[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Flüssigkeitsdosierung,
z.B. zur Farbdosierung, gemäß dem jeweiligen Oberbegriff der Ansprüche 1 und 8.
[0002] Aus dem Stand der Technik sind vielfältige Vorrichtungen zur Dosierung von Farbe
mit Hilfe einer Rakel bekannt. Die Rakel wird dabei zumeist eingesetzt, um die Farbschichtdicke
auf einer farbführenden Walze zu beeinflussen, d. h. durch Einstellung des Abstandes
der Rakelkante von der Walzenoberfläche wird die Dicke des zu erzeugenden Farbfilms
bestimmt.
[0003] Die in der US 3,037,451 in Figur 5 gezeigte Ausführungsform weist ein Rakelmesser
52 auf, das bezüglich der Oberfläche der Walze 53 abstandsveränderbar ist und dessen
der Walze 53 zugewandte Fläche eben ausgebildet ist. Mittels der Kante des Rakelmessers
52 wird Druckfarbe von der Oberfläche der Walze 53 abgerakelt und so die Dicke des
Farbfilms 55 bestimmt.
[0004] Die in der US 4,007,682 in Figur 2 gezeigte Ausführungsform zeigt ein lediglich an
seiner Rakelkante keilförmig zulaufendes, ansonsten ebenes Rakelmesser 18, welches
zur Bestimmung der Dicke des auf der Oberfläche der Walze 16 befindlichen Farbfilms
dient.
[0005] Die in der US 4,184,429 in Figur 3 gezeigte Ausführungsform eines Rakelmessers 4
zeigt dessen ebene Ausbildung. Das Rakelmesser 4 weist im Bereich seiner Rakelkante
einen keilförmigen Abschnitt 7 von geringer Ausdehnung auf, der sich durch Abrieb
im Bereich der Rakelkante bildet.
[0006] Die in der US 4,699,055 in Figur 9 gezeigte Ausführungsform einer Dosiervorrichtung
weist eine um die Oberfläche einer Walze gebogene Fläche 82 auf, die mittels einer
krafterzeugenden Einheit 85 zur Erzeugung eines dünneren Farbfilms durch Biegung enger
an die Walzenoberfläche herangeführt werden kann. Die Vorrichtung weist gegenüber
den anderen Dokumenten des Standes der Technik jedoch keine speziell zur Farbspaltung
ausgebildete Rakelkante auf, da bei dieser Ausführungsform die Farbdickeneinstellung
aufgrund der Pressung auch ohne eine auf solche Weise ausgebildete Rakelkante möglich
ist.
[0007] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und
ein verbessertes Verfahren zur Flüssigkeitsdosierung zu schaffen.
[0008] Es ist eine weitere oder alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Farbdosierung
mit einfachen Mitteln bzw. mit einfachen Maßnahmen bei zugleich verbesserter Genauigkeit
zu ermöglichen.
[0009] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Dosierung von Flüssigkeit für eine Bedruckstoff
verarbeitende Maschine mit einer rotierenden Walze mit einer Walzenoberfläche und
einem Walzenkrümmungsradius, wobei die Walzenoberfläche einen Flüssigkeitsfilm trägt,
und mit einem Dosierelement, zeichnet sich dadurch aus, dass das Dosierelement eine
Kante zur Spaltung des Flüssigkeitsfilms und eine der Walzenoberfläche zugewandte
erste konkave Fläche umfasst und bezüglich der Walzenoberfläche abstandsveränderbar
ist.
[0010] Die erste konkave Fläche erstreckt sich vorzugsweise über einen Bereich des Dosierelements,
der größer als der Bereich der Kante des Dosierelements ist, insbesondere sich über
im Wesentlichen die gesamte Ausdehnung des Dosierelements und/oder über einen (nicht
vernachlässigbaren) Bogenbereich der Walze von z. B. mehr als etwa 1 oder 2% erstreckt.
Die jeweilige Richtung der genannten Bereiche sowie der genannten Ausdehnung ist dabei
im Wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung der Walzenoberfläche zu verstehen.
[0011] Die Kante des Dosierelements ist vorzugsweise zur verbesserten Farbspaltung ausgebildet,
d. h. die Kante ist z. B. spitz, keilförmig oder scharfkantig zulaufend ausgebildet.
[0012] Durch das Zusammenwirken der Kante des Dosierelements zur Farbspaltung und die konkave
Ausbildung der ersten Fläche des Dosierelements zur Farbdosierung wird auf erfindungsgemäße
Weise die Farbdosierung insgesamt, d. h. die Erzeugung einer Farbschicht gewünschter
Dicke, erheblich verbessert.
