EP1022137B1

EP1022137B1 - Digitale Farbdosierung

Info

Publication number: EP1022137B1
Application number: EP99123241A
Authority: EP
Inventors: Michael Dr. Voge
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2019-11-26
Also published as: EP1022137B2; DE59910008D1; ATE271469T1; DE19859436B4; US6516721B1; EP1022137A1; DE19859436A1; JP2000185390A; JP4450915B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Farbwerk für eine Druckmaschine, das einen oder mehrere Reibzylinder, Farbübertragwalzen, Farbauftragwalzen, ein Farbreservoir für Druckfarbe und eine Farbdosiervorrichtung mit wenigstens einem elektrisch steuerbaren Ventil zur Dosierung der Druckfarbe enthält. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Versorgung einer Druckmaschine mit Druckfarbe.

Ein konventionelles Farbwerk für eine Offsetdruckmaschine ist in Fig. 7 gezeigt. Das Farbwerk enthält einen Farbkasten 122 als Vorratsbehälter für Druckfarbe 124, einen Farbduktor 126, einen Farbheber 128 und eine Walzenanordnung, die in diesem Beispiel vier Reibzylinder 130a bis 130d, vier Farbauftragwalzen 132, die auf einem Plattenzylinder 134 der Druckmaschine abrollen, und eine Anzahl Farbübertragwalzen 136 enthält. Der Bedarf an Druckfarbe 124 wird in Abhängigkeit vom Druckbild zonenweise dadurch eingestellt, daß ein federndes Messer (Farbmesser) mehr oder weniger stark gegen den Farbduktor 126 gedrückt wird und so die Farbmenge verändert wird, die durch den Spalt zwischen dem Farbmesser und dem Farbduktor 126 hindurchgeht. Die Regulierung der Druckfarbe 124 über die gesamte Breite des Farbduktors 126 erfolgt durch eine Veränderung des Farbabnahmestreifens, der durch den Farbheber 128 in einer rhythmischen Pendelbewegung vom Farbduktor 126 abgenommen wird. Durch die nachfolgende Anordnung von harten und weichen Walzen mit verschiedenen Durchmessern wird die Druckfarbe 124 mehrmals verteilt, gespalten und durch eine axiale Bewegung der Reibzylinder 130a bis 130d verrieben, bevor sie mittels der Farbauftragwalzen 132 auf den Plattenzylinder 134 aufgetragen wird.

Die beschriebene Anordnung erlaubt nur eine relativ ungenaue Farbdosierung, die durch Verschleiß im Farbdosierbereich noch verschlechtert wird, so daß man eine große Anzahl von Walzen benötigt, um die erforderliche geringe Farbschichtdicke zu erreichen. Die Farbzufuhr ist nur schwer reproduzierbar. Baugruppen wie Farbkasten, Farbduktor und Farbheber benötigen relativ viel Platz und müssen regelmäßig gereinigt werden. Um die Farbdosierung, die normalerweise manuell erfolgt, zu automatisieren, benötigt man zusätzlich zu den oben beschriebenen Elementen elektrische Stell- und Steuerelemente. Weiterhin benötigt man eine Rakeleinrichtung, um überschüssige Druckfarbe zu entfernen. Bekannte Methoden zur Lösung dieser Probleme sind z.B. die Verwendung von Farbkartuschen, wodurch lediglich die manuelle Farbzufuhr entfällt, oder die Verwendung von verschleißarmen Materialien für den Farbdosierbereich, was die beschriebenen Probleme ebenfalls nur teilweise löst.

Die Zeitschrift Zeitungstechnik, Juli/August 1996, S. 30, zeigt ein Farbwerk gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, bei dem die Druckfarbe mit Hilfe eines digitalen Farbpumpsystems, das eine Zahnradpumpe und impulslängengesteuerte Magnetventile enthält, auf eine speziell ausgebildete Farbfilmwalze aufgetragen wird. Die Farbdosierung erfolgt zwar präziser als bei Farbkastensystemen, dennoch benötigt man eine Rakelvorrichtung zum Abrakeln von überschüssiger Farbe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Farbwerk zu schaffen, das eine äußerst präzise Farbdosierung ermöglicht, das einfach und platzsparend aufgebaut ist und das durch einfache konstruktive Änderungen von einem konventionellen Farbwerk abgeleitet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Farbwerk erfindungsgemäß gelöst durch eine Hochdruck-Pumpvorrichtung zur Versorgung der Farbdosiervorrichtung mit Druckfarbe unter einem vorbestimmten hohen Druck aus dem Farbreservoir, eine Heizvorrichtung zur Erwärmung der Druckfarbe auf eine vorbestimmte Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, und dadurch, daß das wenigstens eine Ventil der Farbdosiervorrichtung eine kurze Reaktionszeit und eine geringe Viskositätsabhängigkeit seiner Durchlaßmenge hat. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Versorgung einer Druckmaschine mit Druckfarbe ist in Patentanspruch 8 angegeben.

