[0001] Gegenstand der Erfindung ist eine Transportvorrichtung für eine Druckmaschine, insbesondere für eine Digitaldruckmaschine, zum Transport eines zu bedruckenden Substrats gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Als Substrat finden beispielsweise Papier, Folienmaterial, Planen oder Textilien Anwendung.
[0002] Transportvorrichtungen der genannten Art finden bei Druckmaschinen, insbesondere bei Digitaldruckmaschinen, für den Transport von beispielsweise rollenförmigen, flexiblen Substraten Anwendung. Während eines Druckvorganges transportiert die Transportvorrichtung das Substrat durch einen Druckbereich. Im Druckbereich wird das Substrat beispielsweise mittels eines oder mehrerer, quer zur Transportrichtung führbar gelagerten Druckköpfe mit Tinte oder einem anderen Druckmittel bedruckt. Insbesondere bei Digitaldruckmaschinen mit einem Tintendruckkopf ist eine sehr genaue Positionierung des Substrates gegenüber dem Druckkopf eine Grundvoraussetzung, um einen Druck mit einer entsprechenden Qualität auf dem Substrat zu gewährleisten.
Die hohen Auflösungen der Druckmaschinen führen schon bei geringen Verschiebungen oder Verzerrungen des Substrates zu einem unscharfen Druck beziehungsweise zu Bildfehlern auf dem Substrat. Die Transportvorrichtung muss daher das Substrat sehr genau und reproduzierbar gegenüber dem Druckkopf der Druckmaschine positionieren, da für den Druck einer Farbe auf dem Substrat oft mehrere Grundfarben kombiniert werden, um einen gewünschten Farbton zu erhalten. Kleinste Verzerrungen, Verschiebungen oder Unebenheiten des Substrats im Druckbereich des Druckkopfes führen zu Unscharfen und demzufolge zu einem unbefriedigenden Druck auf dem Substrat, da die verschiedenen Grundfarben nicht mehr an der richtigen Position auf das Substrat aufbringbar sind.
Insbesondere die hohe Druckgeschwindigkeit und die damit einhergehende schnelle Positionierung des Substrats gegenüber dem Druckkopf stellen hohe Anforderungen an die Druckmaschine, insbesondere an die Transportvorrichtung der Druckmaschine.
[0003] Bekannt sind aus dem Stand der Technik Transportvorrichtungen für Druckmaschinen mit einer Transportwalze, wobei die Transportwalze eine Gummibeschichtung auf deren Zylindermantelflache aufweist. Die Gummibeschichtung stellt einen ausreichend hohen Reibungskoeffizienten zwischen der Transportwalze und dem zu transportierenden Substrat, beispielsweise Papier oder Folien, sicher. Nachteilig an dieser bekannten Transportvorrichtung ist, dass die radiale Mantelfläche der bekannten Transportwalze aufgrund der Nachgiebigkeit des Werkstoffes eine begrenzte Genauigkeit aufweist.
[0004] Ausserdem ist der Reibungskoeffizient zwischen der Mantelfläche und dem zu bedruckenden Substrat abhängig vom Alter der Gummibeschichtung. Ferner führen altersbedingte Veränderungen der Gummibeschichtung beispielsweise zu einer Rissbildung und/oder Spröde. Ferner kann sich die Mantelfläche der Gummibeschichtung durch mechanische und/oder chemische Einwirkungen verändern. All diese Veränderungen der Manteloberfläche der bekannten Transportwalze führen zu Fehlern beziehungsweise Ungenauigkeiten beim Druckvorgang, da das zu bedruckende Substrat nicht gleichmässig transportiert wird beziehungsweise nicht reproduzierbar gegenüber dem Druckkopf positioniert ist.
[0005] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Transportvorrichtung für Druckmaschinen, insbesondere Digitaldruckmaschinen, zu schaffen, mit welcher ein zu bedruckendes Substrat gegenüber einem Druckkopf der Druckmaschine sehr genau und reproduzierbar positionierbar ist. Ausserdem soll eine Deformierung des Substrats durch Unebenheiten der Manteloberfläche der Transportwalze verhindert werden.