[0013] Die erste konkave Fläche bewirkt dabei bessere Strömungseigenschaften und reduziert
den auf das Dosierelement wirkenden Druck der Farbe.
[0014] Das Dosierelement umfasst vorzugsweise eine der ersten konkaven Fläche gegenüberliegende
zweite konkave Fläche. Die beiden konkaven Flächen ermöglichen eine weitere Reduzierung
des herrschenden Drucks der Farbe. Die zweite konkave Fläche dient zudem der verbesserten
Führung von nicht benötigter, abgerakelter Farbe.
[0015] Der Krümmungsradius der ersten konkaven Fläche entspricht vorzugsweise im Wesentlichen
dem Krümmungsradius der Walze.
[0016] Die erste konkave Fläche kann vorzugsweise einem Bogen von 5° bis 10° oder mehr als10°
der Walzenoberfläche entsprechen. Dadurch wird ein nicht unerheblicher Bogenbereich
der Walzenoberfläche von der konkaven Fläche überdeckt, welcher wesentlich größer
als ein Bogenbereich eines nur durch Abnutzung entstehenden Kantenbereichs des Dosierelements
ist.
[0017] Das Dosierelement ist vorzugsweise steif und weist eine erste untere Fläche auf,
die vorzugsweise horizontal angeordnet ist, um ein Rückfließen der Flüssigkeit von
der zweiten konkaven Fläche in einen Vorratsbehälter zu ermöglichen. Das Dosierelement
kann z.B. aus Metall, beispielsweise Edelstahl, gefertigt sein.
[0018] Bei der Flüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um Druckfarbe. Es kann sich jedoch
z.B. auch um Feuchtmittel oder eine andere im Druckprozess verwendete Flüssigkeit
(eine sogenannte lithografische Flüssigkeit) handeln.
[0019] Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Dosierung einer Flüssigkeit in einer Druckmaschine,
bei dem Flüssigkeit einem Vorratsbehälter zugeführt und eine Walze zur Bildung eines
Flüssigkeitsfilms auf der Oberfläche der Walze gedreht wird, zeichnet sich dadurch
aus, dass der Flüssigkeitsfilm an einer Kante eines Dosierelements, das eine der Walzenoberfläche
zugewandte konkave Fläche umfasst, gespalten wird.
[0020] Die Oberflächengeschwindigkeit der Walze entspricht vorzugsweise im Wesentlichen
der eines Platten- oder Formzylinders der Druckmaschine.
[0021] Das erfindungsgemäße Dosierelement mit konkaver Fläche ermöglicht in vorteilhafter
Weise Walzengeschwindigkeiten, welche der Geschwindigkeit der Druckmaschine entsprechen.
[0022] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen im
Hinblick auf die beigefügten, nachfolgend aufgeführten Zeichnungen näher erläutert.
[0023] Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Flüssigkeitsdosierung; und
- Fig. 2
- eine detailliertere Darstellung der durch die konkaven Flächen bewirkten Flüssigkeitsspaltung.
[0024] Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
10 zur Zufuhr und Dosierung von Flüssigkeit, z.B. von Farbe oder Feuchtmittel, in
einer Druckmaschine 30 mit einem Platten- oder Formzylinder 32.
[0025] Die Vorrichtung 10, welche hier beispielhaft Farbe dosiert, umfasst einen Farb-Vorratsbehälter
12, eine Farbkastenwalze 14 zur Entnahme von Farbe aus dem Vorratsbehälter 12, und
mindestens ein Dosierelement 20 (welches auch als Rakel bezeichnet werden kann). Die
Farbkastenwalze 14 umfasst eine Walzenoberfläche 16.
[0026] Das Dosierelement 20 umfasst eine der Oberfläche 16 zugewandte erste konkave Fläche
22 und kann - wie gezeigt - eine von der ersten konkaven Fläche 22 abgewandte zweite
konkave Fläche 24 aufweisen. Die erste und die zweite konkave Fläche treffen in einer
Kante 36 (welche auch als Rakelkante bezeichnet werden kann) aufeinander, die in Fig.
2 näher dargestellt ist.
[0027] Die zweite konkave Fläche 24 kann an ihrem der Kante 36 abgewandten Ende in eine
dem Behälter 12 zugewandte ebene Bodenfläche des Dosierelements 20 münden, so dass
die Farbe z.B. in Form von Tropfen 11 aufgrund der Schwerkraft in den Behälter 12
zurückgefördert wird. Die zweite konkave Fläche 24 könnte jedoch auch eben oder teilkreisförmig
ausgebildet sein oder eine beliebige andere Form aufweisen.
