DE19625064A1

DE19625064A1 - Vorrichtung zum Übertragen von Flächenabschnitten von einer Trägerbahn auf ein Flachmaterial, insbesondere Foliendruckmaschine

Info

Publication number: DE19625064A1
Application number: DE1996125064
Authority: DE
Inventors: Armin Steuer
Original assignee: Steuer Grafische Maschine GmbH
Current assignee: STEUER, ARMIN, 71111 WALDENBUCH, DE
Priority date: 1996-06-22
Filing date: 1996-06-22
Publication date: 1998-01-08
Anticipated expiration: 2016-06-23
Also published as: DE19625064C2

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen von Flächenabschnitten von einer Trägerbahn, wie einer Folie, auf ein Flachmaterial, wie einen Papierbogen, insbesondere eine Foliendruckmaschine. Bei einer solchen Vorrichtung läuft das Flachmaterial und die Trägerbahn zwischen einem Werkzeugzy linder, auf dem ein zum Druck der Flächenabschnitte ausgebil detes Werkzeug angeordnet ist, und dem Druckzylinder hin durch, wobei beide Zylinder von einem gemeinsamen Antrieb im wesentlichen mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden.

Bei diesen Maschinen befindet sich also das Material, das das Druckbild auf dem zu bedruckenden Bogen bilden soll, auf der Trägerbahn, und zwar entweder in Form eines fertig dort aufgedruckten Bildes, beispielsweise eines Hologrammes, oder in Form einer Folienbeschichtung, beispielsweise einer Metallbeschichtung, die von dem Werkzeug von der Trägerbahn auf den Bogen übertragen wird. Dies geschieht meist durch Heißsiegelung, was einen beheizten Werkzeugzylinder erfor dert.

Generell ist es bei derartigen Maschinen, bei denen sich das Hochdruckwerkzeug um den Werkzeugzylinder herum erstreckt und der zu bedruckende Bogen auf dem Druckzylinder aufgenommen ist, erforderlich, daß beide Zylinder mit gleicher Umfangsge schwindigkeit laufen. Dies ist besonders kritisch, wenn dazwischen noch mit ebenfalls gleicher Geschwindigkeit die Trägerbahn hindurchläuft, von der das Druckbild abgeprägt werden soll. Auch bei geringsten Unterschieden in der Um fangsgeschwindigkeit würde die Folie praktisch zwischen beiden Zylindern "zerrieben" werden und ein Reißen der Folienbahn wäre unvermeidlich. Daher ist die Einstellung der beiden mit gleicher Drehzahl angetriebenen Zylinder auf gleichen Durchmesser in diesem Falle besonders kritisch. Dies wird durch sogenannte Aufzüge, d. h. untergelegte mehr oder weniger elastische Bahnen, beispielsweise Papierbahnen, auf dem Druckzylinder vorgenommen. Dabei müssen auch elastische Verformungen während des Druckvorganges, d. h. die Zusammen drückung insbesondere im Bereich der Zylinderoberflächen durch die Druckkräfte, und Ausdehnungen infolge der Zylinder erwärmung berücksichtigt werden. Die Einstellvorgänge sind dementsprechend sehr schwierig und erfordern viel Zeit und Geschicklichkeit.

AUFGABE UND LÖSUNG

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die Einstellung einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art wesentlich vereinfacht werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einstellbare Mittel zur periodischen Änderung der Umfangsgeschwindigkeit wenigstens eines der Zylinder über jeweils eine Umdrehung. Anstatt, wie bisher, durch Einrichtung und Unterfütterung zu versuchen, die jeweiligen Durchmesser der Zylinder genauestens aufeinan der abzustimmen, ist die genaue Durchmessereinstellung bei der Erfindung nicht kritisch. Sie kann vielmehr entsprechend den Gegebenheiten, beispielsweise zur Erzielung des besten Druckbildes, mit entsprechend elastischen oder harten Zwischenlagen erfolgen. Die Abstimmung der genauen Umfangsge schwindigkeit beider Zylinder kann dann dadurch erfolgen, daß die Umfangsgeschwindigkeit im eigentlichen Arbeitsbereich, d. h. in dem Bereich, in dem das Druckwerkzeug mit der Träger bahn und der zu bedruckenden Materialbahn zusammenwirkt, gegenüber dem Synchronlauf beider Druckzylinder verändert wird, beispielsweise im Sinne eines Vor- oder Nachlaufes eines der Zylinder. Dies sollte nach Möglichkeit linear erfolgen, d. h. die Drehzahländerung und damit die resultie rende Drehzahl sollte über diesen Bereich konstant sein.