Das erfindungsgemäße Farbwerk ermöglicht die Verwendung einer Standard-Offsetdruckfarbe, die bei Raumtemperatur und geringer Schergeschwindigkeit eine dynamische Viskosität von mehr als 10 Pa s hat, z.B. 50 bis 70 Pa s. Indem die Druckfarbe dem wenigstens einen Ventil unter einem Druck im Bereich von ungefähr 10 bis 100 bar zugeführt und dabei auf eine Temperatur im Bereich von ungefähr 40 bis 70 °C erwärmt wird, verringert sich die Viskosität soweit, daß in Verbindung mit einer genügend kurzen Reaktionszeit des Ventils eine hochpräzise Farbdosierung möglich ist. Durch Wahl einer geeigneten Ventilkonstruktion kann dafür gesorgt werden, daß die Durchlaßmenge des Ventils möglichst wenig von der Viskosität abhängt, so daß die gewünschte Farbdosis durch etwaige Inhomogeniten der Druckfarbe oder durch Temperaturschwankungen so gut wie nicht beeinflußt wird.

Das wenigstens eine Ventil ist vorzugsweise ein Ventil mit piezoelektrischen Aktuatoren als Verstellelementen, ein sogenanntes Piezo-Ventil. Ein solches Ventil, wie es z.B. in der DE-A-4 220 177 beschrieben ist, hat Reaktionszeiten in der Größenordnung Mikrosekunden. Somit kann es um ein Vielfaches schneller geöffnet und geschlossen werden als konventionelle Magnetventile, die Reaktionszeiten von mehreren Millisekunden haben. Dies ermöglicht eine sehr feine Dosierung der Druckfarbe, vorzugsweise durch impulslängengesteuertes vollständiges Öffnen und Schließen des Ventils oder alternativ durch Regelung der Durchflußmenge eines Ventils, dessen Öffnungsgrad durch einen schnellen Regelkreis gesteuert wird.

Farbdosierung mittels piezoelektrischer Aktuatoren ist in der Technologie der Tintenstrahldrucker an sich bekannt. Tintenstrahldrucker verspritzen Farbe geringer Viskosität normalerweise direkt auf Papier, und bei einer der bekannten Techniken wird die Farbe dosiert, indem ein kleines Volumen Druckfarbe kurzzeitig durch einen piezoelektrischen Aktuator komprimiert wird, wobei ein Tröpfchen Druckfarbe auf einen Bildpunkt gespritzt wird. Im Unterschied dazu kann bei der Erfindung relativ hochviskose Offsetdruckfarbe verwendet werden, und die komprimierte und erwärmte Druckfarbe steht bereits unter einem genügend hohen Druck zum Farbspritzen, so daß sie mittels des Piezo-Ventils nur noch dosiert zu werden braucht.

Eine bevorzugte Ventilkonstruktion für eine möglichst viskositätsunabhängige Farbdosierung ist ein Ventil mit einem kugelförmigen Verschlußelement, das einem kugelförmig vertieften Ventilsitz gegenüberliegt, in dem eine Öffnung mit einem wesentlich kleineren Durchmesser als das kugelförmige Verschlußelement gebildet ist. Eine dem Ventil nachgeschaltete Düse bestimmt den Volumenstrom. Dabei kann diese Düse einen sehr kurzen Durchflußkanal aufweisen, wodurch die Wirkungsweise der einer Blende entspricht.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Farbdosiervorrichtung eine Reihe von Düsen, die auf die Oberfläche eines der Reibzylinder gerichtet sind. Der Reibzylinder bewegt sich im Maschinentakt entlang seiner Längsachse hin und her, so daß die Druckfarbe seitlich verrieben wird. Im Falle von impulslängengesteuertem Öffnen und Schließen des wenigstens einen Ventils ist darauf zu achten, daß das Farbspritzen nicht synchron zum Maschinentakt bzw. der Reiberbewegung erfolgt, was ein inhomogenes Farbprofil ergeben würde. Eine Vergleichmäßigung der aufgebrachten Farbschicht läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß der Zeitpunkt der Farbausbringung bei jedem Reiberhub oder bei jeder Reiberdrehung zeitlich etwas versetzt wird, etwa durch zeitliche Modulation der Ventilsteuerimpulse.

