Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Vertiefungen, wie Näpfchen oder Rillen, auf der Mantelfläche eines rotierenden, zylindrischen Körpers

Abstract

 Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Füllen von Vertiefungen auf der Mantelfläche eines rotierenden, zylindrischen Körpers ist an diesen eine Kammer 3 mit einem Innenraum 4 mit annähernd kreisförmigem Querschnitt angestellt, bei der zentrisch zum Querschnitt die Flüssigkeit zu- und abgeführt wird und in der sich eine rotierende Flüssigkeitswalze 25 ausbildet.

Beschreibung

[0001] Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Vertiefungen, wie Näpfchen oder Rillen, auf der Mantelfläche eines rotierenden, zylindrischen Körpers

[0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen von Vertiefungen, wie Näpfchen oder Rillen, auf der Mantelfläche eines rotierenden, zylindrischen Körpers, wie Walzen, Zylinder oder Hülsen mit einer Flüssigkeit mittels einer längs des Mantels des zylindrischen Körpers angeordneten, zu diesem hin offenen Kammer. Derartige zylindrische Körper können z. B. Rasterwalzen von Kurzfarbwerken oder Tiefdruckzylinder sein, die eingefärbt werden. Die Anwendung ist aber auch beispielsweise bei Feucht- oder Lackierwerken möglich.

[0003] Althergebracht ist bei Tiefdruckzylindern die Taucheinfärbung mit der nachfolgenden Abrakelung mittels einer Rakel (z. B. EP 0 114 329 B1). Abgesehen vom Farbspritzen bzw. -nebeln kommt es bei dieser Einfärbung, insbesondere bei positiver, d. h. bei in Drehrichtung des Zylinders zeigender Rakel unter dieser zu einem Farbstau, da der Zylinder in erheblicher überschußmenge Farbe fördert und die stetig neu geförderte Farbe ein Zurückfließen verhindert. Der Farbstau verursacht eine Durchbiegung der Rakel, zu deren Kompensation erhöhte Rakelanstellkräfte erforderlich sind. Diese verursachen in Verbindung mit der gestauten Farbe einen erheblichen schmiergelnden Verschleiß der Druckform. Weiterhin ist der hydrodynamische Druck des Farbstaus von der Umfangsgeschwindigkeit des einzufärbenden Zylinders abhängig, was zu einem geschwindigkeitsabhängigen Messerdruck auf den Zylinder und somit zu den bekannten Farbschwankungen in Abhängigkeit der Geschwindigkeit im Tiefdruck führt. Schließlich sind die Kohäsionskräfte der Druckfarben grundsätzlich wesentlich höher als die Adhäsionskräfte zur Druckform, weshalb nach der Näpfchenfüllung aus der Näpfchenoberfläche grundsätzlich immer wieder Druckfarbe entnommen wird, so daß es zu einer mindestens zehenprozentigen Unterfüllung der Näpfchen kommt.

[0004] Gegenwärtig erfolgt die Einfärbung von Aniloxwalzen mit Kammerrakel-Systemen in den verschiedensten Ausführungsformen unter Zugrundelegung unterschiedlicher Lehren. So zeigt die DE 92 16 754 U1 eine Kammerrakel, bei der sowohl die Arbeits- als auch die Schließrakel negativ, d. h. entgegen der Drehrichtung der Rasterwalze an diese angestellt sind und der Farbraum rechteckig ausgeführt ist. Zur zumindest axial gleichmäßigen Füllung der Kammer ist ein höherer Kammerüberdruck sicherzustellen. Dieser Druck in der Kammer führt jedoch unweigerlich zum öffnen der negativ angestellten Schließrakel und somit zum Farbaustritt, abgesehen vom erhöhten Verschleiß der Arbeitsrakel. Außerdem bilden sich in den Kammerecken infolge mangelhafter Farbströmung Farbnester mit die Einfärbung störenden Luftansammlungen.

[0005] Gemäß der EP 0 324 140 B1 wird versucht, die Einfärbung, drucklos unter Einbau einer Schöpfwalze in der Kammerrakel zu lösen.

