DE4408615C2

DE4408615C2 - Näpfchenwalze innerhalb eines Auftragswerks einer Rotationsdruckmaschine

Info

Publication number: DE4408615C2
Application number: DE19944408615
Authority: DE
Inventors: Reinhold Guba
Original assignee: MAN Roland Druckmaschinen AG
Current assignee: Manroland AG
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 1996-01-11
Anticipated expiration: 2014-03-16
Also published as: DE4408615A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Näpfchenwalze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Näpfchenwalze dieser Art ist aus der DE 39 38 449 C2 bekannt, sie trägt auf dem Zylinder- oder Walzenkern eine poröse, volumenveränder bare Zwischenschicht. Auf dieser Zwischenschicht ist eine Schicht mit temperaturabhängigen Formgedächtnis angeordnet. Diese Ausführung dient der Veränderung der Dosiermenge von Farbe als verwendetes flüssiges Medium, indem in der Schicht unter thermischer Einwirkung die Form der Näpfchen verändert bzw. völlig beseitigt wird.

Der Temperatureintrag wirkt auf die Konsistenz und/oder Viskosität bestimmter flüssiger Medien.

Eine Rasterwalze ist aus der DE 37 13 027 C2 bekannt. Die Raster walze soll eine erhöhte Standzeit besitzen und besteht im wesent lichen aus einem Stahlkern, der mit einer Hartkeramik beschichtet ist. Die Hartkeramik besitzt Näpfchen (Vertiefungen) und Stege (Erhöhungen), die die Rasterstruktur bilden. Die Näpfchen sind mit einer hydrophoben Beschichtung z. B. aus Kunststoff oder Kupfer ausgekleidet. In einer weiteren Ausführung nach EP 0 324 939 A2 besitzen die vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Stege der Rasterwalze eine zusätzliche Keramikbeschichtung.

Gemäß EP 0 190 390 B1 ist eine weitere Rasterwalze als Dosierwalze bekannt, die auf einem Stahlkern eine Rasterstruktur mit einer ersten Beschichtung (oleophiles/hydrophobes Material, z. B. Kupfer) und einer zweiten, äußeren Beschichtung als mikroporöse Keramik (z. B. Al₂O₃) besitzt. Die Formengröße der Rasterung wird durch das Herstellungsverfahren, z. B. Gravieren, Ätzen auf dem Umfang der Rasterwalze angebracht. Nachteilig bei diesen Rasterwalzen ist es, daß das Volumen der Näpfchen nicht veränderbar ist. Das durch die Herstellung einmal erzeugte Raster ist auf eine Form und Größe festgelegt. Dieser Sachverhalt ist für die Verarbeitung von Medien mit unterschiedlicher Viskosität zur exakten Dosierung flüssiger Medien von Nachteil. Zur Veränderung der Dosiermenge des jeweiligen Mediums ist ein Austausch der Rasterwalze durch eine neue Raster walze mit veränderter Struktur erforderlich.

