DE102018212429A1

DE102018212429A1 - Vorrichtung zum Ausrichten von magnetischen oder magnetisierbaren Partikeln, Maschine und Verfahren zur Erzeugung optisch variabler Bildelemente

Info

Publication number: DE102018212429A1
Application number: DE102018212429.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Jantsch; Edwin Kreps; Michael Scheller
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2020-01-30
Anticipated expiration: 2038-07-26
Also published as: DE102018212429B4

Abstract

Eine Vorrichtung zum Ausrichten von magnetischen oder magnetisierbaren Partikeln, die in einem auf einer Seite eines bahn- oder bogenförmigen Substrates aufgebrachten Beschichtungsmittel enthalten sind, umfasst einen Magnetzylinder, der im Transportpfad des zu fördernden Substrates in Gestellwänden eines Gestells angeordnet ist und im Bereich seines Außenumfangs eine Mehrzahl von ein Magnetfeld bewirkenden Vorrichtungen, kurz Magnetvorrichtungen, aufweist, wobei ein Teil oder sämtliche der ein Magnetfeld bewirkenden Vorrichtungen jeweils einen durch einen zugeordneten Motor rotierbaren Magneten umfasst, wobei mehrere oder sämtliche der ein Magnetfeld bewirkenden Vorrichtungen am Magnetzylinders in dessen Umfangsrichtung positionierbar angeordnet oder anordenbar sind, und wobei zur Signalübertragung und/oder zur Leistungsversorgung zwischen einem die Magnetvorrichtungen aufnehmenden Zylinderkörper und der jeweiligen Magnetvorrichtung ein in Umfangsrichtung zumindest über einen Umfangsabschnitt vorgesehener Schleifkontakt vorgesehen ist, der eine variable Positionierung der Magnetvorrichtung in Umfangsrichtung kontinuierlich über zumindest eine signifikante Abschnittslänge erlaubt. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Maschine, insbesondere Wertpapierdruckmaschine, zur Erzeugung optisch variabler Bildelemente auf einem Substrat und eine Verfahren zur Erzeugung optisch variabler Bildelemente auf einem Substrat.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten von magnetischen oder magnetisierbaren Partikeln, eine Maschine und ein Verfahren zur Erzeugung optisch variabler Bildelemente gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 12 bzw. 14.
Durch die EP 2 845 732 B1 ist eine Druckmaschine mit einer Siebdruckeinheit und einer Vorrichtung zum Ausrichten von in der Druckfarbe oder dem Lack enthaltenden magnetischen oder magnetisierbaren Partikeln bekannt, wobei die Vorrichtung einen Zylinder mit eine Mehrzahl von ein Magnetfeld bewirkenden Elementen am Umfang sowie einen im Transportweg auf eine Stelle gerichteten Trockner, an welcher das Substrat den Zylinder noch nicht verlassen hat.
In der WO 2016/026896 A1 ist eine magnetisch wirksame Vorrichtung offenbart, welche einen rotierbaren Magneten umfasst, sowie ein Magnetzylinder, der eine oder mehrere derartige Vorrichtungen mit rotierbarem Magneten am Umfang umfasst, um magnetische Partikel eines auf ein Substrat gedruckten Beschichtungsmittels auszurichten. Vorzugsweise ist ein derartiger Magnetzylinder Bestandteil einer Rotationsdruckmaschine, wobei das Beschichtungsmittel durch ein Intaglio-, ein Tiefdruck-, ein Flexo- oder bevorzugt durch ein Siebdruckverfahren aufgebracht wird.
Die US 2011/0168088 A1 offenbart ebenfalls eine Vorrichtung zum Ausrichten magnetischer oder magnetisierbarer Partikel einer Druckfarbe durch einen rotierenden Magneten, wobei die Magnete durch die Rotation des Zylinders über ein Getriebe rotierbar sind.
Die EP 2 885 131 A1 offenbart ein Verfahren zum registerhaltigen Anordnen zumindest zweier Druckplatten und ein System zur Registerregelung, wobei in einer bevorzugten Ausführung eine zumindest eine Sendeeinheit und eine drahtlos damit verbundene oder verbindbare Empfangseinheit angeordnet ist, mittels denen elektrische Steuersignale und/oder Messsignale und/oder elektrische Leistung über elektromagnetische Signale und/oder Felder zwischen dem rotierenden und/oder rotierbaren Plattenzylinder einerseits und einem ortsfesten Maschinenbestandteil, beispielsweise dem Gestell der Druckeinheit und insbesondere der Maschinensteuerung andererseits, übertragen werden bzw. werden können.
