[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrostatische Druckhilfe.
[0002] Elektrostatische Druckhilfen kommen in der Drucktechnik beim Rotationsdruck, insbesondere
beim Rotations-Tiefdruck, zum Einsatz. Beim Rotationsdruck wird der Bedruckstoff (z.B.
Papier, Karton oder Kunststofffolie) mit hoher Geschwindigkeit zwischen einer Druckwalze
und einem Presseur hindurchgeführt. Besonders hohe Geschwindigkeiten werden beim Illustrationsdruck
erreicht. Der Druckzylinder nimmt in Näpfchen an seiner Oberfläche Farbe aus einer
Farbwanne mit. Der Überschuss wird abgerakelt. Zur möglichst weitgehenden Übertragung
der Farbe aus den Näpfchen des an Masse anliegenden Druckzylinders auf das Druckmaterial
wird einer begrenzt leitfähigen Schicht - nachfolgend auch als "Halbleiterschicht"
bezeichnet - am Umfang des Presseurs eine Hochspannung zugeführt. Hierdurch bildet
sich zwischen der Halbleiterschicht und dem Druckzylinder ein elektrisches Feld aus,
das auf die Farbe in den Näpfchen eine Kraft ausübt, die den Übergang der Farbe auf
das Druckmaterial intensiviert und die Druckqualität steigert.
[0003] Für das Aufbringen der Hochspannung auf die Halbleiterschicht des Presseurs sind
verschiedene Lösungen bekannt. Beim Zuführen der Ladung auf die Oberfläche bzw. "Toploading"
wird über Nadelelektroden berührungslos Ladung auf die Oberfläche des Presseurs aufgebracht.
Herkömmlich weist ein Presseur für Toploading von innen nach außen einen Metallkern,
eine elektrisch isolierende Schicht, ggfs. eine elektrisch hochleitende Schicht und
außen die Halbleiterschicht auf. Die elektrische Ladung wird der Halbleiterschicht
am Umfang des Presseurs zugeführt. Die hochleitende Schicht bewirkt eine Verteilung
der elektrischen Ladung in Axialrichtung des Presseurs. Falls keine hochleitende Schicht
vorhanden ist, kann die Verteilung der Ladung auch durch eine Nadelelektrode bewirkt
werden, die sich über die gesamte axiale Länge des Presseurs erstreckt. Die isolierende
Schicht verhindert den Abfluss der Ladung nach Masse. Sie hat einen elektrischen Widerstand
von etwa einem bis zu mehreren Gigaohm, so dass aufgebrachte Ladung nicht ungehindert
abfließt, jedoch allmählich abfließen kann, wenn der Presseur nicht beladen wird.
[0004] Aus der
EP 1 640 160 A1 ist eine Nadelelektrode für das Toploading mit mindestens einem Strömungskanal mit
einer auf den Abschnitt mindestens einer Nadel ausgerichteten Ausströmöffnung bekannt,
die mit einer Druckgasquelle verbindbar ist. Die Luft- bzw. Gasströmung verhindert,
dass sich Schmutz auf den Nadeln der Nadelelektrode ablagert, wodurch der Aufwand
für Wartung und Reparatur reduziert wird.
[0005] Beim direkten Zuführen der Ladung zum Kern des Presseurs ("Direct-Charge") ist der
metallische Kern des Presseurs isoliert gelagert und am Umfang mit der Halbleiterschicht
versehen. Die elektrische Ladung wird der Halbleiterschicht über den Kern zugeführt.
Bekannt ist, dem Kern die elektrische Spannung über Elektroden oder Bürstenschleifkontakte
zuzuführen. Die
US 4,697,514 beschreibt einen Presseur einer isolierend gelagerten Welle, der elektrische Ladung
über Schleifkontakte zugeführt wird. Die
US 4,966,555 beschreibt einen Presseur mit elektrisch isolierend gelagerter Achse, auf der ein
hohlzylindrischer Kern drehbar gelagert ist. Dem Kern wird die elektrische Ladung
über Schleifkontakte zugeführt, die einen Flansch am Ende des Hohlzylinders kontaktieren.
[0006] Aus der
EP 0 566 463 B1 ist ein mit einer isolierend gelagerten Achse versehender Presseur bekannt, der einen
begrenzt leitfähigen Belag über einem Stahlmantel aufweist. Dem Belag wird die elektrische
Ladung über die Achse, ein Kugellager zwischen Achse und Stahlmantel und den Stahlmantel
zugeführt. Ferner ist aus dieser Druckschrift ein Presseur mit einer Welle und einem
begrenzt leitfähigen Belag über einem Stahlmantel bekannt, dem die elektrische Ladung
über ein an der Stirnseite der Welle angeordnetes Kugellager, die Welle und den Stahlmantel
zugeführt wird.
