[0001] Die Erfindung betrifft eine Luftpolsterführung für bogen- oder bahnförmigen Materialien,
insbesondere für bedruckte Papierbögen in einer Druckmaschine, bei der sich das geführte
bogen- oder bahnförmige Material auf einem Tragluftpolster über mindestens einem Leitkörper
mit Düsenöffnungen abstützt, durch die Luft zwischen den Leitkörpern und das geführte
Material geblasen wird. Solche Luftpolsterführungen sind beispielsweise in der DE
44 27 448 A1 sowie der DE 42 42 730 A1 beschrieben. Sie werden in unterschiedlichster
Form und Ausgestaltung unter anderem dazu benutzt, um die frisch bedruckten und noch
feuchten Papierbögen im Ausleger von zum Beispiel Offsetdruckmaschinen berührungslos
vom Druckwerk zum Auslagestapel oder in Bogenwendeeinrichtungen, an Bogenübergabetrommeln
o. ä. den Bogen zwischen zwei Druckzylindern zu transportieren. Hierbei tritt das
Problem auf, daß je nach Druckauftrag sehr unterschiedliche zum Teil beidseitig bedruckte
Papiersorten sicher, d.h. ohne abzuschmieren, befördert werden müssen. Das läßt sich
jedoch durch eine Luftpolsterführung mit fester Charakteristik, die durch die Anzahl
und die Form der Düsen sowie die durch die Düsen geblasene Luftmenge bestimmt wird,
nicht für alle Papiersorten gleichermaßen gut gewährleisten.
[0002] Generell würde man annehmen, die Gefahr des Abschmierens sei um so geringer, je größer
die Schwebehöhe des Bogens über den Leitkörpern ist. Das ist jedoch nicht ganz zutreffend.
Denn bei Luftpolsterführungen, die nach dem Prinzip des hydrodynamischen Paradoxons
arbeiten, hängt die Stabilität der Führung von der Höhe des Luftpolsters ab. Dickere
Luftpolster sind instabiler, d.h. dort sind die Rückstellkräfte, die vom Luftpolster
auf den geführten Bogen bei Abstandsänderungen ausgeübt werden, sehr viel geringer
als bei Schwebeführungen mit geringem Abstand zwischen Leitkörper und Bogen, bei denen
durch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit der aus den Düsen ausströmenden Luft der
geführte Bogen stabil, d.h. mit hohen Rückstellkräften geführt wird. Letzteres ist
insbesondere für dünne nachgiebige Papiere die optimalere Lösung, während bei starren
dicken Papierqualitäten ein zu geringer Abstand zu den Leitblechen problematisch ist.
[0003] Optimal wäre es deshalb, wenn man eine Luftpolsterführung realisieren könnte, die
einen hohen Abstand des geführten Bogens und gleichzeitig eine hohe Stabilität infolge
einer hohen Strömungsgeschwindigkeit der Blasluft unter dem Bogen in sich vereinigt.
Es ist jedoch ein Trugschluß, anzunehmen, man könne dies bei einem Luftpolster, das
nach dem aerodynamischen Paradoxon arbeitet, erreichen, indem man einfach

das Gebläse aufdreht" und somit den Bogen aufgrund der größeren in das Luftpolster
eingeblasene Luftmenge anhebt. Dies wird anhand des Diagramms nach Figur 4 deutlich.
Dort sind die Betriebszustände einer Luftpolsterführung nach dem Stand der Technik
dargestellt, und zwar zeigen dort der Graph c die Abhängigkeit der Geschwindigkeit
c des durch die Düsen in das Luftpolster eingeblasenen Stroms und der Graph Q den
Volumenstrom Q, jeweils abhängig vom Vordruck P
v der die Düsen speisenden Kammer des Leitkörpers. Bei einer Druckerhöhung ändern sich
beide Größen ungefähr im gleichen Ausmaße, d.h. etwa proportional zueinander. Hingegen
bleibt die Schwebehöhe, wie der Graph h zeigt, bei Druckänderungen über einen relativ
großen Bereich zwischen 0,5 Millibar und 10 Millibar nahezu gleich.
[0004] Da es somit nicht möglich war, die Schwebehöhe der geführten Bögen an die unterschiedlichen
Papierqualitäten durch Steuerung des für die Luftpolsterführung verwendeten Drucklufterzeugers
einzustellen, wurden in der Vergangenheit andere Wege beschritten. So lehrt beispielsweise
die eingangs genannte DE 42 42 730 A1, die Luftöffnungen bzw. Düsen in austauschbaren
Wechselkassetten anzuordnen, d.h. die Anpassung der Luftpolsterführung an das geführte
Material wird durch einen Kassettenaustausch bewerkstelligt. Das ist jedoch während
des Betriebs der Druckmaschine nicht möglich und läßt sich auch nicht automatisieren.
[0005] In der DE 42 09 067 A1 ist eine Bogenleiteinrichtung beschrieben, bei der die Schwebehöhe
des Bogens im Mittelabschnitt des Bogens durch zusätzliche Blasdüsen vergrößert wird,
deren Blasstrahlen senkrecht auf die Bogenoberfläche auftreffen und diesen durch die
Impulswirkung dieser zusätzlichen Luftstrahlen in der Mitte anheben. Hierdurch läßt
sich zwar möglicherweise die Schwebehöhe über die Breite des Bogens homogenisieren,
eine Änderung der Schwebehöhe insgesamt ergibt sich jedoch nicht.
