DE102005009142A1

DE102005009142A1 - Auswechselbarer Druckzylinder für eine Druckvorrichtung

Info

Publication number: DE102005009142A1
Application number: DE200510009142
Authority: DE
Inventors: Detlef Klusmann
Original assignee: BARTHEL GmbH
Current assignee: BARTHEL GmbH
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2005-03-01
Publication date: 2006-09-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen auswechselbaren Druckzylinder für eine Druckvorrichtung, wobei der Druckzylinder über eine Welle verfügt, an welcher mindestens an einer Seite ein Antriebseingriff vorgesehen ist, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Um hierbei zu erreichen, dass sowohl das Auswechseln der Druckzylinder als auch die Justage zur Berücksichtigung des Homing-Verfahrens erheblich vereinfacht wird, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Welle (10, 20) und der Druckzylinder (1) eine einstückige unlösbare und drehfest verbundene Einheit sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen auswechselbaren Druckzylinder für eine Druckvorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Druckzylinders gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 10.
Druckvorrichtungen, insbesondere zum Bedrucken von Etiketten, bei denen ausgehend von einer Druckvorlage an verschiedenen Druckstationen die unterschiedlichen Farben nacheinander zur Erzielung eines farblichen Gesamteffektes aufgedruckt werden, bestehen aus einer Vielzahl von Druckeinheiten. Diese Druckeinheiten enthalten wiederum jeweils einen Druckzylinder. Auf diesem wird das zu bedruckende Medium entsprechend geführt und positioniert. Wichtig ist hierbei, dass insbesondere beim Mehrfarbendruck, bei dem die Farben an verschiedenen Druckeinheiten nacheinander aufgebracht werden, die Aufzeichnungsbahn entsprechend genauestens positioniert wird. Man bezeichnet das bedruckte Medium als Aufzeichnungsbahn und den Druckweg als Aufzeichnungspfad.
Die Druckzylinder wiederum bestehen aus einem zylindrischen Mantel oder einem zylindrischen Element, durch das in bekannter Weise eine Welle hindurchgeführt und an dem Druckzylinder befestigt werden muss. Wichtig ist hierbei zu wissen, dass während eines Druckvorganges oder einer Druckaufgabe oder beim Wechseln von einer Druckaufgabe zu einer anderen auch die Druckzylinder ausgewechselt werden müssen.

Aus der EP 0 757 627 B1 ist eine solche Druckvorrichtung bekannt. Die Bedienperson muss dabei die entsprechende Druckeinheit aus der Druckvorrichtung lösen, um in dem beschriebenen Fall den Druckzylinder zu wechseln. Dabei wird der Druckzylinder aus den Lageraufnahmen herausgehoben oder herausmontiert und sodann werden üblicherweise eine oder mehrere Kontermuttern gelöst, um sodann die Welle aus dem Druckzylinder herausziehen zu können. Hernach wird der Druckzylinder, wobei in diesem bekannten Fall lediglich der entsprechende Zylindermantel gemeint ist, gewechselt, und entweder mit dieser oder einer anderen Welle wieder verbunden. Hierzu sind eine Reihe von Arbeitsschritten notwendig.

Darüber hinausgehend enthalten die Wellen zumeist entsprechende Zahnräder mit einer definierten Zahnung, um die Synchronisation des oben beschriebenen mehrstufigen Druckprozesses und der entsprechenden Druckzylinder zueinander zu gewähren. Im übrigen ergibt sich, dass die Welle und das damit verbundene Antriebselement, beispielsweise das Zahnrad in einer bestimmten Drehposition zum gewechselten Druckzylinder wieder ausgerichtet werden muss.

Somit entstehen im Stand der Technik nicht nur eine Reihe von notwendigen Handgriffen, sondern die entsprechende definitive Ausrichtung in die definierte Drehposition zwischen Welle und Druckzylinder bzw. zwischen Welle, Zahnrad und Druckzylinder ist erheblich aufwändig.

Erst eine auf diese Weise erstellte neue Druckzylindereinheit ist in der Lage, wenn diese Einheit wieder in die Druckvorrichtung eingeschoben und eingebaut wird, dass die Maschine aufgrund der definierten Drehposition der Druckzylinder einen sog. automatischen Homing-Prozess einleitet. Hiermit ist die Ausrichtung einer entsprechenden Drehposition des Druckzylinders bzw. aller am Druckvorgang beteiligten Druckzylinder zueinander gemeint, so dass der Aufzeichnungsträger in allen Druckstationen in der gewünschten Position landet und die entsprechenden Farben nacheinander so und richtig übereinander gedruckt werden, dass der gewünschte Summenfarbeffekt entsteht.