[0028] Das Dosierelement 20 ist bezüglich der Farbkastenwalze 14 mittels einer Steuerung
40, bei der es sich auch um die Steuerung der Druckmaschine 30 handeln kann, zur Einstellung
eines Abstands D zwischen der Außenfläche 16 und der ersten konkaven Fläche 22 steuerungstechnisch
verbunden. Die Steuerung kann dabei bekannte Verstellmechanismen wie z. B. motorisch
angetriebene Stellschrauben ansteuern.
[0029] Die erste konkave Fläche 22 kann einen dem Krümmungsradius der Farbkastenwalze ähnlichen
oder im Wesentlichen entsprechenden Krümmungsradius aufweisen, wodurch die am Dosierelement
20 auftretenden Andrückkräfte reduziert werden. Der gewählte Krümmungsradius der Fläche
22 ist abhängig vom Krümmungsradius der Farbkastenwalze 14 und vom üblichen Betriebsabstand
D. Der Abstand D sollte entlang dem Bogen A, in dem die Fläche 22 der Fläche 16 zugewandt
ist, so konstant wie möglich gehalten werden, um die durch die Flüssigkeit hervorgerufenen
Druckveränderungen zu minimieren.
[0030] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können der Krümmungsradius der Farbkastenwalze
z.B. 6,35 cm (2,5 Zoll) und der Krümmungsradius der konkaven Fläche beispielsweise
6,36 cm (2,504 Zoll) betragen. Die Krümmungsradien entsprechen einander vorzugsweise
bis auf 10% oder weniger genau.
[0031] Die Bewegung des Dosierelements 20 erfolgt vorzugsweise in der Weise, dass sich die
Kante 36 entlang einer vom Mittelpunkt der Walze 14 ausgehenden radialen Linie 35
bewegt.
[0032] Die erste konkave Fläche 22 kann z.B. einem Bogen A von etwa 5° oder mehr der Walzenoberfläche
entsprechen.
[0033] Sobald der Farbfilm auf der Walze 14 das Dosierelement 20 passiert hat, kann der
Farbfilm auf eine Reduzierwalze 40 übertragen werden, die einen geringen Anteil der
Farbe, z.B. 1/100, der dosierten Farbe auf der Walze 14 auf den (hier durch eine einzelne
Walze dargestellten) Farbwalzenzug 50 überträgt. Von dort wird die Farbe auf den Platten-
oder Formzylinder 32 der Druckmaschine 30 übertragen.
[0034] Fig. 2 ist eine detaillierte Darstellung der Farbspaltung an dem Dosierelement 20.
Die konkaven Flächen 22 und 24 treffen an der am äußersten Ende flachen, z.B. 0,025
cm (0,010 Zoll) dicken Vorderkante 36 keilförmige aufeinander. Der Farbfilm wird an
der Kante 36 gespalten, so dass ein Teil der Farbe zwischen der Oberfläche 16 und
der konkaven Fläche 22 hindurchläuft und ein anderer Teil des Farbfilms 13 von der
Walzenfläche 16 weggefördert wird.
[0035] Auf diese Weise kann ein in der Regel lineares Geschwindigkeitsprofil entstehen,
das durch das Bezugszeichen V angedeutet ist, wobei die Geschwindigkeit an der feststehenden
Fläche 22 Null beträgt und die Geschwindigkeit an der sich bewegenden Fläche 16 der
Oberflächengeschwindigkeit der Walze 14 entspricht. Wenn der Farbfilm das Dosierelement
20 verlässt, wird das Geschwindigkeitsprofil über die gesamte Dicke des Farbfilms
vergleichmäßigt, so dass die Geschwindigkeit des Farbfilms der Oberflächengeschwindigkeit
der Walze 14 entspricht.
[0036] Theoretisch reduziert sich die Dicke des auslaufenden Farbfilms nach dem Dosierelement
20 bei gegebener Abstandseinstellung D auf die Hälfte der Dicke des einlaufenden Farbfilms.
Es kann sich jedoch aufgrund anderer Faktoren, z.B. des Staudrucks an der Kante, des
Luftwiderstands und der Schwerkraft auch ein abweichender Wert für die Dicke des Flüssigkeitsfilms
nach der konkaven Fläche ergeben. Derartige geringfügige Abweichungen sind hier mit
eingeschlossen und werden bei der Abstandseinstellung berücksichtigt. Das lineare
Geschwindigkeitsprofil V kann demgemäß dazu beitragen, die auslaufende Filmdicke einzustellen,
da deren Verhältnis zum Abstand D im Wesentlichen konstant ist.