[0006] Eine Kombination von Düsen, die nach dem hydrodynamischen Paradoxon arbeiten, und
senkrecht auf die geführte Papierbahn gerichteten Blasdüsen zwecks Erhöhung und Vergleichmäßigung
der Schwebehöhe der geführten Bahn ist auch schon in der DE 17 74 126 für bahnförmige
Werkstoffe beschrieben. Aber auch dort ist keine Möglichkeit gegeben, die Schwebehöhe
beim Betrieb der Vorrichtung an verschiedene Materialqualitäten anzupassen.
[0007] Aus der DE 20 20 430 ist es bekannt, für die Führung von bahnförmigen Werkstoffen
verwendete, nach Art eines Tragflügels geformte Leitkörper von Luftpolsterführungen
mechanisch so umzuschalten, daß sich mindestens zwei stabile Zonen für den Abstand
zwischen geführter Bahn und Leitkörper ergeben. Dabei wird die Charakteristik des
Leitkörpers so geändert, daß er einmal als Luftkissendüse und zum anderen Tragflächendüse,
d.h. nach dem hydrodynamischen Paradoxon arbeitet. Hierbei wird jedoch der höhere
Abstand des geführten Teils, der sich aus der Luftkissencharakteristik ergibt, durch
die geringere Stabilität des durch diesen Düsentyp erzeugten Luftpolsters erkauft.
[0008] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftpolsterführung zu schaffen,
die sich auch während des Betriebs an die unterschiedlichen Eigenschaften der geführten
Materialien anpassen läßt und zwar so, daß sich insbesondere auch die Schwebehöhe
des geführten Bogens bzw. der geführten Bahn über einfache Automatisierungsvorgänge
ändern läßt, sowie ein geeignetes Verfahren hierfür anzugeben. Diese Aufgabe wird
mit den in den Ansprüchen 1 bzw. 18 angegebenen Merkmalen gelöst.
[0009] Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sich die Schwebehöhe bei einer nach
dem hydrodynamischen Paradoxon arbeitenden Luftpolsterführung nur dann wesentlich
ändern läßt, wenn die Proportionalität zwischen dem aus den Düsen austretenden Luftvolumenstrom
und der Strömungsgeschwindigkeit der Luft zwischen dem Leitkörper und dem geführten
Material aufgehoben wird. Um das zu erreichen, werden der Luftvolumenstrom und/oder
die Strömungsgeschwindigkeit der Luft unabhängig voneinander eingestellt und damit
der Quotient zwischen den beiden genannten Größen verändert.
[0010] Über diese Maßnahme läßt sich nicht nur die Schwebehöhe des geführten Teils unter
Beibehaltung der durch das Prinzip des hydrodynamischen Paradoxons gegebenen Stabilität
auf unterschiedliche Werte einstellen. Durch gezielte rückwirkungsfreie Veränderungen
von Luftvolumenstrom und kinetischer Energie des Tragluftpolsters läßt sich die Luftpolsterführung
auch optimal an sonstige während des Betriebs an Druckmaschinen auftretende Einflüsse
anpassen, wie Sujet und Grad der Feuchteaufnahme des Druckbogens, auftretende Fliehkräfte,
Turbulenzen, Luftstrahlen von Heißlufttrocknern etc. Der Drucker erhält somit eine
weitere Möglichkeit, auf den geführten Bogen Einfluß zu nehmen und das Ergebnis des
Druckprozesses zu optimieren.
[0011] Eine Möglichkeit der unabhängigen Einstellung der beiden genannten Größen voneinander
besteht darin, die Anzahl der vom geführten Material bedeckten wirksamen Düsenöffnungen
zu verändern. Das geschieht beispielsweise dadurch, daß der Leitkörper mehrere Gruppen
von Düsen enthält, wobei jede Gruppe von Düsen separat an- bzw. abschaltbar mit Blasluft
versorgt ist. So können die Gruppen von Düsen über Schaltventile an einen gemeinsamen
Blasluftgenerator angeschlossen sein, oder jede Gruppe von Düsen an einen separaten
Blasluftgenerator angeschlossen sein. Durch maschinengesteuertes Betätigen der Schaltventile
oder Aktivieren der Blasluftgeneratoren läßt sich dann der Luftvolumenstrom unter
dem geführten Material bzw. Bogen insgesamt vergrößern, ohne daß sich die Strömungsgeschwindigkeit
der Luft dabei ändert. Auf diese Weise vergrößert sich die Schwebehöhe des geführten
Materials bzw. Bogens ohne Einbuße an Stabilität der Führung.
[0012] In analoger Weise ist es möglich, die wirksamen Querschnitte einzelner Düsenöffnungen,
einzelner Gruppen von Düsenöffnung oder aller Düsenöffnungen zu verändern, beispielsweise
durch elektrisch betätigbare Klappen, Schieber oder dergleichen. So können die Düsen
klappenförmige, nachgiebige Zungen besitzen, die zum Beispiel über elektrisch betätigbare
Stellgetriebe verformt werden. Bei geeigneter Ausbildung der Zungen als Bimetallstreifen
läßt sich der Querschnitt der Düsenöffnung auch über die Temperatur des Luftstroms
verändern, oder bei leichter Nachgiebigkeit der Zungen unter dem Einfluß der sich
an den Düsen ausbildenden Druckdifferenz.