Durch die DE 41 29 373 A1 ist eine Vorrichtung für die kontaktlose Übertragung von elektrischer Energie und von Daten von einem feststehenden Maschinenbauteil auf ein drehendes Maschinenbauteil einer Druckmaschine, insbesondere auf einen Plattenzylinder zur Schrägverstellung einer Druckplatte, offenbart.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ausrichten von magnetischen oder magnetisierbaren Partikeln, eine Maschine und ein Verfahren zur Erzeugung optisch variabler Bildelemente zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1, 12 bzw. 14 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass Substrate mit optisch variablen Bildelementen mit dreidimensionalem Eindruck sehr variabel und/oder in hoher Qualität herstellbar sind. Dabei ist insbesondere ein Teileverschleiß auf ein Minimum reduzierbar.
Es ist eine Anzahl von Umdrehungen für die Zeit des Zusammenwirkens mit dem Magnetelement optimierbar und/oder wahlweise ein Betrieb mit und ohne Rotation ausführbar.
Durch eine bevorzugt berührungslose Kopplung kann eine verschleißarme Versorgung und/oder Übertragung von Steuersignalen erfolgen.
In vorteilhafter Ausführung des berührungslosen Kopplers auf Basis eines busgestützten Datentransfers ist zudem eine hohe Datenrate und/oder eine jederzeit erweiterbare Parameterübergabe erzielbar. Indem auch die elektrische Leistung durch einen selben Übertrager bereitgestellt wird, ist eine bauraumsparende und effektive Lösung geschaffen.
In vorteilhafter Ausführung ist ein in Umfangsrichtung auf zumindest einem Umfangsabschnitt kontinuierlich herstellbarer Kontakt zwischen der in Umfangsrichtung über zumindest einem Umfangsabschnitt kontinuierlich justierbaren Magnetvorrichtung und den zylinderfesten Kontakten herstellbar, sodass eine variable Positionierung der rotierbaren Magnete möglich ist. Dabei ist z. B. ein kontinuierlich bestehender Kontakt bei einer Relativbewegung in Umfangsrichtung über mindestens 10 mm, vorteilhaft mindestens 50 mm, gewährleistet. Dies erfolgt vorzugsweise durch einen Kontakt in Art von Schleifkontakten, insbesondere eines Schleifrings.
Weitere Einzelheiten und Ausführungsvarianten sind den folgenden Ausführungsbeispielen zu entnehmen und für sich - sofern kein Widerspruch vorliegt - jeweils mit einer der oben dargelegten Ausführungen für die Vorrichtung, den Zylinder und/oder die Maschine kombinierbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel für eine Maschine zur Erzeugung optisch variabler Bildelemente auf einem Substrat;
2 eine schematische Darstellung eines in Druckelementen mit optisch variablem Beschichtungsmittel bedruckten Substrates;
3 eine schematische Darstellung eines mit optisch variablen Bildelementen versehenen Substrates;
4 eine vergrößerte Darstellung der Druckeinheit aus 1;
5 eine vergrößerte Darstellung der Vorrichtung zum Ausrichtung von magnetischen oder magnetisierbaren Partikeln aus 1;
6 eine schematische Schrägansicht einer Ausführung für einen Magnetzylinder;
7 eine schematische Schnittdarstellung einer ein Magnetfeld bewirkenden Vorrichtung mit einem rotierbaren Magneten;
8 ein quer zur Transportrichtung verlaufender vertikaler Schnitt der Vorrichtung zum Ausrichtung von magnetischen oder magnetisierbaren Partikeln;
9 eine schematische Darstellung der Signalübertragung und Leistungsversorgung für den Magnetzylinder;
10 eine vergrößerte Darstellung des elektromagnetischen Kopplers;
11 eine perspektivische Ansicht der Anbindung des elektromagnetischen Kopplers an Gestell und Magnetzylinder;
12 eine senkrecht zur Achse verlaufende Schnittansicht einer Ausführung für den Magnetzylinder;
13 eine Schrägansicht eines den Greiferkanal umfassenden Ausschnittes des Magnetzylinders;
14 eine Detailansicht aus 13 mit Anschluss der Leiterbahnen am Magnetzylinder;
15 eine perspektivische Ansicht einer Magnetvorrichtung schräg von unten.

