DE102016215986A1

DE102016215986A1 - Bearbeitungswerk und Etikettendruckmaschine mit einem solchen Bearbeitungswerk

Info

Publication number: DE102016215986A1
Application number: DE102016215986.0A
Authority: DE
Inventors: Dieter Bangel; Thomas Demand; Andreas Bödeker
Original assignee: Gallus Druckmaschinen GmbH
Current assignee: Gallus Druckmaschinen GmbH
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2018-03-01
Also published as: US10286647B2; EP3287280A1; CN107776182A; ES2719220T3; US20180056641A1; EP3287280B1; CN107776182B; DK3287280T3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungswerk (10) zur rotativen Bearbeitung sowie eine Etikettendruckmaschine (100) mit einem solchen Bearbeitungswerk (10). Das Bearbeitungswerk (10), z.B. Druckwerk dient zur rotativen Bearbeitung eines bahnförmigen oder bogenförmigen Substrats (1000) mit mindestens zwei Bearbeitungszylindern (11, 12) und einem Maschinengestell (9), wobei ein erster Bearbeitungszylinder (11) beweglich im Maschinengestell (9) und ein zweiter Bearbeitungszylinder (12) stationär im Maschinengestell (9) gelagert ist und wobei jedem Bearbeitungszylinder (11, 12, 13) ein Paar von Stützkörpern (20, 30) zugeordnet ist. Erfindungsgemäß weist ein jeweiliger Stützkörper (20) des zweiten Bearbeitungszylinders (12) ein Ringsegment (23), eine Linearführung (21), einen gestellfesten Führungskörper (22) und einen Manipulator (24) auf. Ein jeweiliges Ringsegment (23) kontaktiert jeweils einen Stützkörper (30) des ersten Bearbeitungszylinders (11), und ein jeweiliges Ringsegment (23) ist mittels eines jeweiligen Manipulators (24) entlang der Linearführung (21) linear verschieblich (v) ausgebildet. Mit einem solchen Bearbeitungswerk (10) ist das Spaltmaß zwischen den Bearbeitungszylindern (11, 12, 13) des Bearbeitungswerks einfach, exakt und wiederholgenau einstellbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungswerk zur rotativen Bearbeitung mit den oberbegrifflichen Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Etikettendruckmaschine mit einem solchen Bearbeitungswerk gemäß Anspruch 7.
Stand der Technik
Bei Etikettendruckmaschinen, wie sie z.B. in der EP 2 103 429 B1 beschrieben sind kommen Druckwerke und Stanzwerke zum Einsatz. Die Druckwerke umfassen mindestens drei Zylinder, nämlich Farbauftragswalze, Druckzylinder und Gegendruckzylinder. Die rotative Bearbeitung bewirkt hierbei ein Aufbringen von Farbe auf ein Substrat. Die Stanzwerke umfassen mindestens zwei Zylinder, nämlich Stanzzylinder und Stanzgegenzylinder. Die rotative Bearbeitung bewirkt hierbei ein Einbringen von Stanz- und/oder Rilllinien. Zur Anpassung an das zu verarbeitende Substrat sowie ggfs. zur Einstellung der Stanztiefe muss der Spalt, d.h. der Abstand zwischen den Zylindern einstellbar sein.
Dazu werden Stützkörper verwendet, welche als Laufringe, Stützringe und als sogenannte Schmitzringe ausgebildet sein können. Beispiele für Einstelleinrichtungen finden sich in der DE 10 2005 015 046 A1 und der WO 2012/016758 A1 .
Nachteilig an derartigen Einstelleinrichtungen ist zum einen deren komplizierter und aufwändiger Aufbau. Zum anderen lässt die Einstellgenauigkeit zu wünschen übrig. Daraus ergibt sich auch eine schlechte Wiederholgenauigkeit. D.h. soll für einen Wiederholauftrag exakt dasselbe Spaltmaß wie bei dessen letzter Ausführung gewählt werden, so gestaltet sich eine derart exakte Einstellung schwierig.
Aufgabenstellung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Bearbeitungswerk und eine Etikettendruckmaschine mit einem solchen Bearbeitungswerk zu schaffen, bei welcher das Spaltmaß zwischen den Bearbeitungszylindern des Bearbeitungswerks einfach, exakt und wiederholgenau einstellbar ist.
