FARBKREISLAUF EINES FARBWERKS EINER FLEXO- ODER TIEFDRUCKMASCHINE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Farbkreislauf eines Farbwerks einer Flexo- oder Tiefdruckmaschine, wobei das Farbwerk (102) einen Farbzulauf (103) zur Bereitstellung druckfertiger Farbe und einen Farbablauf (104) zum Abtransport überschüssiger Farbe aufweist, und wobei der Farbzulauf (103) von einer Zulaufpumpe (106) und der Farbablauf (104) von einer Ablaufpumpe (110) betrieben wird.

[0002] 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.

[0003] Ein gattungsgemäßer Farbkreislauf mit einer luftdruckbetriebenen Schlauchpumpe ist außerdem aus der DE 195 15 621 A1 bekannt.

[0004] Aus EP 0 612 618 A2 ist ein Kaschiersystem einer Rotationsoffsetdruckmaschine bekannt, bei dem die gedruckten Bogen mit einer Rakelkammer kaschiert werden. Das Kaschiersystem umfasst ein Waschsystem mit einer Zulaufpumpe und einer Ablaufpumpe, die jeweils als Elektromotor ausgeführt und in einer externen Steuerkonsole verbaut sind.

[0005] Aus DE 10 2008 022 988 A1 ist ebenfalls ein Kaschiersystem einer Rotationsoffsetdruckmaschine bekannt, bei dem die gedruckten Bogen mit einer Rakelkammer kaschiert werden. Gegenüber der EP 0 612 618 A2 umfasst dieses Kaschiersystem zusätzlich eine Regelung des Fluiddrucks, um die Fluidzufuhr an die vorgegebenen Betriebsbedingungen anpassen zu können.

[0006] 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.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Umrüstkosten mit Bezug auf den Farbkreislauf eines Farbwerks einer Flexo- oder Tiefdruckmaschine zu verringern.

[0008] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0009] Weitere Ausführungsformen sind durch die Merkmale der Unteransprüche 2 - 4 vorgesehen.

[0010] Die erfindungsgemäß Lösung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufpumpe eine von einem Asynchronmotor angetriebene Ringkolbenpumpe ist, und dass der Asynchronmotor mit einer feldorientieren Regelung betrieben wird, bei der anhand des Betrags und der Phasenlage des Momentanstroms zur Spannung die Motorzustände Drehzahl, Schlupf und Drehmoment ermittelt werden.

[0011] 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.

[0012] Zur Förderung der Druckfarbe in einem Farbkreislauf einer Flexo- oder Tiefdruckmaschine werden daher üblicherweise pneumatisch betriebene Membranpumpen eingesetzt.

[0013] Es ist daher für den Fachmann überraschend, dass die Erfindung für die Ablaufpumpe eine direkt von einem Elektromotor angetriebene Pumpe vorschlägt.

[0014] Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass auch die Zulaufpumpe eine direkt von einem Elektromotor angetriebene Pumpe ist.

[0015] 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 in einer Flexo- oder Tiefdruckmaschine 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.

[0016] Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit des ermittelten Drehmoments die Viskosität der von der Pumpe geförderten Farbe ermittelt wird.

[0017] Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass hinter der Ringkolbenpumpe ein Wärmetauscher zur Abkühlung der Farbe geschaltet ist. Da sich die Druckfarbe beim Durchlauf durch die Ringkolbenpumpe erwärmt, wird durch den Wärmetauscher vermieden, dass die Druckfarbe aufgrund der Erwärmung degeneriert.

[0018] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt:

Fig. 1

den erfindungsgemäßen Farbkreislauf.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] Der Farbablauf 104 transportiert überschüssige Farbe aus dem Farbwerk 102 über die Pumpe 110 ab, wobei es sich bei der Pumpe 110 um eine von einem Asynchronmotor angetriebene Ringkolbenpumpe handelt. Eine derartige Ringkolbenpumpe ist auch unter dem Fachbegriff "Eccentric Disc Pump" (ExzenterScheiben-Pumpe) bekannt und ist in der EP 0 834 016 B1 beschrieben.

[0022] Da sich die Farbe beim Durchgang durch die Ringkolbenpumpe 110 erwärmt, ist hinter der Ringkolbenpumpe 110 ist ein Wärmetauscher 111 vorgesehen, der die Farbe wieder abkühlt, um eine Degeneration der Farbe aufgrund zu starker Erwärmung zu verhindern. Über die Ventile 112 und 113 kann die Flüssigkeit in dem Ablauf entweder dem Farbreservoir 105 wieder zugeführt werden oder aber über die Leitung 114 entsorgt werden.

