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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren eines Bogens in einer Druckmaschine.
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In der
DE 36 42 204 A1 ist ein Tintenstrahlschreiber beschrieben, der eine Heizvorrichtung aufweist, die dazu geeignet ist, unterschiedliche Aufzeichnungsträger auf unterschiedliche Temperaturen zu erwärmen. Hierbei besteht die Heizvorrichtung aus mindestens zwei Typen von Heizelementen, die Wärmeenergie für unterschiedliche Temperaturen erzeugen. Die unterschiedlichen Typen von Heizelementen können selektiv angesteuert werden, abhängig davon, ob der Aufzeichnungsträger transparent ist oder nicht. Wenn es sich bei dem Aufzeichnungsträger um einen opaken Aufzeichnungsträger handelt, zum Beispiel um holzfreies Papier, wird die Aufzeichnungsfläche des Aufzeichnungsträgers auf etwa 100° Celsius bis 140° Celsius während des Druckvorgangs aufgeheizt. Handelt es sich bei dem Aufzeichnungsträger dagegen um eine OHP-Folie, wird diese auf etwa 80° Celsius bis 100° Celsius erwärmt. Zwischen den Heizelementen der Heizvorrichtung erfolgt eine Umschaltung, wodurch die Leistungsaufnahme der Heizvorrichtung reduziert werden kann. Der Aufzeichnungsträger steht in gleitender Berührung mit einer Gegendruckplatte, welche durch die Heizelemente erwärmt wird. Dadurch wird der Aufzeichnungsträger auf die vorbestimmte Temperatur aufgeheizt, bevor und nachdem ausgestoßene Tintentröpfchen dort auftreffen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Temperierverfahren anzugeben, das für die Verarbeitung von schlecht akklimatisierten Bogen geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Temperieren eines Bogens in einer Druckmaschine werden in einer Mehrzahl von Zonen des Bogens Ausgangstemperaturen durch Messen ermittelt, und werden in Abhängigkeit von den gemessenen Ausgangstemperaturen Segmente eines Strahlers unterschiedlich angesteuert, so dass kühlere Zonen der Mehrzahl von Zonen stärker bestrahlt werden und wärmere Zonen der Mehrzahl von Zonen schwächer bestrahlt werden oder nicht bestrahlt werden, so dass dadurch in der Mehrzahl von Zonen eine gemeinsame Endtemperatur erreicht wird oder zumindest eine Temperaturvergleichmäßigung erreicht wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Bogen nicht mit einer über die gesamte Bogenfläche konstanten Temperatur beaufschlagt, sondern an den kühleren Stellen stärker erwärmt als an den wärmeren Stellen. Dadurch lässt sich die Wärmeverteilung innerhalb des Bogens vergleichmäßigen. Das ist sehr vorteilhaft, wenn der Bogen mit wasserbasierten Farben bedruckt werden soll. Diese Farben reagieren sehr empfindlich auf Temperaturunterschiede im Bogen. Deshalb ist es günstig, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren der Bogen auf seiner gesamten zu bedruckenden Fläche auf eine weitgehend einheitliche Bogentemperatur gebracht wird.
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Diese Bogentemperatur ist für einen qualitativ guten Druckvorgang der Temperatur des Jetting-Zylinders oder des Jetting-Endlosbandes angepasst, auf welchem der Bogen während des Druckvorganges liegt. Dadurch, dass beim erfindungsgemäßen Verfahren ein oder mehrere Strahler eingesetzt werden, können die aus einer zu kurzen Akklimatisation resultierenden Temperaturunterschiede innerhalb eines Bogens und auch von Bogen zu Bogen effektiv ausgeglichen werden.
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Es sind verschiedene Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.