In dem Bereich außerhalb des Arbeitsbereiches, der bei derartigen Vorrichtungen z. B. im Bereich der sogenannten "Grube" liegt, d. h. in dem Bereich, in dem der Druckzylinder mit Greifern den Bogen faßt, kann dann der Betrag der Vor- oder Nacheilung wieder zurückgestellt werden. Dies kann auf einem relativ kurzen Umfangsabschnitt erfolgen und auch nicht mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit sondern z. B. mit konstanter Beschleunigung und Verzögerung, d. h. entsprechend einem etwa sinusförmigen Verlauf, geschehen.

Durch die Erfindung ist es insbesondere möglich, die bei derartigen Maschinen besonders kritischen Wärmedehnungen des beheizten Zylinders auszugleichen. Weil diese erst während des stationären Betriebes auftreten und auch für verschiedene Kombinationen von Werkzeugen, Trägerbahnen und Materialbahnen unterschiedlich sind, weil diese teilweise unterschiedliche Temperaturen zur Heißsiegelung fordern, war früher die Einstellung besonders schwierig. Mit der Erfindung ist es möglich, mit einem nur kurzen Stop diese Einstellung nachzu justieren, ohne am Werkzeug oder den Zylindern irgendetwas anderes zu ändern als die Einstellung eines vorzugsweise verwendeten Ungleichförmigkeitsgetriebes, das in den Antrieb eines der Zylinder eingeschaltet sein kann.

Besonders bevorzugt ist ein Ungleichförmigkeitsgetriebe, das das zwischen einem Antriebsrad und einem Antriebsflansch einer Welle eines der Zylinder vorgesehen und zumindest teilweise darin integriert ist. Es kann vorteilhaft mit einer Steuerkurve und einem davon bewegten Schwenkhebel arbeiten, der eine Steuerkulisse verschwenkt, mit der ein gegenüber der Kulisse zur Einstellung verstellbarer Mitnehmer zusammen wirkt. Ein solches Getriebe läßt sich mit relativ geringem baulichem Aufwand und ohne Erhöhung der Baugröße in den Antriebszug einbeziehen. Es sind jedoch auch andere Ungleich förmigkeitsgetriebe denkbar, beispielsweise solche, die mit Zahnrädern oder Riemenauslenkung arbeiten.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß es aus der EP 381 605 B1 bekannt geworden ist, bei einer Druckma schine die gegenseitige Einstellung, d. h. die Phaseneinstel lung zwischen einer Papierbogenzuführung und der Druckvor richtung über eine Auslenkung der sie verbindenden Antriebs kette durchzuführen.

Während bei einer Ausführungsform der Erfindung das Einstell organ in Form eines radial verstellbaren Kulissenmitnehmers sich in einem drehbaren Teil, d. h. in diesem Falle in einem Wellenflansch befindet, wäre es aber auch möglich, durch entsprechende andere Anordnung die Einstelleinrichtung an einem maschinengestellfesten Teil vorzusehen. In diesem Falle könnte die Einstellung sogar während des Laufes der Maschine erfolgen, was eine besonders gute Überwachung der Überein stimmung der Umfangsgeschwindigkeiten ermöglichen würde.

Durch die Erfindung kann also eine Foliendruck- oder Präge maschine geschaffen werden, bei der ungleiche Durchmesser zwischen Druck- und Werkzeugzylinder zum Erzielen gleicher Umfangsgeschwindigkeiten durch ein Ungleichförmigkeitsge triebe ausgeglichen werden. Dieses kann im Antrieb unterge bracht sein und ermöglicht eine Vor- oder Nacheilung eines der Zylinder gegenüber dem anderen über den für den Druck benötigten Arbeitsbereich des Umfanges, während in dem restlichen Umfangsbereich eine Rückstellung dieser Vor- bzw. Nacheilung erfolgt. Es können damit ohne größeren Umbau auch durch Temperaturänderungen der teilweise beheizten Zylinder verursachte Ungleichförmigkeiten der Umfangsgeschwindigkeit ausgeglichen werden.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausfüh rungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführun gen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen.