[0007] Die direkte Ladungszufuhr über Elektroden, Bürsten und Kugellager wird durch Verschmutzung
und Abnutzung beeinträchtigt.
[0008] Aus der
EP 1 780 011 A2 ist bekannt, dem Kern des Presseurs die Ladung über ein Fluidübertragungssystem zuzuführen,
das eine mit dem Kern verbundene Rotorelektrode und eine dazu konzentrische Statorelektrode
sowie ein elektrisch leitfähiges Fluid in einem Hohlraum zwischen Rotorelektrode und
Statorelektrode umfasst. Durch Anlegen der Spannungsversorgung an die Statorelektrode
ist es möglich, elektrische Ladung über das elektrisch leitfähige Fluid auf die Rotorelektrode
und von dieser auf den elektrisch leitfähigen Bereich des Zylinders zu übertragen.
Die Übertragung über das elektrisch leitfähige Fluid ist praktisch abnutzungsfrei.
[0009] Bekannt für Toploading und Direct Charge sind Presseure mit einer elastisch aufweitbaren
Manschette bzw. einem "Sleeve", der auf den Kern bzw. "Sleeve-Dom" aufgebracht wird
und die Halbleiterschicht umfasst. Ein Sleeve für Toploading weist z.B. eine Trägerhülse
aus isolierendem, glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) auf, auf dem eine Schicht
aus halbleitendem Gummi aufgebracht ist. Ein Sleeve für Direct Charge weist z.B. eine
Trägerhülse bzw. "Sleeve-Hülse" aus glasfaserverstärktem Kunststoff auf, die durch
eingebettete, elektrisch leitfähige Partikel bzw. mindestens einen integrierten, elektrisch
leitfähigen Ring zumindest abschnittsweise von der Innenseite zur Außenseite leitfähig
ist. Auf der Trägerhülse ist eine Schicht aus halbleitendem Gummi aufgebracht. Der
Presseur kann mit einem auf die Breite des jeweils zu bedruckenden Bedruckstoffes
angepasstem Sleeve bestückt werden. Der Sleeve kann ausgewechselt bzw. nachbearbeitet
werden, wenn die halbleitende Schicht abgenutzt ist. Ferner kann beim Toploading der
Sleeve durch einen Sicherheits-Sleeve ersetzt werden, falls nicht mit einer elektrostatischen
Druckhilfe gearbeitet werden soll. Der Sicherheits-Sleeve ist von der Innenseite zur
Außenseite leitend, so dass die Ladung über den Sicherheits-Sleeve und den Kern zur
Masse abfließen kann. Sicherheits-Sleeves werden insbesondere beim Bedrucken von Kunststofffolien
eingesetzt. Dabei ist eine Unterstützung durch eine elektrostatische Druckhilfe lediglich
für das Aufdrucken spezieller Farben erforderlich. Bei anderen Farben wird keine elektrostatische
Druckhilfe benötigt und zur Vermeidung einer Aufladung des Presseurs durch das Folienmaterial
mittels des Sicherheits-Sleeves ein Abfluss der Ladung zur Masse gewährleistet. Anderenfalls
könnte es beim Drucken lösungsmittelhaltiger Farben zu Spannungsüberschlägen bzw.
Funkenbildung und Brand kommen. Spannungsüberschläge können insbesondere durch Verschmutzung
gefördert werden, die den Widerstand zwischen voneinander isolierten Bereichen reduziert.
[0010] Der Aufwand für die Ausrüstung und den Betrieb von Druckmaschinen mit elektrostatischen
Druckhilfen, die Sleeves für verschiedene Bahnbreiten, ggfs. für Toploading und Direct
Charge, ggfs. mit Sicherheits-Sleeves umfassen, ist hoch. Für den Austausch von Sleeves
gegen Sicherheits-Sleeves und umgekehrt müssen Stillstandszeiten in Kauf genommen
werden. Dadurch, dass Presseure für das Toploading nicht elektrisch isolierend im
Maschinenrahmen gelagert sind und Presseure für Direct Charge isolierend im Maschinenrahmen
gelagert sind, unterscheiden sich Topload- und Direct Charge-Systeme grundlegend.
Eine Umrüstung eines Topload-Systems auf ein Direct Charge-System und umgekehrt ist
nicht ohne Weiteres möglich.
[0011] Davon ausgehend legt die Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrostatische Druckhilfe
herzustellen, die das Ableiten elektrischer Ladung vom Presseur erleichtert, wenn
sie nicht zum Zuführen elektrischer Ladung zum Presseur genutzt wird. Die elektrostatische
Druckhilfe soll sowohl mit einer Ladungszuführung durch Topload als auch mit einer
Ladungszufahrung durch Direct Charge arbeiten können.
[0012] Die Aufgabe wird eine durch elektrostatische Druckhilfe mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der elektrostatische Druckhilfe sind in den
Unteransprüchen angegeben.