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Die Leistung des Strahlers kann entsprechend der gemessenen Bogentemperaturen geregelt werden, um eine homogene Bogentemperatur (Endtemperatur) nach dem Temperieren zu erreichen. Hierzu können die Bogentemperaturen vor dem Temperieren (Ausgangstemperaturen) mittels einer oder mehreren Wärmebildkameras oder einem anderen geeigneten Sensorsystem, zum Beispiel einem Infrarot-Pyrometer, aufgenommen werden und kann die Leistung des Strahlers beim Durchlauf des Bogens durch die Temperierstrecke zonal geregelt werden, sodass der Bogen nach seinem Vorbeilauf am Strahler eine einheitliche Endtemperatur aufweist. Auf diese Weise können Temperaturunterschiede im Bogen, die sich in Bogentransportrichtung ausdehnen, erfasst und kompensiert werden.
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Zur Regelung können ein erstes Sensorsystem und ein zweites Sensorsystem gemeinsam verwendet werden. Hierbei kann die initiale Ansteuerung des Strahlers in Abhängigkeit von Informationen des ersten Sensorsystems, von der Dicke der Bogen, der Wärmekapazität der Bogen, der Wärmeleitfähigkeit der Bogen und weiterer bekannter Parameter, wie einer etwaigen Vorbehandlung der Bogen, erfolgen. Eine solche Vorbehandlung, zum Beispiel eine Beschichtung des Bogens mit einem Primer, kann vor der Aufnahme bzw. Messung mit dem ersten Sensorsystem oder zwischen dem ersten Sensorsystem und dem nachgeordneten Strahler erfolgen. Mit dem zweiten Sensorsystem, das dem Strahler nachgeordnet ist, kann dieser anhand der gemessenen Temperaturen nachgeregelt werden, um die verbleibenden Abweichungen von einem Sollwert weiter zu minimieren. Die Regelparameter, die sich im eingeschwungenen Zustand des Regelkreises für das jeweilige Substrat ergeben, können in einer Steuereinrichtung oder in einem druckauftrags-spezifischen mobilen Datenspeicher abgespeichert und bei einem Folgeauftrag wieder abgerufen werden, wodurch Makulatur reduziert wird.
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Der Strahler oder die Strahler können Infrarot-Strahler sein. Um eine schnellere Reaktion zu erreichen, können der Strahler oder die Strahler auch LED-Strahler sein.
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Es ist möglich, die Temperaturerfassung mit dem ersten Sensorsystem und/oder dem zweiten Sensorsystem nicht nur in Bogentransportrichtung, sondern auch quer zur Bogentransportrichtung durchzuführen, indem mehrere Sensoren oder Kameras parallel auf den vorbeilaufenden Bogen gerichtet sind. Der Strahler ist in diesem Fall quer zur Bogentransportrichtung in Untersegmente aufgeteilt, die entsprechend der Bogentemperaturen in den korrespondierenden Bogenzonen angesteuert werden. Hierdurch können auch Temperaturschwankungen quer zur Bogentransportrichtung ausgeglichen werden und kann eine bessere Vergleichmäßigung der Bogentemperatur erreicht werden. Bei dieser zweidimensionalen Temperierung ist der Einsatz eines LED-Strahlers vorteilhaft, der in einzelne LED-Einheiten untergliedert ist, die getrennt angesteuert werden können.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele und der dazugehörigen Zeichnung, in welcher zeigt:
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1 eine Druckmaschine, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird,
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2 eine Bogentransporttrommel der Druckmaschine sowie zwei Sensorsysteme und dazwischen ein Strahler, der auf die Bogentransporttrommel gerichtet ist,
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3a die Temperaturverteilung in einem Bogen vor dessen Temperierung mit dem Strahler,
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3b die Verteilung der Leistung des Strahlers auf dem Bogen und
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3c die Temperaturverteilung auf dem Bogen nach dem Temperieren.
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In der 1 ist eine Druckmaschine 1 dargestellt, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Die Druckmaschine 1 ist eine Bogendruckmaschine für den Digitaldruck. Sie umfasst einen Bogenanleger 2 mit einem Anlage-Bogenstapel 3 und einen Bogenausleger 4 mit einem Auslage-Bogenstapel 5 und einem Kettenförderer 6 zum Auslegen der Bogen auf dem Auslage-Bogenstapel 5. Weiterhin umfasst sie ein Inkjet-Druckwerk 7 mit einem Jetting-Zylinder 8 zum Transportieren der Bogen an Inkjet-Druckköpfen 9 vorbei. In Bogentransportrichtung 10 vor dem Jetting-Zylinder 8 angeordnet ist eine Bogentransporttrommel 11. Anstelle des Jetting-Zylinders 8 könnte auch ein endloses Transportband zum während ihres Bedruckens erfolgenden Transport der Bogen vorhanden sein.