[0006] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Transportvorrichtung gemäss den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen umschrieben.
[0007] Mit der erfindungsgemässen Transportvorrichtung mit einer Transportwalze mit einer Beschichtung mit Keramik wird einerseits eine ausreichend hohe Reibung zwischen der Transportwalze und dem zu bedruckenden Substrat sichergestellt und andererseits ist die Herstellungsgenauigkeit der Transportwalze, insbesondere der Beschichtung der Transportwalze, sehr hoch und damit eine sehr genaue Positionierung des Substrats gegenüber einem Druckkopf der Druckmaschine gewährleistet. Ausserdem weist Keramik eine sehr hohe mechanische als auch chemische Beständigkeit gegenüber äusseren Einflüssen auf.
[0008] Vorteilhafterweise enthält oder besteht die Beschichtung aus Wolfram-Carbid, welches äusserst widerstandfähig gegenüber chemischen als auch mechanischen äusseren Einflüssen, wie beispielsweise Reinigungsmittel und Tinte, ist. Ausserdem lässt sich dieses Material in einer sehr dünnen und genauen Schicht beispielsweise auf eine Stahlwalze auftragen.
[0009] Vorteilhafterweise weist die Transportvorrichtung eine Stützvorrichtung zum Stützen der Transportwalze auf, wobei deren mit der Transportwalze in Kontakt bringbare Oberfläche weicher als die Beschichtung der Transportwalze ausgebildet ist. Die Stützvorrichtung verhindert ein Durchhängen der Transportwalze und damit eine Veränderung der Manteloberfläche der Transportwalze. Insbesondere Transportwalzen mit einer Länge von 3 oder mehr Metern neigen aufgrund des hohen Eigengewichts und der freien Länge der Transportwalze dazu, durchzuhängen.
Ferner wird dadurch, dass die mit der Transportwalze in Kontakt bringbare Oberfläche weicher als die Oberfläche der Beschichtung der Transportwalze ausgebildet ist, eine Veränderung der Oberfläche der Transportwalze im Kontaktbereich mit der Stützvorrichtung verhindert, und dadurch wird eine gleich bleibende Mantelfläche der Transportwalze sichergestellt.
[0010] Vorteilhafterweise weist die Stützvorrichtung ein oder mehrere Stützrollen auf, die um eine zur Drehachse der Transportwalze parallelen Drehachse drehbar gelagert sind. Vorzugsweise sind die Stützrollen im Wesentlichen unterhalb der Transportwalze angeordnet, um die Gewichtskraft der Transportwalze aufzunehmen und somit ein Durchhängen der Transportwalze zu verhindern.
[0011] Vorteilhafterweise weist die Antriebseinheit einen Servomotor, insbesondere einen hochpoligen Servomotor auf, der starr mit der Transportwalze verbunden ist. Durch die Verwendung eines Servomotors, insbesondere eines hochpoligen Servomotors, entfallen Getriebe und/oder Zahnriemen und es werden dadurch eine höhere Steifigkeit
[0012] sichergestellt und ein Verdrehspiel zwischen der Antriebseinheit und der Transportwalze vermieden.
[0013] Vorzugsweise weist die Transportvorrichtung eine mittels einer FührungsVorrichtung vertikal zur Transportwalze bewegbare Anpresswalze auf, um das zwischen der Transportwalze und Anpresswalze führbare Substrat mittels der Anpresswalze an die Transportwalze zu pressen und dadurch eine genaue Führung des Substrats sicherzustellen, insbesondere die Reibung zwischen der Transportwalze und dem Substrat zu erhöhen.
[0014] Vorteilhafterweise lagert die FührungsVorrichtung die Anpresswalze vertikal zur Transportwalze frei bewegbar. Dadurch presst die Anpresswalze das zwischen der Anpresswalze und der Transportwalze geführte Substrat mit ihrem Eigengewicht an die Transportwalze. Durch diese einfache Ausführung ist eine wirtschaftliche Ausbildung der Führungsvorrichtung gewährleistet.
