-
Die
Erfindung betrifft eine bogenverarbeitende Maschine, insbesondere
Bogendruckmaschine, enthaltend eine Trocknungsvorrichtung zur Erzeugung
von Trocknungsstrahlung mit zugeordnetem Sensorsystem gemäß dem
Oberbegriff des 1. Anspruchs und Verfahren zur Trocknerregelung.
-
Alterungserscheinungen
bei UV-Lampen, sowie die Sicherstellung der benötigten
UV-Dosis zur Trocknung von UV-Farbfilmen und von UV-Lacken stellen
ein großes Problem in Druckereien dar. Momentan gibt es
nur wenige Möglichkeiten, die Leistung der UV-Lampen genau
zu überprüfen. Verwendet werden z. B. Klebestreifen,
welche auf das Papier geklebt werden und sich durch eine UV-Bestrahlung verfärben.
Die Klebestreifen können anschließend ausgemessen
werden. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass diese Messung
sehr ungenau ist. Weiterhin sind die Klebestreifen sehr teuer und
können leicht in der Maschine verloren gehen. Eine weitere
Möglichkeit besteht darin, einen so genannten UV-Puck,
einen integrierend messenden Strahlungssensor, unter den Strahler
zu legen und die UV-Dosis damit zu messen. Aufgrund der Abmessungen
des Gerätes ist dieses allerdings für den Bogenoffsetdruck
nicht verwendbar. Es ist weiterhin bekannt, Messgeräte
zur Leistungsmessung der UV-Lampen den Trocknern fest zuzuordnen,
was wiederum Bauraum benötigt und nur unflexibel einsetzbar
ist.
-
Aus
der
WO 99/10717 ist
ein Sensorgehäuse für eine UV-Trockenkammer bekannt.
Hierin wird vorgeschlagen, einem Trocknungsstrahler einen in einem
Gehäuse untergebrachten Sensor zuzuordnen. Das Gehäuse
des Sensors weist dabei eine verschließbare Öffnung
für die zu messende Strahlung und eine Öffnung
für eine Gaszufuhr auf. Über die Gaszufuhr kann
ein Überdruck im Gehäuse erzeugt werden, der entsprechende
Luftströmungen entstehen lässt. Diese Luftströmungen
halten die stets vorhandenen Schmutzpartikel vom Sensor fern. Somit wird
die Lebensdauer des Sensors verlängert.
-
Nachteilig
an dieser Lösung ist, dass der Sensor Bauraum beansprucht
und mittels Überdruckumgebung gegen Verschmutzung gesichert werden
muss. Dies vergrößert den nötigen Bauraum des
Trockners und ist somit für einen Einsatz in einer Druckmaschine
ungeeignet.
-
Aus
der
DE 10 2006
015 277 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Druckmaschine
bekannt, bei dem ein Qualitätskontrollverfahren beschrieben wird,
bei dem der Polymerisationsgrad einer strahlenhärtenden
Druckfarbe oder eines Lackes bestimmt wird. Aus den gewonnenen Messdaten
werden Daten und Vorgaben für die Druckmaschinensteuerung,
die Strahlersteuerung und die Markierungseinrichtungen gewonnen.
-
Nachteilig
an dieser Lösung ist, dass hierbei das von vielen Parametern
bestimmte Endprodukt ausgemessen wird, was für eine reproduzierbare
und normierte Strahlereinstellung nur unzureichend ist. Die bisherigen
technischen Möglichkeiten schlossen eine direkte spektrale
Analyse der Trockner aus, da keine Sensoren in der Nähe
der Trockner angebracht werden können. Durch die zur Trocknung
nötige Strahlungsleistung der Trockner werden die Sensoren
thermisch überlastet, wodurch die direkte spektrale Messung
der Trockner nicht möglich ist.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Überwachung
von Trocknungsvorrichtungen in bogenverarbeitenden Maschinen zu
verbessern.
-
Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des 1. und
durch ein Verfahren mit den Merkmalen des 17. Anspruchs gelöst.