[0006] Andere Schutzrechte wiederum beschreiben die Notwendigkeit von Einbauten in den Innenraum der Kammerrakel. So zeigt die EP 0 315 091 B1 ein Ausführungsbeispiel mit einer Rakelkammer mit einem Innenraum mit kreisförmigem Querschnitt, in dem sich ein an der Aniloxwalze anliegender, von dieser angetriebener zylindrischer Profilkörper befindet. Auch noch anders geformte Einbauten werden vorgeschlagen. Diese Konstruktion kann ebenfalls eine einwandfreie Funktion nicht sicherstellen. In den Innenraum gelangt zwangsläufig Luft, einerseits durch die entleerten Näpfchen, andererseits durch die an der Zylinderoberfläche befindliche Schleppströmung. Die in dem Innenraum an die Rasterwalze angeströmte Farbe kann sich nicht frei mit der Luft austauschen, sondern vermischt sich mit der Luft.

[0007] Weiterhin erfolgt in dem Spalt zu den Einbauten eine Beschleunigung der Farbe, so daß es zu den die Einfärbung störenden relativen Bewegungen zwischen Farbe und Zylinderoberfläche kommt. Hinter dem mit den Einbauten geschaffenen Spalt kommt es zur diffusen Entspannung des Farbfilms mit dem Ergebnis, daß dieser gar keinen Grund hat, sich bis zur Arbeitsrakel an der Oberfläche zu halten, da er frei abströmen kann und so mehr dem Abluß zustreben wird, als durch Anstauen unter der Rakelmesserspitze eine gleichmäßige Einfärbung sicherzustellen.

[0008] Die DE 39 11 839 A1 zeigt eine Einfärbevorrichtung, bei der in einem drucklosen Spülkasten eine Farbauftragsrinne mit kreissegmentförmigem Querschnitt angeordnet ist. Diese gibt die über ihre Länge zugeführte Farbe an eine Rasterwalze weiter. Auch hier ergeben sich Probleme der Luftansammlung in der Farbrinne sowie des Lufteinflusses auf dem Weg der Näpfchen zu einer wahlweise zur Farbauftragrinne beabstandet angeordneten Arbeitsrakel.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, daß unter Ausschaltung des nachteiligen Einflusses der Luft sowie bei geringem Flüssigkeitsdruck die Vertiefungen auf der Mantelfläche eines rotierenden zylindrischen Körpers zuverlässig mit einer Flüssigkeit füllt. Außerdem ist eine konstruktiv einfache Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu erstellen.

[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst. Die Erfindung bedient sich zur Füllung der Vertiefungen einer rotierenden Flüssigkeitswalze, die sich im entsprechend geformten Innenraum einer an den zylindrischen Körper angestellten Kammer bildet. Die Flüssigkeitswalze vermeidet relative Bewegungen zum zylindrischen Körper sowohl in Umfangsrichtung als auch in Längrichtung, wodurch eine Voraussetzung für eine einwandfreie Einfärbung gegeben wird. In Längsrichtung besteht lediglich in der Mitte der Flüssigkeitswalze eine Längsströmung, die sich radial zum Umfang hin auf Null abbaut. Die Mittenströmung wird durch zentrisches Zuführen von Flüssigkeit mit überdruck an einem Ende und ebenfalls zentrisches Abführen am anderen Ende der Flüssigkeitswalze bewirkt. Einmal wird dadurch eine Flüssigkeitserneuerung in der Vorrichtung und zum anderen deren Zuführung für die Füllung der Näpfchen bewerkstelligt. Eine axiale Füllung der Kammer und somit eine gleichmäßige Füllung der Vertiefungen über die Breite wird damit sichergestellt. Weiterhin sammelt sich etwa in die Kammer eingeschleppte Luft auf Grund des Gefälles der Umfangsgeschwindigkeit zum Zentrum hin in der Mitte der Flüssigkeitswalze. Dort stört die Luft bei der Einfärbung nicht und kann außerdem auf Grund der im Zentrum herrschenden Längsströmung abgeführt werden. Fehlfüllungen, sogenannte Missing Dots, wird dadurch vorgebeugt.