[0013] Gemäß einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzen die
Leitkörper mindestens zwei Gruppen von Düsen und die Gruppen unterschiedliche Verbraucherkennlinien,
d.h. unterschiedliche Abhängigkeiten des von den Düsenöffnungen durchgelassenen Volumenstroms
von dem an den Düsenöffnungen anliegenden Versorgungsdruck p
v. Wenn sich die Verbraucherkennlinien um beispielsweise um mindestens einen Faktor
2 unterscheiden, läßt sich durch Steuerung des Verhältnisses der Drücke p
v1, p
v2 beider Düsengruppen der Quotient des insgesamt in das Luftpolster eingeblasenen
Volumenstroms Q mit der effektiv sich unter dem geführten Material ausbildenden Strömungsgeschwindigkeit
c der Tragluft und damit auch die Schwebehöhe h beeinflussen. Der Grad der Beeinflussung
ist natürlich um so größer, je unterschiedlicher die Verbraucherkennlinien beider
Gruppen von Düsen sind, so daß es dann auch zweckmäßig wird, die Gruppen von Düsen
durch unterschiedliche Blasluftgeneratoren wie zum Beispiel Gasgebläse, Ejektoren
oder Axialventilatoren zu betreiben, die von Haus aus unterschiedliche hohe Vordrücke
und Volumenströme zur Verfügung stellen.
[0014] Die Ausführungsform der Erfindung läßt sich besonders gut automatisieren, da für
eine Steuerung der Schwebehöhe beispielsweise nur die Drehzahlen der Blasluftgeneratoren,
die die beiden Gruppen von Düsen versorgen, unabhängig voneinander gesteuert zu werden
brauchen.
[0015] Im Sinne einer möglichst einfachen Automatisierung ist es auch zweckmäßig, eine elektrische
Steuereinrichtung vorzusehen, der die Schwebehöhe des von dem Luftpolster geführten
Materials oder das Maß der Veränderung der Schwebehöhe als Sollwert eingebbar ist
und die danach Stellgrößen für die Veränderung des aus den Düsenöffnungen ausströmenden
Luftvolumens und/oder der Strömungsgeschwindigkeit zwischen dem Leitkörper und dem
geführten Material ermittelt. Hierbei kann das Ermitteln der Stellgrößen anhand von
vorher eingespeicherten ein- oder zweidimensionalen Kennlinienfeldern erfolgen.
[0016] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen anhand der Figuren 1 bis 12b der beigefügten Zeichnungen. Hierbei
sind:
- Figur 1
- eine vereinfachte Prinzipskizze, die den Ausleger einer Bogendruckmaschine in einem
Vertikalschnitt zeigt;
- Figur 2
- eine im Vergleich zu Figur 1 vergrößerte Darstellung der Bogenführung aus Figur 1
im Bereich des Greifers 2d;
- Figur 3
- ein Diagramm, in dem typische Kennlinien eines Lufterzeugers (Gebläse) und eines Verbrauchers
dargestellt sind:
- Figur 4
- ein Diagramm, in dem für eine typische Luftpolsterführung die Abhängigkeit der Störungsgeschwindigkeit
c, des Volumenstroms Q und der Schwebehöhe h des geführten Bogens vom Vordruck pv an den Blasdüsen dargestellt ist:
- Figur 5
- eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung
- Figur 6
- eine Prinzipskizze eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung
- Figuren 7a und 7b
- Prinzipskizzen eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei Figur 7a einen
Teil der Figur 7b in vergrößerter Darstellung zeigt,
- Figuren 8a und 8b
- Skizzen von im Vergleich zu Figur 7a und 7b alternativen Ausführungsformen für die
Änderung des Querschnitts der Düsen des dritten Ausführungsbeispiels;
- Figur 9
- die Prinzipskizze eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung
- Figur 10
- ein Diagramm, in dem zwei unterschiedliche Paare von Erzeuger- bzw. Verbraucherkennlinien
der Luftpolsterführung nach Figur 9 dargestellt sind.
- Figur 11
- ein Diagramm, das die Schwebehöhe h des von der Luftpolsterführung nach Figur 9 geführten
Bogens in zweidimensionaler Darstellung abhängig von den Vordrucken pv1 und pv2 in den Kammern 116a/c bzw. 116b zeigt,
- Figur 12a
- eine vereinfache Prinzipskizze, die eine Luftpolsterführung gemäß der Erfindung im
Bereich einer Bogenumführtrommel zwischen zwei Druckzylindern einer Bogendruckmaschine
zeigt,
- Figur 12b
- die Aufsicht auf das Bogenleitblech 513b in Figur 12a.
[0017] In Figur 1 ist schematisch der Ausleger 1 einer Bogendruckmaschine dargestellt. Dort
werden die an Greiferbrücken 2 an der Vorderseite ergriffenen Papierbögen 4 von dem
in der Figur nicht dargestellten, letzten Druckwerk über einen sogenannten Leitkörper
3 in Richtung auf den Auslagestapel 6 befördert. Wie aus der vergrößerten Skizze nach
Figur 2 ersichtlich, ist der Leitkörper 3 als Kasten ausgebildet, in dessen hohles
Inneres ein Gebläse 7 über eine Anschlußleitung 8 Luft einbläst und so einen Überdruck
p
v erzeugt, der über eine Vielzahl von Düsenöffnungen 5 entweicht und so ein Luftpolster
zwischen dem Luftkörper 3 bzw. seiner Oberfläche und der Unterseite des darüber geführten
Bogens 4 aufbaut.
