Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Flüssigkeitsdosierung, z.B. zur Farbdosierung, gemäß dem jeweiligen Oberbegriff der Ansprüche 1 und 9.
Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren sind aus der
Die in der
Die in der
Die in der
Die in der
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Flüssigkeitsdosierung zu schaffen.
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.
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.
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.
Die Kante des Dosierelements ist vorzugsweise zur verbesserten Farbspaltung ausgebildet, d. h. die Kante ist z. B. spitz, keilförmig oder scharfkantig zulaufend ausgebildet.
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.
Die erste konkave Fläche bewirkt dabei bessere Strömungseigenschaften und reduziert den auf das Dosierelement wirkenden Druck der Farbe.
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.
Der Krümmungsradius der ersten konkaven Fläche entspricht vorzugsweise im Wesentlichen dem Krümmungsradius der Walze.
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.
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.
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.
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.
Die Oberflächengeschwindigkeit der Walze entspricht vorzugsweise im Wesentlichen der eines Platten- oder Formzylinders der Druckmaschine.
Das erfindungsgemäße Dosierelement mit konkaver Fläche ermöglicht in vorteilhafter Weise Walzengeschwindigkeiten, welche der Geschwindigkeit der Druckmaschine entsprechen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen im Hinblick auf die beigefügten, nachfolgend aufgeführten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
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.
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
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.
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.
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.
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.
Die Bewegung des Dosierelements 20 erfolgt erfindungsgemäß in der Weise, dass sich die Kante 36 entlang einer vom Mittelpunkt der Walze 14 ausgehenden radialen Linie 35 bewegt.
Die erste konkave Fläche 22 kann z.B. einem Bogen A von etwa 5° oder mehr der Walzenoberfläche entsprechen.
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.
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.
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.
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.
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
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.
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.
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