Aus DE-Buch: Prof. E. Philippow: Taschenbuch Elektronik, Bd. 1, Allg. Grundlagen, Carl Hauser Verlag München, Wien 1976, S. 565-569 ist es unter anderen bekannt, daß bestimmte, piezo-elektrischen Effekt zeigende Kristalle bei Anlagen eines elektrischen Felds eine Verlängerung als auch eine Verkürzung zeigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Näpfchenwalze so auszubilden, daß die Menge des geführten flüssigen Mediums veränderbar ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung gestattet die universelle Verarbeitung von flüssigen Medien unterschiedlicher Viskosität. Auf einem elektrisch leitfähigen Grundkörper, vorzugsweise aus Stahl bestehend, ist vorzugsweise konzentrisch eine Schicht aufgebracht, die unter Ausnutzung der Elektrostriktion beziehungsweise des inversen piezo-elektrischen Effektes eine Kompression oder Dilatation der Näpfchen der Rasterstruktur bewirkt. Durch die Dimensionsänderung der Näpfchen in Form von Volumenvergrößerung bzw. Volumenreduzierung wird in Verbindung mit der zugeordneten Rakeleinrichtung das zuverarbeitende Medium dosiert. Durch die Dimensionsänderung wird die exakte Dosierung niedrigviskoser Medien ( 50 Sekunden Auslauf zeit 4 mm-Becher) als auch höherviskoser Medien (< 50 Sekunden Auslaufzeit 4 mm-Becher), z. B. von Bronze-/Effektdruckfarbe mit einem definierten Pigmentantell, möglich. Der Zylinder mit Raster struktur eignet sich insbesondere als Schöpfwalze oder Auftragwalze, die mit einem Rakelblatt oder einer Kammerrakel zum Dosieren in Wirkverbindung steht. Sie ist in Druckwerken als auch in Weiterver arbeitungseinrichtungen, z. B. zur Druckveredelung, einsetzbar.

Bisherige durch Walzenwechsel bedingte Stillstandszeiten werden reduziert, da das Austauschen von Zylindern/Walzen mit größerer oder kleinerer Rasterstruktur hinfällig wird. Das Verschleißver halten der erfindungsgemäßen Rasterwalze kann unter Beibehaltung der Vorteile des gattungsgemäßen Standes der Technik zur Standzeit erhöhung noch verbessert werden, indem auf die Stege der Rasterung eine zusätzliche Hartstoffschicht aufgebracht wird.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Lackiereinheit in schematischer Seitenansicht,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht einer Rasterwalze,

Fig. 3a bis 3d einen Querschnitt der Rasterwalze in verschiedenen Ausbildungen,

Fig. 4 eine Kammerrakel in Kontakt mit einer Rasterwalze.

In einer Offsetdruckmaschine ist dem letzten Farbdruckwerk ein Druckwerk als Lackiereinheit nachgeordnet, welches der Inline- Lackierung von Bedruckstoffen dient. Die Lackiereinheit besteht aus einem bogenführenden Zylinder 1, dem ein Formzylinder 2 zugeordnet ist. Dem Formzylinder 2 ist ein Zylinder 3 als gerasterte Auftrag walze zugeordnet. Der Zylinder 3 mit Rasterstruktur steht in Kontakt mit einer Kammerrakel 4. Die Kammerrakel 4 besitzt ein Gehäuse, welches mit einem Träger 6 an einem Schwenklager 5 drehbar angeordnet ist und stützt sich mit Rakelblättern am Umfang des Zylinders 3 ab. Die Rakelblätter werden gebildet durch ein negativ angestelltes Arbeitsrakelblatt 7 und ein positiv angestelltes Schließrakelblatt 8. Dabei dichtet das Schließrakelblatt 8 die Kammer der Kammerrakel 4 zum Zylinder 3 und das Arbeitsrakelblatt 7 dosiert das zu verarbeitende flüssige Medium, im vorliegenden Beispiel Lack. Die Kammerrakel 4 besitzt eine Einrichtung zum Zuführen und Abführen des zu verarbeitenden Mediums, welche hier nicht weiter beschrieben werden soll.

Der Zylinder 3 besteht im wesentlichen aus einem vorzugsweise zylindrischen Grundkörper 11, der aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff besteht. In bevorzugter Weise wird dazu Stahl als Werk stoff verwendet. Der Grundkörper 11 ist als Rohr oder aus Vollmaterial mit Walzenzapfen ausgeführt, die in am Seitengestell fixierten Lagerungen aufgenommen sind. Auf dem Grundkörper 11 ist konzentrisch eine aus einem piezo-keramischen Werkstoff bestehende Schicht 12, z. B. Blei-Zirkonat-Titanat-Keramik (PZT-Keramik) angeordnet, auf der ebenfalls konzentrisch eine aus einem elektrisch leitfähigen elastischen Werkstoff, beispielsweise Nickel, bestehende Oberflächen schicht 13 angeordnet ist. Die Schichten 12, 13 haften fest untereinan der und die Schicht 12 ist mit dem Walzengrundkörper 11 fest verbunden. Grundkörper 11 ist mit der Oberflächenschicht 13 schaltungs technisch mit einer einstellbaren Gleichspannungsquelle verbunden. Die Oberflächenschicht 13 besitzt auf ihrem Umfang eine Vielzahl von Näpfchen 9, die mit Stegen 10 der Schicht 13 die Rasterstruktur des Zylinders 3 bilden.