Eine Maschine 01, z. B. Druckmaschine 01, insbesondere Wertpapierdruckmaschine 01, zur Erzeugung optisch variabler Bildelemente 03 auf einem Substrat 02, z. B. einem bahn- oder bogenförmigen Bedruckstoff 02, umfasst eine Auftrageinrichtung 04, z. B. eine Druckeinheit 04, durch welche optisch variables Beschichtungsmittel 06, z. B. optisch variable Druckfarbe 06 oder Lack 06, an mindestens einer Auftragstelle, z. B. Druckstelle, auf zumindest eine erste Seite des Substrates 02, z. B. des Bedruckstoffs 02, vollflächig oder in Teilbereichen in Form von Druckelemente 08 aufbringbar ist, sowie eine Vorrichtung 07 zum Ausrichtung von im optisch variablen und auf dem Substrat 02 aufgebrachten Beschichtungsmittel 06 enthaltenen und für die optische Variabilität verantwortlichen Partikel (siehe z. B. 1). Diese Vorrichtung 07 wird im Folgenden auch kurz als Ausrichtvorrichtung 07 bezeichnet.
Die vor der Behandlung durch die Ausrichtvorrichtung 07 durch die Auftrageinrichtung 04 auf das Substrat 02 aufgebrachten Druckelemente 08 aus variablem Beschichtungsmittel 06 können in Größe und Lage den zu erzeugenden optisch variablen Bildelementen 03 entsprechen (siehe z. B. 2 und 3) oder ggf. auch größer als diese sein, sich ggf. gar über die Fläche mehrere Nutzen 09 erstrecken. Im Fall größerer Druckelemente 08 wird beispielsweise nicht auf der gesamten mit optisch variablem Beschichtungsmittel 06 beschichtete Fläche durch Ausrichten ein optisch variables Bildelement 03 erzeugt.
Als für die optische Variabilität verantwortliche Partikel sind hier im Beschichtungsmittel 06, z. B. der Druckfarbe 06 oder dem Lack 06, magnetische oder magnetisierbare, nichtsphärische Partikel, z. B. Pigmentpartikel, im Folgenden auch kurz als magnetische Flocken bezeichnet, enthalten.
Die Maschine 01 ist vorzugsweise zur Herstellung von Nutzen 09, z. B. Wertpapieren 09, insbesondere Banknoten 09, oder von Zwischenprodukten derartiger Wertpapiere 09, z. B. Druckbilder mehrerer derartiger Wertpapieren 09 enthaltende Bedruckstoffabschnitte ausgeführt. Das Substrat 02, z. B. Bedruckstoff 02, kann durch - z. B. zellulose- oder bevorzugt baumwollfaserbasiertem Papier, durch Kunststoffpolymer oder durch ein Hybridprodukt hieraus gebildet sein. Es kann vor dem Beschichten in o. g. Auftrageinrichtung 04 unbeschichtet oder bereits beschichtet worden sein, es kann unbedruckt oder bereits ein- oder mehrfach bedruckt oder anderweitig mechanisch bearbeitet worden sein. Auf einem Längsabschnitt bahnförmigen Substrates 02 oder einem Bogen eines bogenförmigen Substrates 02 sind bevorzugt mehrere Nutzen 09, z. B. herzustellende Banknoten 09, in einer Zeile nebeneinander und mehrere derartiger Zeilen von Nutzen 09 bzw. deren Druckbild in Transportrichtung T hintereinander angeordnet bzw. im Verlauf der Bearbeitung des Substrates 02 anzuordnen (siehe z. B. 2 und 3).