Technische Lösung
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Bearbeitungswerk mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Das erfindungsgemäße Bearbeitungswerk, z. B. ein Druckwerk oder Stanzwerk, zur rotativen Bearbeitung eines bahnförmigen oder bogenförmigen Substrats, z.B. zur Herstellung von Etiketten, besitzt mindestens zwei Bearbeitungszylinder und ein Maschinengestell. Dabei ist ein erster Bearbeitungszylinder beweglich im Maschinengestell und ein zweiter Bearbeitungszylinder stationär im Maschinengestell gelagert, wobei jedem Bearbeitungszylinder ein Paar von Stützkörpern zugeordnet ist.
Erfindungsgemäß weist ein jeweiliger Stützkörper des zweiten Bearbeitungszylinders ein Ringsegment, eine Linearführung, einen gestellfesten Führungskörper und einen Manipulator auf. Der gestellfeste Führungskörper ist am Maschinengestell des Bearbeitungswerkes angebracht. Der Manipulator wirkt auf ein jeweiliges Ringsegment und mittels eines jeweiligen Manipulators kann ein jeweiliges Ringsegment entlang der Linearführung linear verschoben werden. Ein jeweiliges Ringsegment des Stützkörpers des zweiten Bearbeitungszylinders kontaktiert jeweils einen Stützkörper des ersten Bearbeitungszylinders. Das heißt, durch Betätigen des Manipulators kann ein jeweiliges Ringsegment, damit der erste Bearbeitungszylinder mit seinen Stützkörpern verschoben und dadurch der Abstand zwischen den Bearbeitungszylindern angepasst werden.
In einer besonders vorteilhaften und daher bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerks ist der Manipulator als gestellfest gelagerte, drehbare Exzenterrolle oder Spiralrolle ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung als Spiralrolle, nämlich als Kreisevolvente mit konstanter Steigung, da dadurch ein lineares Verstellverhalten erreicht wird:
In vorteilhafter Weise ist die Spiralrolle als verdrehbarer, ring- bzw. scheibenförmiger Körper in Form einer Kreisspirale mit konstanter Steigung ausgeformt. Das heißt, die Spiralrollen haben die Form einer sogenannten arithmetischen bzw. archimedischen Spirale. Die Steigung der Spirale ist abhängig vom zu verstellenden Weg und der gewünschten Verstellauflösung auszuwählen. Die Verwendung derartiger Spiralrollen hat den Vorteil, dass ein lineares, präzises Verstellverhalten des Spaltmaßes ermöglicht wird.
In Weiterbildung ist jedem Manipulator ein steuerbarer Elektromotor zugeordnet zum motorischen Rotieren des jeweiligen Manipulators. Alternativ ist jedoch auch eine Verstellung von Hand durch den Maschinenbediener möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stützkörper des ersten Bearbeitungszylinders als mit dem Bearbeitungszylinder rotierende Laufringe ausgeführt sind. Die Laufringe sind dabei auf der Rotationsachse des Bearbeitungszylinders selbst angeordnet.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der erste Bearbeitungszylinder über einen Verspannmechanismus verfügt zum Anstellen der Bearbeitungszylinder zueinander. Der Verspannungsmechanismus kann dabei als Pneumatikzylinder ausgeführt sein. Auch den weiteren Bearbeitungszylindern kann ein entsprechender Verspannmechanismus zugeordnet sein.
Die Erfindung betrifft auch eine Etikettendruckmaschine mit mindestens einem wie obenstehend beschriebenen Bearbeitungswerk, wobei insbesondere der erste Bearbeitungszylinder als Druckzylinder, der zweite Bearbeitungszylinder als Gegendruckzylinder und ein weiterer stationärer Bearbeitungszylinder als Farbauftragswalze, insbesondere als Rasterwalze, ausgeführt sind. Die Farbauftragswalze besitzt dann ebenfalls wie oben detailliert beschriebene Stützkörper. Besitzt das Bearbeitungswerk hingegen nur zwei Bearbeitungszylinder, so kann dieses als Stanzwerk ausgeführt sein, wobei der erste Bearbeitungszylinder als Stanzzylinder und der zweite Bearbeitungszylinder als Gegenstanzzylinder ausgeführt sind. Der gleiche Aufbau eignet sich auch für ein Prägewerk mit Präge- und Gegenprägezylinder.