[0011] Die Flüssigkeitswalzendrehung wird vom rotierenden, zylindrischen Körper angeregt. Dieser wirkt im Prinzip wie eine Flügelzellenpumpe, das heißt der Körper fördert die Flüssigkeit innerhalb der Kammer, er wälzt sie um. Entsprechend der großen Oberfläche des rotierenden, zylindrischen Körpers, seinem Näpfchenvolumen und seiner Umfangsgeschwindigkeit ist diese Förderung ein Vielfaches gegenüber dem Farbverbrauch und ein Mehrfaches dessen, was eine Farbzulaufpumpe bringen müßte. Die zuverlässige Füllung der Vertiefungen ist unabhängig von der Drehzahl des zylindrischen Körpers gewährleistet, da die innere Umlaufströmungsgeschwindigkeit von der Farbversorgung samt deren Druck unabhängig ist. Die Umfangsströmung der Flüssigkeitswalze wird in einer Ausgestaltung auch vorteilhaft entlang der Breite einer Rakel geführt, so daß dort kein Staudruck entsteht und der Rakelmesserdruck bei Geschwindigkeitsänderungen nicht nachgeführt werden muß, weder bei negativer noch bei positiver Anstellung. Da die Flüssigkeit nicht staut, abgesehen von ihrem Auftreffen auf die Rakelspitze, arbeitet die Vorrichtung mit nur einem niedrigen Innendruck, so daß insgesamt der Verschleiß der Rakel sowie des zylindrischen Körpers gering ist. Der überdruck sorgt gleichzeitig im Sinne eines Regelkreises für den Druck auf die Arbeits- und die Schließrakel.

[0012] Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist konstruktiv einfach aufgebaut und dadurch kostengünstig zu erstellen. Die Vorrichtung baut außerdem klein, da eine einwandfreie Einfärbung mit geringstem Kammervolumen unabhängig von der Drehzahl des zylindrischen Körpers sichergestellt werden kann, da innere Umlauf-Strömungsgeschwindigkeit und Flüssigkeitsversorgung mit Druck unabhängig voneinander sind. So ist bei einem Durchmesser von 5 cm des Innenraumes der Kammer bei einer Länge der Kammer von 260 cm noch eine zuverlässige Füllung der Vertiefungen gewährleistet. Das geringe Volumen der Kammer ist auch von Vorteil bei einem Farbwechsel.

[0013] Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.

[0014] Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt schematisch

Fig. 1

eine Vorrichtung zur Einfärbung einer Rasterwalze mit negativ angestellter Arbeitsrakel im Schnitt

Fig. 2

die Einzelheit Z nach Fig. 1

Fig. 3

die Vorrichtung nach Fig. 1 mit positiv angestellter Arbeitsrakel

Fig. 4

den Schnitt IV - IV nach Fig. 1

Fig. 5 und 6

die Vorrichtung nach Fig. 1 in der Draufsicht

Fig. 7

die Vorrichtung nach Figur 1 auf einen schwenkbaren Rakeltisch gespannt.

[0015] In Fig.1 ist eine Vorrichtung zum Füllen von Vertiefungen an einen Tiefdruckformzylinder angestellt. Die Vorrichtung beinhaltet eine längs des Mantels 2 des Tiefdruckformzylinders 1 angeordnete Kammer 3, die einen Innenraum 4 mit kreisförmigem Querschnitt aufweist. Der Innenraum 4 wird von einem Kammerkörper 5, einem Rakelhalter 6, einer Arbeitsrakel 7 und einer Schließrakel 8 gebildet und ist zum Tiefdruckformzylinder 1 hin offen. Stirnseitig wird der Innenraum 4 von Seitenwänden 9, 10 abgeschlossen (Fig. 4). Im Ausführungsbeispiel sind die Seitenwände 9, 10 Wandungen des Kammerkörpers 5. Sie können aber auch beispielsweise von stirnseitig auf den Kammerkörper 5 aufgesetzten Seitenteilen gebildet werden. Die Seitenwände 9, 10 enthalten konzentrisch zum Innenraum 4 der Kammer 3 einander gegenüberliegend einen Flüssigkeitszulauf 11 und einen Flüssigkeitsablauf 12.

[0016] Die Arbeitsrakel 7 ist negativ an den Tiefdruckformzylinder 1 angestellt und hierzu in den Rakelhalter 6 eingespannt. Letzterer enthält eine konkav abgewinkelte Aufnahmefläche 13 (Fig. 2). Beim Hineinziehen der Arbeitsrakel 7 in diese Vertiefung beim Spannen mit der Leiste 14 wird die Arbeitsrakel auf deren gesamten Länge eingeknickt und versteift sich. Einlaufseitig wird der Innenraum 4 von der positiv an den Tiefdruckformzylinder angestellten Schließrakel 8 verschlossen. Letztere ist mittels einer Leiste 16 am Kammerkörper 5 angeschraubt. Statt der Schließrakel 8 kann in bestimmten Einsatzfällen, z. B. bei niedrigem Innendruck in der Kammer und Verwendung höher viskoser Farben, auch eine Schließleiste zur Anwendung kommen, die einen geringen Abstand zum Tiefdruckformzylinder 1 hat. Eine solche Schließleiste kann auch als Teil des Kammerkörpers ausgeführt werden.