[0013] Die erfindungsgemäße elektrostatische Druckhilfe hat
- einen Presseur mit einem Kern aus einem elektrisch leitfähigen Material und einer
elastischen und elektrisch halbleitenden Außenschicht,
- Mittel zum drehbaren Lagern, die den Presseur in einem Maschinenrahmen drehbar lagern,
- Mittel zum Isolieren, die die Mittel zum drehbaren Lagern bezüglich des Maschinenrahmens
isolieren,
- eine ein- und ausschaltbare Hochspannungsversorgung,
- Mittel zum Zuführen von der Hochspannungsversorgung bereitgestellter Ladung auf den
Presseur,
- Mittel zum Abführen elektrischer Ladung vom Presseur,
- Mittel zum elektrischen Schalten, deren Eingang elektrisch mit den Mitteln zum Abführen
von Ladung vom Presseur und deren Ausgang elektrisch mit Masse verbunden ist, und
- Mittel zum Steuern der Mittel zum Schalten von einer Öffnungsstellung, in der der
Eingang keine Verbindung mit dem Ausgang hat, in eine Schließstellung, in der der
Eingang mit dem Ausgang verbunden ist und/oder umgekehrt.
[0014] Bei der erfindungsgemäßen elektrostatischen Druckhilfe ist der Presseur elektrisch
isoliert gelagert. Dies gilt sowohl für einen Presseur mit einer Welle als auch für
einen Presseur mit einer Achse. Auf dem - vorzugsweise starren - Kern aus elektrisch
leitfähigem Material des Presseurs ist eine elektrisch halbleitende bzw. begrenzt
leitende Außenschicht angeordnet, die nachfolgend auch als "Halbleiterschicht" bezeichnet
wird. Der Presseur ist sowohl für Toploading als auch für Direct Charge verwendbar,
da er elektrisch isolierend gelagert ist und der Übergang der Ladung vom Kern zur
Außenschicht nicht durch eine elektrisch isolierende Schicht behindert wird. Unabhängig
von der Art der Hochspannungszufuhr kann derselbe Presseur verwendet werden. Bei eingeschalteter
Hochspannungsversorgung wird bei beiden Verwendungsarten der Außenschicht elektrische
Ladung zugeführt, um den Farbübergang auf den Bedruckstoff zu unterstützen. Wenn die
elektrische Hochspannungsversorgung ausgeschaltet ist, kann durch Steuern der Mittel
zum Schalten der Kern des Presseurs elektrisch mit Masse verbunden werden, sodass
unerwünschte Ladung von der Außenschicht nach Masse abfließt. Eine unerwünschte Funkenbildung
kann insbesondere beim Bedrucken von Substraten aus Kunststoff vermieden werden. Das
Entzündungsrisiko wird hierdurch stark reduziert.
[0015] Ferner kann durch elektrisches Verbinden des Kerns mit Masse sichergestellt werden,
dass vor und während Wartungs- und Montagearbeiten der Presseur sicher entladen wird.
Zudem ist es möglich, den Presseur in einer Einrichtphase zu entladen, wenn der Synchronlauf
der verschiedenen Druckwerke eingestellt wird, ohne dass die elektrostatische Druckhilfe
eingeschaltet ist.
[0016] Beim Toploading werden keine Sicherheits-Sleeves mehr benötigt, da die Ableitung
unerwünschter Ladung allein durch Steuern der Mittel zum Schalten erfolgt.
[0017] Die Presseure sind sowohl für Toploading als auch für Direct Charge geeignet. Die
Lagerung des Presseurs im Maschinenrahmen ist unabhängig von der Art der Hochspannungszufuhr.
Der Druckmaschinenhersteller kann die Konstruktionen der Druckmaschinen und der Presseure
vereinheitlichen bzw. standardisieren. Die Kosten für Produktion, Lagerhaltung und
Betrieb können gesenkt werden.
[0018] Die Presseure können mit einer dauerhaft aufgebrachten Außenschicht versehen werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Außenschicht auf einer Sleeve-Hülse
angeordnet und der Kern ein Sleeve-Dorn. Der Aufwand für den Sleeve kann reduziert
werden, da die isolierende Schicht entfällt. Infolgedessen kann die halbleitende Schicht
des Sleeves dicker ausgeführt werden, sodass der Sleeve häufiger nachgearbeitet werden
kann und eine längere Lebensdauer als herkömmliche Sleeves aufweist. Die Sleeve-Hülse
ist zumindest in einem Abschnitt von der Innenseite bis zur Außenseite elektrisch
leitfähig. Hierfür kann die Sleeve-Hülse zumindest teilweise aus elektrisch leitfähigem
Material bestehen bzw. aus einem Material (z.B. GFK), in das elektrisch leitfähige
Partikel (z.B. Graphit-, Ruß-, Eisen- oder Kohlefaserteilchen) eingebettet sind oder
kann in die Sleeve-Hülse mindestens ein elektrisch leitfähiger Ring integriert sein.