-
Die
Erfindung hat den Vorteil, dass die als Trockner in einer Druckmaschine
eingesetzten Strahler exakt überwacht werden können.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil,
dass die Lampen der Strahler so lange verwendet werden können,
bis die Messwerte eine festgelegte Toleranzgrenze überschreiten.
Dies führt zu einer längeren Nutzung der Lampen
und damit zur Kosteneinsparung. Durch die exakte Kontrolle der Alterung
und der Lampenqualität erhöht sich somit die Standzeit
der Lampen. Es können weiterhin genauere Aussagen über
den Verschmutzungsgrad der Lampen getroffen werden, wodurch sich
Reinigungs- und Wartungsarbeiten besser koordinieren lassen. Außerdem
können die exakten Messwerte zur Verbesserung der Prozessführung
herangezogen werden, was eine zusätzliche Prozesssicherzeit
bedeutet. Vorteilhafter Weise wird durch die Messwerte eine Fehlerabschätzung
vereinfacht und ein schnelleres Auffinden von Ursachen bei einer
Störung ermöglicht.
-
Vorteilhafter
Weise kann der Sensor zur Detektion der Strahlungsleistung an einem
beliebigen Ort angeordnet werden, da sich die Strahlungsleitkabel
flexibel verlegen lassen. Dies ermöglicht eine Anordnung
der Messgeräte im Leitstand oder direkt an der Druckmaschine.
In einer Weiterbildung wird für mehrere Strahler nur ein
einziger Sensor benö tigt, da diesem mehrere Strahlungsleitkabel
zugeführt werden können. In einer bevorzugten
alternativen Weiterbildung wird die Eingangsoptik eines Strahlungsleitkabels
derart motorisch verfahren, dass alle Trockner überwacht
werden können. Dies reduziert den Aufwand und damit die
nötigen Kosten zur Überwachung der Trockner. Es
können nicht nur Trockner im Ausleger sondern auch Zwischentrockner
an beliebigen Stellen überwacht werden. Die Erfindung kann
weiterhin auch in anderen Bereichen außerhalb der Druckindustrie
für eine leichte und komfortable Strahlungsmessung eingesetzt
werden, da auch in anderen Bereichen der Zwang zur Automatisierung und
gleichzeitigen Miniaturisierung besteht.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht
vorteilhafter Weise, dass die Trockner mit minimalem Energieverbrauch
arbeiten können, wobei noch eine ausreichende Trocknung
der Bogen stattfindet. Hierdurch kann Energie eingespart werden, was
zu geringeren Betriebskosten führt. Nebenbei wird dadurch
die thermische Belastung einzelnen Bauteile und damit der Druckmaschine
gesenkt. Für bestimmte Bedruckstoffe, wie etwa für
Nahrungsmittelverpackungen, kann ein gefordertes Energieniveau der
Trocknungsstrahlung exakt eingestellt und genau überwacht
werden. Vorzugsweise wird die Trocknerüberwachung zusätzlich
zur Messung der Trocknungseigenschaften der Bogen vorgenommen. Die
gestellten Anforderungen können so akkurat erfüllt
werden. Dem Drucker ist es somit möglich, die Druckmaschine
optimal zu steuern.
-
Im
Folgenden soll die Erfindung beispielhaft erläutert werden.
Die dazugehörigen Zeichnungen stellen dabei schematisch
dar:
-
1:
Ausschnitt eines Auslegers einer Bogenrotationsdruckmaschine mit über
dem Bogenförderweg angeordneten UV-Trocknern, welche UV-Lampen
enthaltenen;
-
2:
Bogenführungszylinder mit zugeordnetem Zwischentrockner,
welcher eine UV-Lampe enthält.
-
In
Bogenrotationsdruckmaschinen werden Bedruckstoffbogen von Zylindern
oder auch Trommeln an der Vorderkante gegriffen und während
der Rotation der Zylinder durch die Druckmaschine gefördert.
Zwischen den Zylindern werden die Bedruckstoffbogen im Greiferschluss übergeben.
Auf dem Förderweg durchlaufen die Bedruckstoffbogen verschiedene
Druckwerke, in denen diese entsprechend dem gewünschten
Motiv mit jeweils einer Druckfarbe bedruckt werden. Jedes der Druckwerke
umfasst unter anderem einen Plattenzylinder, der von einem Farbwerk
mit der verwendeten Druckfarbe eingefärbt wird.