[0018] Im Diagramm nach Figur 3 sind beispielhaft die Kennlinien der beiden wesentlichen
Komponenten einer Luftpolsterführung dargestellt, nämlich der eines typischen Lufterzeugers,
d.h. eines Gebläses (Graph B) und die eines Verbrauchers, d.h. einer Anzahl von Düsenöffnungen
in einem Leitkörper (Graph A). Aufgetragen ist jeweils der vom Erzeuger generierte
Volumenstrom Q bzw. der Volumenstrom durch den Verbraucher in Abhängigkeit vom Druck
p
v, d.h. dem Druck an dem als Drossel wirkenden Verbraucher bzw. die vom Erzeuger aufgrund
der Drosselwirkung beim Verbraucher sich ergebende Druckdifferenz. Die Kennlinie des
Verbrauchers mit den als Drossel wirkenden Düsenöffnungen (Graph A) beginnt im Nullpunkt
und steigt dann an. Die Kennlinie des Lufterzeugers (Graph B) hingegen erreicht ihren
maximalen Druck, wenn der Volumenstrom aufgrund der Drosselwirkung des Verbrauchers
gegen Null geht, d.h. in dem Falle, daß alle Düsenöffnungen geschlossen sind. Der
Betriebspunkt p
1 der Luftpolsterführung ergibt sich als Schnittpunkt zwischen den Kennlinien B des
Lufterzeugers A und des Luftverbrauchers.
[0019] Wird die Leistung des Erzeugers verändert, beispielsweise durch Drehzahländerung
des Gebläses, durch eine Drosselung in der Zuleitung zum Verbraucher oder durch einen
Bypass zur Verbraucherleitung, ändert sich zwar die Erzeugerkennlinie wie das durch
die gestrichelten Graphen B' und B'' in Figur 1 dargestellt ist. Als Betriebspunkte
für die Luftpolsterführung ergeben sich jedoch die Schnittpunkte mit der unveränderten
Verbraucherkennlinie. Entsprechend läßt sich durch eine Leistungsänderung des Gebläses
wie durch den fett gezeichneten Teil des Graphen A in der Figur 1 dargestellt der
Volumenstrom etwa proportional zu dem an den Düsen anliegenden Druck verändern. Da
die Strömungsgeschwindigkeit ihrerseits vom Druck abhängt, wie das in der Graphik
nach Figur 4 darstellt ist, läßt sie sich folglich durch ein Ändern der Leistung des
Gebläses bei fester Verbrauchercharakteristik die Strömungsgeschwindigkeit nicht unabhängig
vom Volumenstrom einstellen. Das hat die schon eingangs genannten Konsequenzen für
die Schwebehöhe des über die Luftpolsterführung geführten Bogens. Der an den Düsenöffnungen
des Leitkörpers anstehende Überdruck wird unter der Annahme verlustfreier Strömung
gemäß der nachstehenden Gleichung in Strömungsgeschwindigkeit umgesetzt:

[0020] Die beschleunigte Luft breitet sich durch die Formgebung der Düsen gleichmäßig zwischen
dem die Düsenöffnungen enthaltenen Leitkörper und dem darüber geführten Bogen aus.
Gemäß der Kontinuitätsgleichung

wonach der Volumenstrom durch die Düsenöffnungen aufgrund des daran anliegenden Kammerdruckes
p
v dem Volumenstrom Q
2 unter dem Bogen entspricht, ergibt sich für einen Querschnitt senkrecht durch die
Strömung unter dem Bogen

und somit für die Schwebehöhe

[0021] Bei den angegebenen Zusammenhängen gelten folgende
Bezeichnungen:
[0022]
- κ
- = Isentropenexponent
- pv
- = Dichte der Luft unter dem Vordruck der Kammer
- p0
- = Druck der Luftströmung unter dem Bogen (entspricht Atmosphärendruck)
- pv
- = Vordruck in der Kammer
- c0
- = Luftgeschwindigkeit im Kasten
- Q
- = Volumenstrom
- b
- = Breite des Querschnittes
- h
- = Schwebehöhe
- c
- = Strömungsgeschwindigkeit
[0023] Aus dieser Abhängigkeit läßt sich erkennen, daß die Schwebehöhe einer Luftpolsterführung
nur dann verändert werden kann, wenn der Quotient aus Volumenstrom und Strömungsgeschwindigkeit
verändert wird, d.h. wenn zwar der Volumenstrom, nicht aber gleichzeitig auch die
Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird oder wenn der Volumenstrom deutlich überproportional
zur Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird.
[0024] Da die Strömungsgeschwindigkeit wie schon gesagt, vom Druck p
v an den Düsenöffnungen abhängt, sollte sich dieser also, um das Ziel der Erfindung
zu erreichen, unabhängig, bzw. nicht proportional zum Volumenstrom durch die Düsen
ändern lassen. Gemäß dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird dies dadurch ermöglicht, daß die vom geführten Material bedeckte Anzahl der wirksamen
Düsenöffnungen veränderbar ist. Hierzu besteht die Kammer 13 unter dem Leitblech 13b,
die zusammen den Leitkörper einer Luftpolsterführung bilden, aus mehreren einzelnen
Kammern 16 a, b... in deren Luftzuführungsleitungen an der Unterseite sich jeweils
ein elektrisch ansteuerbares Ventil befindet. Die in die Bodenplatte 13a des Leitkörpers
mündenden Luftzuführungsleitungen sind mit 14 a, b und c beispielhaft bezeichnet und
die zugehörigen Ventilen mit 15 a,b und c. Den entsprechenden Kammern 16 a,b und c
des Leitkörpers sind im Leitblech jeweils Gruppen von Düsen zugeordnet, von denen
der besseren Übersichtlichkeit halber jede Gruppe nur als Einzeldüse 12 a bis c symbolisch
dargestellt ist. Versorgt werden die Kammern 16a, 16c gemeinsam von einem drehzahlregelbaren
Gebläse 17 aus. Das Gebläse 17 ist wie die Ventile 15a, 15b, 15c... an eine elektronische
Steuereinheit 19 angeschlossen, der vom zentralen Steuerrechner der Druckmaschine,
zu der der in Figur 1 darstellte Ausleger gehört, die Schwebehöhe h
soll des berührungslos geführten Bogens als Sollwert zugeleitet wird.
