DE102008000062B4

DE102008000062B4 - Verfahren und eine Vorrichtung zur Temperierung eines Zylinders und/oder einer Walze einer Rotationsdruckmaschine

Info

Publication number: DE102008000062B4
Application number: DE200810000062
Authority: DE
Inventors: Stefan 97084 Brenner
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2008-01-15
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2028-01-16
Also published as: DE102008000062A1

Abstract

Verfahren zur Temperierung eines Zylinders und/oder einer Walze (01; 02; 03) einer Rotationsdruckmaschine, wobei eine Temperierung eine Abkühlung durch Abfuhr von Wärmeenergie zumindest von einer Oberfläche eines Mantels (04; 05; 06) des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) umfasst, wobei die Abfuhr von Wärmeenergie zumindest von der Oberfläche des Mantels (04; 05; 06) des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) durch flüssiges Wärmeträgermedium erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierung eine induktive Erwärmung des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) durch Rotation in einem von außerhalb des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) erzeugten Magnetfeld umfasst, und dass das Magnetfeld statisch ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Temperierung eines Zylinders und/oder einer Walze einer Rotationsdruckmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und 18.
Zum Betrieb einer Rotationsdruckmaschine, insbesondere einer in einem wasserlosen Verfahren druckenden Offsetrotationsdruckmaschine, ist es notwendig, einzelne Zylinder und/oder Walzen möglichst exakt zu temperieren. So kann beispielsweise durch die Temperatur einer Rasterwalze einer wasserlos druckenden Offsetrotationsdruckmaschine die Farbdichte reguliert werden.
Durch die WO 20061072559 A1 ist bekannt, eine Übertragung von Druckfarbe durch eine auf eine zur Übertragung oder Förderung von Druckfarbe vorgesehene Walze einwirkende Temperiereinrichtung einzustellen. Dabei ist zur Temperierung einer Walze beispielsweise vorgesehen, ein von einer stationären Temperiereinheit auf eine gewünschte Temperatur erwärmtes oder abgekühltes Wärmeträgermedium, beispielsweise Wasser oder Öl, durch ein Leitungssystem der drehenden Walze zuzuführen. Das Wärmeträgermedium wird durch eine Nabe oder Welle hindurch in die drehende Walze hineingeleitet, durchströmt sie und muss anschließend wieder durch die Nabe oder Welle der drehenden Walze hindurch abgeführt werden.
Die bekannte Lösung ist sehr aufwändig und stößt in Bezug auf Regelgeschwindigkeit und Genauigkeit an physikalische Grenzen. Außerdem wird ein erheblicher Teil der für den Betrieb einer wasserlos druckenden Offsetrotationsdruckmaschine benötigten Energie durch Temperierung des Wärmeträgermediums verbraucht. Darüber hinaus benötigt die bekannte Lösung für jede einzelne zu temperierende Walze einer Rotationsdruckmaschine einen eigenen Wärmeträgermediumkreislauf. Bei einer gewünschten Temperaturänderung an der Walze muss das gesamte im Wärmeträgermediumkreislauf befindliche Wärmeträgermedium umtemperiert werden. Bedingt durch die Länge der Leitungen für des Wärmeträgermedium und die Wärmekapazität des darin enthaltenen Wärmeträgermediums gibt es größere Totzeiten, Verlustfaktoren und Störgrößen. Um die gewünschte Genauigkeit und Geschwindigkeit der Temperierung bzw. deren Regelung zu erreichen sind ein hoher regelungstechnischer Aufwand und große Heiz- und Kühlleistungen erforderlich. Außerdem sind an jeder Rotationsdruckmaschine bzw. an jeder temperierbaren Walze einer Rotationsdruckmaschine umfangreiche und damit kostspielige Mess- und Einstellarbeiten erforderlich. Ein weiterer Nachteil sind die zur Umwälzung des Wärmeträgermediums erforderlichen Pumpen sowie deren Energieverbrauch. Zusätzlich ergeben sich an den Ein- und Ausleitungen des Wärmeträgermediums in und aus den temperierten Walzen Abdichtungsprobleme, welche einen hohen Wartungs- und Inspektionsaufwand nach sich ziehen.