[0019] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weisen die Mittel zum drehbaren Lagern eine drehfest
mit dem Kern verbundene Welle und die Welle bezüglich des Maschinengehäuses drehbar
lagernde Drehlager auf. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Mittel zum Isolieren
zwischen Lageraufnahmen im Maschinenrahmen und in die Lageraufnahmen eingesetzten
Drehlagern, die eine Welle des Presseurs lagern, angeordnet. Es ist aber auch möglich,
die Mittel zum Isolieren zwischen der Welle und den Drehlagern anzuordnen. Ferner
ist es möglich, den Presseur mit einer Welle aus elektrisch isolierendem Material
auszurüsten, die Mittel zum Isolieren bildet.
[0020] Gemäß einer anderen Ausgestaltung weisen die Mittel zum drehbaren Lagern eine Achse
und den Kern auf der Achse drehbar lagernde Drehlager auf. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung
sind die Mittel zum Isolieren zwischen Lageraufnahmen im Maschinenrahmen und Abschnitten
der Achse, auf der über Drehlager der Kern gelagert ist, angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung
können die Mittel zum Zuführen und/oder Abführen elektrischer Ladung elektrische Anschlüsse
an der feststehenden Achse sein. Die Mittel zum Isolieren können aber auch zwischen
den Drehlagern und der Achse oder zwischen dem Kern und den Drehlagern angeordnet
sein. Ferner kann die Achse aus einem elektrisch isolierendem Material hergestellt
sein. Bei den letztgenannten Ausgestaltungen können die Mittel zum Zuführen und/oder
Abführen elektrischer Ladung eine Aufladeelektrode und/oder ein seitlich am Kern angeordnetes
Fluidübertragungssystem und/oder elektrischer Schleifkontakt und/oder elektrischer
Bürstenkontakt sein.
[0021] Gemäß einer Ausgestaltung umfassen die Mittel zum Isolieren zylindrische Lagerschalen
aus einem isolierenden Material. Die Lagerschalen können einteilig oder geteilt ausgeführt
sein.
[0022] Die Mittel zum Zuführen elektrischer Ladung auf dem Presseur können verschieden ausgeführt
sein. Gemäß einer Ausgestaltung weisen sie mindestens eine Aufladeelektrode und/oder
Fluidübertragungssystem und/oder elektrischen Schleifkontakt und/oder elektrischen
Bürstenkontakt und/oder elektrischen Anschluss an einem äußeren Lagerteil eines Drehlagers
zum Lagern einer Welle des Presseurs oder an einer Achse des Presseurs auf. Sämtliche
geeigneten Mittel zum Zuführen elektrischer Ladung sind einbezogen. Insbesondere die
eingangs in der Beschreibung zum Stand der Technik erwähnten Mittel zum Zuführen einer
elektrischen Ladung können im Rahmen der Erfindung zum Einsatz kommen. Vorzugsweise
kommt ein Fluidübertragungssystem zum Einsatz.
[0023] Gemäß einer Ausgestaltung weisen die Mittel zum Abführen elektrischer Ladung vom
Presseur mindestens ein Fluidübertragungssystem und/oder elektrischen Schleifkontakt
und/oder elektrischen Bürstenkontakt und/oder elektrischen Anschluss an einem äußeren
Lagerteil eines Drehlagers zum Lagern einer Welle des Presseurs oder an einer Achse
des Presseurs auf. Sämtliche geeigneten Mittel zum Abführen elektrischer Ladung sind
einbezogen. Insbesondere die in der Einleitung zum Stand der Technik erwähnten Mittel
zum Zuführen einer elektrischen Ladung können als Mittel zum Abführen einer elektrischen
Ladung erfindungsgemäß zum Einsatz kommen. Vorzugsweise kommt ein Fluidübertragungssystem
zum Einsatz.
[0024] Die Mittel zum Zuführen und zum Abführen elektrischer Ladung können dieselben Mittel
sein.
[0025] Gemäß einer Ausgestaltung sind die Mittel zum elektrischen Schalten in das Gehäuse
der Hochspannungsversorgung integriert oder in einem davon getrennten Gehäuse angeordnet.
