DE102014104662A1

DE102014104662A1 - Vorrichtung und Arbeitsverfahren für den digitalen Multipass-Mehrfarbendruck

Info

Publication number: DE102014104662A1
Application number: DE102014104662.5A
Authority: DE
Inventors: Marko Möller
Original assignee: Wemhoener Surface Technologies GmbH and Co KG
Current assignee: Wemhoener Surface Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2015-10-08
Anticipated expiration: 2034-04-03
Also published as: DE102014104662B4

Abstract

Vorrichtung für den digitalen Multipass-Mehrfarbendruck auf eine abgerollte Materialbahn (8) mit jeweils einer separat angetriebenen Abwickelvorrichtung (1) und einer Aufwickelvorrichtung (2) mit zugeordneten Tänzersystemen (3; 4) als Abwickel- und Aufwickel-Pufferspeicher, Umlenkrollen (5) und mit einer Druckereinheit (6) mit einem über einen Drucktisch (7) und die Breite der Materialbahn (8) quer beweglichen Mehrfarben-Druckkopf sowie einer Antriebssteuerung, dadurch gekennzeichnet, dass in Transportrichtung vor dem Drucktisch (7) eine separat angetriebene Schubwalze (9) angeordnet ist, die eine Materialentnahme aus und eine Materialzugabe in die vor- und nachgeschalteten Tänzersysteme (3; 4) und den getakteten Vorschub des Materials um einen Bruchteil der Druckkopflänge steuert, wobei der Bruchteil der Pass-Anzahl entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Arbeitsverfahren für den digitalen Multipass-Mehrfarbendruck gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.
Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Dekorpapier zum Beschichten von plattenförmigen Grundkörpern bekannt, DE 10 2010 010 785 B4 , bei denen Teilbereiche einer vor dem Druck abgewickelten und nach dem Druck wieder aufgewickelten Materialbahn mit unterschiedlichen Druckverfahren kontinuierlich bewegt und bedruckt wird, wozu entweder über der Materialbahn mehrere feststehende Druckköpfe hintereinander angeordnet sind oder der Druckkopf kurzfristig in Transportrichtung der Materialbahn mitbewegt wird.
Nachteilig an diesem bekannten Stand der Technik ist, dass nur Teilbereiche der Materialbahn mit einem digitalen Druckkopf individuell bedruckt werden können und sich ein Grunddekor eines vorgeschalteten Druckwalzenwerkes ständig wiederholt. Das Abbremsen der Materialbahn auf die Geschwindigkeit null zur Durchführung eines vollflächigen Digitaldrucks und deren anschließende Widerbeschleunigen würde bei der vorliegenden Vorrichtung zu erheblichen Spannungsschwankungen in der Materialbahn führen, ebenso wie zu einer schlechten Positioniergenauigkeit des Materials im Druckbereich und weiterhin zu einer verminderten Wickelqualität, die sich nachteilig auf den nachfolgenden Fertigungsprozess von mit den bedruckten Materialbahnen herzustellenden Werkstücken auswirken würde.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und deren Arbeitsverfahren zur Verfügung zu stellen, mittels derer eine Materialbahn trotz Zwischenstopps für einen Multipass-Digitaldruck unter gleichbleibender Spannung gehalten werden kann, ohne auf ein kontinuierliches Ab- und Aufwickeln einer Materialbahn verzichten zu müssen.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich dadurch, dass die Vorrichtung für den digitalen Mulitpass-Mehrfarbendruck auf aufgerollte Materialbahnen mit jeweils separat angetriebenen Abwickel- und Aufwickelvorrichtungen mit zugeordneten Tänzersystemen als Abwickel- und Aufwickel- Pufferspeicher, Umlenkrollen und einer Druckeinheit mit einem über einen Drucktisch und die Breite der Materialbahn quer beweglichen Mehrfarbdruckkopf, in Transportrichtung vor dem Drucktisch, mit einer separat angetriebenen Schubwalze ausgestattet ist, die eine Materialentnahme und Materialzugabe der Tänzersysteme und den getakteten Vorschub des Materials um einen Bruchteil der Druckkopflänge steuert, wobei der Bruchteil der Pass-Anzahl entspricht. Dies bedeutet, dass in einem 2-Pass-Modus in dem ein halber Druckkopf den ersten Pass und die andere Hälfte des Druckkopfes den zweiten Pass bedruckt, danach ein Vorschub um 1/2 der Druckkopflänge erfolgt, woraufhin sich der Druckvorgang wiederholt. in einem 3-Pass-Modus wäre der Druckkopf entsprechend gedrittelt und auch der Vorschub der Materialbahn würde nur um 1/3 der Druckkopflänge erfolgen.