Durch die DE 41 08 883 A1 ist bekannt, zum Erhalt unterschiedlich temperierbarer Zonen auf einen Zylinder eines Druckwerks mehrere beispielsweise berührungsfrei auf den Walzenumfang einwirkende Temperiervorrichtungen achsparallel beispielsweise außerhalb der Zylinder anzuordnen. Die Temperiervorrichtungen wirken selektiv auf unterschiedliche Zonen des Mantels des Zylinders ein. Als Temperiervorrichtungen kommen induktive Heizvorrichtungen in Frage, welche jeweils einen Schwingkreis aus einer elektromagnetischen Magnetspule und einem Kondensator aufweisen und welcher an eine separat steuerbare Wechselstromquelle angeschlossen ist. Der Mantel des Zylinders besteht aus einem ferromagnetischen Material und die Magnetspulen sind in geringem Abstand parallel zu diesem Mantel angeordnet. Bei Erregung einer der Magnetspulen erzeugt diese Magnetspule ein Magnetfeld, das in der entsprechenden Zone des Mantels konzentriert wird. Da es sich um ein magnetisches Wechselfeld handelt, entstehen in dem Mantel in der betreffenden Zone elektrische Wirbelströme, die eine Aufheizung des Mantels bewirken. Nachteilig hieran ist, dass die gesamte zur Aufheizung bzw. Erwärmung benötigte Energie über den oder die Schwingkreise bzw. deren Magnetspulen aufgebracht werden muss, was hohe Verluste nach sich zieht.
Durch die DE 94 06 258 U1 ist eine Zylinderwalze bekannt, welche aus einem hohlzylinderförmigen Mantel aus einem elektrisch leitfähigen Material, sowie einer darin angeordneten elektromagnetischen Magnetspule mit Eisenkern besteht. Wird ein Wechselstrom an die Magnetspule angelegt, erzeugt diese eine magnetisches Wechselfeld, welches einen elektrischen Stromfluss, unter anderem im Mantel, aber auch in anderen Bauteilen der Zylinderwalze, unter anderem im Eisenkern, nach sich zieht. Mechanisch nachteilig sind der hohe Fertigungs- und Montageaufwand zur Herstellung der Zylinderwalze sowie der hohe konstruktive Aufwand, um die innerhalb der Zylinderwalze angeordnete Magnetspule elektrisch anzuschließen. Energetisch nachteilig ist, dass die gesamte zur Aufheizung bzw. Erwärmung benötigte Energie über die Magnetspule aufgebracht werden muss, was hohe Verluste nach sich zieht. Regelungstechnisch nachteilig ist die Trägheit des Systems bedingt durch die Wärmekapazität der Magnetspule mit Eisenkern, die durch den Wirbelstrom ebenfalls aufgeheizt wird.
Die DE 10 2006 005 150 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kompensation lokaler Erwärmungen in Rotationskörpern von Druckmaschinen mittels induktiver Energieeinkopplung.
Die DE 1 038 671 B beschreibt eine regelbare Einrichtung zur Erwärmung umlaufender Walzen mittels Elektromagnetvorrichtungen.
Die DE 197 07 876 A1 offenbart eine induktive Heizung, die von außen auf eine Walze wirkt.
Insgesamt wäre es wünschenswert, den Energieverbrauch und den Aufwand zur Temperierung eines Zylinder und/oder einer Walze einer Rotationsdruckmaschine zu senken, und zwar sowohl den direkten, durch die erforderlichen Einrichtungen bedingten Aufwand, sowie den indirekten, durch Wartung und Inspektion bedingten Aufwand.
Der Erfindung Liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Temperierung eines Zylinder und/oder einer Walze einer Rotationsdruckmaschine zu schaffen, wobei der Energieverbrauch und der Aufwand gesenkt wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 18 gelöst.