Nach Fig. 3a sind die Näpfchen 9 in die Oberflächenschicht 13 eingearbeitet. Durch Anlegen einer Gleichspannung vergrößert sich in einem definierten Bereich der Außendurchmesser und dehnt somit die "Außenhaut". Dabei ändern die Näpfchen 9 ihren Volumeninhalt.

Nach Fig. 3b sind die Näpfchen 9 in die Oberflächenschicht 13 und in den der Schicht 13 benachbarten Grenzflächenbereich der piezo-kera mischen Schicht 12 eingearbeitet.

Nach Fig. 3c sind die Näpfchen 9 in die Oberflächenschicht 13 und die piezo-keramische Schicht 12 bis auf den Grundkörper 11 tief eingearbeitet.

Bei Verarbeitung von elektrisch leitenden flüssigen Medien, beispiels weise wasserlöslichen Lacken mit Metallpigmenten, ist zwischen jeder Vertiefung eines Näpfchens 9 und dem Grundkörper 11 ein Füllstoff 14 (Isolator) zur Vermeidung von Kurzschlüssen angeordnet. Zur weiteren Erhöhung der Standzeit des Zylinders 3 mit Raster struktur ist auf der Oberflächenschicht 13 eine zusätzliche Ver schleißschicht 15, z. B. als Hartstoffschicht (Bornitrit) aufgebracht.

Nach Fig. 3d ist auf dem Grundkörper 11 ein konzentrischer Mehrfach schichtaufbau dargestellt. Dieser Aufbau eignet sich zur Vergrößerung des Stellbereiches, insbesondere für Werkstoffe mit geringen Dimensionsveränderungen, der Näpfchen 9.

Auf dem Grundkörper 11 ist die 1. Schicht 12 aus einer Piezo-Keramik aufgebracht. Auf dieser 1. Schicht 12 ist eine 1. elektrisch leitfähige Schicht 13 angeordnet auf der wiederum eine 2. Schicht 12 aufgebracht ist, die eine 2. elektrisch leitfähige Schicht 13 trägt. Die eingearbeiteten Näpfchen 9 reichen bis auf den Grundkörper 11, wenn keine elektrisch leitfähigen Medien zu verarbeiten sind. Für die Verarbeitung elektrisch leitfähiger Medien ist ein Füllstoff 14 als Isolator auf dem Grundkörper 11 im Bereich der Näpfchen 9 anzuordnen. Bei Verarbeitung nichtelektrisch leitfähiger Medien kann ebenfalls der Zylinder 3 mit Füllstoffen 14 verwendet werden. Um die äußere Reibung an den Kontaktstellen (Berührungsflächen) zwischen Füllstoff 14 und den Schichten 12 minimal zu gestalten, ist ein Trennmaterial 16 dazwischen angeordnet. Bei Dilatation bzw. Kompression der Schichten 12 tritt an den Kontaktstellen eine Bewegungsreibung auf, die den Füllstoff 14 nachteilig beeinflußt. Das Trennmaterial 16 ist aus einem Werkstoff mit niedriger Reibungs zahl µ ausgeführt und muß als Isolator ausgebildet sein. Das Trennmaterial 16, 1. Schicht 12 und Füllstoff 14 sind dicht auf dem elektrisch leitenden Grundkörper 11 angeordnet. Alle Schichten 13 sowie der Grundkörper 11 sind schaltungstechnisch mit einer einstell baren Spannungsquelle verbunden.

