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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung
einer bahnförmigen
und bogenförmigen
Ware.
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Die
an der Ware durchzuführenden
Bearbeitungsprozesse können
insbesondere als Druckvorgänge
ausgebildet sein, die mittels einer Flexodruckmaschine durchgeführt werden.
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Bei
derartigen Maschinen ist ein Werkzeug bestehend aus einem Druckelement
und zur Bearbeitung der Ware ein Gegendruckelement vorgesehen. Die
bahn- oder bogenförmige Ware,
die insbesondere aus Papier, Kartonage, Pappe oder Kunststoff besteht,
wird zwischen dem Druckelement und dem Gegendruckelement geführt, wobei
das Druckelement und das Gegendruckelement mit vorgegebenem Anpressdruck
zur Durchführung
des Bearbeitungsprozesses aneinander anliegen. Dabei weist das Druckelement
eine zumindest teilweise elastisch verformbare Oberflächenschicht
auf. Das Gegendruckelement weist vorzugsweise eine starre Oberfläche auf,
die durch den Anpressdruck die Oberflächenschicht verformt. Je nach
Ausbildung des Elastizitätsmoduls übt die Oberflächenschicht
eine bestimmte Rückstellkraft
aus, die auf die Oberfläche
der Ware wirkt.
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Bei
einer Flexodruckmaschine besteht das Druckelement aus einem walzenförmigen Druckklischee,
dessen Mantelfläche
mit einem die Oberflächenschicht
bildenden Gummituch überzogen
ist, welches auf die Ware aufzudruckende Druckstrukturen aufweist.
Zur Durchführung
des Druckprozesses wird die Ware zwischen dem Druckklischee und
einem aus Stahl bestehenden Gegendruckzylinder geführt, welcher
das Gegendruckelement bildet. Durch den Druck des Gegendruckzylinders
wird das Gummituch elastisch verformt. Durch die Rückstellkraft des
Gummituchs wird dieses gegen die Oberfläche der Ware gepresst, wodurch
die Ware bedruckt wird.
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Um
eine gleichbleibend hohe Qualität
des Druckprozesses zu gewährleisten,
muss die Positionszustellung des Druckklischees an die Ware exakt erfolgen
und dabei das Druckklischee mit definierter Druckkraft gegen die
Ware gedrückt
werden.
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Um
eine möglichst
exakte Bearbeitung der Ware zu gewährleisten, wird die Positionszustellung der
Ware zu dem Werkzeug über
eine Steuereinheit genau gesteuert.
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Trotzdem
werden bei derartigen Bearbeitungsprozessen unerwünschte Qualitätseinbußen erhalten,
die insbesondere während
der Anfangsphase des Bearbeitungsvorganges registriert werden. Insbesondere
werden bei Druckprozessen, die mit Flexodruckmaschinen durchgeführt werden,
Kontrastschwankungen und dergleichen bei den so erstellten Druckmotiven
auf der Ware erhalten.
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Aus
der
DE 197 36 339
A1 ist eine Druckmaschine mit einer Temperiervorrichtung
bekannt. Die Druckmaschine mit einem Formzylinder weist ein Kurzfarbwerk
mit einem Farbkasten, einer Rasterwalze und einer Farbauftragswalze
auf. Wenigstens eine der Farbwerkswalzen oder der Formzylinder lassen
sich durch eine Temperiervorrichtung temperieren. Die Temperierung
erfolgt durch Abkühlen
oder Erwärmen
entweder von der Mantelfläche
der Farbwerkswalzen oder des Formzylinders her oder im Innern der
Farbwerkswalzen oder des Formzylinders. Zusätzlich lässt sich auch der Farbkasten
temperieren, insbesondere auch die Rakel zum Abrakeln überschüssiger Druckfarbe
von der Rasterwalze. Mittels eines Regelkreises lässt sich
die Menge der auf den Formzylinder übertragenen Druckfarbe regeln, wobei
die auf dem Bedruckstoff gemessene optische Dichte als Signalgröße dient,
anhand der den Temperiereinrichtungen zugeordnete Regler deren Temperaturen
regeln.
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Die
US 5,810,965 beschreibt
ein Laminiersystem, welches eine obere und untere Walze aufweist,
zwischen welchen eine Materialbahn geführt ist, auf welche eine Laminatschicht
aufgebracht wird. Dieses System weist eine Temperaturregeleinrichtung
auf, mittels derer die Walze und die Laminatschicht auf konstanter
Temperatur gehalten werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der eingangs
genannten Art so auszubilden, dass eine reproduzierbare und gleichbleibend genaue
Bearbeitung der Ware ermöglicht
wird.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte
Ausführungsformen
und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird zur Bearbeitung einer bahnförmigen
oder bogenförmigen
Ware ein ein Druckelement aufweisenden Werkzeug eingesetzt, wobei
die Ware zur Bearbeitung zwischen dem Druckelement und einem Gegendruckelement
mit vorgegebenem Anpressdruck geführt wird. Das Druckelement
weist eine zumindest teilweise elastisch verformbare Oberflächenschicht auf.