Die als Druckmaschine 01 ausgeführte Maschine 01 kann grundsätzlich ein oder mehrere Druckeinheiten 04 mit einem oder mehreren Druckwerken beliebiger Druckverfahren umfassen. In bevorzugter Ausführung umfasst sie jedoch eine Druckeinheit 04 mit zumindest einem nach dem Flexodruckverfahren oder bevorzugt nach dem Siebdruckverfahren arbeitenden Druckwerken 11; 12, durch welches das optisch variable Beschichtungsmittel 06 auf einer ersten Seite des Bedruckstoffs 02 aufgetragen wird bzw. werden kann. Durch die genannten Druckverfahren, insbesondere das Siebdruckverfahren, ist eine gegenüber anderen Druckverfahren größere Schichtstärke aufbringbar. Der Ausdruck der „ersten Seite“ des Substrates 02 bzw. Bedruckstoffs 02 ist hierbei willkürlich gewählt und soll diejenige Seite des Bedruckstoffs 02 bezeichnen, auf welcher das optisch variable Beschichtungsmittel 06 aufgetragen ist bzw. wurde oder werden kann.
In dargestellter und bevorzugter Ausgestaltung umfasst die Druckmaschine 01 eine Bedruckstoffvorlage 13, z. B. einen Rollenabwickler 13 oder aber bevorzugt einen Bogenanleger 13, von welchem der z. B. bahn- oder bevorzugt bogenförmige Bedruckstoff 02 - ggf. über weitere Druck- oder Bearbeitungseinheiten - der das optisch variable Beschichtungsmittel 06 auftragenden Druckeinheit 04, z. B. Flexo- oder insbesondere Siebdruckeinheit 04, mit mindestens einem Druckwerk 11; 12, z. B. Flexo- oder insbesondere Siebdruckwerk 11; 12, zugeführt wird bzw. werden kann. In dargestellter und vorteilhafter Ausführung sind zwei Siebdruckwerke 11; 12 vorgesehen, die bevorzugt in einer selben Druckeinheit 04 zusammengefasst sind und zwischen je einem Formzylinder 14; 16, z. B. einem Siebdruckzylinder 14; 16, und einem gemeinsamen Gegendruckzylinder 17 zwei Druckstellen für die selbe, hier erste, Seite des Bedruckstoffs 02 bilden (siehe z. B. 4). Durch die Ausführung als Siebdruckwerk 11; 12 ist Beschichtungsmittel 06 auch in größerer Schichtdicke aufbringbar. Im Transportpfad zwischen den beiden Druckstellen kann eine auf die erste Seite eines durch die Druckeinheit 04 zu fördernden Bedruckstoffs 02 gerichtete Trocknungs- und/oder Aushärteeinrichtung 18, z. B. ein UV-Trockner 18 vorgesehen sein. Es kann mit lediglich einem oder beiden der Siebdruckwerke 11; 12 optisch variables Beschichtungsmittel 06 auftragbar sein oder aufgetragen werden.
Bevorzugt umfasst das Druckwerk 11; 12 als bildgebenden Zylinder einen Formzylinder 14; 16 mit einer Vielzahl von, insbesondere gleichartigen und/oder selben, bildgebenden Drucksujets oder, insbesondere gleichartigen und/oder selben, Gruppen von bildgebenden Drucksujets am Umfang umfasst, welche auf einer der Druckbildlänge entsprechenden Umfangslänge in mehreren quer zur Transportrichtung äquidistant voneinander beabstandeten Spalten und auf einer der Druckbildbreite entsprechenden Zylinderbreite in mehreren in Transportrichtung äquidistant voneinander beabstandeten Zeilen angeordnet sind. Diese Drucksujets sind im Fall eines nach dem Flexodruck arbeitenden Druckwerks 11; 12 in Art von Hochdruckreliefs und im bevorzugten Fall eines nach dem Siebdruck arbeitenden Druckwerk 11; 12 in Art von Durchdruckschablonen ausgebildet.
Von der das optisch variable Beschichtungsmittel 06 auftragenden Druckeinheit 04 ist der Bedruckstoff 02 über Fördermittel einer ersten Fördereinrichtung 19 der Ausrichtvorrichtung 07 zuführbar. Für den Fall bahnförmigen Bedruckstoffs 02 können dies ein oder mehrere zwangsgetriebene oder ungetriebene Walzen sein, über welche der Bedruckstoff 02 eingangsseitig in die Ausrichtvorrichtung 07 führbar ist bzw. geführt wird. Für den bevorzugten Fall bogenförmigen Bedruckstoffs 02, d. h. einzelne die Maschine 01 durchlaufende Bedruckstoffbogen 02, sind als Fördermittel bogenfördernde Mittel vorgesehen.