Hierzu ist, wie oben bereits beschrieben, im Stand der Technik nicht nur eine entsprechend aufwändige Montage notwendig, sondern die Mehrteiligkeit des Druckzylinders und der Welle, die beim Auswechseln auch immer wieder mehrteilig montiert und demontiert werden muss, bedingt eine erhebliche Justage.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Druckvorrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, dass sowohl das Auswechseln der Druckzylinder, als auch die Justage zur Berücksichtigung des Homing-Verfahrens erheblich vereinfacht wird.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer Druckvorrichtung der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 2–9 angegeben.

Im Hinblick auf ein Verfahren der gattungsgemäßen Art ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 10 gelöst.

Kern der vorrichtungsgemäßen Erfindung ist hierbei, dass die Welle und der Druckzylinder eine einstückige, unlösbare und drehfest verbundene Einheit sind. Dies bedeutet, dass nicht mehr der Druckzylinder von der Welle gelöst werden muss, wenn ein anderer Druckzylinder eingebaut bzw. getauscht werden muss, sondern dass jeder verwendbare und verwendete Druckzylinder eine eigene und mit ihm fest und unlösbar verbundene Welle bereits integral mit enthält.

Die Maßgabe der Mehrteiligkeit des Druckzylinders und der Welle, wie sie im Stand der Technik verwendet werden, basieren auf der Überlegung, dass der Druckzylinder und die Welle kostspielige Einheiten sind, und in einer gesamten Druckvorrichtung eine Vielzahl solcher Druckzylinder platziert sind. Es hat sich jedoch gezeigt, dass der Montageaufwand und der damit verbundene Zeitverlust auf Kosten der wertvollen und teuren Auslastungszeit der sehr kostspieligen Druckvorrichtung geht.

Dass nunmehr nicht mehr eine Welle an verschiedene Druckzylinder montierbar ist, sondern jeder Druckzylinder sogleich integral und unlösbar verbunden seine Welle enthält, ist bei weitem nicht nur montagefreundlich, sondern bei entsprechender Stückzahlfertigung sogar preiswerter, als eine getrennte und mit Montageaufwand verbundene Montage einer getrennten Welle und eines Druckzylinders.

Ein weiterer entscheidender Vorteil ist nun, dass die entsprechende Drehpositionierung zwischen Welle, Antrieb, d. h. Zahnrad und Druckzylinder nunmehr vorgegeben und unveränderbar ist. Auf diese Weise entfällt bei einem Wechsel der Druckzylinder vollständig die im Stand der Technik immer wieder notwendige Justage zwischen Drehposition der Welle und Drehposition des Zylinders, sowie des entsprechenden Antriebszahnrades dazu. Auf diese Weise ist nicht nur die Wechselmontage der Druckzylinder einfacher, sondern die Justage entfällt vollständig und das Homing-Verfahren bei der Neukalibrierung des neuen Druckvorganges nach Auswechseln der Druckzylinder wird von der Steuerung und der Sensorik der Druckvorrichtung leichter erkannt und immer auf ein optimales Justierergebnis gebracht.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass an der Welle ein Antriebsmittel lösbar angeordnet ist. Dies ist im einfachsten Fall ein Zahnrad. Das Zahnrad kann dabei mit einer entsprechenden Nut-Keil-Verbindung in eine Drehsollposition gebracht werden.

Alternativ dazu ist jedoch auch vorteilhaft konsequent, auch in diesem Fall das Antriebsmittel, also das Zahnrad, nunmehr unlösbar mit der Welle zu verbinden.

Auf diese Weise ist die gesamte Einheit, Druckzylinder, Welle und Zahnrad, eine einstückige und untrennbare Baueinheit.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Welle aus zwei Wellensegmenten besteht, bei welcher das eine Wellensegment an einem Ende und das andere Wellensegment am anderen Ende unlösbar und drehfest in den Druckzylinder eingebracht ist. Dabei stehen die entsprechenden Wellenabschnitte, die zur Lagerung und der eine Wellenabschnitt, der zur Aufnahme auch noch des Zahnrades benötigt wird, an dem Druckzylinder heraus. In diesem Fall wird eine Bauform gewählt, bei der keine durchgehende Welle durch den Druckzylinder hindurchgeschoben ist. Auf diese Weise entsteht eine einfachere und kostengünstigere Bauweise, insbesondere dann, wenn man die Welle mit dem Druckzylinder unlösbar verbinden will.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Wellensegmente entlang ihrer Länge mit einem Abschnitt größeren Durchmessers versehen sind und die Zylinder an beiden Enden mit einer entsprechend gestuften Öffnung versehen ist, so dass diese Abschnitte der Wellen in die besagten Öffnungen eingebracht sind, derart, dass der Abschnitt größeren Wellendurchmessers in der größeren Druckzylinderöffnung einliegt und zugleich das eine Ende der Welle mit dem übrigen Durchmesser mit einer weiteren zentrierten Öffnung am Boden der besagten Öffnung im Druckzylinder einliegt.