[0025] Dabei arbeitet die Steuerung folgendermaßen:
Soll die Schwebehöhe zu kleineren Werten hin verändert werden, so schaltet die Steuerung
19 einige der Ventile 15 ab und verringert damit die Zahl der wirksamen Düsenöffnungen.
Auf diese Weise verringert sich der Volumenstrom des in das Luftpolster eingeblasenen
Gases, während gleichzeitig aufgrund der höheren Drosselwirkung der Düsenanordnung
der vom Gebläse 17 erzeugte Druck ansteigt und somit auch die Strömungsgeschwindigkeit
des aus den Düsen 12 austretenden Luftstroms. Auf diese Weise ergibt sich für die
Luftpolsterführung im Diagramm nach Figur 3 ein Arbeitspunkt an der mit P2 bezeichneten
Stelle. Diese entspricht dem Schnittpunkt einer flacheren Verbraucherkennlinie A'
mit der unveränderten Erzeugerkennlinie B. Soll nun gleichzeitig die Strömungsgeschwindigkeit
unter dem Bogen an den vorherigen Wert angeglichen werden so wird zusätzlich noch
das Gebläse auf eine geringere Drehzahl geregelt, so daß sich die Erzeugerkennlinie
B'' und damit ein Arbeitspunkt an der mit P3 bezeichneten Stelle im Diagramm nach
Figur 2 ergibt.
[0026] Es ist klar, daß die Einteilung des Leitkörpers in einzelne Kammern 6 so erfolgen
muß, daß sich keine störenden Inhomogenitäten in der Schwebehöhe des Bogens ergeben.
[0027] Während im vorhergehenden Ausführungsbeispiel einzelne Gruppen von Düsen und damit
jeweils eine diskrete Anzahl von Düsenöffnungen im Düsenleitblech mit Blasluft versorgt
und damit

wirksam" geschaltet werden, ist im nächsten Ausführungsbeispiel nach Figur 6 die Veränderung
der Zahl der wirksamen Düsenöffnungen durch ein stufenloses arbeitendes Getriebe realisiert.
Gleiche Teile sind hier mit einer um 100 höheren Bezugsziffer versehen und werden
nicht nochmals erläutert. Hier ist die Kammer 113 des Leitkörpers durch zwei eingesetzte
Stege 115a,b in drei Abschnitte 116a,b,c unterteilt, von denen der Mittelabschnitt
116c über eine Schlauchleitung 118 mit einem Gebläse 117 verbunden sind. Die beiden
Stege 115a und 115b lassen sich gegenläufig zueinander mit Hilfe von Gewindespindeln
114a und 114b mit Hilfe eines an die Steuerung 119 angeschlossenen Motors 120 und
Zahnriemens 110 verstellen. Auf diese Weise läßt sich die Größe der beiden Kammern
116a und 116b verändern, die nicht an das Gebläse 117 angeschlossen sind und somit
die ihnen zugeordneten darüber befindlichen Düsen inaktivieren.
[0028] Um den Volumenstrom und damit die Schwebehöhe des über dem Leitblech 113b geförderten
Bogens zu erhöhen, werden also die Kammern 116a und 116c durch Verschieben der Stege
115a und 115b verkleinert und umgekehrt.
[0029] Im nächsten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 7a und b läßt sich der Volumenstrom
der Luftpolsterführung unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit ändern, indem die
Querschnitte einzelner Düsenöffnungen bzw. Gruppen von Düsenöffnungen oder aller Düsenöffnungen
veränderbar sind. Hierzu sind im Leitblech 213b, über dem der Bogen 201 schwebt, in
an sich bekannter Art und Weise Düsenöffnungen durch einen Präge/Stanzvorgang eingebracht,
so daß sich in den Leitkörper nach innen hineinragende Zungen 212a,b,c.... ergeben,
über die der Luftstrom des Überdrucks in der Kammer 213 des Leitkörpers unter den
geführten Bogen 201 gelangen kann. An die Unterseite der Zungen 212a,b,c.... aus zum
Beispiel Stahlblech sind mit Metallstreifen 214a eines anderen Materials wie zum Beispiel
Aluminium aufgeklebt, so daß sich im Bereich der beweglichen Zungen 212 der Düsen
eine Bimetalleigenschaft ergibt. Gleichzeitig ist im Zuführungsrohr 218, das die Kammer
213 mit dem regelbaren Gebläse 217 verbindet, die Heizspirale 216 einer steuerbaren
Heizung 215 eingebracht. Durch Änderung der Heizleistung läßt sich somit die Temperatur
der der Kammer 213 zugeführten Luft ändern, wodurch sich die Zungen 212/214 der Düsen
im Bogenleitblech 213b verformen und den Querschnitt der Düsenöffnungen entsprechend
verkleinern oder vergrößern. Von der Steuerung 219 werden die Heizleistung und die
Drehzahl des Gebläses 217 so eingestellt, daß sich die Strömungsgeschwindigkeit c
des aus den Düsen austretenden Luftstroms und der Luftvolumenstrom Q unabhängig voneinander
den für den Bogen 201 optimalen Gegebenheiten anpassen lassen.
