DE102008030457A1

DE102008030457A1 - Offsetdruckmaschine mit einer Schneideinrichtung und Schneidverfahren

Info

Publication number: DE102008030457A1
Application number: DE102008030457A
Authority: DE
Inventors: Jörg Hartung; Roland Merz
Original assignee: Manroland AG
Current assignee: Manroland Goss Web Systems GmbH
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2009-12-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Offsetdruckmaschine mit einer Schneideinrichtung zum Längs- und/oder Querschneiden und/oder Längs- und/oder Querperforieren eines Bedruckstoffes. Erfindungsgemäß ist die Schneideinrichtung als zumindest ein Laser ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Offsetdruckmaschine mit einer Schneideinrichtung zum Längs- und/oder Querschneiden und/oder Längs- und/oder Querperforieren eines Bedruckstoffes.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein neues Schneidverfahren für den Bedruckstoff in einer Offsetdruckmaschine.
In bisher bekannten Rollenrotationsmaschinen erfolgt das Schneiden bzw. das Perforieren der Papierbahn in Längs- bzw. Querrichtung der Bedruckstoffbahn mit zum Teil sehr aufwendigen mechanischen Einrichtungen. Auch die Steuerung der Einrichtungen besonders bei registerhaltigem Schneiden bzw. Perforieren, zum Beispiel getaktete Längsperforation oder Skip Slitter, erfordern einen hohen technischen Aufwand.
Nur beispielhaft seien hier einige bekannte Anwendungen zum Schneiden bzw. Perforieren einer Bedruckstoffbahn in Längsrichtung der Bedruckstoffbahn aufgezählt:

– die Schneidmodule vor den Druckeinheiten,
– die Schneidwalzen in der Wendeeinheit,
– die Schneidwalzen an den (Falz-)Trichtern,
– Skip Slitter zum registerhaltigen Schneiden bzw. Perforieren,
– getaktete Längsperforation zum registerhaltigen Perforieren;

Anwendungen bzw. Vorrichtungen, bei denen die Bedruckstoffbahn in Querrichtung geschnitten bzw. perforiert wird, sind zum Beispiel:

– abrollende Messer,
– die Abschlagvorrichtung im Ein-/Auslauf von Druckmaschinenaggregaten, wie Falzwerk,
– die Messerzylinder im Falzwerk.