Die Wirkungsweise ist wie folgt: Zum Dosieren des zu verarbeitenden Lackes erhält die anstellbare Kammerrakel 4 über eine Lackzuführung das zu verarbeitende Medium in die Gehäusekammer zugeführt. Über schüssiger Lack wird über einen Ablauf zu einem Reservoir zurück geführt. Von der Gehäusekammer fließt der Lack in Richtung Zylinder 3 und wird von den Näpfchen 9 aufgenommen. Das Schließrakelblatt 8 stützt sich - die Gehäusekammer dichtend - auf den Stegen 10 des Zylinders 3 ab und das negativ angestellte Arbeitsrakelblatt 7 rakelt den Lack an den Stegen 10 der Rasterstruktur des sich drehenden Zylinders 3 ab, so daß der Lack ausschließlich in den Näpfchen 9 verbleibt. Der so dosierte Lack wird von den Näpfchen 9 des Zylinders 3 auf den Formzylinder 2 übertragen und als Schicht auf den vom Formzylinder 1 geführten Bedruckstoff aufgebracht. Soll mehr Lack dosiert werden, wird das Dosiervolumen der Näpfchen 9 durch Zuschalten einer veränderbaren Gleichspannung vergrößert. Dies erfolgt durch Ausnutzung des inversen piezo-elektrischen Effektes, der hier eine Dilatation der Dimensionen der Näpfchen 9 erzeugt. Ebenso läßt sich eine Kompression der Dimensionen der Näpfchen 9 erzielen, was aber hier nicht weiter betrachtet werden soll. Die Dilatation der Näpfchen 9 bewirkt, daß durch die Vergröße rung des Näpfchenvolumens mehr Lack auf dem Formzylinder 2 übertragen wird. Die Dosierung des Lackes ist damit durch Änderung der elek trischen Feldstärke kontinuierlich in einem definierten Bereich möglich, auch während des Druckes. Diese Lösung ist universell einsetzbar, z. B. bei Lacken unterschiedlicher Viskosität.

In Fig. 4 ist eine weitere, einfache Ausbildung der Erfindung beschrieben. In den Fig. 2 und 3 ist die schaltungstechnische Verknüpfung von Grundkörper 11 und der Oberflächenschicht 13 (bzw. deren Stege 10) mit einer Gleichspannungsquelle zur Bildung des elektrischen Feldes dargestellt. Die bereits beschriebene Kammer rakel 4 ist mit dem Träger 6 im Schwenklager 5 drehbar angeordnet und stützt sich mit den Rakelblättern, Arbeitsrakelblatt 7 und Schließrakelblatt 8, auf dem Zylinder 3 ab. Der Zylinder 3 besteht aus dem Grundkörper 11 und einem Schichtaufbau wie er in den Fig. 3a bis 3d im wesentlichen beschrieben ist. Insbesondere die Zylinder ausbildung analog Fig. 3a bietet sich für die Ausführung nach Fig. 4 an, da die Oberflächenschicht 13 entfällt. Der Zylinder 3 besitzt auf dem Grundkörper 11 die Schicht 12 aus einem piezo-keramischen Werkstoff und bildet die Rasterstruktur durch in die Schicht 12 eingearbeitete Näpfchen 9 und Stege 10. Die Stege 10 sind im vorliegenden Beispiel (im Gegensatz zu den Ausbildungen nach Fig. 3a-3d) in den piezo-keramischen Werkstoff der Schicht 12 integriert und nicht elektrisch leitfähig. Der Grundkörper 11 ist schaltungs technisch mit der einstellbaren Gleichspannungsquelle und der Kammerrakel 4 verbunden.