Die Erfindung eignet sich sowohl für konventionelle Offsetdruckmaschinen (Bogen- und Rollenmaschinen) mit Farbzonen als auch für zonenlose Farbwerke. In einer Ausführungsform für Farbzonen ist für jede Farbzone ein Ventil vorgesehen, dessen Ausgang mit einer oder mehreren Düsen verbunden ist, die in dieser Farbzone liegen. Je mehr Düsen pro Farbzone vorhanden sind, desto gleichmäßiger wird die Dicke der aufgebrachten Farbschicht. Falls mit veränderlichen Steuerzeiten auf einen Reibzylinder gespritzt wird, wie oben beschrieben, läßt sich mit einer einzigen Düse pro Farbzone eine genügend gleichmäßige Farbverteilung erreichen. Anderseits kann bei Verwendung vieler Düsen nebeneinander auch auf eine andere schnelllaufende Walze als einen Reibzylinder gespritzt werden.

Das Farbreservoir kann z.B. eine Farbkartusche sein, die sich in einem Druckbehälter befindet und die über eine Druckleitung mit dem wenigstens einen Ventil verbunden ist. Die Farbe wird unter Druck gesetzt, indem das Innere des Druckbehälters unter Druck gesetzt wird. Der benötigte Druck läßt sich leicht mittels eines Druckübersetzers aus der in einem Druckereibetrieb vorhandenen Druckluft erzeugen. Eine Alternative zur Farbversorgung mittels Kartuschen ist eine Versorgung aus losem Gebinde, z.B. die in der Technik bekannte Farbversorgung über das Faß, bei der kein Kartuschenwechsel notwendig ist.

Wie erwähnt, ermöglicht das erfindungsgemäße Farbwerk eine derart präzise und gleichmäßige Farbdosierung, daß man mit wesentlich weniger Farbwalzen als bisher auskommt. Außerdem werden konventionelle Baugruppen wie Farbkasten und Duktor eingespart. Für den verbleibenden Teil des Farbwerkes benötigt man keine Spezialbauteile, sondern es können konventionelle Bauteile, insbesondere konventionelle Farbwalzen verwendet werden. Dadurch kann ein konventionelles Farbwerk leicht zu einem erfindungsgemäßen Farbwerk umgerüstet werden.

Die hochpräzise Farbdosierung gemäß der Erfindung erlaubt es, die Druckfarbe überschußfrei entsprechend ihrem Bedarf in der Druckmaschine zu dosieren, so daß auf irgendeine Rakeleinrichtung verzichtet werden kann. Wird dennoch mit einem gewissen Farbüberschuß gearbeitet und wird dementsprechend eine Rakeleinrichtung verwendet, so kann die abzurakelnde Farbmenge wesentlich geringer sein.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine Prinzipskizze eines Piezo-Ventils,
Fig. 2: einen Schnitt entlang einer Linie II-II in Fig. 1, der außerdem mehrere nebeneinander angeordnete Piezo-Ventile in einer Art Ventilleiste zeigt,
Fig. 3: einen Reibzylinder, der durch die Piezo-Ventile von Fig. 2 mit Druckfarbe versorgt wird,
Fig. 4: Bauteile einer Farbversorgung für ein Piezoventil oder mehrere Piezo-Ventile, die eine Ventilleiste bilden,
Fig. 5: eine Ansicht ähnlich wie in Fig. 2 und Fig. 3, die ein Piezo-Ventil mit einer vorgeschalteten Mehrfachdüse zeigt,
Fig. 6: mögliche Anordnungen von Piezo-Ventilen in einem Farbwerk, und
Fig. 7: ein konventionelles Farbwerk für eine Offsetdruckmaschine.

Ein Piezo-Ventil 2, das in Fig. 1 im Längsschnitt gezeigt ist, enthält einen Grundkörper 4 mit L-förmigem Querschnitt. Auf dem kürzeren Schenkel des Grundkörpers 4 stützen sich zwei piezoelektrische Translatoren 6 ab, die jeweils aus einem Stapel Piezokeramikplatten bestehen. Die piezoelektrischen Translatoren 6 erstrecken sich parallel zum längeren Schenkel des Grundkörpers 4 bis zu einem spitz zulaufenden Betätigungshebel 8. Das stumpfe Ende des Betätigungshebels 8 ist mittels einer Schraube 10, die sich zwischen den beiden piezoelektrischen Translatoren 6 und parallel dazu erstreckt, mit dem kürzeren Schenkel des Grundkörpers 4 verschraubt, wodurch die beiden piezoelektrischen Translatoren 6 zwischen dem kürzeren Schenkel des Grundkörpers 4 und dem Betätigungshebel 8 fest vorgespannt werden.