[0030] Ein gesteuertes Verbiegen der nachgiebigen Zungen der Düsenöffnungen läßt sich jedoch
auch auf andere Weise bewerkstelligen, wie das in Figur 8a skizziert ist. Dort sind
den Zungen 312 der Düsen im Leitblech 313b des Leitkörpers um eine Welle 315 drehende
Exzenterscheiben 316 zugeordnet, mit deren Hilfe die flexiblen Zungen 312 teilweise
geschlossen werden können. Die Welle 315 ist beispielsweise an einen hier nicht dargestellten
Schrittmotor angeschlossen, der seinerseits wieder mit einer Steuerung verbunden ist,
über die sich die Winkelstellung der Welle 315 und damit die Querschnittsfläche der
Düsen und ggf. die Leistung des Druckluftversorgers einstellen lassen.
[0031] Natürlich läßt sich die Querschnittfläche der Düsenöffnungen auch durch elektrisch
betätigbare Schieber 318, Klappen, oder dergleichen verändern, wie das in Figur 8b
dargestellt ist, ohne daß die Düsenzungen selbst federnd ausgebildet und verformt
werden müssen.
[0032] In Figur 9 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Hier ist der Leitkörper 413, über den der Bogen 401 geführt wird, in drei parallele
sich nebeneinander über die in Laufrichtung des Bogens erstreckende Kammern 416a,
416b und 416c eingeteilt, die jeweils an einen eigenen Luftversorger angeschlossen
sind.
Die Kammern 416a und 416c sind jeweils an ein Gasgebläse 417a bzw. 417c angeschlossen,
mit dem sich relativ hohe Vordrucke p
0 bei kleinen Volumenströmen erzielen lassen. Die mittlere Kammer 416b wird von einem
Axiallüfter 417b versorgt, der bereits bei geringen Druckdifferenzen hohe Luftvolumenströme
liefert. Die Begrenzungen der drei Kammern müssen nicht geradlinig wie in der Figur
10 gezeichnet verlaufen, sondern können auch gezackt verlaufen, um die wie noch beschrieben
unterschiedlichen aus den Düsen 417 des Leitblechs 413b austretenden Luftströme unter
dem geführten Bogen 401 möglichst gut zu vermischen.
[0033] Die Kammern 416a und 416c einerseits und die Kammer 416b andererseits weisen nun
stark unterschiedliche Verbraucherkennlinien auf. Entsprechend treten durch die zugeordneten
Düsen 412a und 412c einerseits und 412b andererseits sehr unterschiedliche große Volumenströme
mit stark voneinander abweichenden Strömungsgeschwindigkeiten aus. Durch Mischung
der Tragluftströmungen stellt sich anhand der Mischungsregel ein Mittelwert der Strömungsgeschwindigkeit
für die addierten Volumenströme ein. Durch gezielte Veränderungen der Parameter in
den Kammern 416a und 416c bzw. 416b andererseits ist es nun möglich die effektive
auf den Bogen wirkende Tragluftströmung in bezug auf die Strömungsgeschwindigkeit
c und dem Volumenstrom Q unabhängig voneinander einzustellen. Dies sei nachfolgend
anhand des Diagramms nach Figur 10 verdeutlicht:
[0034] Die Verbraucherkennlinie A1 der mittleren Kammer 416b verläuft relativ steil. Bei
niedrigem Druck wird bereits ein hoher Volumenstrom erzielt. Folglich wird ein großes
Luftvolumen mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit unter den Bogen 401 eingespühlt.
Dies wird erreicht durch eine große Anzahl von Düsen im Bogenleitblech 413a, also
durch eine hohen Düsendichte, oder durch Düsen mit entsprechend großen Öffnungsquerschnitten.
[0035] Die Verbraucherkennlinien A2 der beiden äußeren Kammern 416a und 416c verlaufen hingegen
relativ flach. Um ausreichend Luft durch die Düsen zu pressen, wird eine hohe Druckdifferenz
angelegt. Da der Vordruck in den Kammern 416a und 416c somit hoch ist, strömt die
Luft mit hoher Geschwindigkeit aus den diesen Kammern zugeordneten Düsen aus. Erreicht
wird das durch eine niedrige Düsendichte oder durch Düsen mit sehr engen Drosselquerschnitten.
Im Diagramm nach Figur 10 sind die Kennlinien der Kammern 416 und der Gebläse 417
gemeinsam eingezeichnet. Für die beiden unterschiedlichen Kammertypen ergeben sich
dann in Verbindung mit den beiden unterschiedlichen Gebläsen bzw. Lüftertypen die
mit P1 und P2 bezeichneten Arbeitspunkte.
[0036] Die aus der mittleren Kammer 416b ausströmende Luft erhält durch die Anordnung der
Düsen eine zu den beiden äußeren Kammern 416a und c hin gerichtete Strömungsrichtung.
Das große Luftvolumen dieser Kammer strömt mit niedriger Geschwindigkeit zwischen
das Leitblech 413a und den Bogen 401. Diese mittlere Kammer 416b ist relativ schmal.