Die beschriebene Erfindung und die beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung stellen auch in Kombination miteinander – soweit dies technisch sinnvoll ist – vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
Hinsichtlich weiterer Vorteile und in konstruktiver und funktioneller Hinsicht vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren verwiesen.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll an Hand beigefügter Figuren noch näher erläutert werden. Einander entsprechende Elemente und Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit der Figuren wurde auf eine maßstabsgetreue Darstellung verzichtet. Es zeigen in schematischer Darstellung
1 und 2 ein erfindungsgemäßes Bearbeitungswerk
3 das Bearbeitungswerk aus 1 in einer Detail-Darstellung
4 eine alternative Ausführungsform eines Bearbeitungswerkes
5 eine Etikettendruckmaschine mit mehreren Bearbeitungswerken
In 1 und 2 ist ein Bearbeitungswerk 10 dargestellt mit einem ersten Zylinder 11, mit einem zweiten Zylinder 12 und einem dritten Zylinder 13, welche im Maschinengestell 9 gelagert sind. Bei dem Bearbeitungswerk 10 handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um ein Flexodruckwerk, wobei der erste Zylinder 11 als Formzylinder, der zweite Zylinder 12 als Gegendruckzylinder und der dritte Zylinder 13 Rasterwalze als ausgeführt sind. Der zweite Zylinder 12 und der dritte Zylinder 13 sind stationär im Maschinengestell 9 gelagert. Der erste Zylinder 11 hingegen ist in einem Lager 15 an einer Schwinge 19 beweglich im Maschinengestell 9 gelagert. Die Rotationsachsen der Zylinder 11, 12, 13 sind mit dem Positionszeichen 16 gekennzeichnet. An der Schwinge 19 ist ein Pneumatikzylinder 14 angebracht, welcher einen Verspannungsmechanismus bildet und dem Anstellen und Anpressen des ersten Zylinders 11 mit einer Kraft F, einer Vorspannkraft, an die beiden stationären Zylinder 12, 13 dient. Axial und beidseitig zum ersten Zylinder 11 sind auf der Drehachse des ersten Zylinders 11 Stützkörper 30 angeordnet, welche als Laufringe ausgeführt sind. Die Laufringe kontaktieren die Stützkörper 20 des zweiten und dritten Zylinders 12, 13. Diese Stützkörper 20 sind jeweils entlang einer Linearachse 25 linear verschieblich (vgl. Pfeil v) ausgeführt.
Während das Bearbeitungswerk 10 gemäß 1 einen ersten Zylinder 11 mit einem größeren Durchmesser aufweist wurde in das Bearbeitungswerk nach 2 ein erster Zylinder 11‘ mit einem kleineren Durchmesser montiert. Um die Verwendung von Zylindern 11, 11’ mit unterschiedlichen Durchmessern zu ermöglichen und auch eine Korrektur des Abstandes zwischen den Zylindern 11, 12, 13 zu ermöglichen ist das Lager 15 des ersten Zylinders 11 mit einem Axial- und Lateralausgleich für eine Korrekturbewegung k versehen (vgl. auch 3), wobei sich der Ausgleich bei einer Gegenüberstellung der 1 und 2 ergibt.
Mittels Pneumatikzylindern 14, welche den Zylindern 12, 13 zugeordnet sind, kann eine Spannkraft S aufgebracht und wieder abgebaut werden. Im Betrieb liegt die Spannkraft S an. Sollen die Zylinder 12, 13 abgestellt werden, z.B. zu Reinigungszwecken, so kann die Spannkraft S einzeln durch entsprechende Ansteuerung der Pneumatikzylinder 14 abgestellt werden. Ein dem Zylinder 11 zugeordneter Pneumatikzylinder 14 bringt eine Vorspannkraft F auf den Zylinder 11 auf, wodurch sichergestellt wird, dass dessen Laufringe 30 im Betrieb immer auf den Stützkörpern 20 des zweiten und dritten Zylinders 12, 13 aufliegen.