Das elektrische Feld zur Beeinflussung der Tiefe bzw. des Aufnahme volumens der Näpfchen 9 wird im Bereich der Kammerrakel, insbesondere an den Rakelblättern 7, 8 erzeugt. Durch Anlegen der Spannung zwischen Kammerrakel 4 und dem Grundkörper 11 des Zylinders 3 wird im Bereich der Kammerrakel 4 die Dicke der Schicht 12 beeinflußt, derart, daß das Aufnahmevolumen der Näpfchen 9 auf das Aufnahmevolumen der Näpfchen 9′ vergrößert wird. Wird der gerasterte Zylinder 3 in eine Drehbewegung versetzt, so besitzen die Näpfchen 9 in Drehrichtung vor dem Kontakt mit der Kammerrakel 4 ein geringeres Aufnahmevolumen. Im Bereich der Kammerrakel 4 wird das Aufnahmevolumen durch das elektrische Feld vergrößert (Näpfchen 9′). Das in der Kammerrakel 4 befindliche Medium, beispielsweise Lack, wird von den Näpfchen 9′ aufgenommen. Nach dem Verlassen des Wirkungsbereiches der Kammer rakel 4 (in Drehrichtung des Zylinders 3) verringert sich das Aufnahmevolumen der Näpfchen 9, das mittels Kammerrakel 4 dosierte Medium Lack wird teilweise an die Oberfläche des Zylinders 3 "geschoben". Das Medium verbleibt in Folge der Oberflächenspannung und der Adhäsion in den Näpfchen 9 und an der Oberfläche des Zylinders 3 in Form von Tropfen 17 bis zum Kontakt mit dem nachge ordneten Formzylinder 2. Die Dimensionsänderung der Näpfchen 9, 9′ durch Dilatation oder Kompression hat den Vorteil, daß das zu verarbeitende Medium nicht in den Näpfchen 9, 9′ anhaftet, was sich negativ auf die Druckqualität auswirkt.

Die elektrisch leitenden Bauteile sind zur Druckmaschine entsprechend zu isolieren.

Bezugszeichenliste

1 bogenführender Zylinder
2 Formzylinder
3 Zylinder
4 Kammerrakel
5 Schwenklager
6 Träger
7 Arbeitsrakelblatt
8 Schließrakelblatt
9 Näpfchen
10 Stege
11 Grundkörper
12 Schicht
13 Oberflächenschicht
14 Füllstoff
15 Verschleißschutzschicht
16 Trennmaterial
17 Tropfen.

Claims

1. Näpfchenwalze innerhalb eines Auftragswerkes einer Rotationsdruckmaschine in Form eines mit mindestens einer Rakel zusammenwirkenden, mit Näpfchen und Stegen versehenen, ein flüssiges Medium führenden Zylinders mit Rasterstruktur, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinder (3) einen elektrisch leitfähigen Grundkörper (11) besitzt, auf dem konzentrisch eine Schicht (12) aus einem piezo-elektrischen Material aufgebracht ist, die wiederum konzentrisch mindestens eine elektrisch leitfähige Oberflächenschicht (13) trägt, wobei der Grundkörper (11) und mindestens eine Oberflächenschicht (12, 10) schaltungstechnisch mit einer einstellbaren Spannungsquelle verbunden sind.

2. Druckwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der elektrisch leitfähigen Oberflächenschicht (13) eine zusätzliche Verschleißschicht (15) aufgebracht ist.

3. Druckwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Näpfchen (9) auf dem Grundkörper (11) von der Einwirkung eines elektrischen Feldes unveränderliche Füllstoffe (14) angeordnet sind.

4. Druckwerke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff (14) bei Verarbeitung eines elektrisch leitfähigen Mediums ein Isolator ist.

5. Druckwerk nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung der äußeren Reibung an den Kontaktstellen zwischen Füllstoff (14) und der Schicht (12) ein Trennmaterial (16) angeordnet ist.