Diese mechanischen Scheid- bzw. Perforationsvorrichtungen weisen folgende Nachteile auf:
Zum Teil sind diese Vorrichtungen durch diverse Verstelleinrichtungen mechanisch aufwendig. Weiterhin fällt durch das mechanische Durchtrennen der Papierbahn Papierstaub an, der im Rahmen der Wartung der Rollenrotationsdruckmaschine entfernt werden muss. Zusätzlich neigen die Schneid- bzw. Perforiermesser zum Verschleißen und müssen nachgeschliffen oder ersetzt werden.
Die mechanischen Schneideinrichtungen, wie Skip Slitter, getaktete Längsperforation-/Querperforationsvorrichtung bzw. Messerzylinder sind nicht formatvariabel auf verschiedene Breiten der Bedruckstoffbahn einstellbar.
Beim Schneiden quer zur Papierbahn durch Abschlagvorrichtungen entstehen durch die mechanischen Einrichtungen zeitliche Verzögerungen. Diese verhindern unter Umständen ein ordnungsgemäßes Trennen der Papierbahn.
Die Erfinder haben erkannt, dass zum Bearbeiten von Papier heute schon CO₂-Laser eingesetzt werden.
Die Erfinder haben sich daher die Aufgabe gestellt, eine neuartige Vorrichtung und ein neues Verfahren zum Längs und/oder Querschneiden einer Bedruckstoffbahn in einer Offsetdruckmaschine zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Offsetdruckmaschine mit Schneideinrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Schneidverfahren gemäß Anspruch 9 gelöst.
Aus den gewonnen Erkenntnissen schlagen die Erfinder vor, eine Offsetdruckmaschine mit einer Schneideinrichtung zum Längs- und/oder Querschneiden und/oder Längs- und/oder Querperforieren eines Bedruckstoffes, dahingehend zu verbessern, dass die Schneideinrichtung als zumindest ein Laser ausgebildet ist.
Dabei kann der Laser pulsförmig angesteuert werden. Dies ergibt eine Perforation mit unterschiedlichen Lochgrößen und Lochabstände in der Bedruckstoffbahn.
Bei einer kontinuierlichen Ansteuerung des Lasers kann ein kontinuierliches Schneiden der Papierbahn ermöglicht werden.
Die pulsförmige und kontinuierliche Ansteuerung kann gekoppelt werden mit einer registergenauen Ansteuerung des Lasers um entsprechende Ergebnisse wie bei der getakteten Längsperforation bzw. beim Skip Slitter zu erhalten.
Gegenüber den bisherigen mechanisch wirkenden Schneideinrichtungen hat der Laser folgende Vorteile:
Beim Schnitt bzw. der Perforation tritt kein Papierstaub auf. Das An- bzw. Abstellen des Schnittes bzw. der Perforation erfolgt über die elektro-optische Lasersteuerung ohne zusätzliche mechanische Einrichtungen. Es wird eine hohe gleich bleibende Schnittqualität der Bedruckstoffbahn ermöglicht, da nun keine mechanisch ausgebildeten Schneidmesser benötigt werden. Über die Steuerung des Lasers bzw. des Laserstrahls kann ein Schnitt bzw. eine Perforation unabhängig vom Bedruckstoffbahnformat erreicht werden. Im Sinne der Erfindung wurde vorteilhaft erkannt, dass unterschiedlich geometrisch ausgelegte/vorprogrammierte Schnittbahnen entlang der Bedruckstoffbahn laserinduziert geschnitten und/oder perforiert werden können.
Die Einstellung auf unterschiedliche Papierstärken bzw. Bahnzahlen erfolgt über die elektro-optische Ansteuerung des Lasers. Weiterhin treten beim Schneiden quer zur Papierbahn keine zeitlichen Verzögerungen durch mechanische Schneideinrichtungen auf.
Es ist von Vorteil, wenn der zumindest eine Laser auf zumindest einer Traverse angeordnet und der Laser entlang der Traverse bewegbar gelagert ist und/oder die Traverse in Bewegungsrichtung des Bedruckstoffes bewegbar gelagert ist. Hierdurch lassen sich der laserinduzierte Schnitt bzw. die laserinduzierte Perforation seitlich am Bedruckstoff einstellen. Außerdem können gegebenenfalls unterschiedliche Bahngeschwindigkeiten im Offsetdruckverfahren und somit Schnittabweichungen vorteilhaft korrigiert werden.