Zur Konstanthaltung des Elastizitätsmoduls der Oberflächenschicht
ist eine Heizvorrichtung vorgesehen, mittels derer während der
Bearbeitung der Ware die Temperatur der verformbaren Oberflächenschicht auf
einen Sollwert geregelt wird.
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Der
Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, die Temperatur der
Oberflächenschicht auf
einen konstanten Sollwert zu regeln, um damit eine konstante, reproduzierbare
Rückstellkraft
der Oberflächenschicht
auf die Ware zu erhalten. Diese Rückstellkraft ist im wesentlichen
durch den Elastizitätsmodul
der Oberflächenschicht
vorgegeben, der für
die typischerweise verwendeten Materialien der Oberflächenschicht,
insbesondere Kunststoffe oder Gummi, eine signifikante Temperaturabhängigkeit aufweist.
Durch die erfindungsge mäße Temperaturstabilisierung
der Oberflächenschicht
werden temperaturbedingte Schwankungen des Elastizitätsmoduls eliminiert,
so dass dadurch die Bearbeitung der Ware reproduzierbar bei gleichbleibend
hoher Qualität durchführbar ist.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Temperaturregelung
können
insbesondere durch sich ändernde Umgebungstemperaturen
hervorgerufene Temperaturschwankungen der Oberflächenschicht eliminiert werden.
Insbesondere können
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
auch prozessbedingte Temperaturschwankungen der Oberflächenschicht
eliminiert werden.
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Zur
Temperaturstabilisierung der Oberflächenschicht wird diese vorzugsweise
auf eine Temperatur oberhalb der Raumtemperatur aufgeheizt. Prinzipiell
wäre auch
eine Abkühlung
der Oberflächenschicht
möglich,
jedoch bestünde
dann die Gefahr einer die Bearbeitung der Ware beeinträchtigenden
Kondenswasserbildung.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Aufheizung
der Oberflächenschicht
berührungslos,
vorzugsweise mittels Infrarot-Strahlung. Auch die zur Temperaturregelung
notwendige Temperaturmessung der Oberflächenschicht erfolgt berührungslos,
vorzugsweise mittels eines Strahlungstemperaturmessgeräts.
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Die
Regelungseinheit zur Temperaturstabilisierung kann daher ohne Eingriff
in den mechanischen Aufbau der entsprechenden Maschine zur Bearbeitung
der Ware und insbesondere den Aufbau des Werkzeugs installiert werden.
Insbesondere kann eine derartige Regelungseinheit auf einfache Weise
auch nachträglich
an bestehenden Maschinen installiert werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung erfolgt das Aufheizen der Oberflächenschicht auf die Sollwert-Temperatur
vor Beginn des Bearbeitungsprozesses während einer Konditionierungsphase,
insbesondere vor dem Einrichtebetrieb und vor dem Produktionsbetrieb
der jeweiligen Maschine. Während
der Bearbeitungsprozesse erfolgt dann nur noch eine Temperaturstabilisierung
der Oberflächenschicht
durch eine Nachregelung deren Temperatur auf den vorgegebenen Sollwert.
Damit wird ausgeschlossen, dass anfängliche Temperaturschwankungen
der Oberflächenschicht
während
des Regelungsprozesses die Bearbeitung der Ware nicht beeinflussen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist besonders vorteilhaft bei Flexodruckmaschinen einsetzbar.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es
zeigt:
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1:
Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der an einer
Flexodruckmaschine installierten erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1 zeigt
schematisch einen Ausschnitt einer Flexodruckmaschine. In diesem
Ausschnitt ist ein Werkzeug zur Durchführung eines Flexodruckprozesses
an bahn- oder bogenförmigen
Waren 2 aus Papier, Kartonage, Pappe oder Kunststoff dargestellt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
besteht die Ware 2 aus einer zu bedruckenden Papierbahn.
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Die
Papierbahn wird zwischen einem ein Druckelement bildendes Druckklischee 11 und
einem ein Gegendruckelement bildenden Gegendruckzylinder 4 geführt, wobei
das Druckelement und das Gegendruckelement das Werkzeug zur Durchführung des
Flexodruckprozesses bilden.
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Das
Druckklischee 11 besteht aus einer Walze 12, die
mit einem die elastisch verformbare Oberflächenschicht 6 bildenden
Gummituch überzogen ist.
Das Gummituch weist nicht dargestellte Druckstrukturen auf, die
das auf die Papierbahn aufzudruckende Druckmotiv bilden.
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Der
Gegendruckzylinder 4, dessen Durchmesser erheblich größer als
der Durchmesser des Druckklischees 11 ist, besteht vorzugsweise
aus Stahl. Der Gegendruckzylinder 4 ist vorzugsweise auf
eine Temperatur zwischen 35°C
und 40°C
temperiert, wobei hierzu der Gegendruckzylinder 4 vorzugsweise
hohlzylindrisch ausgebildet ist und durch erwärmtes Wasser in dessen Innenraum
beheizt ist.