Die Integration in das Gehäuse der Hochspannungsversorgung ist insbesondere dann vorteilhaft,
wenn die Mittel zum Zuführen der elektrischen Ladung zugleich die Mittel zum Abführen
der elektrischen Ladung sind. Über dieselbe Verbindung mit dem Presseur kann dann
die elektrische Ladung zugeführt und abgeführt werden. Die Mittel zum Schalten können
insbesondere dann in einem von der Hochspannungsversorgung getrennten Gehäuse angeordnet
sein, wenn die elektrostatische Druckhilfe durch Nachrüsten einer herkömmlichen elektrostatischen
Druckhilfe hergestellt wird bzw. wenn ein Toploading-System mit Hochspannungsversorgung
vorhanden ist. Eine Toploading-Elektrode kann nicht zum Abführen elektrischer Ladung
vom Presseur genutzt werden.
[0026] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weisen die Mittel zum elektrischen Schalten ein
Relais oder einen manuellen Schalter oder einen Halbleiterschalter auf, z.B. einen
Thyristor.
[0027] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weisen die Mittel zum Steuern der Mittel zum Schalten
eine Signalleitung auf, die mit der elektrischen Hochspannungsversorgung und/oder
der Maschinensteuerung verbunden ist. Über die Signalleitung wird den Mitteln zum
Steuern angezeigt, ob die elektrische Hochspannungsversorgung eingeschaltet oder ausgeschaltet
ist und/oder welchen Betriebszustand die Druckmaschine hat, beispielsweise ob sie
ausgeschaltet ist, im Einlaufbetrieb läuft oder im Druckbetrieb arbeitet. Je nach
Schaltzustand können die Mittel zum Steuern die Mittel zum Schalten steuern. Bei ausgeschalteter
Hochspannungsversorgung können sie den Kern des Presseurs mit Masse verbinden und
bei eingeschalteter Hochspannungsversorgung davon trennen. Ist die Maschine ausgeschaltet
oder läuft sie im Einlaufbetrieb, können sie den Kern mit Masse verbinden und den
Kern von Masse trennen, wenn die Maschine im Druckbetrieb arbeitet.
[0028] Gemäß einer Ausgestaltung sind die Mittel zum Steuern der Mittel zum Schalten mit
Mitteln zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit des Presseurs verbunden, die an die
Mittel zum Steuern beim Überschreiten einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit ein Signal
abgeben, das die Mittel zum Schalten schaltet. Diese Ausgestaltung ermöglicht insbesondere
ein Verbinden des Kerns mit Masse, wenn die Druckmaschine im Einlaufbetrieb arbeitet
und ein Trennen des Kerns von Masse während des Druckbetriebs der Druckmaschine.
[0029] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen und Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- eine elektrostatische Druckhilfe mit Presseur mit einer Welle und Direct Charge-Hochspannungszuführung
sowie Hochspannungs- versorgung mit integrierten Mitteln zum Schalten in einer grob
schematischen Ansicht;
- Fig. 2
- Presseur mit einer Welle Topload-Hochspannungszuführung und von der Hochspannungsversorgung
getrennt untergebrachten Mitteln zum Schalten in einer grob schematischen Ansicht;
- Fig. 3
- Presseur mit einer Achse mit Direct Charge- Hochspannungszuführung und Hochspannungsversorgung
mit integrierten Mitteln zum Schalten in einer grob schematischen Ansicht;
- Fig. 4
- Presseur mit einer Achse mit Topload-Hochspannungszuführung und Hochspannungsversorgung
und davon getrennt untergebrachten Mitteln zum Schalten in einer grob schematischen
Ansicht.
[0030] Bei der nachfolgenden Erläuterung verschiedener Ausführungsbeispiele sind übereinstimmende
Bauteile mit denselben Bezugsziffern versehen. Bauteile mit übereinstimmender Bezeichnung,
die unterschiedlich ausgeführt sind, sind mit derselben führenden Bezugsziffer, einem
nachgestellten Punkt und einer darauffolgenden, speziellen Bezugsziffer bezeichnet.
[0031] Gemäß Fig. 1 weist ein Presseur 1.1 einen zylindrischen Kern 2.1 und eine drehbare
Welle 3 auf, die mit Abschnitten 3.1, 3.2 von den beiden Stirnseiten des Kerns 2.1
vorsteht. Der Kern 2.1 einschließlich der Welle 3 ist aus einem elektrisch leitfähigen
Material, z.B. aus einem Metall oder einer Metalllegierung.
[0032] Auf dem Umfang des Kerns 2.1 sitzt ein Sleeve 4. Der Sleeve 4 weist innen eine hohlzylindrische
Sleeve-Hülse 5 aus elektrisch leitfähigem Material auf, das z.B. ein mit elektrisch
leitenden Partikeln (Graphit-, Russ-, Kohlefaser etc.) leitfähig gemachter glasfaserverstärkter
Kunststoff ist. Die Sleeve-Hülse 5 trägt außen eine Halbleiterschicht 6.1 aus elektrisch
begrenzt leitfähigem und elastischem Material. Hierbei handelt es sich beispielsweise
um Gummi, das durch elektrisch leitfähige Teilchen (z.B. Graphit-, Russ-, Eisen- oder
Kohlefaserteilchen) leitfähig gemacht ist.