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In der 2 sind die Bogentransporttrommel 11 und ein Strahler 12 zum Erwärmen und Temperieren des Bogens 13 auf der Bogentransporttrommel 11 dargestellt. Der Strahler 12 ist in eine sich entlang des Trommelumfangs erstreckende Reihe von Segmenten 14 untergliedert. Jedes Segment 14 kann durch eine Röhre zum Abstrahlen von IR-Strahlung oder durch eine Reihe von LED gebildet sein. Durch eine Steuereinrichtung 16 ist jedes Segment 14 einzeln ansteuerbar bezüglich seiner Strahlungsleistung und seiner Aktivphase.
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Die Strahlungsleistung hängt zum Beispiel von der Dicke der Bogen 13 des jeweiligen Druckauftrags ab. Die Bogendicke wird in die Steuereinrichtung 16 eingegeben oder ist darin gespeichert. Die Strahlungsleistung kann von weiteren Parametern abhängen, die in die Steuereinrichtung 16 eingegeben werden oder darin abgespeichert sind, zum Beispiel davon, ob und wie die Bogen 13 vorbehandelt sind.
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Die Aktivphase, welche durch das Anschalten und das Abschalten des jeweiligen Segments 14 zeitlich begrenzt wird, hängt zum Beispiel von der Maschinengeschwindigkeit der Druckmaschine 1 ab. Die Steuereinrichtung 16 kann die Informationen über die aktuelle Maschinengeschwindigkeit oder über die Bogentransportfrequenz (Bogentaktung) von einem Sensor erhalten.
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Ein erstes Sensorsystem 17 ist in Bogentransportrichtung 10 – hier: in Trommeldrehrichtung – vor dem Strahler 12 angeordnet und ein zweites Sensorsystem 18 ist in Bogentransportrichtung 10 nach dem Strahler 12 angeordnet. Die Sensorsysteme 17, 18 können als Wärmebildkameras oder als Infrarot-Pyrometer ausgebildet sein. Mit dem ersten Sensorsystem 17 wird die Temperatur des Bogens 13 in seinen imaginären Zonen X1 bis X6 gemessen.
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3a zeigt, dass jede Zone X1 bis X6 die Form eines Streifens hat, der senkrecht zur Bogentransportrichtung 10 verläuft und sich über die ganze Bogenbreite erstreckt. Der Bogen 13 kann in den Zonen X1 bis X6 unterschiedliche Temperaturen haben. Beispielsweise können die Zonen X1 bis X6 umso wärmer sein, desto näher sie an der Vorderkante des Bogens 13 liegen, die in einem Greifersystem 19 der Bogentransporttrommel 10 festgehalten wird. Der Bogentransporttrommel 10 kann eine weitere Bogentransporttrommel in Bogentransportrichtung 10 vorgeordnet sein, die ebenfalls ein Greifersystem zum Festhalten der Bogenvorderkante hat. Der Bogen 13 schmiegt sich mit zunehmendem Abstand (Bogenlänge) vom Greifersystem der weiteren Bogentransporttrommel immer weniger eng an die Umfangsfläche der weiteren Bogentransporttrommel an, wodurch der Wärmeübergang von der weiteren Bogentransporttrommel auf den Bogen 13 von der Bogenvorderkante zur Bogenhinterkante oder von der Zone X6 zur Zone X1 schlechter wird. Aufgrund von in der unmittelbaren Umgebung der weiteren Bogentransporttrommel angeordneten und letztere (unvermeidlich) erwärmenden Wärmequellen hat die weitere Bogentransporttrommel eine höhere Temperatur als der Bogen 13, wodurch besagter Wärmeübergang hervorgerufen wird. Daraus resultieren die in den Zonen X1 bis X6 unterschiedlichen Temperaturen, die der Bogen 13 hat, wenn er von der weiteren Bogentransporttrommel an die Bogentransporttrommel 10 übergeben wird.