Quer durch das spitze Ende des Betätigungshebels 8 erstreckt sich ein Betätigungsstab 12, der durch Preßspannung am Betätigungshebel 8 befestigt ist. Der Betätigungsstab 12 erstreckt sich durch eine passende Bohrung im längeren Schenkel des Grundkörpers 4 bis in einen darin gebildeten Kanal 14. An seinem in den Kanal 14 ragenden Ende trägt der Betätigungsstab 12 eine Ventilkugel 16. Auf der vom Betätigungsstab 12 abgewandten Seite der Ventilkugel 16 enthält der Grundkörper eine Düse 18 mit einer Öffnung 20, die einen kleineren Durchmesser als die Ventilkugel 16 hat. Im geschlossenen Zustand verschließt die Ventilkugel 16 die Öffnung 20, und bei angehobener Ventilkugel 16 steht der Kanal 14 über die enge Öffnung 20 mit der Außenseite in Verbindung.

Der Kanal 14 führt eine Druckfarbe, die auf ca. 40 bis 70 °C erwärmt ist und unter einem Druck von z.B. 40 bar steht. Die Druckfarbe ist eine Standard-Offsetdruckfarbe mit einer Viskosität von z.B. 50 bis 70 Pa s bei Raumtemperatur, die durch das Erwärmen stark herabgesetzt wird. Dies sowie der relativ hohe Druck ermöglichen es, die Druckfarbe mittels des Piezo-Ventils 2 fein zu dosieren und nachfolgend aus einer oder mehreren Düsen zu verspritzen.

Das in Fig. 1 gezeigte Piezo-Ventil 2 arbeitet wie folgt. Wenn an die beiden piezoelektrischen Translatoren 6 gegenpolige elektrische Spannungen angelegt werden, dehnt sich einer der beiden piezoelektrischen Translatoren 6 ein wenig aus, während sich der andere ein wenig verkürzt. Dadurch kippt der Betätigungshebel 8 in Richtung auf den längeren Schenkel des Grundkörpers 4 oder davon weg, je nach der angelegten Spannung. Die Dehnung bzw. Verkürzung der einzelnen piezoelektrischen Translatoren 6 ist zwar sehr klein, an der Spitze des Betätigungshebels 8 erzielt man aber einen Hub in der Größenordnung von einigen hundert Mikrometern. Entsprechend wird die Ventilkugel 16 bewegt, und je nach Stellung der Ventilkugel 16 wird die Öffnung 20 in der Düse 18 entweder verschlossen oder aber mehr oder weniger offen gehalten.

Vorzugsweise wird die Durchlaßmenge des Piezo-Ventils 2 gesteuert, indem es abwechselnd vollständig geschlossen und vollständig geöffnet wird, wobei die Länge von elektrischen Steuerimpulsen, während derer die Ventilkugel 16 eine definierte Öffnungsstellung einnimmt, verändert wird. Hierbei bedeutet definiert, daß das Ventil 2 hinreichend weit öffnet, damit der Strömungswiderstand an der Austrittsöffnung 20 deutlich größer ist als der verbleibende Strömungswiderstand am Dichtsitz. Die Austrittsöffnung 20 ist entsprechend einer Blende 18 gestaltet, das heißt, daß der Düsenkanal kurz gegenüber seinem Durchmesser gestaltet ist. Eine Blende 18 ist gekennzeichnet dadurch, daß die Durchflußmenge viskositätsunabhängig ist. Hält man nun in der Vorrichtung den Druck konstant, so ist der Durchfluß ausschließlich zeitabhängig.

Um möglichst viskositätsunabhängig zu Dosieren, ist es ferner wichtig, daß die Übergänge zwischen den Zuständen (Auf/Zu) sehr kurz sind. Mit den eingesetzten Piezo-Aktoren 6 lasssen sich die geforderten steilen Öffnungs- und Schließflanken erreichen.

Neben der Ventilkonstruktion (Kugelventil mit nachgeschalteter Düse) sind steile Flanken bei der Öffnung bzw. Schließung der Düse 18 durch die Ventilkugel 16 vorteilhaft. Dieser Vorteil wird durch die schnelle Reaktionszeit der piezoelektrischen Translatoren 6 weitestgehend erfüllt.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung von mehreren Piezo-Ventilen 2 gemäß Schnitt II aus Fig. 1 nebeneinander. Die Piezo-Ventile 2 haben einen gemeinsamen Grundkörper 4 und werden über einen gemeinsamen Kanal 14 mit Druckfarbe versorgt.