Der Aufbau eines jeweiligen Stützkörpers 20 ist in der Darstellung von 3 im Detail gezeigt. Die Stützkörper 20 vom zweiten Zylinder 12 und drittem Zylinder 13 haben einen übereinstimmenden Aufbau. Ein jeweiliger Stützkörper 20 besitzt ein Ringelement 23, welches mit einer Linearführung 21 verbunden ist. Die Linearführung 21 wird in einem gestellfesten Führungskörper 22 geführt. Ein drehbarer Manipulator 24 (vgl. Doppelpfeil d) wirkt bei Betätigung auf die Linearführung 21 ein, bewirkt eine Verschiebebewegung v der Linearführung 21 und damit eine Verschiebebewegung v des Ringelements 23. Zum Aufbringen einer Spannkraft S ist – wie oben bereits ausgeführt – ein Pneumatikzylinder 14 vorgesehen, welcher auf die Linearführung 21 einwirkt.
Das Ringelement 23, welches an der Linearführung 21 befestigt ist, kann auch als Schmitzringsegment bezeichnet werden. Der Führungskörper 22 kann als an der Druckwerkswand 9 befestigter Führungsklotz ausgeführt sein. Der Manipulator 24 kann als Spirale mit einer Kreisevolvente mit konstanter Steigung ausgeführt sein.
Eine Korrektur des Abstandes zwischen erstem Zylinder 11 und zweitem Zylinder 12 bzw. zwischen erstem Zylinder 11 und dem drittem Zylinder 13, das heißt eine Anpassung des sogenannten Spaltmaßes zwischen den Zylinder 11, 12, 13, erfolgt durch eine gezielte Verschiebebewegung v des Ringelements 23 eines jeweiligen Stützkörpers 20.
In 4 ist eine alternative Ausführung des Bearbeitungswerks 10 aus 3 dargestellt. Dabei verfügt jeder Manipulator 24 über einen steuerbaren Elektromotor 17. Der jeweilige steuerbare Elektromotor 17 bewirkt dann eine Drehbewegung d des Spiral- bzw. Exzenterkörpers. Die Motoren 17 sowie die Pneumatikzylinder 14 sind datenübertragungstechnisch mit einer Steuereinrichtung 18 verbunden, so dass zumindest eine Ansteuerung der Motoren 17 und der Pneumatikzylinder 14 von einem zentralen Bedieninterface der Steuereinrichtung 18 ermöglicht wird.
In der 5 ist eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Druckmaschine 100, genauer einer Schmalbahn-Etikettendruckmaschine in Reihenbauweise, mit in horizontaler Richtung folgenden Druckwerken 110 gezeigt. Die Etikettendruckmaschine 100 dient der Bearbeitung eines Substrats 1000 in Bahnform. Das Substrat wird von einer Substratrolle 146 in einem Zuführteil 148 der Druckmaschine 100 abgerollt und entlang eines Weges in Maschinenlaufrichtung M durch die Druckmaschine 100 geführt. Die Druckmaschine 100 kann eine Mehrzahl von Gestellmodulen 126, hier beispielhaft drei Gestellmodule 126, aufweisen, welche zusammen das Maschinengestell 9 bilden. In dieser Ausführungsform sind jeweils zwei Druckwerke 110 beziehungsweise ein Druckwerk 110 und ein Bearbeitungswerk 150, hier ein Stanzwerk zum Ausstanzen der Etiketten aus dem bahnförmigen Substrat 100, an je einem Gestellmodul 126 aufgenommen. Nach den einzelnen Bearbeitungsstationen folgt ein Auslaufteil 152, in welchem die fertigen Produkte in eine Etikettenrolle 154 aufgewickelt werden. Zuführteil 148, Gestellmodule 126 und Auslaufteil 152 sind lösbar bzw. trennbar miteinander verbunden sodass sich ein modularer Aufbau der Druckmaschine 100 ergibt.
