EP3334605A1 - Farbkreislauf eines farbwerks einer flexo- oder tiefdruckmaschine - Google Patents

Farbkreislauf eines farbwerks einer flexo- oder tiefdruckmaschine

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EP3334605A1
EP3334605A1 EP16751289.6A EP16751289A EP3334605A1 EP 3334605 A1 EP3334605 A1 EP 3334605A1 EP 16751289 A EP16751289 A EP 16751289A EP 3334605 A1 EP3334605 A1 EP 3334605A1
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EP
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pump
color
ink
inking unit
flexographic
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EP16751289.6A
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Andreas Ihme
Lutz Telljohann
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Windmoeller and Hoelscher KG
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Windmoeller and Hoelscher KG
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Publication date
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F31/00—Inking arrangements or devices
    • B41F31/02—Ducts, containers, supply or metering devices
    • B41F31/08—Ducts, containers, supply or metering devices with ink ejecting means, e.g. pumps, nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • B41F31/00—Inking arrangements or devices
    • B41F31/02—Ducts, containers, supply or metering devices
    • B41F31/027—Ink rail devices for inking ink rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41F5/00—Rotary letterpress machines
    • B41F5/24—Rotary letterpress machines for flexographic printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F9/00—Rotary intaglio printing presses

Definitions

  • the invention relates to a color circuit of an inking unit of a flexo or
  • the inks used for flexographic and rotogravure printing presses mainly contain solvents that require special explosion protection according to the so-called ATEX directives of the European Union (ATEX is an abbreviation of the two French terms ATmospheres Explosibles). So far, air pressure operated pumps are used for these color cycles, preferably double diaphragm pumps or peristaltic pumps.
  • Double diaphragm pump is known for example from DE 102 25 681 B4.
  • a generic color circuit with an air pressure operated peristaltic pump is also known from DE 195 15 621 A1.
  • the object of the invention is therefore, the conversion costs with respect to the
  • Rotogravure printing machine thus comprises the following features: the inking unit has a color feed to provide ready-to-print color and a color sequence for the removal of excess ink, the color feed from a feed pump and the paint outlet is operated by a drain pump, and wherein the
  • Drain pump is driven by an electric motor pump.
  • the printing inks used in flexographic and gravure printing include in the solvent (e.g., ethanol in flexographic printing and ethanol or ethyl acetate in U.S. Pat
  • zone 0 which corresponds to a range in the hazardous explosive atmosphere as a mixture of air and combustible gases, vapors or mists constantly over long periods
  • Feed pump is a directly driven by an electric motor pump.
  • An essential finding of the invention is thus that, under certain conditions, a pump driven directly by an electric motor can very well be used as a drain pump and / or as an inlet pump.
  • a pump that meets these requirements very well, is a so-called ring piston pump.
  • a Such pump has a bellows made of stainless steel, to achieve the
  • Ring piston pump can be operated with significantly less energy.
  • a diaphragm pump in the application described about 1 kW of power required for the operation of a piston pump, however, only about 200 W power.
  • the pump can be controlled via the torque, the torque being a function of the volume flow and the viscosity of the paint.
  • torque being a function of the volume flow and the viscosity of the paint.
  • a heat exchanger for cooling the color is connected behind the annular piston pump. As the ink heats up as it flows through the piston pump, the heat exchanger prevents the ink from degenerating due to heating.
  • Electric motor is an asynchronous motor. Further details and advantages of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this shows:
  • the color cycle 101 according to the invention is provided for the operation of an inking unit 102 of a flexographic printing machine, wherein the inking unit 102 has a paint feed 103 for providing ready-to-print color and a color run 104 for removing excess ink.
  • the paint feed 103 is supplied with ink from the paint reservoir 105 via the pump 106, the pump 106 being an air-pressure-operated one
  • Double diaphragm pump acts. Via the valves 107 and 108, the paint feed 103 and thus also the entire inking unit 102 can be rinsed with cleaning agent, which is provided via the access 109.
  • the paint outlet 104 transports excess ink from the inking unit 102 via the pump 1 10, wherein it is in the pump 1 10 to one of a
  • Asynchronous motor driven ring piston pump acts.
  • Ring piston pump is also known under the technical term "Eccentric Disc Pump” (eccentric disc pump) and is described in EP 0 834 016 B1.
  • the control unit 1 15 controls all components of the inking unit, wherein in Fig. 1, only the interest here control lines 1 16, 1 17, 1 18 and 1 19 are shown.
  • the asynchronous motor is operated with a so-called field-oriented control.
  • the field-oriented control or vector control consists of a
  • Speed controller based on a lower-level current controller.
  • the instantaneous reactive and active current components are regulated.
  • Inverter stored engine model the engine characteristics are stored or possibly even automatically determined and adapted. This has the advantage that there does not have to be separate RPM measurement and feedback to control RPM and torque. The recirculated, used for control size, but only the instantaneous current. Based on the amount and phase position of the voltage all required engine conditions (speed, slip,
  • Ring piston pump 1 10 it is thus possible to determine the torque of the motor and thus the viscosity of the paint accurately.
  • the transitions between an ink feed and a flow with detergent can be detected simply and accurately when changing the print job, whereby the valves 1 12 and 1 13 can be controlled exactly. All in all, the recycling quota of the precious color can be optimized, thus minimizing the conversion costs.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Farbkreislauf eines Farbwerks einer Flexo- oder Tiefdruckmaschine. Um die Umrüstkosten mit Bezug auf den Farbkreislauf eines Farbwerks einer Flexo- oder Tiefdruckmaschine zu verringern, ist ein Farbkreislauf eines Farbwerks einer Flexo- oder Tiefdruckmaschine vorgesehen, wobei das Farbwerk einen Farbzulauf zur Bereitstellung druckfertiger Farbe und einen Farbablauf zum Abtransport überschüssiger Farbe aufweist, wobei der Farbzulauf von einer Zulaufpumpe und der Farbablauf von einer Ablaufpumpe betrieben wird, und wobei die Ablaufpumpe eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe ist.