Es ist erkennbar, dass die Erfindung in jedem Fall dadurch verwirklicht ist, indem ein Zylinder und/oder eine Walze einer Rotationsdruckmaschine, insbesondere eine Rasterwalze einer in einem wasserlosen Verfahren druckenden Offsetrotationsdruckmaschine, berührungslos und ohne dass ein Wärmeträgermedium oder dergleichen in oder durch die Walze geleitet werden muss, durch elektromagnetische Induktion verursacht durch Rotation in einem statischen Magnetfeld temperiert wird. Auch kann eine Erfassung einer aktuellen Temperatur der Walze berührungslos erfolgen, beispielsweise durch einen Infrarot (IR) Temperatursensor, beispielsweise in Form einer IR-Photozelle.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Temperatur eines Zylinder und/oder einer Walze einer Rotationsdruckmaschine, insbesondere einer Rasterwalze insbesondere einer in einem wasserlosen Verfahren druckenden Offsetrotationsdruckmaschine, genauer, schneller und energieeffizienter geregelt werden kann. Dies ist unter anderem dadurch bedingt, dass die Wärme direkt und nur dort erzeugt wird, wo sie gebraucht wird, nämlich an der Oberfläche der Walze bzw. an der Oberfläche des Mantels der Walze. Dies wird durch den so genannten Skineffekt, gemäß dem sich ein Stromfluss an der Oberfläche eines Leiters ausbildet, nochmals verstärkt, da sich die durch Induktion erzeugten Wirbelströme entlang der Oberfläche der Walze bzw. entlang der Oberfläche des Mantels der Walze ausbreiten. Bei der Erfindung gibt es keine langen Regelstrecken keine Leitungsverluste, keine großen Totzeiten, sowie keine nennenswerten Störgrößen. Bei einer Umtemperierung geht keine Energie durch eine Erwärmung oder Abkühlung eines großen Wärmeträgermediumkreislaufs verloren. Außerdem ändert kein anderes Bauteil als die Walze bzw. der Mantel der Walze seine Temperatur.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass der Energieeintrag durch die Magnetfeldstärke nahezu beliebig genau steuerbar ist. Bei gleichzeitiger Temperaturmessung an der Oberfläche der Walze bzw. deren Mantel, beispielsweise mittels IR-Temperatursensoren, werden eine äußerst exakte Regelung und sehr schelle Reaktionszeiten möglich.
Zur wahlweisen Kühlung ist lediglich noch eine zentrale Bereitstellung von kaltem Wasser oder einem anderen geeigneten Kühlmittel erforderlich. Der Wärmeaustrag an einer einzelnen Walze lässt sich beispielsweise mit einem Servoventil durch die zugeführte Menge kaltem Wasser regulieren. Somit verringert sich auch bei einer gekühlten rotierenden Walze, welche durch Induktion in einem statischen Magnetfeld aufgeheizt wird, der Installation- und Materialaufwand für Wasserleitungen und Temperiereinheit deutlich.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich dadurch, dass ein gleichmäßiger Temperaturverlauf über die gesamte wirksame Breite des Zylinders und/oder der Walze im Gegensatz zum bisherigen Verfahren insbesondere bei schnellen Temperaturänderungen kein Problem mehr darstellt.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ergibt sich in Verbindung mit einer in einem wasserlosen Verfahren druckenden Offsetrotationsdruckmaschine. Bei einer solchen Rotationsdruckmaschine ist die erforderliche Temperatur an einer Rasterwalze proportional zur Maschinengeschwindigkeit, also zur Geschwindigkeit einer mittels der Rotationsdruckmaschine zu bedruckenden Materialbahn und damit zur Drehzahl der Zylinder und/oder der Walzen in einer solchen Rotationsdruckmaschine. Bei gleich bleibendem statischem Magnetfeld ist die durch die Erfindung beispielsweise in die Rasterwalze eingebrachte Wärmeleistung ebenfalls proportional zur Maschinengeschwindigkeit. Dadurch regelt sich das System durch Anwendung der Erfindung selbst in die richtige Richtung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbelspiels mit, einer ein statisches Magnetfeld mit parallel zu eine Rotationsachse einer rotierenden Walze verlaufenden Feldlinien erzeugenden Anordnung von Magnetspulen bzw. Permanentmagneten in Vorderansicht a) und Seitenansicht b);
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels mit einer ein statisches Magnetfeld mit parallel zu einer Rotationsachse einer rotierenden Walze verlaufenden Feldlinien erzeugenden Anordnung von Magnetspulen bzw. Permanentmagneten in Vorderansicht a) und Seitenansicht b);