-
Dieser
eingefärbte Plattenzylinder überträgt die
Druckfarbe motivgerecht auf einen mit einem Gummituch versehenen
Gummizylinder, der mit einem den Bedruckstoffbogen fördernden
Druckzylinder einen Druckspalt bildet. Beim Durchlaufen des Druckspalts
wird das entsprechende Motiv vom eingefärbten Gummituch
des Gummizylinders auf die Bedruckstoffbogen übertragen.
Es können auch Kurzfarbwerke in der Druckmaschine eingesetzt
werden.
-
Nach
dem letzten Druckwerk der Druckmaschine können die fertig
bedruckten Bedruckstoffbogen im Ausleger der Druckmaschine zu einem
Auslegerstapel ausgelegt oder vor der Auslage weiterbearbeitet werden.
Dem letzten Druckwerk können sich beispielsweise ein oder
mehrere Lackwerke anschließen, die die bedruckten Bedruckstoffbogen
mit einem Schutzlack oder Glanzlack versehen. Vorzugsweise werden
in den Druckwerken UV-Farben und in den Lackwerken UV-Lacke verwendet.
Für einen beidseitigen. Schön- und Widerdruck
kann die Druckmaschine eine Wendeeinrichtung enthalten.
-
1 zeigt
in einer ersten Ausführungsform der Erfindung einen Teil
des Auslegers der Bogenoffsetrotationsdruckmaschine mit oberhalb
eines Bogenförderweges angeordneten Trocknungsstrahlern 1.
Im Ausleger der Druckmaschine sind an Ketten umlaufende Greiferwagen 3 vorgesehen,
die die Bogen 6 an deren Vorderkanten vom letzten Zylinder übernehmen
und auf dem Bogenförderweg zum nicht dargestellten Auslegerstapel
fördern. Die Trocknungsstrahler 1 werden in einem
festgelegten Abstand zum Bogenförderweg angeordnet, damit
sich die umlaufenden Greiferwagen 3 ungehindert bewegen
können. Während des Transportes durch den Ausleger
werden die Bogen 6 über Bogenleitbleche 4 geführt,
wobei zwischen den Bogen 6 und den Bogenleitblechen 4 ein
Luftpolster ausgebildet sein kann. Alternativ können die
Trocknungsstrahler 1 auch im nicht dargestellten aufsteigenden
Ast der umlaufenden Ketten im Ausleger angeordnet sein. Die Trocknungsstrahler 1 können
auch an Kettenfördersystemen zwischen den Druckwerken eingesetzt werden.
In einer nicht dargestellten Weiterbildung der ersten Ausführungsform
ist es vorgesehen, die Bogen von Greiferwagen an Vorder- und Hinterkante
zu fixieren und so an beiden Kanten zum Auslegerstapel zu fördern.
Hierbei können die Leitbleche entfallen und somit auch
Trockner für die Bogenunterseite angeordnet werden. Unterhalb
des Bogenförderweges können auch Reflektoren angeordnet
werden, die die durch die Bedruckstoffbogen dringenden Strahlungsanteile
zur Trocknung der Bogenunterseite reflektieren.
-
Die
Bogen 6 werden auf dem Weg zum Auslegerstapel an den die
Bogen 6 trocknenden Trocknungsstrahlern 1 vorbeigeführt.
Die Trocknungsstrahler 1 weisen UV-Lampen 1.1 auf,
deren UV-Strahlung direkt oder über Reflektoren 1.2 auf
die Oberfläche der Bogen 6 gerichtet ist. Über
diese auf die Bogen 6 wirkende UV-Strahlung wird die UV-Farbe
bzw. der UV-Lack getrocknet bzw. ausgehärtet. Vorzugsweise
werden in den Trocknungsstrahlern 1 Quecksilberdampflampen
eingesetzt. Es sind aber auch andere Strahlungsquellen, wie etwa
Elektronenstrahl-Strahlungsquellen, Laser oder Dioden einsetzbar.