Vorteilhaft an dieser erfinderischen Vorrichtung und dem ebensolchen Arbeitsverfahren ist die Möglichkeit der Aufrechterhaltung einer quasi kontinuierlichen Bewegung der beiden Wickel mit nur sehr geringen und gleichmäßigen Drehgeschwindigkeitsänderungen, wodurch sich die Wickelqualität wesentlich erhöht. Weiterhin wird die Mechanik durch die kontinuierliche Bewegung deutlich geschont, da die bewegten Massen nicht ständig aus einem Stillstand heraus beschleunigt und wieder vollständig abgebremst werden müssen. Des Weiteren erhöht die kontinuierliche Bewegung auch die Positioniergenauigkeit des Materials im Druckbereich, da starke Spannungsschwankungen in dem Bahnmaterial weitestgehend vermieden werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
Die Gesamtgeschwindigkeit der kontinuierlichen Bewegung ist dabei abhängig von der Druckgeschwindigkeit, also von der Druckbreite und dem Druckmodus, wobei die Drehgeschwindigkeiten der Wickel beim Ab- und Aufrollen der Materialbahn permanent oder schrittweise angepasst werden, d. h. der Wickel der Abwickelvorrichtung wird mit der Zeit schneller und der Wickel der Aufwickelvorrichtung langsamer, um einen kontinuierlichen Durchlauf der Materialbahn durch die Vorrichtung zu gewährleisten. Die Tänzersysteme dienen hierbei als Abwickel- und Aufwickel- Pufferspeicher, um die weiter abrollende Materialbahn des während eines Stillstandes der Materialbahn während des Druckes im Druckbereich weiterdrehenden Wickel in einer größer werdenden Schlaufe des Tänzersystems der Abwickelvorrichtung aufzunehmen und die aufzurollende Materialbahn aus einer dann wieder kleiner werdenden Schlaufe des Tänzersystems der Aufwickelvorrichtung wieder heraus zu fördern.
Die Schubwalze vor dem Drucktisch entkoppelt so den Druckprozess von den Wickelprozessen, wodurch alle Prozesse optimiert durchgeführt werden können.
Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung zur Steuerung der Wickel der Abwickel- und Aufwickelvorrichtung mit Sensoren für die abnehmenden und zunehmenden Durchmesser der Wickel ausgestattet, die bevorzugt radial auf die Wickel gerichtet und als Ultraschallsensoren oder optische Sensoren ausgebildet sind, die mit deren Antriebssteuerungen verbunden sind, sodass die Drehgeschwindigkeit des abwickelnden Wickels anhebbar und des aufwickelnden Wickels absenkbar ist, wozu bevorzugt auch jedem Tänzer ein Lagesensor zugeordnet ist, der die jeweilige Position eines Tänzers eines Tänzersystems detektiert, wobei aus den dabei aufgenommenen Werten weitere Stellgrößen für die Drehgeschwindigkeit der Abwickel- und Aufwickelvorrichtung gewonnen werden. Die verwendeten Ultraschallsensoren besitzen den Vorteil, dass sie wenig schmutz- und staubempfindlich sind.