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels mit einer ein statisches Magnetfeld mit senkrecht zu einer Rotationsachse einer rotierenden Walze verlaufenden Feldlinien erzeugenden Anordnung von die rotierende Walze umschließenden hufeisenförmigen Magnetspulen bzw. Permanentmagneten.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass eine Temperierung eines in den 1, 2 und 3 dargestellten Zylinders und/oder der Walze 01; 02; 03, beispielsweise Rasterwalze, eine induktive Erwärmung durch angetriebene Rotation in einem statischen Magnetfeld umfasst. Hierzu wird die rotierend angetriebene Walze 01; 02; 03 einem statischen Magnetfeld ausgesetzt, welches von außerhalb der Walze 01; 02; 03 angeordneten Mitteln 07; 08; 09 erzeugt wird. Die Walze 01; 02; 03 weist vorzugsweise zumindest eine Partie 04; 05; 06; 19 aus einem ferromagnetischen Material auf (Entscheidend für die Induktion von Strömen ist die elektrische Leitfähigkeit des Materials. Ferromagnetisches Material verstärkt und verbessert den Effekt, ist aber keine zwingend notwendige Voraussetzung), welche zumindest teilweise von dem statischen Magnetfeld durchdrungen wird. Bei der Partie 04; 05; 06 handelt es sich vorzugsweise um einen hohlzylinderförmigen, insbesondere ferromagnetischen Mantel 04; 05; 06. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann es sich bei der Partie 19 auch um mindestens eine Stirnseite 19 der Walze 01; 02; 03 handeln. Durch das sich aus Sicht des rotierenden Mantels 04; 05; 06 zeitlich ändernde Magnetfeld entstehen im ferromagnetischen und damit elektrisch leitfähigen Mantel 04; 05; 06 Wirbelströme, welche die Partie 04; 05; 06; 19, beispielsweise den Mantel 04; 05; 06 bzw. die Stirnseite 19, und damit die Walze 01; 02; 03 erwärmen. Bei den Mitteln 07; 08; 09 zur Erzeugung des statischen Magnetfeldes handelt es sich um Magnetspulen 07; 08; 09. Das statische Magnetfeld wird vorzugsweise durch die mit Gleichstrom beaufschlagten Magnetspulen 07; 08; 09 erzeugt. Zur besseren Bündelung der Feldlinien 10; 11; 12 des Magnetfeldes verfügen die Magnetspulen 07; 08; 09 vorzugsweise jeweils über einen ferromagnetischen Kern 13; 14; 15, beispielsweise über einen Eisenkern 13; 14; 15. Die Feldstärke des Magnetfeldes ist dabei vorzugsweise durch die Stromstärke durch die Magnetspulen 07; 08; 09 exakt steuerbar. Hierzu können Mittel zur Regelung der Stärke des Magnetfeldes der mindestens einen Magnetspule 07; 08; 09 durch Regelung der durch die mindestens eine Magnetspule 07; 08; 09 fließenden elektrischen Stromstärke vorgesehen sein, zur Steuerung der Temperatur bzw. Erwärmung der Walze 01; 02; 03. Die Magnetspulen 07; 08; 09 benötigen bzw. haben keine große Leistung. Die Wärmeleistung wird in erster Linie durch den bzw. die die Walze 01; 02; 03 drehenden Antriebsmotor bzw. Antriebsmotoren aufgebracht. Bei gleich bleibender Drehzahl kann durch die Erfindung die Temperatur der Walze 01; 02; 03 durch Einstellung der Feldstärke des Magnetfeldes gesteuert werden.
Der selbe Effekt kann mit Permanentmagneten erreicht werden. Hier ist jedoch zur Temperierung entweder eine Drehzahländerung erforderlich, oder ein mechanisches Verfahren der Permanentmagnete gegenüber der Walze 01; 02; 03, um durch Änderung des Abstandes zwischen Permanentmagnet und Walze 01; 02; 03 eine Schwächung oder Stärkung des Magnetfeldes und damit bei gleich bleibender Drehzahl eine Temperaturänderung zu erhalten. Umgesetzt werden kann dies beispielsweise durch Mittel zur Regelung der Stärke des Magnetfeldes durch Änderung des Abstandes zwischen dem mindestens einen Permanentmagneten und der Walze 01; 02; 03, zur Steuerung der Temperatur bzw. Erwärmung der Walze 01; 02; 03.
Durch eine Drehung der zumindest einen insbesondere ferromagnetischen Mantel 04; 05; 06 und/oder eine insbesondere ferromagnetische Stirnseite 19 umfassenden Walze 01; 02; 03 in dem statischen Magnetfeld wird in der Walze 01; 02; 03 ein Wirbelstrom erzeugt, der die Walze 01; 02; 03 erwärmt. Da es sich bei dem Magnetfeld um ein stationäres Magnetfeld handelt, wird die zur Erwärmung den Walze 01; 02; 03 erforderliche, durch den Wirbelstrom freigesetzte Energie im Wesentlichen durch die Drehung der Walze 01; 02; 03 in dem Magnetfeld, und nicht durch das Magnetfeld selbst zugeführt. Ein sich hieraus im Vergleich zu einer Erwärmung durch ein magnetisches Wechselfeld ergebender Vorteil ist eine Verringerung der Abmessungen der zur Erzeugung des Magnetfeldes benötigten Magnetspulen 07; 08; 09 sowie eine Verringerung deren Energiebedarfs.