Die Ventilleiste von Fig. 2 wird der Länge nach nahe an der Oberfläche eines Reibzylinders 38 angeordnet, wie aus Fig. 2 zusammen mit Fig. 3 zu erkennen ist. Wie in Verbindung mit Fig. 4 noch näher beschrieben wird, spritzen die Düsen 18 der Piezo-Ventile 2 im Betrieb kleine Farbkleckse 74 auf den rotierenden Reibzylinder 38. Der Reibzylinder 38 bewegt sich im Betrieb entlang seiner Achse, so daß die Farbkleckse 74 in Form von Schlangenlinien auf dem Reibzylinder 38 verteilt werden.

Um die verteilten Farbkleckse 74 auf dem Reibzylinder 38 zu einem zusammenhängenden Farbfilm auszuwalzen, werden nur wenige weitere Walzen benötigt, wie weiter unten noch beschrieben wird.

Bei der Anordnung von Fig. 3 wird z.B. für jede Farbzone ein Piezo-Ventil 2 vorgesehen, so daß die Druckfarbe in Abhängigkeit vom aktuellen Bedarf in der jeweiligen Farbzone fein dosiert werden kann.

Fig. 4 zeigt die Bauteile einer Farbversorgung für ein schematisch dargestelltes Piezo-Ventil 34, das in diesem Beispiel eine einzelne Düse 36 enthält, welche auf die Oberfläche eines Reibzylinders 38 des Farbwerkes gerichtet ist. Ein Ausführungsbeispiel für ein Piezo-Ventil mit mehreren Düsen wird weiter unten beschrieben.

Der Reibzylinder 38 bewegt sich in seiner Axialrichtung um ca. 35 mm hin und her, während er sich dreht, wie mit Pfeilen angezeigt. Mit der Düse 36 erreicht man somit einen axialen Abschnitt 40 auf dem Reibzylinder 38, der etwas breiter als die Breite einer Farbzone von 32 mm ist. Für die anderen Farbzonen wird jeweils ein weiteres Piezo-Ventil 34 vorgesehen (in Fig. 4 nicht gezeigt). Die in Fig. 4 gezeigte Farbversorgung versorgt nicht nur das eine dargestellte Piezo-Ventil 34, sondern sämtliche Piezo-Ventile 34, die für die Druckbreite der Druckmaschine benötigt werden, etwa eine Ventilleiste wie in Fig. 2 gezeigt.

Ein Druckübersetzer 42 empfängt über eine Druckleitung 44 Druckluft von ca. 6 bis 8 bar, wie sie zum Betrieb einer Druckmaschine zur Verfügung steht, und erzeugt daraus Druckluft mit ca. 40 bar, die über eine weitere Druckleitung 46 einem Druckbehälter 48 zugeführt wird. Der Druckbehälter 48 enthält einen Sockel 50, durch den die Druckleitung 46 und eine Farbauslaßleitung 52 verlaufen, und eine druckfest aufschraubbare Glocke 53. Innerhalb des Druckbehälters 48 befindet sich eine Farbkartusche 54, die mit der Farbauslaßleitung 52 verbunden ist. Die Farbkartusche 54 ist an ihrer Oberseite offen oder mit einem beweglichen Stempel verschlossen, so daß der Druck innerhalb des Druckbehälters 48 die Druckfarbe aus der Farbkartusche 54 in die Farbauslaßleitung 52 treibt. Der Füllstand der Druckfarbe innerhalb der Farbkartusche 54 wird von einem Füllstandssensor 56 überwacht, der über ein Kabel mit einer Sensorelektronik 58 verbunden ist, die an eine nicht gezeigte zentrale Druckmaschinensteuerung ein Warnsignal ausgibt, wenn sich der Inhalt der Farbkartusche 54 dem Ende zu neigt.

Anstelle der unter Druck gesetzten Farbkartusche 54 wie in Fig. 4, die von Zeit zu Zeit gewechselt werden muß, kann alternativ eine kontinuierliche Farbversorgung aus einem losen Gebinde beispielsweise einem Faß mittels einer Faßpumpe verwendet werden. Geeignete Faßpumpen sind in verschiedenen Formen im Handel erhältlich.

Die Betriebsdruckluft der Druckmaschine wird außerdem einem Tank 60 zugeführt, der eine Reinigungsflüssigkeit enthält, um die Reinigungsflüssigkeit unter Druck zu setzen. Anstelle des Tanks 60 kann alternativ eine Kartusche mit Reinigungsflüssigkeit verwendet werden, die unter Druck gesetzt wird. Eine Auslaßleitung des Tanks 60 kann über einen Dreiwegehahn 62 wahlweise mit einem Leitungsstück 63 oder mit einem Auslaß 64 verbunden werden. Eine Einlaßleitung 66 des Piezo-Ventils 34 kann über einen weiteren Dreiwegehahn 68 wahlweise mit der Farbauslaßleitung 52 oder mit dem Leitungsstück 63 verbunden werden. Im Druckbetrieb befindet sich der Dreiwegehahn 68 in der eingezeichneten Stellung, in der die Einlaßleitung 66 des Piezo-Ventils 34 mit der Farbauslaßleitung 52 verbunden ist. Zur Reinigung werden die Dreiwegehähne 62 und 68 so eingestellt, daß die Reingungsflüssigkeit durch das Piezo-Ventil 34 bzw. durch die Ventilleiste fließen kann.