[0015] Vorteilhafterweise ist die Anpresswalze mittels der FührungsVorrichtung um die Drehachse der Transportwalze verschwenkbar gelagert, um den Anpressdruck des Substrats auf die Transportwalze variierbar auszugestalten. In einer Ausgangslage der Anpresswalze, in der die Anpresswalze genau über der Drehachse der Transportwalze gelagert ist, presst die Anpresswalze das Substrat mit ihrer gesamten Eigengewichtskraft gegen die Transportwalze. Ein Verschwenken der Anpresswalze mittels der FührungsVorrichtung gegenüber der Ausgangsläge der Anpresswalze führt zu einer Erhöhung der der nun schräg wirkenden Anpresskraft, welche der gesamten Eigengewichtskraft der Anpresswalze entgegenwirkt. Die dabei entstehende horizontale Stützkraft wird von der Führungsvorrichtung aufgenommen.
Ab einem Verschwenkwinkel von mehr als 45[deg.] führt diese horizontale Stützkraft zu einer erhöhten Verbiegung der Anpresswalze in horizontaler Richtung. Es wird daher vorzugsweise ein Verschwenkwinkel im Bereich 0[deg.] bis 45[deg.] genutzt.
[0016] Anhand einiger Figuren wird die Erfindung im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
<tb>Fig. 1<sep>eine schematische Seitenansicht einer Druckmaschine mit einer erfindungsgemässen Transportvorrichtung,
<tb>Fig. 2<sep>eine schematische Frontansicht der in Fig. 1dargestellten Transportvorrichtung,
<tb>Fig. 3<sep>einen Querschnitt der in Fig. 1und 2 dargestellten Transportwalze und Anpresswalze,
<tb>Fig. 3a<sep>einen Querschnitt der in Fig. 1und 2 dargestellten Transportwalze und Anpresswalze mit einer ersten Ausführungsform einer Führungsvorrichtung,
<tb>Fig. 3b<sep>einen Querschnitt der in Fig.1und 2 dargestellten Transportwalze und Anpresswalze mit einer zweiten Ausführungsform einer Führungsvorrichtung.
[0017] Fig. 1 zeigt eine insgesamt mit 1 bezeichnete Druckmaschine zum Bedrucken eines Substrats 6 mit einer insgesamt mit 2 bezeichneten Transportvorrichtung, einem Drucktisch 7 und einem quer zum Substrat 6 bewegbaren Druckkopf 3. Die Transportvorrichtung 2 transportiert das Substrat 6 während eines Druckvorganges über den Drucktisch 7 in einer Transportrichtung T, wobei das Substrat 6 von einer Ursprungsrolle 16 abgerollt und das bedruckte Substrat auf eine Zielrolle 17 aufgerollt oder bei Einzelbildern durch eine nicht dargestellte Abschnittvorrichtung ausgeworfen wird. Während des Druckvorganges bewegt sich der Druckkopf 3 quer zur Transportrichtung T und bedruckt das auf dem Drucktisch 7 positionierte Substrat 6.
[0018] Die Transportvorrichtung 2 zum Transport des zu bedruckenden Substrats 6 weist eine um eine Drehachse 18 rotierbar gelagerte Transportwalze 4, eine durch eine in Fig. 3a und 3bdargestellte Führungsvorrichtung 21 um eine Drehachse 19 rotierbar gelagerte Anpresswalze 5, die durch ihr Eigengewicht vertikal an die Transportwalze anpressbar ist, und eine insgesamt mit 13 bezeichnete Stützvorrichtung für die Transportwalze 4 auf. Das zu bedruckende Substrat 6 ist zwischen der Transportwalze 4 und der Anpresswalze 5 geführt. Die Transportvorrichtung 2 weist ferner eine starr mit der Transportwalze 4 verbundene Antriebseinheit 9 zum Antrieb der Transportwalze 5 auf.