Description

Farbkreislauf eines Farbwerks einer Flexo- oder Tiefdruckmaschine
Die Erfindung betrifft einen Farbkreislauf eines Farbwerks einer Flexo- oder
Tiefdruckmaschine.
Die für Flexo- und Tiefdruckmaschinen verwendeten Farben enthalten zum überwiegenden Teil Lösemittel, die einen besonderen Explosionsschutz nach den sogenannten ATEX-Richtlinien der Europäischen Union (ATEX ist eine Abkürzung der beiden französischen Begriffe ATmospheres Explosibles) erforderlich machen. Für diese Farbkreisläufe werden daher bislang luftdruckbetriebene Pumpen eingesetzt, und zwar vorzugsweise Doppelmembranpumpen oder Schlauchpumpen.
Ein gattungsgemäßer Farbkreislauf mit einer luftdruckbetriebenen
Doppelmembranpumpe ist beispielsweise aus der DE 102 25 681 B4 bekannt.
Ein gattungsgemäßer Farbkreislauf mit einer luftdruckbetriebenen Schlauchpumpe ist außerdem aus der DE 195 15 621 A1 bekannt.
Im Flexo- und Tiefdruck ist die Tendenz zu beobachten, dass die Druckaufträge immer kürzer werden, sodass die Kosten für die Umrüstung der Druckmaschine zwischen den einzelnen Druckaufträgen immer stärker ins Gewicht fallen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Umrüstkosten mit Bezug auf den
Farbkreislauf eines Farbwerks einer Flexo- oder Tiefdruckmaschine zu verringern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind durch die Merkmale der Unteransprüche 2 - 6 vorgesehen.
Der erfindungsgemäße Farbkreislauf eines Farbwerks einer Flexo- oder
Tiefdruckmaschine umfasst demnach die folgenden Merkmale: das Farbwerk weist einen Farbzulauf zur Bereitstellung druckfertiger Farbe und einen Farbablauf zum Abtransport überschüssiger Farbe auf, wobei der Farbzulauf von einer Zulaufpumpe und der Farbablauf von einer Ablaufpumpe betrieben wird, und wobei die
Ablaufpumpe eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe ist.
Die im Bereich des Flexo- und Tiefdrucks verwendeten Druckfarben weisen in der Lösemittel auf (z.B. Ethanol im Flexodruck sowie Ethanol oder Ethylacetat im
Tiefdruck), die besondere Maßnahmen zum Explosionsschutz notwendig machen. Das Geräteschutzniveau nach den oben erwähnten ATEX-Richtlinien wird daher im Bereich des Farbkreislaufs auf die sogenannte "Zone 0" festgelegt, was einem Bereich entspricht, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln ständig, über lange
Zeiträume oder häufig vorhanden ist. Zur Förderung der Druckfarbe in einem Farbkreislauf einer Flexo- oder
Tiefdruckmaschine werden daher üblicherweise pneumatisch betriebene
Membranpumpen eingesetzt.
Es ist daher für den Fachmann überraschend, dass die Erfindung im Gegensatz zum Stand der Technik für die Ablaufpumpe eine direkt von einem Elektromotor angetriebene Pumpe vorschlägt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass auch die
Zulaufpumpe eine direkt von einem Elektromotor angetriebene Pumpe ist.
Eine wesentliche Erkenntnis der Erfindung besteht also darin, dass unter bestimmten Voraussetzungen eine direkt von einem Elektromotor angetriebene Pumpe sehr wohl als Ablaufpumpte und/oder als Zulaufpumpe einsetzbar ist. Eine Pumpe, die diese Voraussetzungen sehr gut erfüllt, ist eine sogenannte Ringkolbenpumpe. Eine derartige Pumpe weist einen Balg aus Edelstahl auf, der zur Erreichung der