Da die Tänzersysteme vorteilhafterweise mechanisch voneinander unabhängig ausgebildet sind, kann die Spannung in einer Materialbahn von der Abwickelvorrichtung über den Druckbereich bis zu Aufwickelvorrichtung nahezu konstant gehalten werden, wozu die Tänzer der Tänzersysteme gewichtsentlastet aufgehängt sind, sodass sehr geringe Zugspannungen möglich sind und auch dünne Papiere von beispielsweise 45 g/m² bis hin zu 20 g/m² bedruckt werden können, ohne das die Gefahr besteht, dass diese zerreißen. Die Bandbreite der Papierqualitäten reicht dagegen bei steigendem Flächengewicht bis über 250 g/m² hinaus. Die Gewichtsentlastung kann mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen und wird in der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt über beidseitig über Proportionalventile mit Luftdruck beaufschlagte Gelenkhebel der Tänzer verwirklicht.
Das mit dem erfinderischen Arbeitsverfahren für den digitalen Multipass-Mehrfarbendruck verläuft damit insgesamt so, dass eine auf einem Wickel aufgerollte Materialbahn von einer Abwickelvorrichtung mit einem separaten Antrieb kontinuierlich abgewickelt wird, die Materialbahn in ein als Abwickel-Pufferspeicher dienendes zugeordnetes Tänzersystem und nachfolgende Umlenkrollen bis vor eine Druckereinheit geführt wird, wo sie von einer separat angetriebenen Schubwalze im Takt des Druckers in Abhängigkeit von dessen Druckgeschwindigkeit, der Druckbreite und des Druckmodus getaktet dem Drucktisch zugeführt, abgebremst und nach dem Druck durch Nachschieben der Schubwalze wieder beschleunigt wird, woraufhin die Materialbahn über weitere Umlenkrollen einem weiteren, als Aufwickel-Puffer dienenden Tänzersystem zugeführt wird, welches der von einem separaten Antrieb kontinuierlich bewegten Aufwickelvorrichtung zugeordnet ist, wobei die Zugspannung in der Materialbahn über ihre gesamte Länge konstant gehalten wird.
Nachfolgend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Prinzipskizze der Vorrichtung in Seitenansicht,
2 die Abwickelvorrichtung in einem Entleerungszustand des Pufferspeichers, und
3 eine Aufwickelvorrichtung im Aufnahmezustand des Pufferspeichers.
Die Vorrichtung für den digitalen Multipass-Mehrfarbendruck besteht im Wesentlichen aus einer Abwickelvorrichtung 1, einer Aufwickelvorrichtung 2 sowie einer dazwischen geschalteten Druckeinheit 6 für einen digitalen Multipass-Mehrfarbendruck.
Die Abwickelvorrichtung 1 trägt einen Wickel 11 für eine Materialbahn 8, die aus Papier oder Kunststofffolie bestehen kann, deren Wickel 11 über eine zeichnerisch nicht dargestellte Antriebsvorrichtung kontinuierlich bewegt wird, wobei der dünner werdende Durchmesser des Wickels 11 von einem Sensor 13 detektiert wird, dessen Messdaten an eine hier zeichnerisch ebenfalls nicht dargestellte Steuerung der Vorrichtung weitergeleitet werden. Die Abwickelvorrichtung 1 weist des Weiteren ein Tänzersystem 3 mit zwei oberen Umlenkrollen 5 und einem dazwischen gelagerten walzenförmigen Tänzer 15 auf, der über seitliche Gelenkhebel 19 daran gelagert ist, und über die der Tänzer 15 gewichtsentlastet gehalten ist. Diese Gewichtsentlastung erfolgt hier pneumatisch über Proportionalventile, die von beiden Seiten auf die Gelenkhebel 19 einwirken, wodurch zusätzlich zum Beitrag der Geschwindigkeitssteuerung des Wickels 11 Einfluss auf die Zugspannung der Materialbahn 8 vor dem Druckbereich 6 genommen werden kann. Den wesentlicheren Beitrag zur Geschwindigkeitssteuerung liefert jedoch der Tänzer 15 über einen ihm zugeordneten zusätzliche Lagesensor 17.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Abwickelvorrichtung 1 ist eine ähnlich ausgestattete Aufwickelvorrichtung 2 vorgesehen, deren Wickel 10 ebenfalls motorisch angetrieben und dessen Wickeldicke ebenfalls von einem Sensor 12 überwacht wird, wobei die Materialbahn 8 zum Aufwickeln über Umlenkrollen 5 aus einem Tänzersystem 4 gespeist wird, welches ebenfalls zwei obere Umlenkrollen 5 und einen in einer Schlaufe der Materialbahn 8 dazwischenliegenden Tänzer 14 aufweist, der auch über seitliche Gelenkhebel 18 geführt und über diese gewichtsentlastet ist. Auch dieser Tänzer 14 wird von einem Lagesensor 16 überwacht, um die Drehgeschwindigkeit des Wickels 10 zu steuern, wobei der Tänzer 14 gleichzeitig Einfluss auf die Zugspannung der Materialbahn 8 hinter der Schubwalze 9 der Druckeinheit 6 nimmt.