Die bei Farbwechsel erforderliche Reinigung des Piezo-Ventils 34 bzw. der Piezo-Ventile 94 kann in vorteilhafter Weise auch dazu verwendet werden die Besprühung der Farbwalzen mit Reinigungsflüssigkeit vorzunehmen. Damit besteht die Möglichkeit, daß die bisher erforderliche Sprüheinrichtung für Waschflüssigkeit zur Reinigung des Farbwerks entfällt. Die entsprechenden Vorteile liegen darin, daß bei gleichzeitiger Nutzung des Piezo-Ventils 34 für die Dosierung von Druckfarbe und Waschflüssigkeit weniger Kosten und geringerer Bauraum erforderlich sind bzw. ist.

Bei Waschvorgängen die dann erforderlich sind, wenn gleichzeitig ein Farbwechsel erfolgt, ergibt sich durch die Reinigung der Piezo-Ventile 34 automatisch ein Besprühen des Reibzylinders 38 mit Waschflüssigkeit. Über diesen Reibzylinder 38 erfolgt dann die Verteilung der Waschflüssigkeit im ganzen Farbwerk. Um bei Waschvorgängen, die dann erfolgen, wenn kein Farbwechsel damit verknüpft ist, den zusätzlichen Verbrauch von Druckfarbe gering zu halten ist die Anbringung des Dreiwegehahns 68 nahe am Piezo-Ventil 34 vorteilhaft. In anderen Fällen kann ein vorheriges Zurücksaugen der Druckfarbe aus dem Leitungssystem 14, 66 in die Farbkartusche 54 oder einem entsprechenden Vorratsbehälter erfolgen. Danach setzt die Reinigung des Piezo-Ventils 34 und dann des gesamten Farbwerks ein.

Die Einlaßleitung 66 des Piezo-Ventils 34 passiert eine schematisch dargestellte Vorwärmeinrichtung 70, welche die unter Druck stehende Druckfarbe aus der Farbkartusche 54 auf eine Temperatur von bis zu 65 °C erwärmt. Das Piezo-Ventil 34 enthält eine nicht gezeigte Heizung, die es auf der gleichen Temperatur hält, damit die Druckfarbe darin nicht abkühlt.

Das Piezo-Ventil 34 wird durch eine Ventilsteuereinheit 72, die mit der zentralen Druckmaschinensteuerung verbunden ist, mittels Rechteckimpulsen angesteuert, die das Piezo-Ventil 34 für die Dauer jedes Impulses öffnen, während es in der übrigen Zeit geschlossen ist. Die kurze Reaktionszeit des Piezo-Ventils 34 ermöglicht es, die Impulse sehr schnell aufeinanderfolgen zu lassen, z.B. mit einer Frequenz von 3 kHz, und die Druckfarbe entsprechend fein verteilt auf den Reibzylinder 38 aufzubringen.

Da die Einschaltzeit der einzelnen Rechteckimpulse sehr kurz ist, spritzt die Düse 36 des Piezo-Ventils 34 winzige Farbkleckse 74 auf den rotierenden Reibzylinder 38, wie in Fig. 4 schematisch angedeutet, während ein langer Rechteckimpuls eine mehr oder weniger lange Linie auf dem Reibzylinder 38 erzeugt. Wegen der Axialbewegung des Reibzylinders 38 werden die Farbkleckse 74 nicht nur in radialer Richtung, sondern auch in axialer Richtung auf dem Reibzylinder 38 verteilt.