[0033] Dieser Presseur 1.1 ist mit - nicht gezeigten - Druckluftkanälen versehen, sodass
es durch Anlegen von Druckluft an den Presseur möglich ist, zwischen dem Kern 2.1
und der Sleeve-Hülse 5 ein Druckluftpolster aufzubauen, das es ermöglicht, den Sleeve
4 in Axialrichtung abzuziehen.
[0034] Die Abschnitte 3.1, 3.2 der Welle 3 sind auf Wälzlagern 7, 8 gelagert, die aus einem
elektrisch leitfähigem Material bestehen. Hierbei handelt es sich z.B. um Kugellager.
Die Wälzlager 7, 8 sind in hohlzylindrische Lagerschalen 9, 10 aus elektrisch isolierendem
Material eingesetzt. Die Lagerschalen 9, 10 sind wiederum Lageraufnahmen 11, 12 eines
Maschinenrahmens 13 eingesetzt.
[0035] Die elektrostatische Druckhilfe weist Mittel zum Zuführen und zum Abführen elektrischer
Ladung 14 auf. Hierbei handelt es sich beispielsweise um ein Fluidübertragungssystem
gemäß
EP 1 780 011 A2.
[0036] Eine elektrische Hochspannungsversorgung bzw. Hochspannungsgenerator 15.1 ist über
eine Verbindungsleitung 16.1 an die Mittel zum Zuführen und Abführen 14 elektrischer
Ladung angeschlossen. Der elektrische Hochspannungsgenerator 15.1 enthält Mittel zum
Schalten bzw. eine elektrische Schalteinrichtung 17.1, die mit Masse 18 z.B. dem Maschinenrahmen
13 ("Maschinenmasse") verbunden ist.
[0037] Der Hochspannungsgenerator 15.1 ist über eine Steuerleitung 19.1 mit einer Maschinensteuerung
20 verbunden.
[0038] Die elektrostatische Druckhilfe wird innerhalb einer Rotationsdruckanlage folgendermaßen
eingesetzt:
[0039] Falls auf den Presseur 1 elektrische Ladung übertragen werden soll, wird über die
Maschinensteuerung 10 der Hochspannungsgenerator 15.1 eingeschaltet und die Schalteinrichtung
17.1 geöffnet. Infolgedessen wird über die Verbindungsleitung 16.1 eine elektrische
Hochspannung an den Fluidübertrager 14 angelegt. Die elektrische Hochspannung gelangt
über den Kern 2 und die elektrisch leitfähige Sleeve-Hülse 5 auf die Halbleiterschicht
6 und wirkt durch den Bedruckstoff zwischen Presseur 1 und Druckzylinder hindurch
auf die Farbe in den Näpfchen des Druckzylinders ein.
[0040] Da die Wälzlager 7, 8 durch die Lagerschalen 9, 10 vom Maschinenrahmen 13 isoliert
sind, kann die auf dem Presseur 1.1 aufgebrachte Hochspannung nicht zum Maschinenrahmen
13 abfließen.
[0041] Wenn keine Hochspannungszufuhr erforderlich ist, wird über die Maschinensteuerung
20 der Hochspannungsgenerator 15.1 abgeschaltet und die Schalteinrichtung 17.1 geschlossen.
Infolgedessen wird der Fluidübertrager 14 mit Masse verbunden. Die elektrische Ladung
kann vom Umfang der Halbleiterschicht 6 über die Sleeve-Hülse 5 und den Kern 2 sowie
den Fluidübertrager 14 nach Masse 18 abfließen. Unerwünschte elektrische Entladungen
werden vermieden.
[0042] Die Ausführung von Fig. 2 unterscheidet sich von der vorbeschriebenen dadurch, dass
der Hochspannungsgenerator 15.2 über die Verbindungsleitung 16.2 mit einer Nadelelektrode
21 verbunden ist. Die Nadelelektrode 21 ist parallel zum Presseur 1.1 ausgerichtet
und um einen kleinen Spalt von der Halbleiterschicht 6.1 beabstandet.
[0043] Ferner ist die Schalteinrichtung 17.2 in einem, vom Hochspannungsgenerator 15.2 getrennten
Gehäuse untergebracht. Die Schalteinrichtung 17.2 ist zum Abführen elektrischer Ladung
über die Verbindungsleitung 16.1 an den Presseur 1.1 angeschlossen, wobei es sich
z.B. um ein Fluidübertragungssystem handelt.