In anderen Ausführungsformen können auch Strahler
mit anderen Wellenlängen, wie z. B. Infrarottrockner, zur
Trocknung eingesetzt werden, solange eine Abstimmung mit den Druckfarben
bzw. Lacken erfolgt.
-
Den
Trocknungsstrahlern 1 wird mindestens ein Sensorsystem 2 zugeordnet,
das ein mit einer Eingangsoptik 2.1 versehenes Strahlungsleitkabel 2.2 umfasst,
das mit einem Sensor eines UV-Messgerätes 2.3 in
Verbindung steht. In 1 ist beispielhaft nur ein Sensorsystem 2 für
einen Trocknungsstrahler 1 dargestellt. Die Eingangsoptik 2.1 des Strahlungsleitkabels 2.2 wird
auf Löcher in den Bogenleitblechen 4 des Auslegers
gestellt, damit die Strahlungseintrittsöffnung zu den Trocknungsstrahlern 1 ausgerichtet
ist, derart, dass deren UV-Strahlung in das Strahlungsleitkabel 2.2 eintritt.
Die von den Trocknungsstrahlern 1 ausgehende UV-Strahlung
tritt zwischen den jeweiligen Bogenenden und den nachfolgenden Greiferwagen 3,
also während der Bogenlücke, in die Eingangsoptik 2.1 des
Strahlungsleitkabels 2.2 ein und folgt anschießend
dem Verlauf des Strahlungsleitkabels 2.2. Der Sensor des UV-Messgerätes 2.3 ist
als spezieller Detektor für UV-Strahlung ausgebildet.
-
Die
Eingangsoptik 2.1 des Sensorsystems 2 wird vorzugsweise
mit einem Filter versehen, der insbesondere als Bandpass für
die ausgestrahlte UV-Strahlung wirkt. Durch einen zusätzlichen
Knickschutz kann das Strahlungsleitkabel 2.2 stabilisiert sein.
Es können auch Bündel von Strahlungsleitkabeln 2.2 verwendet
werden. Alternativ können die Strahlungsleitkabel 2.2 den
Trocknungsstrahlern 1 auch seitlich oder von der Rückseite
zugeführt werden, so dass die Strahlung der Trocknungsstrahler 1 ununterbrochen
detektiert werden kann.
-
Vorzugsweise
wird das Sensorsystem 2 mit einer motorisch verfahrbaren
Eingangsoptik 2.1 ausgerüstet. Die Eingangsoptik 2.1 kann
somit, wie in 1 angedeutet, auf die gewünschte
Stelle des jeweils ausgewählten Trocknungsstrahlers 1 gestellt werden.
Hierfür können beliebige Antriebe verwendet werden.
Der Verstellmechanismus ähnelt somit einem Koordinatenmesstisch,
der beliebige Positionen anfahren kann. In alternativen Ausführungsformen können
auch mehrere Strahlungsleitkabel 2.2 an den Bogenleitblechen 4 oder
Trocknungsstrahlern 1 dauerhaft fixiert werden.
-
In
einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung
sind im Ausleger Einschubschächte vorgesehen, in denen
die Trocknungsstrahler 1 einsteckbar sind. Die Trocknungsstrahler 1 können
in diesen Einschubschächten fixiert werden, wodurch eine
Austauschbarkeit der Trocknungsstrahler 1, z. B. bei Verschleiß der
UV-Lampen 1.1, gewährleistet ist. In mindestens
einem der Einschubschächte für die Trocknungsstrahler 1 werden
an geeigneter Stelle über oder unter den Strahler ein oder
mehrere Strahlungsleitkabel 2.2 angebracht. Der Drucker kann
den Trocknungsstrahler 1 mit der UV-Lampe 1.1,
welche er messen möchte, in diesen Einschub stecken und
ausmessen. Alternativ ist es auch denkbar einen separaten Einschubschacht
vorzusehen, der als spezieller Messplatz für eingesteckte
Trocknungsstrahler 1 dient. Dieser extra angeordnete Einschub
kann an einer leicht zugänglichen Stelle untergebracht
werden, so dass sich eine einfache Bedienung ergibt.