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Detail eines der Druck- oder Werk zeugzylinder mit einem Ungleichförmig keitsgetriebe im Schnitt;

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III in Fig. 2;

Fig. 4 und 5 Details aus Fig. 2 in anderen Arbeitspo sitionen und

Fig. 6 ein Diagramm, das die Änderung der Umfangsbewegung gegenüber einer konstan ten Umfangsbewegung durch das Ungleich förmigkeitsgetriebe darstellt.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELES

In Fig. 1 ist schematisch das Druckwerk einer Foliendruckma schine 11 dargestellt. Es weist zwei Zylinder 12, 13 auf. Der obere Druckzylinder 12 ist dazu vorgesehen, den zu bedrucken den Bogen 14 mittels eines Greifers 15 zu erfassen und diesen durch den Druckspalt 16 zu transportieren. Die Greifer 15 befinden sich in einem Bereich des Druckzylinders 13, der als "Grube" bezeichnet wird, weil er meist gegenüber dem Umfang 18 des Druckzylinders versenkt liegt.

Der Werkzeugzylinder 13 enthält das oder die Druckwerkzeuge 19, d. h. die Klischees, die im vorliegenden Fall als Hoch druckklischees ausgebildet sind. Sie sind mittels üblicher Spanneinrichtungen auf der Oberfläche des Druckzylinders 13 befestigt und beispielsweise als Klischeehülse ausgebildet.

Da es sich bei der Foliendruckmaschine 11 um eine Vorrichtung zum Abprägen von Druckbildern 21 handelt, die auf eine durch den Druckspalt 16 laufenden Trägerbahn 20 bereits aufgebracht sind, können die Klischees als erhabene Druckstempel ledig lich großflächige Abschnitte aufweisen, die dem Druckbild in der Außenform entsprechen. Es ist aber auch möglich, daß die Druckwerkzeuge eine Übertragung von auf der Trägerbahn vorgesehenen durchgehenden Schichten vornehmen und so mit ihrer Außenform selbst die Form des Druckbildes bestimmen.

Der Werkzeugzylinder 12 ist in nicht dargestellter Weise von innen beheizt, beispielsweise mit durch die Zylinderwelle 22 (Fig. 2) zugeführtem Dampf, Heißluft, Wasser, Öl oder durch direkte elektronische Beheizung. Beide Zylinder 12, 13 werden von einem gemeinsamen Antrieb gegenläufig synchronisiert angetrieben, beispielsweise mittels der miteinander kämmenden Zahnräder 23, 24. Die wirksamen Durchmesser der Zylinderum fänge 18 sind gleich, d. h. sie sind so eingerichtet, daß beim Werkzeugzylinder 12 der über die Druckwerkzeuge 19 verlaufen de Umfang und der Außenumfang der aufgespannten Bögen 14 einschließlich der darunter liegenden Unterlagen (Aufzüge) einen gleichen Durchmesser haben, so daß die Umfangsgeschwin digkeit gleich ist. Mit der gleichen Geschwindigkeit wird auch die Trägerbahn 20 durch nicht dargestellte, ggf. takt weise arbeitende Zuführvorrichtungen durch den Druckspalt 16 geführt, zumindest während des Durchlaufes des Umfangsab schnittes der Zylinder, an dem Druckwerkzeuge vorgesehen sind.

Die beiden Synchronisationszahnräder 23, 24 gehören zu einem Zylinderantrieb 25, der ein Ungleichförmigkeitsgetriebe 26 enthält.

Fig. 2 zeigt das Maschinengestell 27 der Maschine 11, in der die Welle 22 des Werkzeugzylinders 12 in Lagern 28 gelagert ist. Der Antrieb der Welle 22 erfolgt über einen drehfest mit ihr verbundenen Antriebsflansch 29, der von dem Zahnrad 23 aus über einen Mitnehmer 30 angetrieben wird. Das Zahnrad 23 ist mittels Lagern 31 drehbar auf einem Zapfen des Maschinen gestells gelagert. Es nimmt einen aus Fig. 3 erkennbaren Hebel 32 auf, der um einen im Zahnrad 23 schwenkbar gelager ten Lagerbolzen 33 schwenkbar ist. Der Hebel 32 hat an seinem freien Ende eine Kurvenlaufrolle 44, die in einer Steuerkurve 45 läuft, die, die Welle 22 umgebend, im Maschinengestell 27 angebracht ist. Die Kurve enthält einen umlaufenden Kurven schlitz, an den die Kurvenrolle außen und innen Führung finden kann. Um den Kurvenantrieb spielfrei einstellen zu können, könnten die äußere und die innere Kurvenlaufbahn in Achsrichtung gegeneinander versetzt sein und es könnten zwei unabhängige Kurvenlaufrollen darauflaufen, um Drehrichtungs probleme beim Wechsel der Laufbahn von Außen- zur Innenkurve zu vermeiden.