[0044] Wenn über den Presseur 1.1 Ladung auf einem Bedruckstoff aufgebracht werden soll,
wird über die Maschinensteuerung 20 und die Steuerleitung 19.1 der Hochspannungsgenerator
15.2 eingeschaltet. Von der Nadelelektrode 2.1 wird über den Luftspalt elektrische
Ladung auf die Halbleiterschicht 6.1 übertragen. Da die Wälzlager 8 des Presseurs
1.2 durch die Lagerschalen 9, 10 vom Maschinenrahmen 12 isoliert sind, kann die aufgebrachte
elektrische Ladung nicht nach Masse abfließen.
[0045] Die Schalteinrichtung 17.2 hat einen hochohmigen Widerstand 22, über den der Presseur
1.1 permanent mit Masse 18 verbunden ist. Über diesen Widerstand 2.2 können überhöhte
Spannungen abfließen und kann der Presseur 1.1 nach Ausschalten des Hochspannungsgenerators
15.2 allmählich entladen werden. Zudem ist die Maschinensteuerung 20 über die Steuerleitung
19.2 direkt oder über den Hochspannungsgenerator 15 und die Steuerleitung 19.3 mit
der Schalteinrichtung 17.2 verbunden. Die Maschinensteuerung 20 steuert die Schalteinrichtung
17.2 so, dass sie bei eingeschaltetem Hochspannungsgenerator 15.2 geöffnet und bei
ausgeschaltetem Hochspannungsgenerator 15.2 geschlossen ist. Infolgedessen kann eine
Ladung vom Umfang des Presseurs 1.1 bei ausgeschaltetem Hochspannungsgenerator 15.2
schnell nach Masse 18 abfließen.
[0046] Die Ausführung von Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführung von Fig. 1 zunächst
dadurch, dass der Presseur 1.2 einen hohlzylindrischen Kern 2.2 aufweist, der über
die Wälzlager 7, 8 auf einer feststehenden Achse 23 gelagert ist. Die Achse ist über
isolierende Lagerschalen in Lageraufnahmen 11, 12 eines Maschinenrahmens 13 gelagert.
[0047] Der Kern 2.2 trägt am Außenumfang eine halbleitende Außenschicht 6.2. Sie sitzt im
Beispiel direkt auf dem Umfang des Kerns 2.2. Hierbei kann es sich beispielsweise
um eine aufvulkanisierte Gummischicht handeln, die elektrisch leitfähige Partikel
(z.B. Eisenteilchen, Graphitteilchen, Russteilchen, Kohlefasern) enthält.
[0048] Der Hochspannungsgenerator 15.1 ist über die Verbindungsleitung 16.1 direkt elektrisch
mit der Achse 23 aus elektrisch leitfähigem Material verbunden. Bei eingeschaltetem
Hochspannungsgenerator 15.1 wird über die Achse 23 und die elektrisch leitfähigen
Wälzlager 7, 8 sowie den Kern 2.2 elektrische Ladung auf die Halbleiterschicht 6.2
übertragen und gelangt von dort auf den Bedruckstoff im Spalt zwischen Presseur 1.2
und Druckzylinder. Durch die isolierende Lagerung der Achse 23 im Maschinenrahmen
13 wird verhindert, dass Ladung abfließt. Die Schalteinrichtung 17.1 ist geöffnet,
sodass die Hochspannung nicht über die Schalteinrichtung 17.1 zur Masse abfließen
kann.
[0049] Die Maschinensteuerung 20 kann über die Steuerleitung 19.1 den Hochspannungsgenerator
15.1 ausschalten und die Schalteinrichtung 17.1 schließen, sodass die Achse 23 über
die Schalteinrichtung 17.1 mit Masse 18 verbunden ist. Infolgedessen kann Ladung vom
Umfang des Presseurs 1.2 zur Achse 23 und von dort über die Verbindungsleitung 16.1
und die Schalteinrichtung 17.1 zur Masse 16 abströmen.
[0050] Die Ausführung von Fig. 4 unterscheidet sich von der Ausführung von Fig. 2 dadurch,
dass der Presseur 1.2 so ausgeführt ist, wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig.
3. Ferner ist die Schalteinrichtung 17.2 wie in Figur 3 über die Verbindungsleitung
16.1 direkt an die Achse 23 angeschlossen.
[0051] Über die Maschinensteuerung 20 kann die Druckhilfe so geschaltet werden, dass der
Hochspannungsgenerator 15.2 über die Nadelelektrode 21 Ladung der Halbleiterschicht
6.2 zuführt. Zugleich ist die Schalteinrichtung 17.2 geöffnet, sodass lediglich über
den Widerstand 22 Ladung abströmen kann. Ferner kann die Maschinensteuerung 20 den
Hochspannungsgenerator 15.2 ausschalten und zugleich die Schalteinrichtung 17.2 schließen,
sodass die Verbindungsleitung 16.1 mit Masse verbunden ist. Infolgedessen kann überschüssige
Ladung vom Mantel des Presseurs 1.2 über den Kern 2.2, die Wälzlager 7, 8 und die
Achse 23 nach Masse abströmen.