Dadurch entsteht eine drehfeste Verbindung entlang eines größeren Radius eines Wellenabschnittes, wobei ein größeres Drehmoment auf den Druckzylinder einwirkbar ist. Das an dem größeren Durchmesser des besagten Wellenabschnittes jedoch herausragende Ende wird dabei noch in einer am Boden der entsprechenden Aufnahmeöffnung im Druckzylinder angeordneten weiteren Öffnung kleineren Durchmessers zentriert.

Wie gesagt, wird über den größeren Durchmesser des Wellenabschnittes eine entsprechende drehmomentfeste Verbindung geschaffen, währenddem in der zweiten bodenseitigen Öffnung im Druckzylinder die Zentrierung der Welle erfolgt, da die Welle zweiteilig ist und keine zusammenhängende Welle mehr ist. Auf diese Weise wird trotzdem eine fest Verbindung mit dem Druckzylinder ermöglicht, zugleich aber auch eine saubere Zentrierung so, dass die beiden Wellensegmente auf einer gemeinsamen Drehachse zusammenfluchten.

Um bei der einmaligen Erstmontage der Teile eine vorgegebene ausgerichtete drehfeste Positionierung zu geben, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Nut-Keil-Verbindung zwischen dem jeweiligen Wellensegment und dem Druckzylinder, oder dem Wellensegment und dem Antriebselement (Zahnrad) vorzusehen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Welle bezogen auf die Öffnungen im Druckzylinder zueinander so bemessen sind, dass sich ein sog. Gleitmaß ergibt, wobei die Fixierung über einen, entsprechend zwischen die sich gleitend berührenden Oberflächen eingebrachten Kleber fixiert wird.

Eine entsprechend alternative Ausgestaltung besteht darin, dass die Welle bzw. die Wellensegmente so gefertigt sind, dass die sich bei der Montage berührenden Abschnitte der Teile zueinander ein sog. Passmaß aufweisen. Dies erlaubt keine Bewegung mehr.

Entsprechend diesen beiden Fixierungsmöglichkeiten besteht nunmehr der Kern der verfahrensgemäßen Erfindung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Druckzylinders darin, dass entweder die Wellensegmente und der Druckzylinder an den Aufnahmeöffnungen zueinander Gleitmaß aufweisen und dazwischen Kleber eingebracht wird, der sodann ausgehärtet wird, oder dass bei der Wahl der Passmaßigkeit der Wellensegmente zu den Druckzylinderaufnahmeöffnungen ein Passmaß gewählt ist, wobei der Druckzylinder erwärmt, bzw. das Wellensegment unterkühlt wird, derart, dass in diesem Zustand vorübergehend mindestens ein Gleitmaß entsteht, und dass bei Angleichen der Temperaturen an übliche Raum- und Betriebstemperaturen dann eine Schrumpfung der Öffnungen bzw. Ausdehnung der Welle in den Normalzustand die Teile fest miteinander verbinden lässt.

Insgesamt ergeben sich mit der erfindungsgemäßen Druckzylinderausführung und dem Verfahren zur Herstellung derselben, eine Reihe von Vorteilen. Die Teile sind drehfest und bleiben justiert miteinander verbunden. Die ansonsten im Stand der Technik immer wieder erforderliche Zentrierung des Zylinderkörpers gegenüber der Achse entfällt vollständig. Außerdem findet, wie oben bereits beschrieben, die sog. Registrierautomatik der Druckvorrichtung immer und sofort die Homing-Position. Dies hat außerdem noch zur Folge, dass ein hoher Makulaturverbrauch durch falsche Zentrierung der Achse gegenüber dem Zylinderkörper beim Druckvorgang entfällt.