An dem dem Hebel 32 gegenüberliegenden Ende des Lagerbolzens 33 ist eine Kulisse 34 vorgesehen, d. h. ein verbreiteter Wellenbereich mit einer Parallelführung. In dieser ist der Mitnehmer 30 aufgenommen, der aus einem inneren Mitnehmer bolzen 35 und einer darübersitzenden Hülse 36 besteht. Eine von der Hülse vorspringende Ablesekante 37 ermöglicht die Ablesung der Stellung des Mitnehmers relativ zur Kulisse an einer Skala 38.

Der Mitnehmerbolzen 35 ist in einem radialen Schlitz 39 des Antriebsflansches 29 radial einstellbar geführt, und zwar mittels einer Einstellschraube 40. Mit einem Spannkeil 41 kann der Mitnehmerbolzen 35 in axialer Richtung spielfrei eingestellt werden.

FUNKTION

Das Ungleichförmigkeitsgetriebe 26 arbeitet wie folgt:
Wenn sich das Antriebszahnrad 23 dreht, läuft die Kurvenlauf rolle 44 in der Kurve 45 ab. Der Hebel 32 wird dabei um die Welle 33 entsprechend der im folgenden noch beschriebenen Kurvengestalt verschwenkt und verschwenkt dabei über die Welle 33 die Kulisse 34. In diese greift der Mitnehmer 30 ein. Wenn er, wie im Falle der Fig. 2, mit seiner Achse 42 gleichachsig zur Achse 43 der Welle 33 steht, so wird der Antriebsflansch 29 und damit die Welle 22, trotz einer periodischen Schwenkung der Kulisse 34 mit der gleichen Drehzahl mitgenommen wie das Antriebszahnrad 23. In diesem Falle ist also die Ungleichförmigkeit im Ungleichförmigkeits getriebe 26 auf "0" gestellt. Wenn, wie in Fig. 4 dargestellt ist, durch Drehung der Einstellschraube 40 der Mitnehmer 30 nach außen gestellt wurde, so daß also seine Achse 42 gegen über der Achse 43 der Welle 33 radial außerhalb liegt, dann wird bei jeder Schwenkung des Hebels 32 und der damit verbun denen Welle 33 über die Kulisse 34 eine in Umfangsrichtung wirkende Zusatzbewegung auf den Mitnehmer 30 übertragen, der eine gegenseitige Verdrehung zwischen Zahnrad 23 und An triebsflansch 29 bewirkt. Im Falle von Fig. 4 läuft entspre chend der Kurvenkonfiguration der Werkzeugzylinder im Ar beitsbereich vor, während er bei der Stellung nach Fig. 5 nachläuft. Dort ist der Mitnehmer mit seiner Achse 42 gegen über der Achse 43 nach innen verstellt, so daß die entgegen gesetzte Wirkung auftritt.

Es ist also zu erkennen, daß durch das Ungleichförmigkeitsge triebe je nach radialer Einstellung des Mitnehmers 30 ein Gleichlauf oder eine stufenlose Einstellung von Vorlauf oder Nachlauf hergestellt werden kann.

Die Kurve 45 ist so ausgebildet, daß sie die in Fig. 6 dargestellte Charakteristik der periodischen Vor- oder Nacheilung erzielen kann. Diese ist so, daß sie über den Arbeitsbereich 46, in dem also auf dem Werkzeugzylinder 13 Druckwerkzeuge 19 vorgesehen sein könnten, einen linearen Vorlauf oder Nachlauf erzeugen kann oder, anders betrachtet, in diesem Arbeitsbereich eine konstante, jedoch von der Drehzahl des Zahnrades 23 und damit auch der Drehzahl des Druckzylinders 12 unterschiedliche Drehzahl erzeugt. Dieser Arbeitsbereich umfaßt, wie aus Fig. 3 und 6 zu erkennen ist, den weitaus größten Teil des Umfanges, beispielsweise etwa 300°. in dem übrigen Bereich 47 erfolgt eine Rückwärtsbewe gung um den gleichen Betrag, um den im Arbeitsbereich vor- oder rückgestellt wurde. Wenn also beispielsweise der Vorlauf so eingestellt war, daß er auf den gesamten Umfang 1 mm betragen hat (während ca. 300°), wird jetzt dieser Betrag von 1 mm auf den restlichen 60° wieder zurückgestellt, so daß am Ende des Umlaufes wieder Synchronität zwischen beiden Zylin dern vorliegt. Dies ist wichtig, um die genaue Greifersyn chronisation für die Bogenerfassung etc. nicht zu stören. Aus dem gleichen Grunde wäre auch eine stetige Drehzahlabweichung beider Zylinder nicht möglich. Es soll sich vielmehr um eine nur während eines Umlaufes periodische und deren Ende wieder gänzlich zurückgestellte Änderung handeln.