1. Elektrostatische Druckhilfe mit
- einem Presseur (1) mit einem Kern (2) aus einem elektrisch leitfähigen Material
und einer elastischen und elektrisch halbleitenden Außenschicht (6),
- Mitteln zum drehbaren Lagern (7, 8), die den Presseur (1) in einem Maschinenrahmen
(13) drehbar lagern,
- Mitteln zum Isolieren (9, 10), die die Mittel zum drehbaren Lagern (7, 8) bezüglich
des Maschinenrahmens (13) isolieren,
- einer ein- und ausschaltbaren Hochspannungsversorgung (15),
- Mitteln zum Zuführen von der Hochspannungsversorgung (15) bereitgestellter Ladung
auf den Presseur (1),
- Mitteln zum Abführen elektrischer Ladung vom Presseur (1),
- Mitteln zum elektrischen Schalten (17), deren Eingang elektrisch mit den Mitteln
zum Abführen von Ladung (14) vom Presseur (1) und deren Ausgang elektrisch mit Masse
(18) verbunden ist, und
- Mitteln zum Steuern (20) der Mittel zum Schalten (17) von einer Öffnungsstellung,
in der der Eingang keine Verbindung mit dem Ausgang hat, in eine Schließstellung,
in der der Eingang mit dem Ausgang verbunden ist und/oder umgekehrt.
2. Elektrostatische Druckhilfe, bei der die Außenschicht (6) auf einer Sleeve-Hülse (5)
angeordnet ist und Kern (2) ein Sleeve-Dorn ist.
3. Elektrostatische Druckhilfe nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Mittel zum drehbaren
Lagern eine drehfest mit dem Kern (2) verbundene Welle (3) und die Welle (3) bezüglich
des Maschinengehäuses (13) drehbar lagernde Drehlager (7, 8) aufweisen.
4. Elektrostatische Druckhilfe nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Mittel zum drehbaren
Lagern (7, 8) eine Achse (23) und den Kern (2) auf der Achse (23) drehbar lagernde
Drehlager (7, 8) aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Mittel zum Isolieren (9, 10) zwischen
Lageraufnahmen (11, 12) im Maschinenrahmen (13) und in die Lageraufnahmen (11, 12)
eingesetzten Drehlagern (7, 8), die eine Welle (3) des Presseurs (1) lagern, oder
Abschnitten einer Achse (23), auf der über Drehlager (7, 8) der Kern (2) gelagert
ist, angeordnet sind.
6. Elektrostatische Druckhilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Mittel zum
Isolieren (9, 10) zylindrische Lagerschalen aus einem elektrisch isolierenden Material
umfassen.
7. Elektrostatische Druckhilfe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der die Drehlager
(7, 8) Wälzlager sind.
8. Elektrostatische Druckhilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Mittel zum
Zuführen elektrischer Ladung (14) auf den Presseur mindestens ein/e/n Aufladeelektrode
und/oder Fluidübertragungssystem und/oder elektrischen Schleifkontakt und/oder elektrischem
Bürstenkontakt und/oder elektrischen Anschluss an einem äußeren Lagerteil eines Drehlagers
(7, 8) zum Lagern einer Welle (3) des Presseurs oder an einer Achse (22) des Presseurs
(1) umfasst.
9. Elektrostatische Druckhilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Mittel zum
Abführen (14) elektrischer Ladung vom Presseur mindestens ein/e/n Fluidübertragungssystem
und/oder elektrischen Schleifkontakt und/oder elektrischen Bürstenkontakt und/oder
elektrischen Anschluss an einem äußeren Lagerteil eines Drehlagers (7, 8) zum Lagern
einer Welle (3) des Presseurs (1) oder an einer Achse (23)des Presseurs (1), aufweist.
10. Elektrostatische Druckhilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Mittel zum
elektrischen Schalten (17) in das Gehäuse der Hochspannungsversorgung (15) integriert
oder in einem von diesem getrennten Gehäuse angeordnet sind.
11. Elektrostatische Druckhilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Mittel
zum elektrischen Schalten (17) ein Relais oder ein manueller Schalter oder ein Halbleiterschalter
aufweisen.
12. Elektrostatische Druckhilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die Mittel
zum Steuern der Mittel zum Schalten (17) eine Signalleitung (19) aufweisen, die mit
der elektrischen Hochspannungsversorgung (15) und/oder der Maschinensteuerung (20)
verbunden ist.
13. Elektrostatische Druckhilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die Mittel
zum Steuern der Mittel zum Schalten (17) mit Mitteln zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit
des Presseurs verbunden sind, die an die Mittel zum Steuern beim Überschreiten einer
vorgegebenen Drehgeschwindigkeit ein Signal abgeben, das die Mittel zum Schalten schaltet.