Ebenfalls ist denkbar, die Walze 01; 02; 03 zumindest im Stillstand einem dynamischen Magnetfeld bzw. einem magnetischen Wechselfeld auszusetzen. Dabei wird die Walze 01; 02; 03 einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt, welches die Wirbelströme auch bei stehender Walze 01; 02; 03 induziert. Ein sich hieraus ergebender Vorteil ist, dass die Walze 01; 02; 03 zumindest während eines Stillstandes durch das magnetische Wechselfeld zumindest vorgewärmt werden kann. Hierzu können beispielsweise zusätzliche Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes beispielsweise in Form mindestens einer von einem elektrischen Wechselstrom durchflossenen Magnetspule vorgesehen sein, sowie vorzugsweise Mittel zur Aktivierung der Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl der Walze 01; 02; 03. Außerdem können Mittel zur Deaktivierung der Mittel zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl der Walze 01; 02; 03 vorgesehen sein. Die Wärmeleistung wird dabei jedoch in erster Linie durch von einem elektrischen Wechselstrom durchflossene Magnetspulen erbracht, die im Vergleich zu ein statisches Magnetfeld erzeugenden, von einem Gleichstrom durchflossenen Magnetspulen deutlich großer dimensioniert werden müssen, um die selbe Wärmeleistung in die Walze 01; 02; 03 einzutragen. Dabei ist die eingetragene Wärmeleistung abhängig von der durch die Magnetspulen geleiteten Stromstärke sowie der Frequenz. Insbesondere bei hoher Stromstärke in Verbindung mit hoher Frequenz ergeben sich jedoch erhebliche Verluste im Vergleich zur im statischen Magnetfeld rotierenden Walze 01; 02; 03. Grundsätzlich ist denkbar, dass die Magnetspulen 07; 08; 09 zur Erzeugung des statischen Magnetfeldes zumindest teilweise auch zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes verwendet werden, also sowohl Bestandteil der Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes, als auch Bestandteil der Mittel zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes sind.
Beispielsweise zur vollautomatischen Temperierung können außerdem Mittel zur Temperaturmessung an der Oberfläche des Mantels 04; 05; 06 der Walze 01; 02; 03 vorgesehen sein. Die Mittel zur Temperaturmessung können beispielsweise in Form mindestens eines Infrarot (IR) Temperatursensors ausgeführt sein, der die Temperatur des Mantels 04; 05; 06 der Walze 01; 02; 03 berührungslos erfasst.
Für eine Anordnung der Magnetspulen 07; 08; 09 sind nachfolgend beispielhaft die in den 1, 2 und 3 dargestellten Möglichkeiten beschrieben.
In 1 sind mehrere Magnetspulen 07 bzw. Permanentmagnete derart entlang der Rotationsachse 16 der Walze 01 nebeneinander angeordnet, dass die Feldlinien 10 senkrecht zur Rotationsachse 16 verlaufen und die Oberfläche des Mantels 04 in senkrechter Richtung durchdringen. 1a) zeigt dabei eine Ansicht quer zur Rotationsachse 16, wohingegen 1b) eine Ansicht in Richtung der Rotationsachse 16 zeigt.
In 2 sind mehrere Magnetspulen 08 bzw. Permanentmagnete derart seitlich neben der Walze 02 angeordnet, dass die Feldlinien 11 koaxial zur Rotationsachse 17 verlaufen und parallel zur Oberfläche des Mantels 05 verlaufen. Die Feldlinien 11 durchdringen die Stirnseiten 19 der Walze 02, wodurch in den Stirnseiten 19 Wirbelströme induziert werden, welche sowohl innerhalb der Stirnseiten 19, als auch im Mantel 05 verlaufen. 2a) zeigt dabei eine Ansicht quer zur Rotationsachse 17, wohingegen 2b) eine Ansicht in Richtung der Rotationsachse 17 zeigt
In 3 ist dargestellt, wie eine hufeisenförmige Magnetspule 09 oder ein hufeisenförmiger Permanentmagnet bzw. eine Magnetspule 09 oder ein Permanentmagnet mit einer Hufeisenform 22 eine rotierende Walze 03 umschließt. Die beiden beidseitig der Rotationsachse 18 angeordneten offenen Enden 20; 21 der Hufeisenform 22 bzw. des Hufeisens 22 befinden sich dabei in einem in 3 gezeigten, senkrecht zur Rotationsachse 18 verlaufenden Querschnitt vorzugsweise auf einer gemeinsamen Geraden mit der Rotationsachse 18. Dadurch durchdringt der größte Teil der sich zwischen den offenen Enden 20; 21 ausbildenden Feldlinien 12 die Oberfläche des Mantels 05 der Walze 03 senkrecht und erzeugt so in der rotierenden Walze 03 Wirbelströme. Im Gegensatz zu einer stabförmigen Magnetspule 07; 08 (1 und 2) oder einem stabförmigen Permanentmagneten gibt es keine offenen Enden, an denen das Magnetfeld ungenutzt bleibt. Dabei können entlang der Rotationsachse 18 wiederum mehrere Permanentmagnete bzw. Magnetspulen 09 nebeneinander angeordnet sein.