Diese Druckeinheit 6 ist zwischen der Abwickelvorrichtung 1 und der Aufwickelvorrichtung 2 angeordnet und besteht aus einem Drucktisch 7 und geteilten Druckköpfen, die an einem Portal 20 rechtwinklig zur Transportrichtung der Materialbahn quer darüber verfahrbar angeordnet sind, sodass ein Mehrfarbendruck im Multipasssystem erfolgen kann, wobei vor der Druckeinheit 6 eine Schubwalze 9 angeordnet ist, die die Materialbahn 8 um das für den jeweiligen Druckmodus benötigte Maß vorgetaktet auf den Drucktisch 7 fördert, stoppt und anschließend vom Drucktisch 7 weiterschiebt, wobei während des Druckprozesses die weiterlaufende Materialbahn 8 der Abwickelvorrichtung 1 unter Aufrechterhaltung einer Mindestspannung im Tänzersystem 3 gepuffert wird und die Materialbahn 8 von der kontinuierlich weiterlaufenden Aufwickelvorrichtung 2 aus dem als Pufferspeicher dienenden Tänzersystem 4 herausgefördert wird.
Diese Vorrichtung und das damit durchführbare Verfahren erlauben es, die Spannung in der Materialbahn 8 permanent auf einem gleichen und insbesondere bei dünnen leichten Materialbahnen 8 auf einem sehr niedrigen Niveau zu halten, ohne dass sich insgesamt ein negativer Einfluss des digitalen Druckvorganges bei kurzfristig fixierter Lage der Materialbahn 8, wie z. B. eine Überdehnung erzeugt wird, die zu einem verschlechterten Druckergebnis oder sogar zu dessen vollkommender Unbrauchbarkeit führt, oder die Materialbahn 8 aufgrund zu geringer Spannung beginnt zu flattern, was ebenfalls zu einer Zerstörung der Materialbahn 8 oder deren verschlechterten Aufrollergebnis führen kann.