Außerdem ist das Gewicht eines solchen Zylinders insgesamt leichter, als bei einer mehrteiligen zerlegbaren Anordnung, wie im Stand der Technik. Dies entlastet außerdem die beschriebenen Lageraufnahmen. Die Umrüstzeit bei einem achtfarbigen Auftrag reduziert sich um ca. 30 Minuten bei jedem Auftragwechsel mit variablen Drucklängen. Das Zahnrad kann, wie oben bereits ausgeführt, wahlweise wechselbar oder aber auch fest verbunden mit der Einheit sein. In dem Fall, dass das Zahnrad wechselbar ist, hat man den Vorteil, dass dieses besondere Verschleißteil austauschbar ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigt:
1: Erfindungsgemäße Druckzylinderanordnung vor der endgültigen dauerhaften Montage.
2: Druckvorrichtung mit einer Mehrfachanordnung von Druckzylindern.
1 zeigt den erfindungsgemäßen Druckzylinder mit Wellensegmenten in noch zerlegter Darstellung. Dieser ist als vielfache Einheit in einer Druckvorrichtung gemäß 2, verteilt an derselben, angeordnet.
In 1 ist dargestellt, dass der äußerliche Zylinderkörper, also der Druckzylinder 1, der zur Aufnahme und Führung und zum Transport der Aufzeichnungsbahn dient, an beiden Enden Öffnungen 2 bzw 3 zur Aufnahme der erfindungsgemäß platzierten Wellensegmente 10 und 20 aufweist. Die Aufnahmeöffnungen 2 bzw 3 weisen dabei einen entsprechenden größeren Durchmesser als den eigentlichen Wellendurchmesser auf, weil sie die entsprechend verdickten Wellenabschnitte 11 bzw 21 der Wellensegmente 10 bzw 20 aufnehmen sollen. Bodenseitig weisen diese Aufnahmeöffnungen 2, 3 jedoch weitere Öffnungen 4, 5 auf, die diesen gegenüber zentriert sind und das noch herausragende Wellensegmentende 12 bzw 22, welches darin zu platzieren ist, aufnehmen. Auf diese Weise findet eine mit hohem Mitnahmedrehmoment sich ergebende Verbindung zwischen Wellensegment 10 bzw 20 und Druckzylinder 1 statt, währenddem die zweite innere und bodenseitige Öffnung 4 bzw 5 zur Aufnahme des herausragenden Wellenabschnittes 12 bzw 22 dient, so dass diese Wellenabschnitte sauber zentriert werden. Aufgrund dieser Bauweise ergibt sich, dass keine durchgehende, zusammenhängende Welle mehr verwendet werden muss, wie dies im Stand der Technik üblich ist. Hierbei reichen zwei endseitig an den Druckzylinder platzierten Wellensegmente 10 und 20 aus. Mit Hilfe dieser Verbindung, wie in 1 beschrieben, werden die Wellensegmente zum einen sehr stark drehfest mit dem Druckzylinder verbunden und zum anderen auch sauber auf einer gemeinsamen Drehachse fluchtend zueinander zentriert.
Um die entsprechende Drehpositionierung und die drehpositionsmäßige Solllage zwischen Welle und Druckzylinder eindeutig vorzugeben, sind hierbei in den Wellensegmenten 10 bzw 20 und innerhalb der Aufnahmeöffnung 2 bzw 3, hier jedoch nicht weiter sichtbar, Nuten eingebracht, und die drehfeste Sollverbindung und Sollpositionierung in der Drehlage erfolgt durch die Einbringung eines entsprechenden Keiles, oder einer komplementären Anformung in den Aufnahmeöffnungen.
Das Verbindungsprocedere kann gemäß dem beschriebenen Feststellverfahren entweder aus einer entsprechenden Fertigung der Teile, die im Aufnahmebereich, also im Wellenabschnitt 12 bzw 22 und in der Aufnahmeöffnung 2 bzw 3 zueinander Gleitmaß aufweisen und der Verwendung eines entsprechend fixierenden Klebers bestehen, oder aber die besagten Teile sind in diesem Bereich passmaßig aufeinander abgestimmt, so dass eines der Teile geschrumpft oder ein anderes gedehnt, oder beides vorgenommen werden muss, die Teile dann in Sollposition positioniert werden und dann wieder auf normale Raum- und oder Betriebstemperatur ausgeglichen wird, so dass die Teile dann aufeinander schrumpfen. Auch hierdurch ist eine drehfeste unlösbare Verbindung gegeben.
Auch hierbei können natürlich die Nuten und Keile zusätzlich mit eingesetzt werden.
2 zeigt eine Druckvorrichtung 100, wie sie auch im Stand der Technik verwendet wird. Diese besteht aus mehreren Druckkassetten 40, die wiederum Druckzylinder 1 enthalten. In jeder Druckstation oder Druckkassette wird dann ein Teil des später farbigen Ausdruckes gedruckt, und der Aufzeichnungsträger bzw. die Aufzeichnungsbahn muss sehr genau platziert und die entsprechenden Druckzylinder 1 vor allem auch zueinander sehr genau eingestellt sein, damit dieses möglich ist. Wie oben bereits beschrieben, enthält die Anlage dazu eine Automatik, die zum sog. Homing die einzelnen Druckzylinder 1 zueinander ausrichtet.
Werden nun die Druckaufgaben gewechselt, dann müssen die Druckkassetten 40 herausgezogen und die Druckzylinder 1 in der beschriebenen Weise gewechselt werden. Mit dem Einsatz der erfindungsgemäßen Druckzylinder ist diese Wechselmontage erheblich einfacher und zeitsparender, wodurch die Druckzeitenauslastung einer entsprechend teuren Druckmaschine deutlich günstiger liegt.