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Die in Bogentransportrichtung 10 hintereinander liegenden Zonen X1 bis X6 werden nacheinander bezüglich ihrer Ausgangstemperaturen durch das erste Sensorsystem 17 messtechnisch erfasst, wenn daran der Bogen 13 vorbeiläuft. In Abhängigkeit von den gemessenen unterschiedlichen Ausgangstemperaturen der Zonen X1 bis X6 werden die Segmente 14 durch die Steuereinrichtung 16 so angesteuert, dass die kühleren Zonen (z. B. X1 bis X3) stärker und die wärmeren Zonen (z. B. X4 bis X6) schwächer bestrahlt und dadurch erwärmt werden. Durch den Strahler 12 wird der Bogen 13 also mit einem bezüglich dem Ausgangstemperatur-Profil des Bogens 13 negativen oder inversen Temperaturprofil beaufschlagt.
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Die Steuereinrichtung 16 steuert die Segmente 14 bezüglich ihrer Leistung nacheinander so an, wie es für jede Zone X1 bis X6 erforderlich ist, damit alle Zonen X1 bis X6 eine gemeinsame Endtemperatur erreichen oder in diesen Zonen X1 bis X6 zumindest eine Temperaturvergleichmäßigung erreicht wird. Beispielsweise benötigt die Zone X1 eine besonders intensive Bestrahlung, wofür das jeweilige Segment 14 mit seiner Maximalleistung betrieben werden muss. In diesem Fall werden die Segmente 14 nacheinander, beginnend mit dem in Bogentransportrichtung 10 hintersten Segment 14, auf Maximalleistung gestellt, wenn sich die Zone X1 im Zielgebiet des jeweiligen Segments 14 befindet. Die der Maximalleistung entsprechende Strahlung wandert sozusagen mit der Zone X1 von Segment 14 zu Segment 14 mit.
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Das zweite Sensorsystem 18 misst in jeder Zone X1 bis X6 die erreichte Endtemperatur und signalisiert diese der Steuereinrichtung 16. Die Steuereinrichtung 16 vergleicht die signalisierten Endtemperaturen mit einem in ihr abgespeicherten Sollwert, um den Strahler 12 zu regeln. Weicht in einer Zone X1 bis X6 die gemessene Endtemperatur (Istwert) zu weit von dem vorgegebenen Sollwert ab, steuert die Steuereinrichtung 16 die Segmente 14 derart an, dass bei den nachfolgenden Bogen 13 die Endtemperatur in der betreffenden Zone X1 bis X6 dem Sollwert angeglichen wird.
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In der 3a ist dargestellt, dass der Bogen 13 in eine Reihe von imaginären Zonen Y1 bis Y10 unterteilt ist, die jeweils als Streifen parallel mit der Bogentransportrichtung 10 verlaufen. Eine Matrix (Karo-Muster) von rechteckförmigen Zonen X1Y1 bis X6Y10 ergibt sich in den Schnittpunkten der Zonen X1 bis X6 (Querstreifen, Zeilen) mit den Zonen Y1 bis Y10 (Längsstreifen, Spalten).
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Das erste Sensorsystem 17 kann in eine Reihe von Untersystemen 17a, 17b unterteilt sein und das zweite Sensorsystem 18 kann in einer Reihe von Untersystemen 18a, 18b unterteilt sein, wobei die beiden Untersystemreihen quer zur Bogentransportrichtung 10 und somit parallel mit der Rotationsachse der Bogentransporttrommel 11 verlaufen. Die Anzahl der Untersysteme 17a, 17b des ersten Sensorsystems 17 entspricht der Anzahl der Zonen Y1 bis Y10, und auch von den Untersystemen 18a, 18b des zweiten Sensorsystems 18 ist jedes einer anderen der Zonen Y1 bis Y10 zugeordnet. Somit kann das erste Sensorsystem 17 für jede der rechteckförmigen Zonen X1Y1 bis X6Y10 deren Ausgangstemperatur messen.