Alternativ oder ergänzend zur Bewegung des Lasers bzw. Laserkopfes insgesamt kann der Laser auch eine optische Einrichtung, insbesondere Umlenkeinrichtung aufweisen mit der nur der Laserstrahl in zwei Dimensionen ablenkbar ist.
Als Schneideinrichtung kann bevorzugt ein CO₂-Laser und/oder Nd:YAG-Laser (Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat-Laser) eingesetzt werden.
Der Kohlendioxidlaser, oft auch als CO₂-Laser bezeichnet, ist ein elektrisch angeregter Gaslaser. Er zählt neben den Festkörperlasern zu den am häufigsten und leistungsstärksten industriell eingesetzten Lasern. Typische Ausgangsleistungen liegen zwischen 10 W und 15 kW. Er wird vorrangig zur Materialbearbeitung eingesetzt. Es handelt sich um einen im mittleren Infrarot (MIR) arbeitenden 4-Niveau-Laser.
CO₂-Laser sind relativ effizient und kostengünstig, was ihre Verbreitung in der industriellen Materialbearbeitung erklärt. Der Leistungswirkungsgrad liegt bei etwa 10%–20%.
Die Wellenlänge des CO₂-Lasers liegt mit 10,6 μm deutlich über dem Bereich sichtbaren Lichtes. Deshalb kann – anders als bei Festkörperlasern oder Diodenlasern – die Strahlung des CO₂-Lasers nicht in Glasfasern geführt werden, da es keine für diese Wellenlänge ausreichend dämpfungsarmen Materialien gibt. Das Licht wird daher mittels optischer Umlenkspiegeln, bestehend bspw. aus Kupfer oder metallbeschichtetem Silizium, zur Bedruckstoffbahn geführt. Die CO₂-Laserstrahlfokussierung für das Schneiden der Bedruckstoffbahnoberfläche erfolgt bspw. mittels Parabolspiegeln oder Linsen bestehend aus einkristallinem Zinkselenid.
Der Nd:YAG-Laser ist ein Festkörperlaser, der als aktives Medium einen Neodym-dotierten YAG-Kristall verwendet und infrarote Strahlung mit der Wellenlänge 1,064 μm emittiert. Mit diesem Laser sind ebenfalls hohe Strahlleistungen von 500 W bis zu 10 kW im kontinuierlichen oder gepulsten Betrieb möglich. Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Verwendung eines Nd:YAG-Laser ist der Einsatz von Glasfasern für die Laserstrahleinkopplung, so dass der Nd:YAG-Laserstrahl auch durch komplexe Anlagenteile/-geometrien einer Offsetdruckmaschine geführt werden kann. Durch optische Strahlteilervorrichtung – auch Strahlweichen genannt – lässt sich der Laserstrahl auf unterschiedliche Arbeitsstationen einer Offsetdruckmaschine elektro-optisch schalten, so dass in unterschiedlichen Bereichen der Offsetdruckmaschine und je nach Anforderung eines Druckauftrages ein laserinduziertes Schneiden der Bedruckstoffbahn erfolgen kann.
Es ist von Vorteil, wenn zumindest ein Laser vor, in und/oder nach den Druckwerken der Offsetdruckmaschine angeordnet ist.
Der zumindest eine Laser kann auch im Bereich einer Wendeeinheit der Offsetdruckmaschine angeordnet sein, um beispielsweise nach dem Laserschneiden Teilstränge zu wenden.
Um beispielsweise den Längsfalz der durch den Falztrichter in den Bedruckstoff eingebracht wird zu trennen oder zu perforieren kann zumindest ein Laser gegenüber einem oder jedem Falztrichter der Offsetdruckmaschine angeordnet sein.
Der zumindest eine Laser kann in einem Falzapparat der Offsetdruckmaschine angeordnet sein und die bisherigen Schneidmesser ersetzen oder ergänzen.
Ergänzend zur Offsetdruckmaschine mit Schneideinrichtung schlagen die Erfinder auch ein Verfahren zum Längs- und/oder Querschneiden und/oder Längs- und/oder Querperforieren eines Bedruckstoffes in einer Offsetdruckmaschine nach Anspruch 14 vor. Im neuen Verfahren wird der Bedruckstoff mit zumindest einem Laser geschnitten.
Der Laser kann durch eine Steuereinheit verfahrensgemäß pulsförmig oder kontinuierlich betrieben werden, um eine Perforationslinie oder durchgehende Schnitte zu erreichen.
Es ist günstig, wenn der zumindest eine Laser und die eine Steuereinheit von einer Maschinensteuerung der Offsetdruckmaschine, insbesondere von einem elektronisch vernetzten Leitstand aus, gesteuert wird.