[0037] Über den beiden äußeren Kammern 416a und 416c vermischt sich die aus der ersten Kammer
416b austretende Luft mit der aus den Kammern 416a und 416c. Hierbei addieren sich
die Volumenströme und die Geschwindigkeiten mischen sich gewichtet nach den Anteilen
der Volumenströme. Werden die Verbraucherkennlinien der Kammern sehr unterschiedlich
gewählt, so ergibt sich ein breites Spektrum der durch Vermischung beider Luftströme
erzielbaren Arbeitspunkte. Auf diese Weise läßt sich nun einfach allein durch entsprechende
Steuerung der Drehzahl der Gasgebläse 417a und c bzw. des Axiallüfters 417b, der in
das Luftpolster eingeblasene Volumenstrom und die sich nach der Mischungsregel einstellende
mittlere Strömungsgeschwindigkeit

unabhängig von einander einstellen und somit auch die Schwebehöhe des Bogens 401
über dem Leitblech 413b in weiten Grenzen nach Bedarf auswählen. Das Ausmaß, in dem
sich die Schwebehöhe ändern läßt, hängt natürlich vom Verhältnis der Flächen der Düsenöffnungen
der Kammern 416a und c einerseits und 416b andererseits ab. Es sollte etwa einen Faktor
2 bis 20 betragen.
[0038] Die sich aufgrund dieser Formel einstellende Schwebehöhe des Bogens ist in dem dreidimensionalen
Diagramm nach Figur 11 dargestellt. Dort sind in den beiden Ordinaten die Drücke in
den Kammern 416a,c bzw. 416b aufgetragen und in der Koordinate die Schwebehöhe. Dabei
wird vorausgesetzt, daß die Lufterzeuger und Luftverbraucher die in dem Diagramm nach
Figur 10 dargestellten Kennlinien besitzen. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, daß
sich die Schwebehöhe des Bogens etwa um den Faktor 3 ändern läßt durch Variation der
Drücke in den Kammern 416, indem die entsprechenden Gebläse 417 von der Steuerung
419 zum Beispiel unter Vorgabe der gewünschten Schwebehöhe verändert werden. Hierbei
kann die Anpassung nach folgenden Parametern erfolgen:
a) der Druck in der mittleren Kammer 416b wird verändert. Hierdurch ändert sich der
Volumenstrom der gesamten Luftpolsterführung sehr stark, während die mittlere Geschwindigkeit
des Luftstroms nahezu unverändert bleibt. Die Schwebehöhe ändert sich hierbei etwa
proportional der Änderung des Volumenstroms, der von der mittleren Kammer 416b ausgeht.
b) Stabilität: Beobachtungen zeigen, daß der Widerstand, den die Luftpolsterführung
dem in das Luftpolster eintauchenden Bogen und somit einer Annäherung an das Bogenleitblech
413b entgegenbringt, vor allem von der Strömungsgeschwindigkeit abhängt. Je größer
die Strömungsgeschwindigkeit um so stärker ist das Beharrungsvermögen der Luftströmung
und somit auch die Reaktionskraft gegen Störungen des Luftpolsters. Um die Stabilität
der Führung zu steigern, kann daher der Druck der äußeren Kammern 416a und 416c gesteigert
werden.
[0039] Dünne Papiere reagieren durch hochfrequente Schwingungen auf zu hohe Strömungsgeschwindigkeiten.
Hier kann der Druck in beiden äußeren Kammern zurückgenommen werden, um eine

sanftere" Führung auf etwa gleichem Schwebeniveau zu bewirken.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 12a und b
dargestellt. Dort wird der zum Beispiel im Widerdruck auf der Rückseite zu bedruckende
Bogen 501 von einer Übergabetrommel 502 zwischen zwei Druckzylindern 503 und 504 befördert.
Um einen sicheren und abschmierfreien Bogenlauf zwischen den Druckwerken zu gewährleisten,
ist unterhalb der Übergabetrommel in einem geringen Abstand zu dem von den Greifern
der Trommel 502 beschriebenen Kreisbogen eine im Schnitt halbkreisförmige Luftpolsterführung
angeordnet. Die Aufsicht auf das ebenfalls halbkreisförmige Bogenleitblech dieser
Luftpolsterführung zeigt Figur 12b. Dort ist durch die gestrichelten Linien angedeutet,
daß die Kammer 513 unterhalb der Düsenöffnungen in verschiedene Bereiche 513a bis
513h unterteilt ist, wobei jeder Teilkammer ein Lufterzeuger 517a-h zugeordnet ist.
Bei den Lufterzeugern 513a, b und 513 g, h handelt es sich um Gasgebläse, die wenige
an den äußereren Rändern der Bogenführung angeordneten Düsen mit einem relativ hohen
Vordruck pversorgenHingegen werden die vier mittleren in Bogenlaufrichtung hintereinander
angeordneten Bereiche 513 c,d,e und f bzw. die ihnen zugeordneten, auf dem Bogenleitblech
dicht an dicht angeordneten Düsen von vier Axiallüftern 417c-d versorgt, die einen
hohen Volumenstrom erzeugen. Die Einstellung der Schwebehöhe h des Bogens 501 über
dem Bogenleitblech erfolgt ähnlich wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 9 beschrieben.