Aus der Hufeisenform 22 ergibt sich der Vorteil, dass das Magnetfeld effektiver und damit energieeffizienter genutzt wird. Werden Stabmagnete oder stabförmige Magnetspulen 07 wie in 1 verwendet, bleibt immer deren offenes, der Walze 01 abgewandtes Ende ungenutzt. Die magnetischen Feldlinien 12 hufeisenförmiger Permanentmagnete oder Magnetspulen 09 sind in der Hufeisenform 22 gebündelt geführt und schließen sich zwischen den beiden offenen Enden 20; 21 durch die Walze 03 hindurch. Dadurch kommt es zu keinen Verlusten im Magnetfeld bzw. es wird im Vergleich zu einem stabförmigen Permanentmagneten oder einer stabförmigen Magnetspule 07 ein bei gleichem Material- oder Energieeinsatz ein stärkeres Magnetfeld erzeugt, wobei die gesamte zur Erzeugung und Aufrechterhaltung des Magnetfelds aufgebrachte und darin enthaltene Energie zur Erzeugung des Wirbelstroms durch die sich im Magnetfeld zwischen den offenen Enden 20; 21 der Hufeisenform 22 drehende Walze 03 zur Verfügung steht.
Vorzugsweise umfasst die Temperierung zusätzlich zu einer induktiven Erwärmung der Walze 01; 02; 03 durch Rotation in einem statischen Magnetfeld auch eine Abkühlung durch eine Abfuhr von Wärmeenergie zumindest von einer Oberfläche eines Mantels 04; 05; 06 der Walze 01; 02; 03. Hierzu können Mittel zur Kühlung zumindest der Oberfläche des Mantels 04; 05; 06 der Walze 01; 02; 03 vorgesehen sein. Dabei ist denkbar, dass die Abfuhr von Wärmeenergie zumindest von der Oberfläche des Mantels 04; 05; 06 der Walze 01; 02; 03 durch flüssiges Wärmeträgermedium erfolgt, also dass die Mittel zur Kühlung zumindest der Oberfläche des Mantels 04; 05; 06 der Walze 01; 02; 03 beispielsweise ein flüssiges Wärmeträgermedium umfassen, das beispielsweise in einem Wärmeträgermediumkreislauf zirkuliert. Ebenso ist denkbar, dass die Mittel zur Kühlung zumindest der Oberfläche des Mantels 04; 05; 06 der Walze 01; 02; 03 zumindest ein in der Walze 01; 02; 03 angeordnetes, Wärme von der Oberfläche des Mantels 04; 05; 06 zu mindestens einer Stirnseite 19 der Walze 01; 02; 03 transportierendes elektrothermisches Element umfassen. Als elektrothermisches Element kommt beispielsweise ein Peltier-Element in Frage.
Eine Anwendung der Erfindung ist vorzugsweise in Verbindung mit dem aus der WO 2006/072559 A1 bekannten Verfahren denkbar, deren Beschreibung somit Gegenstand der vorliegenden Erfindung angesehen wird.
Wichtig ist hervorzuheben, dass wenn mehrere Magnetspulen 07; 09 über die gesamte und/oder wirksame Breite der Walze 01; 03 verteilt angebracht werden, wie in 1a) für die Magnetspulen 07 dargestellt, und die Magnetfelder der Magnetspulen 07; 09 individuell regelbar sind, die Walze 01; 03 zonenweise temperiert werden kann. Da die Temperatur den Farbauftrag an einer in einem wasserlosen Verfahren druckenden Offsetrotationsdruckmaschine maßgeblich bestimmt, wird dadurch eine Farbzonenregelung möglich. Im Gegensatz zu einer konventionellen Rotationsdruckmaschine sind diese Zonen nicht scharf begrenzt, der Verlauf ist durch die Wärmeleitung im Mantel 04; 06 automatisch fließend.