Um ein glattes und gratfreies Schneiden der Bedruckstoffbahn in mehreren Richtungen in hoher Schnittqualität bspw. mittels Nd:YAG-Laser zu erreichen, wird der Laserstrahl durch eine im Strahlengang befindliche Polarisationsvorrichtung zirkular oder elliptisch polarisiert. Im Falle eines glatten und gratfreien Schneidens der Bedruckstoffbahn in nur eine Richtung wird vorzugsweise ein linear polarisierter, insbesondere σ oder π polarisierter Laserstrahl verwendet.
Die Repetitionsrate des Lasers für den Schneidvorgang der Bedruckstoffbahn liegt im Bereich von zirka 500 Hz bis 100 GHz für Nd:YAG-Laser und die Pulsfrequenz im Bereich von 1 kHz bis 120 kHz.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der beiden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
1: Bedruckstoffbahn mit Längsschnitt-/Längsperforation;
2: Bedruckstoffbahn mit Querschnitt-/Querperforation.
Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Die 1 zeigt einen Teilabschnitt einer Bedruckstoffbahn 1, vorzugsweise einer Papierbahn, die als „vollbreite Bahn” oder als „teilbreite Bahn”, zum Beispiel zwischen letztem Druckwerk und vor dem Falzapparat der Druckmaschine, sich in Pfeilrichtung 6 bewegt. Die Bedruckstoffbahn 1 bewegt sich unter dem Laser 2 hinweg.
Der Laser 2 ist in Doppelpfeilrichtung jeweils seitlich nach rechts oder nach links verschiebbar angeordnet. Das seitliche Verschieben des Lasers 2 bewirkt ein seitliches Verschieben des Schnittes bzw. der Perforation. Dies kann zum Beispiel durch seitliches Bewegen des Lasers 2 entlang einer Traverse erfolgen oder alternativ oder ergänzend dazu durch eine geeignete optische Einrichtung, die den Laserstrahl bspw. durch eine zeitvariabel einstellbare Kipp-Spiegelanordnung und abhängig von der Bedruckstoffbahnbreite sowie -geschwindigkeit entsprechend ablenkt.
Entsprechend der Ansteuerung durch die Steuereinheit 4 entsteht eine Perforations- bzw. eine Schnittlinie, hier in 1 ein Längsschnitt 3.1 bzw. eine Längsperforation 3.1.
Diese Linie kann kontinuierlich verlaufen oder aber auch mit dem Druckbild so synchronisiert werden, dass jede beliebige Schnitt-/Perforationskombination innerhalb eines (Druck-)Produktes erreicht werden kann.
Bei der Perforation können beliebige Lochgrößen bzw. Schlitzbreiten/-längen eingestellt werden. Um konstante Loch- bzw. Schlitzgrößen zu erhalten sollte der Laser 2 entsprechend der Bahngeschwindigkeit der Bedruckstoffbahn 1 kontinuierlich nachgeführt werden. Die laserinduzierten Loch- bzw. Schlitzgrößen können im Bereich von wenigen μm bis hin zu einigen Zentimetern liegen.
Die dazu notwendigen Steuersignale einschließlich der Voreinstellwerte erhält die Steuereinheit 4 des Lasers 2 von der Maschinensteuerung 5 bzw. vom Leitstand der nicht weiter in der 1 dargestellten Druckmaschine.
Die 2 zeigt ebenfalls einen Teilabschnitt einer Bedruckstoffbahn 1, vorzugsweise einer Papierbahn, die als „vollbreite Bahn” oder als „teilbreite Bahn”, zum Beispiel zwischen letztem Druckwerk und vor dem Falzapparat der Druckmaschine, sich in Pfeilrichtung 6 bewegt. Die Bedruckstoffbahn 1 bewegt sich unter dem Laser 2 hinweg.
Im Unterschied zur 1 werden in die Bedruckstoffbahn 1 durch den Laser 2 Querperforationen 3.2 eingebracht. Entsprechend der Ansteuerung durch die Steuereinheit 4 entsteht die Perforations- bzw. Schnittlinie 3.2 quer zur Papierbahn. Außer bei der Anwendung als Papiertrenneinrichtung muss diese Linie mit dem Druckbild synchronisiert werden. Dies ist notwendig damit sich Schnitt- bzw. Perforationslinie 3.2 innerhalb des Produktes an der erforderlichen Stelle befindet.
Die dazu notwendigen Steuersignale einschließlich der Voreinstellwerte erhält die Steuereinheit 4 des Lasers 2 von der Maschinensteuerung 5 der Druckmaschine.