[0017] Die Kammer 3 ist vorteilhaft in Längsrichtung des Tiefdruckformzylinders 1 changierend angebracht. Die Changierung ist schematisch in Fig. 5 dargestellt. Außerdem ist der Rakelhalter 6 schwenk- und schiebbar zum Tiefdruckformzylinder 1 hin einstellbar. Die Verstellmöglichkeit ist in Fig. 6 dargestellt. Weiterhin ist der die Arbeitsrakel 7 negativ anstellende Rakelhalter 6 gegen einen eine Arbeitsrakel 19 positiv an den Tiefdruckformzylinder 1 anstellenden Rakelhalter 20 austauschbar. Eine solche Kombination des Kammerkörpers 5 mit dem Rakelhalter 20 zeigt Fig. 3.

[0018] Die Kammer 3 wird vorteilhaft auf einem Rakeltisch 21 befestigt (Fig.7). Auf letzterem ist hierzu eine U-förmige Aufnahme 22 aufgeschraubt, in die die Kammer 3 eingesetzt wird. In den Rakeltisch 21 auf seine Länge verteilt eingelassene Arbeitszylinder 23 verspannen die Kammer 3 gegen ein Joch der Aufnahme 22. In die Aufnahme 22 sind weiterhin die der Einstellung des Rakelhalters 6 dienenden Stellschrauben 17, 18 eingeschraubt. Für eine Verstellung und Justage der Arbeitsrakel 6 werden die Arbeitszylinder 23 auf einen Vorsteuerdruck entspannt, wonach durch entsprechendes Bestätigen der Stellschrauben 17, 18 der Rakelhalter 6 verschieb- und schwenkbar ist. Anschließend werden die Arbeitszylinder 23 wieder mit dem vollen Druck beaufschlagt.

[0019] Der Rakeltisch 21 ist auf einer gestellfesten Rundtraverse 24 gelagert. Zwecks Changierung der Kammer wird diese vorteilhaft mitsamt dem Rakeltisch 21 auf der Rundtraverse 24 verschoben. Außerdem ist der Rakeltisch auf der Rundtraverse 24 drehbar und dadurch die Kammer 3 samt diesem vom Tiefdruckformzylinder 1 abschwenkbar. Die Schwenkung wird vorteilhaft mittels eines nicht dargestellten, am Rakeltisch 21 angelenkten und sich gelenkig am Gestell abstützenden Arbeitszylinder ausgeführt.

[0020] Zwecks Einfärbung des Tiefdruckformzylinders 1 ist die Kammer 3 an diesen angeschwenkt. Am Flüssigkeitszulauf 11 ist, nicht dargestellt, eine Farbpumpe angeschlossen, die Farbe in den Innenraum 4 fördert. Der Pfeil in Fig. 4 soll dies verkörpern. Die Kammer 3 wird mit einem Innendruck von 0,1 bis 1,5 bar betrieben. Zuviel geförderte Farbe wird am Flüssigkeitsablauf 12 abgeführt und in den Farbbehälter zurückgeleitet. Es wird einmal die zur Füllung der Näpfchen benötigte Farbe zugeführt. Durch eine gegenüber diesem Verbrauch höhere Fördermenge wird in der Kammer 3 ein Druck aufgebaut und eine gute Durchmischung und Erneuerung der Farbe in der Kammer sowie Abführung der eventuell verhandener Luft bewirkt.

[0021] Die Farbe im Innenraum 4 der Kammer 3 wird durch Adhäsion an der Oberfläche des Mantels 2 des sich drehenden Tiefdruckformzylinders 1 mitgenommen und in Drehung versetzt, so daß sich im Innenraum 4 eine drehende Flüssigkeitswalze 25 bildet. Diese füllt zuverlässig die Näpfchen des Tiefdruckformzylinders 1, die anschließend von der Arbeitsrakel 7 abgerakelt werden. Beim Einfärben changiert die Kammer 3 am Tiefdruckformzylinder 1. Dies ist jedoch nicht Bedingung für die Anwendung der Erfindung.