Eine weitere vorteilhafte Anwendung der Erfindung ergibt sich durch eine drehwinkelabhängige Temperierung. Wird die Magnetfeldstärke einer Zone oder über die gesamte Walze 01; 02; 03 hinweg wähnend einer Umdrehung der Walze 01; 02; 03 drehwinkelabhängig verändert, ist eine sektorenweise Farbdichteregelung möglich.
Bezugszeichenliste

01: Walze
02: Walze
03: Walze
04: Partie, Mantel
05: Partie, Mantel
06: Partie, Mantel
07: Mittel, Magnetspule
08: Mittel, Magnetspule
09: Mittel, Magnetspule
10: Feldlinie
11: Feldlinie
12: Feldlinie
13: Kern, Eisenkern
14: Kern, Eisenkern
15: Kern, Eisenkern
16: Rotationsachse
17: Rotationsachse
18: Rotationsachse
19: Partie, Stirnseite
20: Ende
21: Ende
22: Hufeisenform, Hufeisen

Claims

Verfahren zur Temperierung eines Zylinders und/oder einer Walze (01; 02; 03) einer Rotationsdruckmaschine, wobei eine Temperierung eine Abkühlung durch Abfuhr von Wärmeenergie zumindest von einer Oberfläche eines Mantels (04; 05; 06) des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) umfasst, wobei die Abfuhr von Wärmeenergie zumindest von der Oberfläche des Mantels (04; 05; 06) des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) durch flüssiges Wärmeträgermedium erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierung eine induktive Erwärmung des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) durch Rotation in einem von außerhalb des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) erzeugten Magnetfeld umfasst, und dass das Magnetfeld statisch ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld durch eine von einem elektrischen Strom durchflossene Magnetspule (07; 08; 09) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld durch mindestens einen Permanentmagneten erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierung zumindest im Stillstand des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) zusätzlich zu der induktiven Erwärmung des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) durch Rotation in einem von außerhalb des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) erzeugten statischen Magnetfeld die induktive Erwärmung durch ein von außerhalb des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) erzeugtes magnetisches Wechselfeld umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierung bei sich drehenden Zylinder und/oder Walze (01; 02; 03) die induktive Erwärmung des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) durch Rotation in dem außerhalb des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) erzeugten statischen Magnetfeld umfasst, und dass die Temperierung bei dem Stillstand des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) die induktive Erwärmung durch ein von außerhalb des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) erzeugtes magnetisches Wechselfeld umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Wärmeträgermedium in einem Wärmeträgermediumkreislauf zirkuliert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfuhr von Wärmeenergie zumindest von der Oberfläche des Mantels (04; 05; 06) des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) durch ein in dem Zylinder und/oder der Walze (01; 02; 03) angeordnetes, Wärme von der Oberfläche des Mantels (04; 05; 06) zu mindestens einer Stirnseite (19) des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) transportierendes elektrothermisches Element erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Erwärmung durch eine Regelung der Stärke des Magnetfeldes gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Stärke des Magnetfeldes eine Regelung der Stromstärke durch die Magnetspule (07; 08; 09) vorsieht.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Stärke des Magnetfeldes eine Regelung eines Abstandes der Magnetspule (07; 08; 09) oder des Permanentmagneten von dem Zylinder und/oder der Walze (01; 02; 03) vorsieht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassung der aktuellen Temperatur des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der aktuellen Temperatur berührungslos erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die berührungslose Erfassung der aktuellen Temperatur mittels eines Infrarot-Temperatursensors erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierung zonenweise über die Breite des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) hinweg erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierung drehwinkelabhängig erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rasterwalze temperiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Rotationsdruckmaschine in einem wasserlosen Offsetverfahren gedruckt wird.