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Jedes Segment 14 des Strahlers 12 ist in eine Reihe von Untersegmenten 15 untergliedert, von denen jedes mit einer anderen Zone Y1 bis Y10 korrespondiert. Jedes Untersegment 15 umfasst eine oder mehrere Leuchtdioden (LED) zum lokalen Erwärmen des Bogens 13. Die Steuereinrichtung 16 steuert die Untersegmente 15 einzeln an, so dass eine auf die rechteckförmigen Zonen X1Y1 bis X6Y10 bezogene zonenweise oder lokal individuelle Temperierung des Bogens 13 erfolgt, wie es in 3b schematisch dargestellt ist. Die Ansteuerung der Untersegmente 15 erfolgt in Abhängigkeit von den durch das erste Sensorsystem 17 in diesen Zonen X1Y1 bis X6Y10 gemessenen Ausgangstemperaturen so, dass in allen Zonen X1Y1 bis X6Y10 eine dem Sollwert entsprechende gemeinsame Endtemperatur angestrebt wird, wie es in der 3c schematisch dargestellt ist.
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Die tatsächlichen Endtemperaturen (Istwerte) der Zonen X1Y1 bis X6Y10 werden unmittelbar nach der Temperierung durch das zweite Sensorsystem 18 gemessen, um durch einen Istwert-Sollwert-Vergleich mit der Steuereinrichtung 16 die Untersegmente 15 nachzuregeln.
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Die zweidimensionale Temperaturmessung und zweidimensionale Temperierung ist besonders bei Bogen 13 vorteilhaft, die einen kühleren Zentralbereich und um diesen ringförmig herum einen wärmeren Randbereich aufweisen. Solche Bogen können aus einer zu kurzen Akklimatisationszeit des Anlage-Bogenstapels 3 resultieren. Wenn dieser aus einem anliefernden Fahrzeug oder einem Lagerraum in den klimatisierten Drucksaal gebracht wird, kann der Anlage-Bogenstapel 3 eine Temperatur aufweisen, die weit unter der Raumtemperatur des Drucksaals liegt. Während der Akklimatisationszeit erwärmt sich der Anlage-Bogenstapel 5 im Drucksaal von außen nach innen. Ist die Akklimatisationszeit zu kurz, hat der Anlage-Bogenstapel 5 bei Druckbeginn noch einen kalten Kern und haben die in der Mitte des Anlage-Bogenstapels 5 liegenden Bogen einen kühleren Zentralbereich. Durch die Bogentemperatur-Vergleichmäßigung werden verbesserte Druckbedingungen für den Inkjet-Druck geschaffen, der unmittelbar nach der Temperierung erfolgt. Die beim Inkjet-Druck verwendete Tinte ist sehr temperaturempfindlich bezüglich ihrer Viskosität und würde in wärmeren Bogenzonen schneller als in kühleren Bogenzonen in dem Bogen 13 wegschlagen, wenn nicht die erfindungsgemäßen Gegenmaßnahmen getroffen sind.
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Durch diese Maßnahmen lässt sich die Akklimatisationszeit verkürzen und kann der Druckauftrag schneller fertiggestellt werden, wird also die Produktivität erhöht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckmaschine
- 2
- Bogenanleger
- 3
- Anlage-Bogenstapel
- 4
- Bogenausleger
- 5
- Auslage-Bogenstapel
- 6
- Kettenförderer
- 7
- Inkjet-Druckwerk
- 8
- Jetting-Zylinder
- 9
- Inkjet-Druckkopf
- 10
- Bogentransportrichtung
- 11
- Bogentransporttrommel
- 12
- Strahler
- 13
- Bogen
- 14
- Segment
- 15
- Untersegment
- 16
- Steuereinrichtung
- 17
- Erstes Sensorsystem
- 17a
- Untersystem
- 17b
- Untersystem
- 18
- Zweites Sensorsystem
- 18a
- Untersystem
- 18b
- Untersystem
- 19
- Greifersystem
- X1–X6
- Zone
- Y1–Y10
- Zone
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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