[0022] Die Erfindung wurde am Beispiel der Einfärbung eines Tiefdruckformzylinders beschrieben. Ebenso könnten mit der Vorrichtung beispielsweise auch Rasterwalzen von Kurzfarbwerken eingefärbt werden. Mit der Vorrichtung sind auch gut wasserlösliche Tiefdruckfarben verarbeitbar. Der Einsatz der Vorrichtung ist nicht auf Einfärbvorgänge beschränkt. Die Vorrichtung ist z. B. auch vorteilhaft zur Füllung von Rasterwalzen von Lackierwerken oder das Feuchtwerk von Druckmaschinen speisenden Walzen geeignet. Weiterhin ist auch der Einsatz keine Rakeln enthaltender Kammern möglich.

Ansprüche

1. Verfahren zum Füllen von Vertiefungen, wie Näpfchen oder Rillen, auf der Mantelfläche eines rotierenden zylindrischen Körpers, wie Walzen, Zylinder oder Hülsen, mit einer Flüssigkeit mittels einer mit Flüssigkeitszu- und -ablauf versehenen, an dem rotierenden zylindrischen Körper angeordneten Vorrichtung mit einem hindernisfreien, stirnseitig abgeschlossenen Innenraum, in dem sich durch Rotation des zylindrischen Körpers achsparallel zu diesem eine die Vertiefung füllende, rotierende Flüssigkeitswalze ausbildet, deren Zentrum in Abhängigkeit von einem gewünschten Flüssigkeitsumlauf und dem Schöpfvolumen des zylindrischen Körpers an einer Seite Flüssigkeit zu- und an der anderen abgeführt wird, so daß ein überdruck in dem Innenraum entsteht.

2. Vorrichtung zum Füllen von Vertiefungen, wie Näpfchen oder Rillen, auf der Mantelfläche eines rotierenden, zylindrischen Körpers, wie Walzen, Zylinder oder Hülsen, mit einer Flüssigkeit mittels einer längs des Mantels des zylindrischen Körpers angeordneten, zu diesem hin offenen Kammer mit einem Innenraum mit annähernd kreisförmigen Querschnitt, wobei an der Bildung des Innenraumes ein Kammerkörper beteiligt ist und der Innenraum stirnseitig von Seitenwänden abgeschlossen wird und einen Farbzulauf aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (4) hindernisfrei, die Ausbildung einer durch den rotierenden, zylindrischen Körper (1) in Drehung versetzten Flüssigkeitswalze (25) ermöglichend ausgebildet ist und der Flüssigkeitszulauf (11) und ein Flüssigkeitsablauf (12) einander gegenüberliegend konzentrisch zum Innenraum (3) in den Seitenwänden (9, 10) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (4) in Drehrichtung des zylindrischen Körpers (1) von einer an diesen anstellbaren Arbeitsrakel (7,19) abgeschlossen wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsrakel (7, 19) negativ oder positiv am zylindrischen Körper (1) anliegend an der Kammer (3) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Kammerkörper (5) ein die Arbeitsrakel (7, 19) tragender Rakelhalter (6, 20) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Kammerkörper (5) austauschbar ein die Arbeitsrakel (19, 7) positiv oder negativ haltender Rakelhalter (20, 6) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rakelhalter (6,20) schwenk- und schiebbar zum zylindrischem Körper (1) einstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsrakel (7) auf einer von der Ebene abweichenden Aufnahmefläche (13) sich verbiegend und dabei versteifend gespannt wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (4) entgegen der Drehrichtung des zylindrischen Körpers (1) von einer Schließleiste abgeschlossen wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließleiste zum zylindrischen Körper (1) beabstandet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließleiste als positiv an den zylindrischen Körper (1) angestellte Schließrakel (8) ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (3) auf einem Rakeltisch (21) befestigt und samt diesem an den zylindrischen Körper (1) schwenkbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (3) in eine U-förmige Aufnahme (22) des Rakeltisches (21) eingesetzt und mittels Arbeitszylinder (23) gegen ein Joch der Aufnahme (22) verspannt ist.

14. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (3) längs des Mantels (2) des zylindrischen Körpers (1) changierend angeordnet ist.

15. Vorrichung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß am Flüssigkeitszulauf (11) eine Pumpe angeschlossen ist, die im Innenraum (4) der Kammer (3) einen überdruck im Bereich von 0,1 bis 1,5 bar erzeugt.

Zeichnung