Die Transportwalze 4 weist einen zylinderförmigen Grundkörper 11 aus Stahl und eine radial auf der Mantelfläche aufgebrachte Keramik-Beschichtung 12, insbesondere Wolfram-Carbid Beschichtung auf, wie dies insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die Beschichtung weist einen Reibungskoeffizient von 0.7 und eine Härte von 69 bis 70 HrC auf. Die Antriebseinheit 9 weist vorzugsweise einen Servomotor 18, insbesondere einen hochpoligen Servomotor, und einen Winkelsensor 10 zum Detektieren der aktuellen Position der Transportwalze 5 auf. Der Winkelsensor 10 ist am gleichen Längsendbereich der Transportwalze 4 wie der Servomotor 18 angeordnet. Die Stützvorrichtung 13 weist wenigstens eine, unterhalb der Transportwalze 4 positionierbare Stützrolle 14 auf. Die. Stützrollen 14 weisen auf Ihrer Manteloberfläche eine Beschichtung aus Polyurethan 15 auf.
[0019] In Fig. 3 ist die Transportwalze 4 und eine Anpresswalze 5 im Querschnitt dargestellt. In einer Ausgangslage ist die Anpresswalze 5a genau über der Drehachse 18 der Transportwalze 4 gelagert, insbesondere die Drehachse 19 der Anpresswalze 5a genau über der Drehachse 18 der Transportwalze 4. In der Ausgangslage presst die Anpresswalze 5 das Substrat 6 mit einem Anpressdruck, der der gesamten Eigengewichtskraft der Anpresswalze 5 entspricht, gegen die Transportwalze 4. Ein Verschwenken der Anpresswalze 5 mittels der FührungsVorrichtung 21 um einen Schwenkwinkel a gegenüber der Ausgangslage führt zu führt zu einer Erhöhung der der nun schräg wirkenden Anpresskraft P, welche der gesamten Eigengewichtskraft G der Anpresswalze 5 entgegenwirkt, wie dies insbesondere aus den Fig. 3aund 3bersichtlich ist.
[0020] In der vorliegenden erfindungsgemässen Ausführungsform weist die Druckmaschine 1 zwei Transportvorrichtungen 2a und 2b auf, wobei die der Ursprungsrolle 16 zugeordnete Transportvorrichtung 2b eine um einen konstanten Faktor k kleinere Transportgeschwindigkeit des Substrats 6 aufweist als die der Zielrolle 17. Dies bewirkt eine konstante Dehnung des Substrats 6 im Druckbereich. Fig. 3azeigt eine erste Ausführungsform einer Führungsvorrichtung 21 der erfindungsgemässen Transportvorrichtung 2 mit einer vertikal, insbesondere parallel zur Eigengewichtskraft G der Anpresswalze 5, verlaufenden Führungsschiene 22. Die Anpresswalze 5 ist durch die Führungsschiene 22 mittels der Führungsvorrichtung 21 gegenüber der Transportwalze 4 vertikal bewegbar gelagert.
Ausserdem weist die Führungsvorrichtung 21 in Fig. 3a ein nicht dargestellte Mittel auf, um die Führungsschiene 22 gegenüber der Ausganglage um einen Schwenkwinkel a zu verschwenken und dadurch den Anpressdruck P, insbesondere die Reibung zwischen dem Substrat 6 und der Transportwalze 4, zu variieren.
[0021] Fig. 3b zeigt eine zweite Ausführungsform einer FührungsVorrichtung 21 mit einem, um eine parallel zur Drehachse 19 der Anpresswalze 5 gelagerten Drehachse 24, Abstandhalter 23, der die Anpresswalze 5 um die Drehachse 19 der Anpresswalze 5 drehbar lagert. Ausserdem weist die Führungsvorrichtung 21 ein in Fig. 3b nicht dargestellte Mittel auf, um die Drehachse 24 des Abstandhalters 23 gegenüber der Ausganglage um Schwenkwinkel a zu verschwenken und dadurch den Anpressdruck P, insbesondere die Reibung zwischen dem Substrat 6 und der Transportwalze 4, zu variieren.