[0037] Das Dosierelement 20 kann z.B. aus Edelstahl bestehen und ist vorzugsweise steif.
Die Flexibilität der Kante 36 in Richtung des Abstands D ist so zu wählen, dass Bewegungen
der Kante in dieser Richtung im Toleranzbereich der eingestellten zu erzeugenden Filmdicke
liegen.
[0038] Die Oberflächengeschwindigkeit der Walze 14 kann im Wesentlichen der Geschwindigkeit
der Druckmaschine, d.h. der Oberflächengeschwindigkeit des Platten- oder Formzylinders
32 von z.B. 244 m/min (800 Fuß/min) oder mehr entsprechen
[0039] In Axialrichtung kann entlang der Walze 14 eine Vielzahl von benachbart angeordneten
erfindungsgemäßen Dosierelementen vorgesehen sein. Die Dosierelemente bilden in diesem
Fall Farbzonen, die einzeln entsprechend der axial unterschiedlichen Filmdicke einstellbar
sind.
[0040] Durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen kanteaufweisenden-konkavkeilförmigen Dosierelements
- kurz: 3K-Dosierelement - (d. h. wenigstens eine Keilfläche ist konkav ausgebildet
und läuft in einer Kante des Dosierelements aus) kann die Dosierung der Flüssigkeit
erheblich verbessert werden. Der zugeführte Flüssigkeitsfilm wird zunächst an der
Kante gespalten und anschließend durch die konkave Keilfläche, bzw. deren Abstand
zu einer Walze, präzise dosiert.
Liste der Bezugszeichen
[0041]
- 10
- Vorrichtung zur Zufuhr von Farbe
- 11
- Farbtropfen
- 12
- Farbvorratsbehälter
- 13
- Farbfilm
- 14
- Farbkastenwalze
- 16
- Walzenoberfläche
- 20
- Dosierelement
- 22
- erste konkave Fläche
- 24
- zweite konkave Fläche
- 30
- Druckmaschine
- 32
- Platten-/Formzylinder
- 35
- Radiallinie
- 36
- Kante
- 40
- Steuerung
- 40
- Reduzierwalze
- 50
- Farbwalzenzug
- A
- Bogen
- D
- Abstand
- V
- lineares Geschwindigkeitsprofil
1. Vorrichtung (10) zur Dosierung von Flüssigkeit für eine Bedruckstoff verarbeitende
Maschine (30) mit einer rotierenden Walze (14) mit einer Walzenoberfläche (16) und
einem Walzenkrümmungsradius, wobei die Walzenoberfläche einen Flüssigkeitsfilm (13)
trägt, und mit einem Dosierelement (20),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dosierelement (20) eine Kante (36) zur Spaltung des Flüssigkeitsfilms (13) und
eine der Walzenoberfläche (16) zugewandte erste konkave Fläche (22) umfasst und bezüglich
der Walzenoberfläche (16) abstandsveränderbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dosierelement (20) eine der ersten konkaven Fläche (22) gegenüber angeordnete
zweite konkave Fläche (24) umfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste konkave Fläche (22) einen Krümmungsradius aufweist, welcher dem Krümmungsradius
der Walze (14) im Wesentlichen entspricht.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste konkave Fläche (22) einem Bogen von etwa 5° bis 10° oder mehr als 10° der
Walzenfläche (16) entspricht.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dosierelement (20) steif und insbesondere aus Edelstahl gefertigt ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kante (36) bezüglich der Walze (14) radial bewegbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dicke (D) des Flüssigkeitsfilms (13) nach der Spaltung durch das Dosierelement
(20) ungefähr dem halben durchschnittlichen Abstand zwischen der konkaven Fläche (22)
und der Walzenoberfläche (16) entspricht.
8. Verfahren zur Dosierung einer Flüssigkeit in einer Druckmaschine (30) mit den Schritten:
Zufuhr von Flüssigkeit zu einem Vorratsbehälter (12), Drehen einer Walze (14) zur
Bildung eines Flüssigkeitsfilms (13) auf der Oberfläche (16) der Walze (14)
gekennzeichnet durch
den folgenden Schritt:
Spalten des Flüssigkeitsfilms (13) an einer Kante (36) eines Dosierelements (20),
das eine der Walzenoberfläche (16) zugewandte konkave Fläche (22) umfasst.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Oberflächengeschwindigkeit der Walze (14) im Wesentlichen der Oberflächengeschwindigkeit
eines Platten- oder Formzylinders (32) der Druckmaschine (30) entspricht.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abstand des Dosierelements (20) bezüglich der Walze (14) verändert, insbesondere
im Wesentlichen radial verändert wird.