In der Darstellung der einzelnen Druckwerke 110, hier Flexodruckwerke, sind neben den Druckzylindern 11, den Gegendruckzylindern 12 und den Farbauftragswalzen 13 auch Kammerrakel gezeigt. Des Weiteren weisen die Druckwerke 110 in der Druckmaschine 100 diverse Trocknungseinrichtungen auf. Die Druckwerke 110 weisen auch Bahnleitwalzen 160 zur Führung des bahnförmigen Substrats 1000 auf. In der gezeigten Ausführungsform umfasst das fünfte Druckwerk 110 eine Heißlufttrocknungseinrichtung 162. Alternativ könnte auch hier eine UV- oder eine IR-Trocknungseinrichtung eingesetzt werden. Nachfolgend ist ein Stanzwerk 150 angeordnet, welches als rotierende Werkzeuge einen Stanzzylinder 11 und einen Gegenstanzzylinder 12 aufweist. Zusätzlich bzw. alternativ zu dem Stanzwerk kann auch ein Prägewerk, beispielsweise ein Heißfolienprägewerk Verwendung finden. Alternativ zu den dargestellten Flexodruckwerken können auch Tiefdruck-, Offset-Druck- und Rotationssiebdruckwerke eingesetzt werden. Zumindest eines der Druckwerke 110 und/oder das Stanzwerk 150 haben dabei den Aufbau der obenstehend beschriebenen Bearbeitungswerke 10.
Bezugszeichenliste

9: Maschinengestell
10: Bearbeitungswerk
11: erster Zylinder
11': erster Zylinder mit kleinerem Durchmesser
12: zweiter Zylinder
13: dritter Zylinder
14: Pneumatikzylinder
15: Lager für den ersten Zylinder
16: Rotationsachse
17: Motor
18: Steuereinrichtung
19: Schwinge
20: Stützkörper zweiter und dritter Zylinder
21: Linearführung
22: Führungskörper (gestellfest)
23: Ringelement
24: Manipulator
25: Linearachse (Freiheitsgrad)
30: Stützkörper erster Zylinder (Laufringe)
100: Druckmaschine
110: Druckwerk
126: Gestellmodul
146: Substratrolle
148: Zuführstation
150: Stanzwerk
152: Auslaufstation
154: Etikettenrolle
160: Bahnleitwalze
162: Heißlufttrockner
1000: Substrat
d: Drehbewegung
k: Korrekturbewegung
v: Verschiebebewegung
F: Vorspannkraft
S: Spannkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2103429 B1 [0002]
DE 102005015046 A1 [0003]
WO 2012/016758 A1 [0003]

Claims

Bearbeitungswerk (10) zur rotativen Bearbeitung eines bahnförmigen oder bogenförmigen Substrats (1000) mit mindestens zwei Bearbeitungszylindern (11, 12) und einem Maschinengestell (9), wobei ein erster Bearbeitungszylinder (11) beweglich im Maschinengestell (9) und ein zweiter Bearbeitungszylinder (12) stationär im Maschinengestell (9) gelagert ist, wobei jedem Bearbeitungszylinder (11, 12, 13) ein Paar von Stützkörpern (20, 30) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Stützkörper (20) des zweiten Bearbeitungszylinders (12) ein Ringsegment (23), eine Linearführung (21), einen gestellfesten Führungskörper (22) und einen Manipulator (24) aufweist, dass ein jeweiliges Ringsegment (23) jeweils einen Stützkörper (30) des ersten Bearbeitungszylinders (11) kontaktiert, und dass ein jeweiliges Ringsegment (23) mittels eines jeweiligen Manipulators (24) entlang der Linearführung (21) linear verschieblich (v) ausgebildet ist.
Bearbeitungswerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (24) als gestellfest angebrachte, drehbare Exzenterrolle oder Spiralrolle ausgebildet ist.
Bearbeitungswerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Manipulator (24) ein steuerbarer Elektromotor zugeordnet ist zum motorischen Rotieren des jeweiligen Manipulators (24).
Bearbeitungswerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkörper (30) des ersten Bearbeitungszylinders (11) als Laufringe ausgeführt sind.
Bearbeitungswerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bearbeitungszylinder (11) über einen Verspannmechanismus (14) verfügt zum Anstellen der Bearbeitungszylinder (11, 12, 13) zueinander.
Bearbeitungswerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verspannungsmechanismus (14) als Pneumatikzylinder ausgeführt ist.
Etikettendruckmaschine 100 mit mindestens einem Bearbeitungswerk (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei insbesondere der erste Bearbeitungszylinder (11) als Druckzylinder, der zweite Bearbeitungszylinder (12) als Gegendruckzylinder und ein weiterer stationärer Bearbeitungszylinder (13) als Farbauftragwalze, insbesondere als Rasterwalze, ausgeführt sind.