-
2 zeigt
in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung einen Bogenführungszylinder 5 und
einen dem Bogenführungszylinder 5 zugeordneten
Trocknungsstrahler 1, der als Zwischentrockner ausgebildet
ist. Dem Trocknungsstrahler 1 ist auf der Rückseite
ein Sensorsystem 2 mit Eingangsoptik 2.1 und Strahlungsleitkabel 2.2 zugeordnet.
Der Bogenführungszylinder 5 kann in einem Druck-,
Lack-, Trocken- oder Bearbeitungswerk usw. angeordnet sein. Der
Zwischentrockner wird zwischen den Druckwerken zum Trocknen von
einer oder mehreren Farben oder Lacken verwendet. Es können
auch weitere Zwischentrockner an vorgesehenen Positionen in der Druckmaschine
angeordnet sein, denen Sensorsysteme 2 zugeordnet werden
können. Der in der 2 dargestellte
Bogenführungszylinder 5 enthält nicht weiter
bezeichnete Greifersysteme, die als Klemmgreifer mit Greiferfingern
und Greiferaufschlägen ausgebildet sind. Die Greiferfinger
fixieren die Bogenvorderkante durch eine Greifbewegung auf den Greiferaufschlägen.
Die Bogen 6 werden somit für den Transport auf
der Mantelfläche des in der dargestellten Richtung rotierenden
Bogenführungszylinders 5 fixiert.
-
Der
Trocknungsstrahler 1 enthält zwischen den Reflektoren 1.2 eine Öffnung,
durch die die von der UV-Lampe 1.1 emittierte UV-Strahlung
zur Rückseite des Trocknungsstrahlers 1 gelangt.
In diesem Bereich ist die Eingangsoptik 2.1 des Sensorsystems 2 angeordnet,
die mit dem Strahlungsleitkabel 2.2 verbunden ist. Durch
die Eingangsoptik 2.1 tritt die UV-Strahlung in das Strahlungsleitkabel 2.2 ein.
Die Eingangsoptik 2.1 kann einen entsprechenden Filter enthalten.
Alternativ kann das Strahlungsleitkabel 2.2 auch seitlich
oder an anderer Stelle in den Trocknungsstrahler 1 eingeführt
werden, solange der Eintritt der UV-Strahlung gesichert ist.
-
Zur
Wirkungsweise: Die in den Ausführungsformen und den Weiterbildungen
beschriebenen Strahlungsleitkabel 2.2 sind an der Strahlungsaustrittsöffnung
mit einem Detektor eines UV-Messgerätes 2.3, vorzugsweise
einem UV-Spektrometer, verbunden. Dieses UV-Messgerät 2.3 kann
direkt in der Druckmaschine, z. B. im Ausleger bzw. im Druckwerk,
oder im Leitstand der Druckmaschine angeordnet sein. Vorzugsweise
werden Glasfaserkabel als Strahlungsleitkabel 2.2 eingesetzt.
In speziellen Fällen könnten auch Glasstäbe
benutzt werden. Die Strahlungsleitkabel 2.2 sind dabei
als optische Leiter für die typischen Wellenlängen
der UV-Strahlung ausgelegt, so dass ein verlustarmer Transport gewährleistet
ist. Je nach Anwendung ist eine Auslegung der Lichtwellenleiter
auch für andere Wellenlängenbereiche wie z. B.
Infrarot- oder sichtbares Licht möglich, wenn eine Trocknung
mit diesen Wellenlängen erfolgt.
-
Das
als UV-Spektrometer ausgebildete UV-Messgerät 2.3 detektiert
die Leistung bzw. Intensität der jeweiligen Wellenlängen,
wodurch der Spektralbereich des Trocknungsstrahlers 1 exakt
abgebildet wird. Dies erlaubt eine wesentlich umfangreichere Auswertung
als eine rein integrierende Messung ermöglicht. Es können
aber auch andere Sensoren, wie Radiometer eingesetzt werden. Die
Messung kann bei voller Druckgeschwindigkeit während des Betriebes
der Druckmaschine ohne Einschränkung des Druckbetriebes
erfolgen.