Pumpenwirkung von einem Elektromotor bewegt wird. Beim Einsatz einer derartigen Ringkolbenpumpe ergeben sich eine Vielzahl von Vorteilen: « Im Vergleich zu einer pneumatisch betriebenen Membranpumpe kann die
Ringkolbenpumpe mit wesentlich weniger Energie betrieben werden. So wird für den Betrieb einer Membranpumpe in dem beschriebenen Anwendungsfall ca. 1 kW Leistung benötigt, für den Betrieb einer Ringkolbenpumpe dagegen nur ca. 200 W Leistung.
• Im Vergleich zu einer pneumatisch betriebenen Membranpumpe ist die
Schallemission einer Ringkolbenpumpe wesentlich geringer.
• Auch der Farbverlust bei einem Farbwechsel ist bei einer Ringkolbenpumpe wesentlich geringer als bei einer pneumatisch betriebenen Membranpumpe, da die Ringkolbenpumpe ein kleineres Totvolumen aufweist. Dies bedeutet, dass die Wechselzeiten zwischen zwei Druckaufträgen kürzer werden, was die Druckkosten insgesamt senkt. · Die Pumpenleistung einer Ringkolbenpumpe lässt sich sehr gezielt steuern, was die Möglichkeiten zur Steuerung der Druckfarbe innerhalb des
Farbkreislaufs deutlich erweitert. So kann beispielsweise die Pumpe über das Drehmoment gesteuert werden, wobei das Drehmoment eine Funktion des Volumenstroms und der Viskosität der Farbe ist. Umgekehrt ist es auch möglich, in Abhängigkeit des Motorzustands des Elektromotors (Drehmoment,
Motorstrom) die Viskosität der von der Pumpe geförderten Farbe zu ermitteln, ohne dass hierzu noch ein gesonderter Sensor zur Messung der Viskosität benötigt wird.
• Schließlich ist auch die Wartung einer Ringkolbenpumpe deutlich
kostengünstiger, da eine Ringkolbenpumpe trocken selbstansaugend ist, trocklauffähig ist und keine dynamischen Dichtungen aufweist. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass hinter der Ringkolbenpumpe ein Wärmetauscher zur Abkühlung der Farbe geschaltet ist. Da sich die Druckfarbe beim Durcklauf durch die Ringkolbenpumpe erwärmt, wird durch den Wärmetauscher vermieden, dass die Druckfarbe aufgrund der Erwärmung degeneriert.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der
Elektromotor ein Asynchronmotor ist. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt:
Fig. 1 den erfindungsgemäßen Farbkreislauf. Der erfindungsgemäße Farbkreislauf 101 ist für den Betrieb eines Farbwerks 102 einer Flexodruckmaschine vorgesehen, wobei das Farbwerk 102 einen Farbzulauf 103 zur Bereitstellung druckfertiger Farbe und einen Farbablauf 104 zum Abtransport überschüssiger Farbe aufweist. Der Farbzulauf 103 wird von dem Farbreservoir 105 über die Pumpe 106 mit Farbe versorgt, wobei es sich bei der Pumpe 106 um eine luftdruckbetriebene
Doppelmembranpumpe handelt. Über die Ventile 107 und 108 kann der Farbzulauf 103 und damit auch das gesamte Farbwerk 102 mit Reinigungsmittel gespült werden, das über den Zugang 109 bereitgestellt wird.
Der Farbablauf 104 transportiert überschüssige Farbe aus dem Farbwerk 102 über die Pumpe 1 10 ab, wobei es sich bei der Pumpe 1 10 um eine von einem
Asynchronmotor angetriebene Ringkolbenpumpe handelt. Eine derartige
Ringkolbenpumpe ist auch unter dem Fachbegriff "Eccentric Disc Pump" (Exzenter- Scheiben-Pumpe) bekannt und ist in der EP 0 834 016 B1 beschrieben.