Vorrichtung zur Temperierung eines Zylinders und/oder einer Walze (01; 02; 03) einer Rotationsdruckmaschine, wobei eine Temperierung eine induktive Erwärmung des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) durch Rotation in einem von außerhalb des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) erzeugten Magnetfeld umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung außerhalb des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) angeordnete Mittel (07; 08; 09) zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes sowie Mittel zum Antrieb des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) umfasst und dass die Mittel zur Erzeugung des Magnetfeldes mindestens einen Permanentmagneten umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder und/oder die Walze (01; 02; 03) zumindest eine Partie (04; 05; 06; 19) aus einem ferromagnetischen Material aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Partie (04; 05; 06) um einen Mantel (04; 05; 06) des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Partie (19) um mindestens eine Stirnseite (19) des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (07; 08; 09) zur Erzeugung des Magnetfeldes mindestens eine von einem elektrischen Gleichstrom durchflossene Magnetspule (07; 08; 09) umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Rotationsachse (16; 18) des Zylinders und/oder der Walze (01; 03) mehrere Permanentmagnete bzw. Magnetspulen (07; 09) nebeneinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Permanentmagnete bzw. Magnetspulen (07; 09) derart entlang der Rotationsachse (16; 18) des Zylinders und/oder der Walze (01; 03) nebeneinander angeordnet sind, dass Feldlinien (10; 12) im Wesentlichen Senkrecht zur Rotationsachse (16; 18) des Zylinders und/oder der Walze (01; 03) verlaufen und eine Oberfläche des Mantels (04; 06) in senkrechter Richtung durchdringen.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Magnetspulen (08) bzw. Permanentmagnete seitlich neben dem Zylinder und/oder der Walze (02) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Magnetspulen (08) bzw. Permanentmagnete derart seitlich neben dem Zylinder und/oder der Walze (02) angeordnet sind, dass die Feldlinien (11) koaxial zur Rotationsachse (17) des Zylinders und/oder der Walze (02) und parallel zur Oberfläche des Mantels (05) verlaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 18, 22 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Magnetspule (09) bzw. der mindestens eine Permanentmagnet eine Hufeisenform (22) aufweist, wobei der Zylinder und/oder die Walze (03) zwischen offenen Enden (20; 21) der Hufeisenform (22) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen Enden (20; 21) der Hufeisenform (22) einander beidseitig der Rotationsachse (18) des Zylinders und/oder der Walze (03) gegenüberliegen.
Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden offenen Enden (20; 21) der Hufeisenform (22) in einem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse (18) des Zylinders und/oder der Walze (03) auf einer gemeinsamen Geraden mit der Rotationsachse (18) des Zylinders und/oder der Walze (03) liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Magnetspule (07; 08; 09) einen ferromagnetischen Kern (13; 14; 15) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur Regelung der Stärke des Magnetfeldes der mindestens einen Magnetspule (07; 08; 09) durch Regelung einer durch die mindestens eine Magnetspule (07; 08; 09) fließenden elektrischen Stromstärke umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur Regelung der Stärke des Magnetfeldes durch Änderung eines Abstandes zwischen dem mindestens einen Permanentmagneten und des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zusätzliche Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur Aktivierung der Mittel zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur Deaktivierung der Mittel zur Erzeugung des statischen Magnetfeldes unterhalb der vorgegebenen Drehzahl des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes mindestens eine von einem elektrischen Wechselstrom durchflossene Magnetspule umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 22 und 36, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Magnetspule sowohl Bestandteil der Mittel zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes, als auch Bestandteil der Mittel zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur Temperaturmessung an der Oberfläche des Mantels (04; 05; 06) des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Temperaturmessung mindestens einen Infrarot (IR) Temperatursensor umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur Kühlung zumindest der Oberfläche des Mantels (04; 05; 06) des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kühlung zumindest der Oberfläche des Mantels (04; 05; 05) des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) ein flüssiges Wärmeträgermedium umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kühlung zumindest der Oberfläche des Mantels (04; 05; 06) des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) einen Wärmeträgermediumkreislauf umfassen, in dem das flüssige Wärmeträgermedium zirkuliert.
Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kühlung zumindest der Oberfläche des Mantels (04; 05; 06) des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) zumindest ein in dem Zylinder und/oder der Walze (01; 02; 03) angeordnetes, Wärme von der Oberfläche des Mantels (04; 05; 05) zu mindestens einer Stirnseite (19) des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03) transportierendes elektrothermisches Element umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrothermische Element ein Peltier-Element ist.
Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Magnetspulen (07; 09) oder Permanentmagnete entlang der Rotationsachse (16; 18) des Zylinders und/oder der Walze (01; 03) nebeneinander angeordnet sind, wobei die Stärke der Magnetfelder der einzelnen Magnetspulen (07; 09) oder Permanentmagnete individuell geregelt ist, zur zonenweisen Temperierung des Zylinders und/oder der Walze (01; 03).
Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Magnetfeldes der mindestens einen Magnetspule (07; 08; 09) oder des mindestens einen Permanentmagneten drehwinkelabhängig geregelt ist, zur drehwinkelabhängigen Temperierung des Zylinders und/oder der Walze (01; 02; 03).
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder und/oder die Walze (01; 02; 03) eine Rasterwalze ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsdruckmaschine eine in einem wasserlosen Verfahren druckende Offsetrotationsdruckmaschine ist.