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

DE 102010010785 B4 [0002]

Claims

Vorrichtung für den digitalen Multipass-Mehrfarbendruck auf eine abgerollte Materialbahn (8) mit jeweils einer separat angetriebenen Abwickelvorrichtung (1) und einer Aufwickelvorrichtung (2) mit zugeordneten Tänzersystemen (3; 4) als Abwickel- und Aufwickel-Pufferspeicher, Umlenkrollen (5) und mit einer Druckereinheit (6) mit einem über einen Drucktisch (7) und die Breite der Materialbahn (8) quer beweglichen Mehrfarben-Druckkopf sowie einer Antriebssteuerung, dadurch gekennzeichnet, dass in Transportrichtung vor dem Drucktisch (7) eine separat angetriebene Schubwalze (9) angeordnet ist, die eine Materialentnahme aus und eine Materialzugabe in die vor- und nachgeschalteten Tänzersysteme (3; 4) und den getakteten Vorschub des Materials um einen Bruchteil der Druckkopflänge steuert, wobei der Bruchteil der Pass-Anzahl entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickel (10; 11) der Abwickel- und Aufwickelvorrichtung (1; 2) in Abhängigkeit der Druckgeschwindigkeit, der Druckbreite und des Druckmodus quasi kontinuierlich angetrieben sind und die Vorrichtung mit Sensoren (12; 13) für die abnehmenden und zunehmenden Durchmesser der Wickel (10; 11) ausgestattet ist, die mit der Antriebssteuerung verbunden sind, sodass die Drehgeschwindigkeit der abwickelnden Wickel (11) stetig oder schrittweise geringfügig anhebbar und der aufwickelnden Wickel (10) stetig oder schrittweise geringfügig absenkbar ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (12; 13) radial auf die Wickel (10; 11) gerichtet und als Ultraschallsensoren oder optische Sensoren (10; 11) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tänzersysteme (3; 4) mechanisch voneinander unabhängig ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Tänzer (14; 15) ein Lagesensor (16; 17) zugeordnet ist, mittels dessen die jeweilige Position eines Tänzers (14; 15) eines Tänzersystems (3; 4) detektierbar ist und die Werte weitere Stellgrößen für die Drehgeschwindigkeit der Abwickel- und Aufwickelvorrichtung (1; 2) bilden.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tänzer (14; 15) gewichtsentlastet in der Abwickel- und Aufwickelvorrichtung (1; 2) gelagert sind und die Spannung in der Materialbahn (8) von der Abwickelvorrichtung (1) über den Druckbereich (6) bis hin zur Aufwickelvorrichtung (2) konstant gehalten ist.
Arbeitsverfahren für den digitalen Multipass-Mehrfarbendruck zur Durchführung auf einer Vorrichtung gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf einem Wickel (11) aufgerollte Materialbahn (8) von einer Abwickelvorrichtung (1) mit einem separaten Antrieb kontinuierlich abgewickelt wird, die Materialbahn (8) in ein als Abwickel-Pufferspeicher dienendes zugeordnetes Tänzersystem (3) und nachfolgende Umlenkrollen (5) bis vor eine Druckereinheit (6) geführt wird, wo sie von einer separat angetriebenen Schubwalze (9) im Takt des Druckers in Abhängigkeit von dessen Druckgeschwindigkeit, der Druckbreite und des Druckmodus getaktet dem Drucktisch (7) zugeführt, abgebremst und nach dem Druck durch Nachschieben der Schubwalze (9) wieder beschleunigt wird, woraufhin die Materialbahn (8) über weitere Umlenkrollen (5) einem weiteren, als Aufwickel-Puffer dienenden Tänzersystem (4) zugeführt wird, welches der von einem separaten Antrieb kontinuierlich bewegten Aufwickelvorrichtung (2) zugeordnet ist, wobei die Zugspannung in der Materialbahn (8) über ihre gesamte Länge konstant gehalten wird.
Arbeitsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgeschwindigkeit der Wickel (10; 11) in Abhängigkeit von ihren abnehmenden und zunehmenden Durchmessern, die von Sensoren (12; 13) detektiert werden, auf Seiten der Abwickelvorrichtung (1) stetig oder schrittweise angehoben und auf Seiten der Aufwickelvorrichtung (2) stetig oder schrittweise abgesenkt werden.
Arbeitsverfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagesensoren (16; 17) der Tänzer (14; 15) weitere Stellgrößen erzeugen, die in die Geschwindigkeitssteuerung der Antriebssteuerung der Auf- und Abwickelvorrichtung (1; 2) mit einbezogen werden.
Arbeitsverfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Tänzer (14; 15) zur Beeinflussung der Bahnspannung mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch gewichtsentlastet werden.
Arbeitsverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Tänzer (14; 15) über beidseitig mit Luft beaufschlagte Proportionalventile gewichtsentlastet werden.
Arbeitsverfahren einem der vorgenannten Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Materialbahnen (8) mit Flächengewichten von 20 g/m²–250 g/m² verarbeitet werden.