[0023] Die Steuereinheit 115 steuert sämtliche Komponenten des Farbwerks, wobei in Fig. 1 nur die hier interessierenden Steuerleitungen 116, 117, 118 und 119 dargestellt sind.

[0024] 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.

[0025] Mit einer Messung des Momentanstroms des Asynchronmotors der Ringkolbenpumpe 110 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 112 und 113 exakt gesteuert werden können. Insgesamt kann damit die Recycling-Quote der kostbaren Farbe optimiert und somit die Umrüstkosten minimiert werden.

Ansprüche

1. Farbkreislauf (101) eines Farbwerks (102) einer Flexo- oder Tiefdruckmaschine, wobei das Farbwerk (102) einen Farbzulauf (103) zur Bereitstellung druckfertiger Farbe und einen Farbablauf (104) zum Abtransport überschüssiger Farbe aufweist, und
wobei der Farbzulauf (103) von einer Zulaufpumpe (106) und der Farbablauf (104) von einer Ablaufpumpe (110) betrieben wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ablaufpumpe (110) eine von einem Asynchronmotor angetriebene Ringkolbenpumpe ist, und
dass der Asynchronmotor mit einer feldorientieren Regelung betrieben wird, bei der anhand des Betrags und der Phasenlage des Momentanstroms zur Spannung die Motorzustände Drehzahl, Schlupf und Drehmoment ermittelt werden.

2. Farbkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des ermittelten Drehmoments die Viskosität der von der Pumpe geförderten Farbe ermittelt wird.

3. Farbkreislauf nach einem der Ansprüche 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der Ringkolbenpumpe (110) ein Wärmetauscher (111) zur Abkühlung der Farbe geschaltet ist.

4. Farbkreislauf nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufpumpe (106) eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe ist.

Claims

1. An ink circuit (101) of an inking unit (102) of a flexographic or gravure printing machine, wherein the inking unit (102) has an ink inlet (103) for providing ready-for-print ink and an ink outlet (104) for removal of excess ink, and
wherein the ink inlet (103) is operated by an inlet pump (106) and the ink outlet (104) is operated by an outlet pump (110),
characterized in
that the outlet pump (110) is a ring piston pump driven by an asynchronous motor, and
that the asynchronous motor is operated with a field-oriented control, in which the motor conditions, speed, slip and torque are determined based on the amount and the phase position of the instantaneous current.

2. The ink circuit according to claim 1, characterized in that the viscosity of the ink conveyed by the pump is determined as a function of the determined torque.

3. The ink circuit according to any one of claims 1-2, characterized in that a heat exchanger (111) for cooling the ink is connected behind the ring piston pump (110).

4. The ink circuit according to any one of claims 1-3, characterized in that the inlet pump (106) is a pump driven by an electric motor.

Revendications

1. Circuit d'encrage (101) d'un dispositif d'encrage (102) d'une machine de flexographie ou d'héliogravure, dans lequel le dispositif d'encrage (102) comprend une arrivée d'encre (103) pour la mise à disposition d'une encre prête à l'impression et une évacuation d'encre (104) pour l'évacuation de l'encre en excès et
dans lequel l'arrivée d'encre (103) est actionnée par une pompe d'alimentation (106) et l'évacuation d'encre (104) est actionnée par une pompe d'évacuation (110),
caractérisé en ce que
la pompe d'évacuation (110) est une pompe à piston annulaire entraînée par un moteur asynchrone et
le moteur asynchrone est actionné avec une régulation orientée vers le champ, dans laquelle, à l'aide de la valeur absolue et de la phase du courant instantané par rapport à la tension, et les états du moteur : vitesse de rotation, patinage et couple, sont déterminés.

2. Circuit d'encrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en fonction du couple déterminé, la viscosité de l'encre transportée par la pompe est déterminée.

3. Circuit d'encrage selon l'une des revendications 1 - 2, caractérisé en ce que, derrière la pompe à piston annulaire (110), est branché un échangeur thermique (111) pour le refroidissement de l'encre.

4. Circuit d'encrage selon l'une des revendications 1 - 3, caractérisé en ce que la pompe d'alimentation (106) est une pompe entraînée par un moteur électrique.

Zeichnung