Da sich die Farbe beim Durchgang durch die Ringkolbenpumpe 1 10 erwärmt, ist hinter der Ringkolbenpumpe 1 10 ist ein Wärmetauscher 1 1 1 vorgesehen, der die Farbe wieder abkühlt, um eine Degeneration der Farbe aufgrund zu starker Erwärmung zu verhindern. Über die Ventile 1 12 und 1 13 kann die Flüssigkeit in dem Ablauf entweder dem Farbreservoir 105 wieder zugeführt werden oder aber über die Leitung 1 14 entsorgt werden. Die Steuereinheit 1 15 steuert sämtliche Komponenten des Farbwerks, wobei in Fig. 1 nur die hier interessierenden Steuerleitungen 1 16, 1 17, 1 18 und 1 19 dargestellt sind.
Der Asynchronmotor wird mit einer sogenannten feldorientieren Regelung betrieben. Die feldorientierte Regelung oder auch Vektorregelung besteht aus einem
Drehzahlregler auf der Basis eines unterlagerten Stromreglers. Die momentanen Blind- und Wirkstromkomponenten werden geregelt. In einem elektronisch im
Umrichter abgelegten Motorenmodell werden die Motorkennwerte gespeichert oder ggf. sogar selbsttätig ermittelt und adaptiert. Das hat den Vorteil, dass es keine separate Drehzahlmessung und - rückführung geben muss, um Drehzahl und Moment zu regeln. Die rückgeführte, zur Regelung genutzte Größe, ist vielmehr ausschließlich der Momentanstrom. Anhand dessen Betrag und Phasenlage zur Spannung können alle erforderlichen Motorzustände (Drehzahl, Schlupf,
Drehmoment und sogar die thermische Verlustleistung) ermittelt werden.
Mit einer Messung des Momentanstroms des Asynchronmotors der
Ringkolbenpumpe 1 10 ist es somit möglich, das Drehmoment des Motors und damit die Viskosität der Farbe genau zu bestimmen. Hierüber können bei einem Wechsel des Druckauftrags die Übergänge zwischen einer Farbzufuhr und einem Durchfluss mit Reinigungsmittel einfach und genau erfasst werden, wodurch auch die Ventile 1 12 und 1 13 exakt gesteuert werden können. Insgesamt kann damit die Recycling- Quote der kostbaren Farbe optimiert und somit die Umrüstkosten minimiert werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Farbkreislauf eines Farbwerks einer Flexo- oder Tiefdruckmaschine, wobei das Farbwerk einen Farbzulauf zur Bereitstellung druckfertiger Farbe und einen Farbablauf zum Abtransport überschüssiger Farbe aufweist, wobei der Farbzulauf von einer Zulaufpumpe und der Farbablauf von einer Ablaufpumpe betrieben wird, und wobei die Ablaufpumpe eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe ist.
2. Farbkreislauf nach Anspruch 1 , wobei die Zulaufpumpe eine von einem
Elektromotor angetriebene Pumpe ist.
3. Farbkreislauf nach einem der Ansprüche 1 - 2, wobei die Pumpe eine
Ringkolbenpumpe ist.
4. Farbkreislauf nach Anspruch 3, wobei hinter der Ringkolbenpumpe ein
Wärmetauscher zur Abkühlung der Farbe geschaltet ist.
5. Farbkreislauf nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei in Abhängigkeit des Motorzustands des Elektromotors die Viskosität der von der Pumpe
geförderten Farbe ermittelt wird.
6. Farbkreislauf nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei der Elektromotor ein Asynchronmotor ist.
EP16751289.6A 2015-08-10 2016-08-10 Farbkreislauf eines farbwerks einer flexo- oder tiefdruckmaschine Active EP3334605B1 (de)

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