Diese bogenfördernde Mittel können in einer nicht dargestellten Ausführung durch eine oder mehrere Transferzylinder oder -trommeln gebildet sein, die den Bedruckstoffbogen 02 aus der Druckeinheit 04, z. B. vom Gegendruckzylinder 17, übernehmen und ggf. über einen oder mehrere weitere Transferzylinder oder -trommeln eingangsseitige an die Ausrichtvorrichtung 07 abgeben. Vorzugsweise ist die erste Fördereinrichtung 19 jedoch als Greiferumlaufförderer 19, z. B. als sog. Kettengreifersystem 19 ausgeführt, welches auf beiden Gestellseiten umlaufende Endloszugmittel 21, z. B. Endlosketten 21 umfasst, welche quer zur Transportrichtung T verlaufende Greiferleisten 22 tragen. Durch die Greiferleisten 22 sind vorlaufende Bogenenden greifbar, die Bedruckstoffbogen 02 so entlang des Förderweges transportierbar und am Zielort an das entsprechende Förder- oder Aufnahmemittel abgebbar. Vorzugsweise befindet sich zumindest im Übernahmebereich des Bedruckstoffbogens 02 aus der Druckeinheit 04 und im Bereich der Abgabe des selben an die Ausrichtvorrichtung 07 jeweils ein Kettenrad 23; 24, auch Kettengreiferrad 23; 24 genannt.
Nach Durchlaufen der unten detaillierter beschriebenen Ausrichtvorrichtung 07 ist der Bedruckstoff 02 über Fördermittel einer weiteren, z. B. zweiten Fördereinrichtung 26 einer Produktaufnahme 27 zur Aufnahme des in der Maschine 01 ver- und/oder bearbeiteten Bedruckstoffs 02, z. B. einem Aufwickler 27 im Fall von bahnförmigem Bedruckstoff 02 oder einer Stapelauslage 27 im bevorzugten Fall bogenförmigen Bedruckstoffs 02, führbar. Für den Fall bahnförmigen Bedruckstoffs 02 können dies wieder ein oder mehrere zwangsgetriebene oder ungetriebene Walzen sein, welche den Transportpfad der ersten Fördereinrichtung 19 durch die Ausrichtvorrichtung 07 fortsetzten und über welche der Bedruckstoff 02 eingangsseitig in den Aufwickler 27 führbar ist bzw. geführt wird. Für den bevorzugten Fall bogenförmigen Bedruckstoffs 02 sind als Fördermittel bogenfördernde Mittel vorgesehen.
Diese können wie oben durch eine oder mehrere Transferzylinder oder -trommeln gebildet sein, die den Bedruckstoffbogen 02 aus der Ausrichtvorrichtung 07 übernehmen und stromabwärts an die Stapelauslage 27 abgeben. Vorzugsweise ist die zweite Fördereinrichtung 26 wie schon die erste als Greiferumlaufförderer 26, z. B. Kettengreifersystem 26 mit umlaufenden Endloszugmitteln 28, z. B. Endlosketten 28, einem oder mehreren Kettenrädern 31 bzw. Kettengreiferrädern 31 sowie Greiferleisten 29 ausgebildet, durch welche die Bedruckstoffbogen 02 vom Transportpfadabschnitt der Ausrichtvorrichtung 07 übernommen und z. B. der Stapelauslage 27 zugeführt werden (siehe z. B. 1).
Am von der Ausrichtvorrichtung 07 wegführenden Transportpfad kann eine zusätzliche Trockeneinrichtung mit einem oder mehreren auf die erste Seite des Bedruckstoffs 02 gerichteten Trocknern 32, z. B. Strahlungstrocknern 32, vorgesehen sein. In einer nicht dargestellten Weiterbildung ist auf dem Transportpfad zwischen Ausrichtvorrichtung 07 und Stapelauslage 27, insbesondere hinter der zusätzlichen Trockeneinrichtung im Transportpfad zwischen Ausrichtvorrichtung 07 und Produktaufnahme 27, eine Kühleinrichtung vorgesehen. Diese kann beispielsweise als Kühlwalze ausgeführt sein, welche zwischen der von der Ausrichtvorrichtung 07 kommenden zweiten Fördereinrichtung 26 und einer dritten, z. B. ebenfalls als Greiferumlaufförderer, z. B. Kettengreifersystem ausgeführten Fördereinrichtung angeordnet ist. In einer Weiterbildung kann eine nicht dargestellte Inspektionseinrichtung, z. B. eine Flächen oder Zeilenkamera, vorgesehen und beispielsweise auf ein im Transportpfad liegendes Mantelflächensegment der als Kühlwalze oder anderweitig ausgebildeten Walze gerichtet sein.