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Das
Druckklischee 11 und der Gegendruckzylinder 4 werden
mittels nicht dargestellter Antriebe angetrieben, die von einer
ebenfalls nicht dargestellten Steuereinheit gesteuert werden.
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Die
zu bedruckende Papierbahn wird in der in 1 mit einem
Pfeil gekennzeichneten Förderrichtung
zwischen dem Druckklischee 11 und dem Gegendruckzylinder 4 gefördert. Über die
Steuereinheit erfolgt eine Positionierung der Papierbahn derart,
dass diese an vorgegebenen Stellen mit dem Druckklischee 11 bedruckt
wird. Während
des Druckvorgangs drückt
der Gegendruckzylinder 4 die Papierbahn gegen das Druckklischee 11,
wodurch sich das Gummituch elastisch verformt. Entsprechend dem
Elastizitätsmodul
des Gummituchs übt
dieses eine Rückstellkraft
auf das Papier aus. Durch die Rückstellkraft
wird das Gummituch mit den entsprechenden Druckstrukturen zur Durchführung des Druckprozesses
gegen die Papierbahn gedrückt.
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Die
Temperatur der Oberflächenschicht 6 mittels
einer Regelungseinheit auf einen vorgegebenen Sollwert geregelt.
Dadurch werden Veränderungen
der Rückstellkraft
durch die Temperaturabhängigkeit
des Elastizitätsmoduls
der Oberflächenschicht
ausgeschlossen.
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Die
Regelungseinheit weist eine Temperaturmessvorrichtung 7 und
eine Heizvorrichtung 8 auf, welche an die oder an eine
weitere Steuereinheit angeschlossen sind. Mit der Temperaturmessvorrichtung 7 werden
die aktuellen Werte der Temperatur der Oberflächenschicht 6 ermittelt,
in die Steuereinheit eingelesen und dort als Istwerte mit dem abgespeicherten
Sollwert verglichen. Zur Einre gelung auf den Sollwert wird das Gummituch
mittels der von der Steuereinheit gesteuerten Heizvorrichtung 8 aufgeheizt.
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Die
Temperaturmessvorrichtung 7 ist von einem Strahlungstemperaturmessgerät gebildet.
Zur Temperaturmessung können
weiterhin Thermoelemente verwendet werden. Die Heizvorrichtung 8 besteht
aus einem Infrarot-Heizelement. Alternativ kann die Heizvorrichtung
von einem Heißluftgebläse gebildet
sein.
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Das
Temperaturmessgerät
und die Heizvorrichtung 8 sind an gegenüberliegenden Seiten des Druckklischees 11 angeordnet
und gegebenenfalls durch zusätzliche
nicht dargestellte Abschirmungen entkoppelt. Mit der Heizvorrichtung 8 wird
sukzessive das durch die Rotation der Walze 12 an dieser
vorbeibewegte Gummituch aufgeheizt.
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Durch
eine hinreichend groß gewählte Schichtdicke
der Oberflächenschicht 6,
die vorzugsweise wenigstens 1 mm beträgt, weist diese eine hinreichend
große
Wärmekapazität auf, so
dass eine gleichmäßige Wärmeverteilung
in der Oberflächenschicht 6 gewährleistet
ist.
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Prinzipiell
können
bei derartigen Flexodruckmaschinen mehrere Druckklischees 11 in
Umfangsrichtung des Gegendruckzylinders 4 verteilt angeordnet
sein. In diesem Fall werden die Oberflächenschichten 6 der
einzelnen Druckklischees 11 vorzugsweise über separate
Regelungseinheiten auf vorgegebene Sollwerttemperaturen eingeregelt.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung erfolgt bei der Flexodruckmaschine gemäß 1 das
Aufheizen der Oberflächenschicht 6 auf die
Sollwerttemperatur während
einer Konditionierungsphase vor Beginn der Bearbeitung der jeweiligen
Ware 2. Vorzugsweise ist jeweils vor dem Einrichtebetrieb
und dem eigentlichen Produktionsbetrieb der Maschine eine derartige
Konditionierungsphase vorgesehen.
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Vorteilhaft
hierbei ist, dass dann zu Beginn des Einrichtebetriebs oder des
Produktionsbetriebs die Temperatur der Oberflächenschicht 6 bereits
auf den gewünschten
Sollwert aufgeheizt ist. Während des
Einrichte- oder des Produktionsbetriebs muss dann die Temperatur
der Oberflächenschicht 6 mittels
der Regelungseinheit nur noch stabilisiert werden. Auf diese Weise
werden durch Temperaturschwankungen hervorgerufene Änderungen
des Elastizitätsmoduls
der Oberflächenschicht 6 während der
Bearbeitung der Ware 2 nahezu vollständig ausgeschlossen.