1: Druckzylinder
2: Aufnahmeöffnung
3: Aufnahmeöffnung
4: Weitere Öffnung
5: Weitere Öffnung
10: Wellensegment
11: Verdickter Wellenabschnitt
12: Wellensegmentende
20: Wellensegement
21: Verdickter Wellenabschnitt
22: Wellensegmentende
30: Nut-Keil-Verbindung
40: Druckkassette
100: Druckvorrichtung

Claims

Auswechselbarer Druckzylinder für eine Druckvorrichtung, wobei der Druckzylinder über eine Welle verfügt, an welcher mindestens an einer Seite ein Antriebseingriff vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (10, 20) und der Druckzylinder (1) eine einstückige unlösbare und drehfest verbundene Einheit sind.
Druckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Welle (10) bzw (20) ein Antriebsmittel lösbar angeordnet ist.
Druckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das an der Welle (10) bzw (20) angeordnete Antriebsmittel unlösbar verbunden sind.
Druckzylinder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel ein Zahnrad ist.
Druckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle aus zwei Wellensegmenten (10) und (20) besteht, bei welcher das eine Wellensegment (10) an einem Ende und das andere Wellensegment (20) am anderen Ende unlösbar und drehfest in den Druckzylinder (1) eingebracht ist.
Druckzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellensegmente (10, 20) entlang ihrer Länge mit einem Abschnitt (11, 21) größeren Durchmessers versehen sind und der Druckzylinder an beiden Seiten mit einer entsprechend gestuften Aufnahmeöffnung (2, 3) versehen ist, so dass dieser Abschnitt (11) bzw (21) der Welle in besagten Aufnahmeöffnungen (2) bzw (3) eingebracht sind, derart, dass jeweils der Abschnitt (11) bzw (21) größeren Wellendurchmessers in der größeren Aufnahmeöffnung (2, 3) einliegt und zugleich das eine Ende der Welle mit übrigem Durchmesser in einer weiteren zentrierten Öffnung (4) bzw (5) im Druckzylinder (1) einliegt.
Druckzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Welle (10) und Druckzylinder (1) und/oder zwischen Welle (10, 20) und Antriebstmittel zur eineindeutigen drehfesten Positionierung eine Nut-Keil-Verbindung (30) vorgesehen ist.
Druckzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (10, 20) mit den entsprechenden Abschnitten (11, 12) bzw (21, 22) und die Aufnahmeöffnungen (2, 3) des Druckzylinders (1) zueinander so bemessen sind, dass sich ein Gleitmaß ergibt, und dass dazwischen Kleber einbringbar ist.
Druckzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (10, 20) sowie die entsprechenden Aufnahmeöffnungen (2, 3) des Druckzylinders (1) zueinander so bemessen sind, dass sie ein Passmaß ergeben.
Verfahren zur Herstellung eines Druckzylinders nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle und die Aufnahmeöffnung bzw. -öffnungen des Druckzylinders so zueinander bemessen werden, dass sie ein Gleitmaß zueinander bilden und dass beim Zusammenfügen der Teile Kleber eingebracht wird, der die Teile drehfest miteinander fixiert oder dass die Welle sowie die Aufnahmeöffnungen des Druckzylinders so zueinander bemaßt sind, dass sie ein Passmaß zueinander bilden und dass entweder durch Erwärmung des Druckzylinders und/oder durch extreme Abkühlung des Wellensegmentes die Teile eingebracht und hernach durch Temperaturangleichung auf Raum- oder Betriebstemperatur die besagten Teile in diesem Bereich aufeinander schrumpfen.