder über
einen drehzahlverstellbaren Elektromotor 30 angetrieben.
Der Elektromotor 30 treibt eine Farbwerkswalze 31 an,
die über
Reibschluß die
Auftragwalze 27 antreibt. Eine Steuerung 32 regelt
oder steuert die Drehzahlen der beiden Elektromotoren 29, 30 auf
ein gewünschtes
Drehzahlverhältnis,
d. h. auf das gewünschte
Verhältnis
der Umfangsgeschwindigkeiten des Formzylinders 28 zu der
Auftragwalze 27. Vorzugsweise wird hierzu ein drehzahlgeregeltes
System verwendet, wobei die tatsächliche Drehzahl
des Formzylinders 28 oder der Auftragwalze 27 durch
ein entweder an den Elektromotor 29, 30 angebrachtes
Winkelmeßsystem
oder einen Tachometer oder durch einen Winkel-Drehgeber 32, 33 gemessen
wird, der an einer Stirnwand des Formzylinders 28 bzw.
der Auftragwalze 27 angeordnet ist. Die von den Winkel-Drehgebern 32, 33 gemessenen Drehzahlen
des Formzylinders 28 bzw. der Auftragwalze 27 werden
Summierpunkten 35, 36 zugeführt. An den Summierpunkten 35, 36 werden
die Differenzen zwischen den von der Steuerung 34 vorgegebenen
Soll-Drehzahlen und den von den Winkel-Drehgebern 32, 33 gemessenen
Ist-Drehzahlen gebildet und jeweils Reglern 37, 38 zugeführt, die
jeweils aus den beiden Werten resultierenden Differenz, d. h. den
Regelabweichungen einen Ausgangswert zur Korrektur der Umdrehungsgeschwindigkeit
des Farbreibers 31 bzw. des Formzylinders 28 erzeugen.
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Aus
der Drehzahldifferenz d (3) ergeben sich Konsequenzen
für das
Entstehen von Farbpunkten in Nicht-Bildbereichen, d. h. das Tonen.
Wenn die in den Nicht-Bildbereichen
gedruckten Bildpunkte P als Funktion der Drehzahldifferenz d zwischen
dem Formzylinder 4, 14, 28 und der Auftragwalze 1, 7, 11, 27 gemessen
wird, so entsteht beispielsweise die in 3 dargestellte
parabelförmige
Kurve K. Die Bildpunkte lassen sich beispielsweise auf den gedruckten
Exemplaren der Druckmaschine photometrisch erfassen. Bei einer Drehzahl
d0 nimmt die Kurve K ein Minimum ein. Oberhalb
einer Drehzahldifferenz d1 und unterhalb
einer Drehzahldifferenz d2 wird das Tonen
beispielsweise sichtbar. Daher muß durch die Steuerschaltung 34 eine
Drehzahldifferenz zwischen d2 und d1 eingehalten werden. Aus der Drehzahldifferenz
wird dann in der Steuerschaltung 34 das richtige Drehzahlverhältnis und
die richtigen Drehzahlen für den
Antrieb der Elektromotoren 29 und 30 errechnet.
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Anstelle
der indirekten Messung des gewünschten
Schlupfs zwischen der Auftragwalze 1, 7, 11, 27 und
dem Formzylinder 4, 14, 28 über die
Qualität
der gedruckten Exemplare läßt sich
auch eine direkte Messung der Reibung zwischen beiden durchführen, indem
man einmal die Auftragwalze antreibt und den Formzylinder über Reibung
durch die Auftragwalze antreibt und dabei die Drehgeschwindigkeit
des Formzylinders als Funktion der Drehgeschwindigkeit der Auftragwalze
bestimmt und in einem andern Fall auf umgekehrte Weise vorgeht,
indem der Formzylinder angetrieben wird und über Reibung die Auftragwalze
mitnimmt. Wenn jedoch die Reibmomente zwischen dem Formzylinder
und der Auftragwalze zu groß sind,
so daß keine
sinnvolle Messung auf dem Wege möglich
ist, ist es möglich, sowohl
den Formzylinder als auch die Auftragwalze anzutreiben und die Drehzahl
entweder des Formzylinders oder der Auftragwalze solange nachzustellen, bis
sich ein minimales Drehmoment zwischen der Auftragwalze und dem
Formzylinder ergibt. Das Drehmoment wird hierbei jeweils durch ein
Momentenmeßgerät abgegriffen,
das jeweils auf einem Wellenzapfen des Formzylinders bzw. der Auftragwalze angeordnet
sein kann. Die Ergebnisse der jeweils zwei einander zugehörigen Messungen
lassen sich gewichten, wobei vorteilhaft das arithmetische Mittel gewählt wird,
um ein gewünschtes
Drehzahlverhältnis
zwischen dem Formzylinder und der Auftragwalze aufzufinden.
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Die
vorstehend beschriebenen Maßnahmen lassen
sich auf jede mit dem Formzylinder in Berührung stehende Walze übertragen,
die eine weiche Mantelfläche
aufweist und bei der Drehbewegung im Bezug auf den Formzylinder
ein Schlupf entsteht. Eine derartige Walze ist beispielsweise eine
Farbauftragwalze, eine Feuchtauftragwalze oder eine andere Auftragwalze,
beispielsweise in einem Lackierwerk. Die Erfindung läßt sich
insbesondere in einer Druckmaschine für den Naß- oder Trockenoffsetdruck, aber
auch in einer Druckmaschine für
den Flexodruck einsetzen.
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Durch
die Erfindung wird eine Druckmaschine geschaffen, deren Formzylinder 4, 14, 28 durch
einen ersten Antrieb 15, 29 und deren Auftragwalze durch
einen zweiten Antrieb 3, 10, 13, 30 angetrieben wird.
Mittels eines mechanischen oder elektronischen Getriebes läßt sich
das Verhältnis
der Umfangsgeschwindigkeiten des Formzylinders 4, 14, 28 und
der Auftragwalze 1, 7, 11, 27 stufenlos
zueinander einstellen. Hierbei wird die Antriebsgeschwindigkeit
mindestens eines der beiden Antriebe 15, 13; 29, 30 bezüglich des
anderen Antriebs durch Einstellmittel, beispielsweise ein verschiebbares
Rad 23 oder durch eine Steuerschaltung 34 elektronisch
eingestellt.