Falls man das Piezo-Ventil 34 synchron zum Maschinentakt ansteuert, wiederholt sich das Muster der auf den Reibzylinder 38 aufgebrachten Farbkleckse 74 nach einer oder mehreren Umdrehungen wiederholen, wodurch sich ein ungleichmäßiges Farbprofil ergeben würde. Daher ist es vorteilhaft, wenn durch eine geeignete Softwareaussteuerung mehrmals während einer Reibzylinderumdrehung die Farbausbringung zeitlich gegenüber dem Maschinentakt versetzt wird, z.B. durch eine zeitliche Modulation des Impulszuges vor und zurück, wodurch eine zonale Vergleichmäßigung der aufgebrachten Druckfarbe erreicht werden kann. Eine weitere Möglichkeit für einen möglichst gleichmäßigen Farbauftrag ist, die je Farbwalzenumdrehung benötigte Farbmenge in vielen kleinen Farbklecksen anstelle von wenigen großen aufzuspritzen. Auf diese Weise ist es möglich, mit nur einer Düse 36 pro Farbzone einen sehr gleichmäßigen Farbauftrag auf dem Reibzylinder 38 zu erzielen. Eine derartige Vergleichmäßigung der Farbausbringung kann auch im Falle der Verwendung einer Mehrfachdüse pro Piezo-Ventil 34 nützlich sein, bei einer genügend großen Zahl von Düsen kommt man aber möglicherweise auch ohne gezielte Variation der Steuerzeiten in bezug auf den Maschinentakt aus.

Die Menge der auf den Reibzylinder aufgebrachten Druckfarbe wird eingestellt, indem die Dauer der Rechteckimpulse eingestellt wird, während derer das Piezo-Ventil 34 offen ist und die Düse 36 Druckfarbe auf den Reibzylinder 38 spritzt. Alternativ kann man das Piezo-Ventil 34 so regeln, daß es zu jedem Zeitpunkt die dem aktuellen Bedarf entsprechende Öffnungsstellung einnimmt. Mit der oben beschriebenen impulslängengesteuerten Farbzufuhr erreicht man jedoch besonders leicht eine äußerst genau definierte und präzise reproduzierbare Farbdosierung über einen sehr großen Dosierbereich von minimaler bis maximaler Farbmenge.

Fig. 5 ist eine Figuren 2 und 3 ähnliche Ansicht eines Piezo-Ventils 2, das die Druckfarbe nicht unmittelbar auf den Reibzylinder 38 spritzt, sondern einen Verteilervorsatz 116 aufweist, der z.B. ein einstückiges oder mehrteiliges Kunststoff-Spritzteil sein kann. Der Verteilervorsatz 116 enthält einen Kanal 118 in Form eines umgedrehten "T", dessen Mittelteil mit der Öffnung 20 in der Düse 18 des Piezo-Ventils 2 verbunden ist und dessen quer verlaufender Teil vier in einer Reihe angeordnete Düsen 120 enthält. Die dadurch gebildete Mehrfachdüse ermöglicht es, daß ein einziges Piezo-Ventil 2 den Reibzylinder 38 über die Breite einer ganzen Farbzone mit fein verteilter Druckfarbe bestreicht, wie durch die Farbkleckse 74 angezeigt. Im Falle eines zonenlosen Farbwerkes mit oder ohne Rakeleinrichtung kann sich eine solche Mehrfachdüse sogar über die gesamte Druckbreite erstrecken, so daß man mit einem einzigen Piezo-Ventil auskommt.

Fig. 6 zeigt ein Farbwerk, das von einem konventionellen Farbwerk wie in Fig. 7 abgeleitet ist, indem der Farbkasten 122, der Farbduktor 126 und der Farbheber 128 entfernt wurden. In einem ersten Ausführungbeispiel sind ein Piezo-Ventil 94 oder eine entsprechende Ventilleiste mit mehreren Piezo-Ventilen 94 so angeordnet, daß auf den Reibzylinder 130a gespritzt wird. In einem zweiten Ausführungsbeispiel entfallen außerdem die in Fig. 6 strich-punktiert eingezeichneten Teile, und die Piezo-Ventile 94 sind nicht am Reibzylinder 130a, sondern am Reibzylinder 130b angeordnet. Bei entsprechend feiner Dosierung können noch mehr Walzen eingespart werden, indem z.B. auf den Reibzylinder 130c oder eine beliebige andere Stelle gespritzt wird, wodurch sich das Farbwerk in vorteilhafter Weise verkürzt und zu einem sogenannten Kurzfarbwerk wird.

Somit ist ersichtlich, daß für den praktischen Einsatz ein Farbwerk mit sehr viel weniger beweglichen Teilen als ein konventionelles Farbwerk hergestellt werden kann, das außerdem eine gleichmäßige und äußerst präzise Farbdosierung ermöglicht. Dadurch ist es weiterhin möglich, die Druckfarbe überschußfrei zu dosieren und somit auf eine Rakeleinrichtung zu verzichten, wie man sie bei gebräuchlichen Offset-Farbwerken für Bogen- oder Rollenmaschinen benötigt. Da es keinen mechanischen Verschleiß im Farbdosierbereich gibt, ist die Farbdosierung sehr gut reproduzierbar. Ferner wird die Reinigung des Farbwerkes erleichtert.