-
Werden
mehrere Strahlungsleitkabel 2.2 von unterschiedlichen Trocknungsstrahlern 1 an
einem einzigen UV-Messgerät 2.3 angeschlossen,
erfolgt die Kontrolle der Parameter der UV-Lampen 1.1 über eine
optische Weiche des Sensorsystems 2 nacheinander. Genauso
können mehrere Strahlungsleitkabel 2.2 an unterschiedlichen
Stellen eines einzigen Trocknungsstrahlers 1 angeordnet
sein. Alternativ können jedem Trocknungsstrahler 1 ein
oder mehrere Strahlungsleitkabel 2.2 zugeordnet sein, die
jeweils mit separaten UV-Messgeräten 2.3 verbunden sind.
Wird demnach jedem Trocknungsstrahler 1 ein UV-Messgerät 2.3 zugeordnet,
können die Messungen der Strahlungsleistungen und der Zustände
der UV-Lampen 1.1 aller Trocknungsstrahler 1 parallel erfolgen.
Es können auch mobile UV-Messgeräte 2.3 verwendet
werden. Ein Filter für das zu detektierende Spektrum kann
den Messgeräten 2.3 alternativ oder zusätzlich
zugeordnet sein.
-
Die
Messung der Parameter der Trocknungsstrahler 1 erfolgt
durch eine Software-Routine des UV-Messgerätes 2.3,
die bei der Messung einen Messzyklus startet, welcher dem Drucker
Informationen über eingestrahlte UV-Leistung und den Alterungsgrad
der UV-Lampe 1.1 zeigt. Das oder die UV-Messgeräte 2.3 können
weiterhin mit einer elektroni schen Rechnereinrichtung und/oder Auswerteeinheit
in Verbindung stehen, die bei Überschreitung von Toleranzgrenzen
Warnhinweise ausgeben und Einfluss auf die Steuerung oder Regelung
der Trocknungsstrahler 1 nehmen. Die Anzeige wird vorzugsweise über
eine rote Lampe und/oder ein akustisches Signal gegeben. Eine Protokollierung
der von den UV-Messgräten 2.3 ermittelten Parameter
ist ebenfalls möglich.
-
Die
von den UV-Messgeräten 2.3 ermittelten Messwerte
können demnach zur Regelung der Strahlungsleistung der
Trocknungsstrahler 1 benutzt werden. Ein benötigtes
Strahlungsspektrum, insbesondere eine spezielle Wellenlänge,
kann somit auf einem nötigen Energieniveau gehalten werden.
Dies geschieht durch Strom-, Spannungs- oder Frequenzregelung des
Trocknungsstrahlers 1, wodurch Alterserscheinungen der
UV-Lampen 1.1 oder Verschmutzungen kompensiert werden.
-
Der
Energieverbrauch kann gesenkt werden, indem die eingestrahlten Energien
bestimmter Spektralbereiche oder Wellenlängen des Trocknungsstrahlers 1 derart
runtergeregelt werden, dass eine ausreichende Trocknung des Bogens 6 gerade
noch stattfindet. Hierbei werden die Strahlungsparameter, insbesondere
Verschiebung im Spektrum und Lampenleistung, ständig überwacht.
-
Durch
die separat ermittelbaren Intensitäten der einzelnen Wellenlängen
kann auch eine Optimierung des Druckprozesses erfolgen. Durch die
alterungsbedingte mögliche Verschiebung der von den Trocknungsstrahlern 1 ausgestrahlten
Wellenlängen und Leistungen kann jeweils eine Abstimmung
mit Bedruckstoffen, Druckgeschwindigkeit, Druckfarben, Lacken und/oder
Photoinitiatoren erfolgen.
-
- 1
- Trocknungsstrahler
- 1.1
- UV-Lampe
- 1.2
- Reflektoren
- 2
- Sensorsystem
- 2.1
- Eingangsoptik
- 2.2
- Strahlungsleitkabel
- 2.3
- UV-Messgerät
- 3
- Greiferwagen
- 4
- Bogenleitblech
- 5
- Bogenführungszylinder
- 6
- Bogen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 99/10717 [0003]
- - DE 102006015277 A1 [0005]