1. Luftpolsterführung für bogen- oder bahnförmige Materialien, insbesondere für bedruckte
Papierbögen in einer Druckmaschine, bei der sich das geführte bogen- oder bahnförmige
Material auf einem Tragluftpolster über mindestens einem Leitkörper mit Düsenöffnungen
abstützt, durch die Luft zwischen den Leitkörper und das geführte Material geblasen
wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der aus den Düsen austretende Luftvolumenstrom (Q) und/oder die Strömungsgeschwindigkeit
(c) zwischen Leitkörper (3; 13; 113; 213; 313b; 413a,b,c; 513) und geführtem Material
(4; 201; 301; 401; 501) unabhängig voneinander einstellbar sind derart, daß die Proportionalität
zwischen beiden Größen aufgehoben ist.
2. Luftpolsterführung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vom geführten Material bedeckte Anzahl der wirksamen Düsenöffnungen (5; 12a-c;
112a; 212a-c; 312; 412a-c; 312; 412a-c; 512) veränderbar ist.
3. Luftpolsterführung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Leitkörper mehrere Gruppen (12a-c) von Düsen enthält, wobei jede Gruppe von
Düsen separat an- bzw. abschaltbar mit Blasluft versorgt ist.
4. Luftpolsterführung nach Anspruch 3,
wobei die Gruppen (12a-c) von Düsen über Schaltventile (15a-c) an einen gemeinsamen
Blasluftgenerator (17) angeschlossen sind.
5. Luftpolsterführung nach Anspruch 3,
wobei jede Gruppe von Düsen an einen separaten Blasluftgenerator angeschlossen ist.
6. Luftpolsterführung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die wirksamen Querschnitte einzelner Düsenöffnungen, einzelner Gruppen von Düsenöffnungen
oder aller Düsenöffnungen (212a-c; 312;322) veränderbar sind.
7. Luftpolsterführung nach Anspruch 6,
wobei die Querschnitte der Düsenöffnungen durch elektrisch betätigbare Klappen, Schieber
(318a) oder dergleichen veränderbar sind.
8. Luftpolsterführung nach Anspruch 6,
wobei die Düsen klappenförmige nachgiebige Zungen (312) besitzen, die gesteuert verformbar
sind.
9. Luftpolsterführung nach Anspruch 8,
gekennzeichnet durch
elektrisch betätigbare Stellgetriebe (315; 316) zur Verformung der Zungen.
10. Luftpolsterführung nach Anspruch 8,
wobei die Zungen (212/214) als Bimetallstreifen ausgebildet sind und eine Heizeinrichtung
(215/216) für den Luftstrom vorgesehen ist.
11. Luftpolsterführung nach Anspruch 8,
wobei sich die Zungen unter dem Einfluß der sich an den Düsen ausbildenden Druckdifferenz
(pv - p0) verformen.
12. Luftpolsterführung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Leitkörper mindestens zwei Gruppen ( 412a/c; 412b) von Düsen enthält und die
Gruppen unterschiedliche Verbraucherkennlinien (A1, A2) besitzen, und daß die Drücke
(Pv1, Pv2) zur Versorgung der Gruppen von Düsen unabhängig voneinander regelbar sind.
13. Luftpolsterführung nach Anspruch 12,
wobei die Summe der Drosselflächen der Düsen beider Gruppen (412a/c, 412b) sich mindestens
um einen Faktor 2 unterscheidet.
14. Luftpolsterführung nach Anspruch 12,
wobei die einzelnen Gruppen (412a/c, 412b) von Düsen an unterschiedliche Blasluftgeneratoren
(Gebläse 417a/c, Ejektor, Axialventilator (417b)) angeschlossen sind.
15. Luftpolsterführung nach einem der Ansprüche 1-14,
gekennzeichnet durch
eine elektrische Steuereinrichtung (19; 119; 219; 419), der die Schwebehöhe (hsoll) des von dem Luftpolster geführten Materials (201; 401)oder das Maß ihrer Veränderung
als Sollwert eingebbar ist und die danach Stellgrößen für die Veränderung des aus
den Düsenöffnungen ausströmenden Luftvolumens (Q) und/oder der Strömungsgeschwindigkeit
(c) zwischen Leitkörper und geführtem Material ermittelt.
16. Bogenoffsetdruckmaschine mit einer Luftpolsterführung (3) für die bedruckten Bögen
(4) nach einem der Ansprüche 1 - 15 im Ausleger (1) der Maschine.
17. Bogenoffsetdruckmaschine mit einer Luftpolsterführung (513) für die bedruckten Bögen
nach einem der Ansprüche 1-15 im Bereich der Bogenüberführung (501) oder Wendung zwischen
zwei Druckzylindern der Maschine.
18. Verfahren zur Einstellung der Schwebehöhe von bogen- oder bahnförmigen Materialien
in einer Luftpolsterführung, bei der sich das geführte Material auf einem Tragluftpolster
über mindestens einem Leitkörper abstützt und über Düsen in dem Leitkörper Luft unter
das geführte Material geblasen wird, wobei der Quotient zwischen dem durch die Düsen
eingeblasenen Luftvolumenstrom (Q) und der Strömungsgeschwindigkeit (c) der Luft zwischen
Leitkörper und geführtem Material verändert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18,
wobei der Leitkörper mindestens zwei Gruppen (412a/c, 412b; 512a/b/g/h, 512 c/d/e/f)
von Düsen mit um mindestens dem Faktor 2 unterschiedlichen Verbraucherkennlinien der
Gruppen enthält und das Verhältnis der Luftdrücke (Pv1, Pv2) zueinander verändert wird, mit denen die Gruppen von Düsen versorgt werden.
20. Verfahren nach Anspruch 18,
wobei die wirksamen Querschnitte der Düsen oder einzelner Gruppen von Düsen verändert
werden.