Die im Folgenden detailliert dargelegte Ausrichtvorrichtung 07 ist in ihren Ausführungen, Ausführungsvarianten oder Konfigurationen zwar grundsätzlich beliebig, jedoch bevorzugt in einer oben beschriebenen Maschine 01 bzw. Druckmaschine 01 vorgesehen oder vorsehbar. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist sie in Art eines Moduls ausgeführt und mit ein- und ausgangsseitigen Schnittstellen zu den offenen Abschnittenden eines sich stromauf- und stromabwärts fortsetzenden Fördersystems in den Transportpfad der auszurüstenden Maschine 01 einfügbar.
Die Vorrichtung 07 zum Ausrichten optisch variabler Bildelemente 03, z. B. zum Bilden des optisch variablen Effektes in das zuvor - z. B. in Form von Druckelementen 08 - auf das Substrat 02, insbesondere Bedruckstoff 02, aufgebrachte optisch variable Beschichtungsmittel 06, umfasst einen definierten Transportpfad, entlang welchem das durch die Ausrichtvorrichtung 07 zu fördernde Substrat 02 von einem Eingangsbereich, in welchem das zu behandelnde und auf seiner ersten Seite optisch variables Beschichtungsmittel 06 aufweisende Substrat 02 zugeführt wird bzw. zuführbar ist, in definierter Weise über wenigstens einen magnetisch wirksamen Zylinder 33, kurz Magnetzylinder 33, in einen Ausgangsbereich geführt oder gefördert wird. Dabei ist als erste, das optisch variable Beschichtungsmittel 06 aufweisende Seite insbesondere diejenige Seite zu verstehen, auf welcher beispielsweise stromaufwärts im Transportpfad durch die Auftrageinrichtung 04 das optisch variable Beschichtungsmittel 06 auftragbar ist bzw. aufgetragen wird oder wurde.
Es können grundsätzlich auch zwei derartige Zylinder 33 vorgesehen sein, die auf die selbe oder aber auf verschiedenen Seiten eines entlang des Transportpfades zu fördernden Substrates 02 angeordnet sind. Der erste oder einzige Magnetzylinder 33 ist im Transportpfad des zu fördernden Substrates 02 bevorzugt auf dessen zweiter Seite angeordnet, sodass er mit seiner ersten, insbesondere stromaufwärts inline mit optisch variablem Beschichtungsmittel 06 beschichteten Seite beim Transport über den ersten bzw. einzigen Magnetzylinder 33 nach außen weist.
Der Magnetzylinder 33 weist im Bereich seines Außenumfangs eine Mehrzahl von ein Magnetfeld bewirkenden Vorrichtungen 34 auf, im Folgenden kurz auch Magnetvorrichtungen 34 bezeichnet, die jeweils zumindest ein Magnetelement 44 umfassen und durch diesen einer Orientierung zumindest eines Teils der magnetischen oder magnetisierbaren Partikel des auf dem passierenden Bedruckstoff 02 aufgebrachten Beschichtungsmittels 06 dienen. Als ein Magnetfeld bewirkende Vorrichtung 34 bzw. Magnetvorrichtung 34 sind hier allgemein magnetisch wirksame Vorrichtungen zu verstehen, die dauerhaft oder schaltbar zumindest zur Seite des Transportpfades hin ein (insbesondere zur Ausrichtung von im Beschichtungsmittel 06 enthaltenen Partikeln auf dem wie hier beschrieben darüber geführten Substrat 02 hinreichend starkes) Magnetfeld bewirken. Die Magnetelemente 44 können dabei durch Permanentmagnete mit oder ohne Gravur, durch Elektromagnete oder durch Kombinationen ein mehrerer Permanent- und/oder ein oder mehrerer Elektromagnete gebildet sein. Unabhängig davon, ob es sich um einen einzelnen oder eine Kombination aus mehreren Permanent- und/oder Elektromagneten handelt, werden diese einer Magnetvorrichtung 34 zugeordneten und zur Ausrichtung wirksamen Magnetanordnungen insgesamt im Folgenden kurz als Magneten 44 bezeichnet. Sämtliche oder zumindest ein Teil der Magnete 44 sind rotierbar am betriebsbereiten Zylinder 33 angeordnet.