1: Bedruckstoffbahn
2: Laser
3.1: Schnitt bzw. Perforation in Längsrichtung
3.2: Schnitt bzw. Perforation in Querrichtung
4: Steuereinheit
5: Maschinensteuerung
6: Bahnlaufrichtung

Claims

Offsetdruckmaschine mit einer Schneideinrichtung zum Längs- und/oder Querschneiden und/oder Längs- und/oder Querperforieren eines Bedruckstoffes (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung als zumindest ein Laser (2) ausgebildet ist.
Offsetdruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Laser (2) auf zumindest einer Traverse angeordnet ist und der Laser (2) entlang der Traverse bewegbar gelagert ist und/oder die Traverse in Bewegungsrichtung (6) des Bedruckstoffes (2) bewegbar gelagert ist.
Offsetdruckmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (2) eine optische Einrichtung aufweist mit der der Laserstrahl in zwei Dimensionen ablenkbar ist.
Offsetdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl des Lasers (2) elliptisch oder zirkular oder linear polarisiert ist.
Offsetdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl des Lasers (2) σ oder π polarisiert ist.
Offsetdruckmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Repetitionsrate des Lasers im Bereich von 500 Hz bis 100 GHz liegt und die Pulsfrequenz im Bereich von 1 kHz bis 120 kHz liegt.
Offsetdruckmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ein optisches Mittel zur Polarisation des Laserstrahls aufweist.
Offsetdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (2) als CO₂-Laser ausgebildet ist.
Offsetdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (2) als Nd:YAG-Laser ausgebildet ist.
Offsetdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Laser (2) vor, in und/oder nach den Druckwerken der Offsetdruckmaschine angeordnet ist.
Offsetdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Laser (2) im Bereich einer Wendeeinheit der Offsetdruckmaschine angeordnet ist.
Offsetdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Laser (2) gegenüber einem oder jedem Falztrichter der Offsetdruckmaschine angeordnet ist.
Offsetdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Laser (2) in einem Falzapparat der Offsetdruckmaschine angeordnet ist.
Verfahren zum Längs- und/oder Querschneiden und/oder Längs- und/oder Querperforieren eines Bedruckstoffes (1) in einer Offsetdruckmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedruckstoff (1) mit zumindest einem Laser (2) geschnitten wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Laser (2) auf zumindest einer Traverse angeordnet ist und der Laser (2) entlang der Traverse bewegt wird und/oder die Traverse in Bewegungsrichtung (6) des Bedruckstoffes (2) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Einrichtung verwendet wird, mit der der Laserstrahl in zwei Dimensionen abgelenkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Laser (2) ein CO₂-Laser verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Laser (2) ein Nd:YAG-Laser verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedruckstoff (2) durch zumindest einen Laser (2) vor, in und/oder nach den Druckwerken der Offsetdruckmaschine geschnitten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedruckstoff durch zumindest einen Laser (2) im Bereich einer Wendeeinheit der Offsetdruckmaschine geschnitten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedruckstoff durch zumindest einen Laser (2) geschnitten wird, der gegenüber einem oder jedem Falztrichter der Offsetdruckmaschine angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedruckstoff (2) durch zumindest einen Laser (2) in einem Falzapparat der Offsetdruckmaschine geschnitten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Laser (2) durch eine Steuereinheit (4) pulsförmig oder kontinuierlich betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Laser (2) und die eine Steuereinheit (4) von einer Maschinensteuerung (5) der Offsetdruckmaschine gesteuert werden.