Bezugszeichenliste

2: Piezo-Ventil
4: Grundkörper
6: piezoelektrischer Translator/Stapelaktor
8: Betätigungstab
10: Schraube
12: Betätigungsstab
14: Kanal
16: Ventilkugel
18: Düse/Blende
20: Öffnung
34: Piezo-Ventil
36: Düse
38: Reibzylinder
40: Abschnitt auf dem Reibzylinder
42: Druckübersetzer
44: Druckleitung
46: Druckleitung
48: Druckbehälter
50: Sockel
52: Farbauslaßleitung
53: Glocke
54: Farbkartusche
56: Füllstandssensor
58: Sensorelektronik
60: Tank mit Reinigungsflüssigkeit
62: Dreiwegehahn
63: Leitungsstück
64: Auslaß
66: Einlaßleitung
68: Dreiwegehahn
70: Vorwärmeinrichtung
72: Ventilsteuereinheit
74: Farbkleckse
94: Piezo-Ventil / Ventilleiste
116: Verteilervorsatz
118: Kanal
120: Düsen
122: Farbkasten
124: Druckfarbe
126: Farbduktor
128: Farbheber
130a-d: Reibzylinder
132: Farbauftragwalzen
134: Plattenzylinder
136: Farbübertragwalzen

Claims

Offsetdruckmaschine mit einem Farbwerk, das einen oder mehrere Reibzylinder (38, 130a-d), Farbübertragwalzen (136), Farbauftragwalzen (132), ein Farbreservoir für Druckfarbe und eine Farbdosiervorrichtung mit wenigstens einem elektrisch steuerbaren Ventil zur Dosierung der Druckfarbe enthält,
gekennzeichnet durch
eine Hochdruck-Pumpvorrichtung (42) zur Versorgung der Farbdosiervorrichtung mit Druckfarbe unter einem vorbestimmten hohen Druck aus dem Farbreservoir (54), eine Heizvorrichtung (70) zur Erwärmung der Druckfarbe auf eine vorbestimmte Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, und dadurch, daß
das wenigstens eine Ventil (2; 34; 94) der Farbdosiervorrichtung eine kurze Reaktionszeit und eine geringe Viskositätsabhängigkeit seiner Durchlaßmenge hat.
Offsetdruckmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Ventil (2; 34; 94) piezoelektrische Aktuatoren (6) enthält.
Offsetdruckmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Ventil (2; 34; 94) ein kugelförmiges Verschlußelement (16) enthält, das einem kugelförmig vertieften Ventilsitz (18) gegenüberliegt, in dem eine Öffnung (20) mit einem wesentlich kleineren Durchmesser als das kugelförmige Verschlußelement gebildet ist.
Offsetdruckmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfarbe bei Raumtemperatur und geringer Schergeschwindigkeit eine dynamische Viskosität von mehr als 10 Pa s hat, daß der von der Pumpvorrichtung erzeugte Druck im Bereich von ungefähr 10 bis 100 bar liegt und daß die Temperatur der von der Heizvorrichtung (70) erwärmten Druckfarbe im Bereich von ungefähr 40 bis 70 °C liegt.
Offsetdruckmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Farbdosiervorrichtung eine Reihe von Düsen (18; 36; 120) enthält, die auf die Oberfläche eines der Reibzylinder (38; 130) gerichtet sind.
Offsetdruckmaschine nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß für jede Farbzone ein Ventil (2; 34; 94) vorgesehen ist, dessen Ausgang mit einer oder mehreren Düsen (18; 36; 120) verbunden ist, die in dieser Farbzone liegen.
Offsetdruckmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Farbreservoir entweder eine Farbkartusche (54) ist oder durch ein loses Gebinde gebildet wird.
Offsetdruckmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Reinigung der Farbdosiervorrichtung mittels Dreiwegehahn 68, Waschflüssigkeit zuführbar ist.
Offsetdruckmaschine nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Farbdosiervorrichtung zum Aufsprühen von Waschflüssigkeit auf einen Reibzylinder 38 vorgesehen ist .
Verfahren zur Versorgung einer Offsetdruckmaschine mit Druckfarbe, gemäß der Ansprüche 1-9
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfarbe überschußfrei entsprechend ihrem Bedarf in der Druckmaschine dosiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionszeit des wenigstens einen Ventils (2; 34; 94) in der Größenordnung Mikrosekunden liegt und daß die Farbe dosiert wird, indem das wenigstens eine Ventil (2; 34; 94) impulslängengesteuert geöffnet und geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfarbe nicht synchron zum Maschinentakt auf einen Reibzylinder (38; 130) der Druckmaschine gespritzt wird, indem die Farbausbringung bei jedem Reiberhub oder bei jeder Reiberdrehung zeitlich gegenüber dem Maschinentakt versetzt wird.