Die zugehörige Kurve 45 hat dem entsprechend im Arbeitsbe reich 46 eine im wesentlichen gleichmäßige Spiralform, während sie in dem Rückstellabschnitt 47 eine beliebige Form haben kann, die aber vorzugsweise so gebildet ist, daß geringstmögliche Beschleunigungen und Verzögerungen auftre ten.

Beim Einrichten der Folienprägedruckmaschine 11 werden also Werkzeuge, Aufzug und alle übrigen Bedingungen so einge stellt, daß die Durchmesser 18 auf beiden Zylindern möglichst gleich sind. Dabei brauchen aber noch nicht durch thermische Verhältnisse oder Elastizitäten bedingte Durchmesseränderun gen berücksichtigt zu werden. Die genaue Einstellung auf gleiche Umfangsgeschwindigkeiten, d. h. die Abwälzung des Werkzeuges auf dem Druckbogen mit der Trägerbahn, einer meist sehr dünnen Folie, dazwischen kann beobachtet werden und danach kann unter Zuhilfenahme der Skala 38 eine Nachstellung erfolgen. Die Ungleichförmigkeit des Laufes beider Zylinder ist zwar sehr gering, aber für die Einstellung von großer Wichtigkeit. Schwingungen oder Stöße treten dabei nicht auf.

Wenn durch wechselnde Betriebsbedingungen, beispielsweise sich ändernde Temperaturen, die Durchmesser der Zylinder sich geringfügig ändern, kann dies ohne weiteres durch eine Nachstellung des Ungleichförmigkeitsgetriebes berücksichtigt werden, ohne daß die Einrichtung der Druckmaschine im übrigen geändert zu werden braucht.

Claims

1. Vorrichtung zum Übertragen von Flächenabschnitten (21) von einer Trägerbahn (20), wie einer Folie, auf ein Flachmaterial (14), wie einen Bogen, insbesondere Foliendruckmaschine, bei der das Flachmaterial (14) und die Trägerbahn (20) zwischen einem Werkzeugzylinder (13), auf dem ein zum Abdruck der Flächenabschnitte (21) ausgebildetes Werkzeug (19) angeordnet ist, und einem Druckzylinder (12) hindurchlaufen, wobei beide Zylinder (12, 13) von einem gemeinsamen Antrieb (23, 24) mit im wesentlichen gleicher Umfangsgeschwindigkeit angetrieben sind, gekennzeichnet durch einstellbare Mittel (26) zur periodischen Änderung der Umfangsgeschwindigkeit wenig stens eines der Zylinder (12, 13) über jeweils eine ihrer Umdrehungen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete daß die Änderung der Umfangsgeschwindigkeit einen Vor- oder Nachlauf des einen Zylinders (12, 13) gegenüber dem anderen bewirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Mittel zur Änderung der Umfangsgeschwindig keit um einen im wesentlichen konstanten Wert über einen großen Teil, vorzugsweise den Arbeitsbereich des Werk zeuges (19), des Umfanges und zur Rückänderung der Umfangsgeschwindigkeit in entgegengesetzter Änderungs richtung um den während der vorherigen Änderung zurück gelegten Umfangsweg innerhalb eines geringeren Teils des Umfanges, insbesondere dem vom Werkzeug nicht eingenom menen Bereich, in dem Greifer (15) zur Aufnahme des Flachmateriales am Druckzylinder (12) angeordnet sind, ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erzielen gleicher Umfangsgeschwindigkeiten unter Ausgleich von durch Wärmedehnungen an einem beheizten Zylinder (12, 13) verursachten Durchmesseränderungen der Zylinder (12, 13) relativ zueinander ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel durch ein Un gleichförmigkeitsgetriebe (26) gebildet sind, das in den Antrieb (23, 24) wenigstens eines der Zylinder (12, 13) eingeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ungleichförmigkeitsgetriebe (26) mit einer Steuer kurve (45) und einem davon bewegten Schwenkhebel (32) arbeitet, der eine Steuerkulisse (34) verschwenkt, mit der ein gegenüber der Kulisse (34) verstellbarer Mitneh mer (30) zusammenwirkt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich net, daß das Ungleichförmigkeitsgetriebe (26) zwischen einem Antriebszahnrad (23) und einem Antriebsflansch (29) einer Welle (22) eines der Zylinder (12) vorgesehen und zumindest teilweise darin integriert ist.