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Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren für den digitalen Multipass-Mehrfarbendruck gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.
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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.
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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.
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Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines digitalbedruckten Werkstückes,
DE 10 2009 044 092 A1 , mit stationär oder beweglich, auch mehrreihig hintereinander auf einem Schlitten angeordneten Druckköpfen, welches im Singlepass- oder Multipass-Mehrfarbendruckverfahren arbeitet, wobei auch dieses die beschriebenen Nachteile bei der Durchführung eines vollflächigen Digitaldrucks aufweist. Mit einer bekannten Zuführvorrichtung einer diskontinuierlich bahnförmiges Material verarbeitenden Maschine,
DE 195 01 982 A1 , lässt sich zwar über ein Tänzersystem dickes Verpackungspapier geregelt zuführen, welche jedoch für zu bedruckendes dünnes Papier so nicht nutzbar ist, welches dazu noch über eine dort nicht erforderliche Abführvorrichtung weitertransportiert und zwischendurch vollständig angehalten, bedruckt und wieder beschleunigt und dabei permanent unter konstanter, aber sehr geringer Zugspannung gehalten werden muss. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Abwickeln bzw. Aufwickeln biegsamer Materialbahnen,
DE 248 474 A3 , sind zwar ebenfalls Tänzerwalzenspeicher mit automatischer Anpassung der Wickeldrehzahlen bekannt, wobei die Vorrichtung jedoch zum Wickeln großer Dockenmassen bei hohen Winkelgeschwindigkeiten ausgelegt ist, die nicht für einen absoluten Zwischenstopp des gewickelten Materials zu dessen zwischenzeitlichen Bearbeitung ausgelegt ist. Eine weiterhin bekannte Präge-Rotationsmaschine,
DE 94 20 707 U1 , arbeitet mit einer Prägefolienbahn, die über Tänzersysteme unter im Wesentlichen gleicher Geschwindigkeit oder gesteuertem Schlupf über einer zu prägende Materiallage mit dieser zwischen einem Prägespalt hindurchläuft, aber ebenfalls nicht Vollständig bis auf Stillstand heruntergebremst und anschließend wieder beschleunigt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Arbeitsverfahren zur Verfügung zu stellen, mittels dessen 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.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich dadurch, dass das Verfahren auf einer Vorrichtung für den digitalen Multipass-Mehrfarbendruck auf aufgerollte Materialbahnen ausgeführt wird, mit jeweils separat angetriebenen Abwickel- und Aufwickelvorrichtungen mit zugeordneten Tänzersystemen als Abwickel- und Aufwickel-Pufferspeicher, mit Umlenkrollen und einer Druckeinheit mit einem über einen Drucktisch und die Breite der Materialbahn quer beweglichen Mehrfarbdruckkopf, die 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.
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Vorteilhaft an diesem erfinderischen 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.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
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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.
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Die Schubwalze vor dem Drucktisch entkoppelt so den Druckprozess von den Wickelprozessen, wodurch alle Prozesse optimiert durchgeführt werden können.
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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.
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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.
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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.
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Nachfolgend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Prinzipskizze der Vorrichtung in Seitenansicht,
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2 die Abwickelvorrichtung in einem Entleerungszustand des Pufferspeichers, und
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3 eine Aufwickelvorrichtung im Aufnahmezustand des Pufferspeichers.
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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.
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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 des Drucktisches 7 genommen werden kann. Den wesentlicheren Beitrag zur Geschwindigkeitssteuerung liefert jedoch der Tänzer 15 über einen ihm zugeordneten zusätzlichen Lagesensor 17.
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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.
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Diese Druckeinheit 6 ist zwischen der Abwickelvorrichtung 1 und der Aufwickelvorrichtung 2 angeordnet und besteht aus einem Drucktisch 7 und geteilten Druckköpfen 21, 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.
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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.