Für den Fall oben genannter Mehrzahl von Nutzen 09 je Substrat 02 z. B. je Substratabschnitt oder Bedruckstoff- bzw. Substratbogen 02 sind im Umfang mehrere Reihen quer zur Transportrichtung T voneinander beabstandeter Magnetvorrichtungen 34 vorgesehen bzw. vorsehbar, die in Abwicklung auf dem Substrat 02 mit dem Muster der auf dem Substrat 02 mit Magnetfeldern zu beaufschlagenden Bildelemente 03 korrespondieren. Mit der o. g. Führung des Substrates 02 über den Magnetzylinder 33, wobei beispielsweise dessen erste Seite beim Transport über den ersten Zylinder 33 nach außen weist, erfolgt ein Ausrichtungen bzw. Orientieren der Partikel mittels der Magnetvorrichtungen 34, hier also z. B. durch das Substrat 02 hindurch. Der unbestückte Zylinder wird hier auch als Zylinderkörper bezeichnet, welcher mit Magnetvorrichtungen 34 bestückbar ist und als Magnetzylinder 33 wirksam ist.
Wie bereits erwähnt, umfassen ein Teil oder sämtliche der Magnetvorrichtungen 34 einen um eine Achse R rotierbaren Magneten 44. Der Magnet 44 ist insbesondere motorisch rotativ zwangsangetrieben. Dabei kann ein von der der Magnetvorrichtungen 34 umfasster Motor 46, insbesondere als Elektromotor 46, im Aufbau der betreffenden Magnetvorrichtung 34 integriert aber als eigenes Bauteil von dieser Magnetvorrichtung 34 umfasst sein. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Motor 46 als Schrittmotor oder als ein bezüglich seiner Drehzahl und/oder Winkellage regelbarer Motor 46 mit einem motorinternen oder lastseitig gekoppelten Drehzahl- und/oder Winkellagegeber ausgebildet sein.
Die Achse R, insbesondere Rotationsachse R für die Rotation des Magneten 44 verläuft vorzugsweise senkrecht zur Zylinderhüllfläche, d. h. senkrecht zur Zylinderachse und letztere schneidend. Zumindest verläuft sie jedoch in einem Kegel mit einem maximalen Kegelwinkel von 15° um diese Senkrechte zur und durch die Zylinderachse.
Vorzugsweise sind Magnet 44 und Motor 46 von einem Tragelement 47, z. B. einem Sockel 47, Gestell 47 oder gar Gehäuse 47, aufgenommen, welches lösbar am Zylinder 33 derart anordenbar ist, sodass es in montiertem Zustand an einem definierten Ort am Umfang des Zylinders 33 angeordnet und vorzugsweise gänzlich vom Zylinder 33 entfernbar und/oder am Umfang des Zylinders 33 in Axial- und/oder Umfangsrichtung positionierbar ist.
Die Magnetvorrichtungen 34 können in oder an mehreren, z. B. zwischen vier und sieben, insbesondere zwischen vier und sechs, axial voneinander beabstandeten und bevorzugt in axialer Richtung positionierbaren Ringelementen 37 angeordnet oder anordenbar sein, wobei in oder an diesen Ringelementen 37 wiederum jeweils mindestens ein, bevorzugt mehrere, z. B. zwischen zwei und zwölf, vorteilhaft zwischen fünf und zehn, Magnete 44 bzw. Magnetvorrichtungen 34 in Umfangsrichtung hintereinander und bevorzugt in Umfangsrichtung positionierbar angeordnet oder anordenbar sind (siehe z. B. 6). Die Ringelemente 37 sind im Bereich ihres Außenumfangs beispielsweise durch umlaufende Abdeckungen 48, z. B. mit den Ringrippen einstückig verbundene Decken 48 oder aufgesetzte Deckbleche 48, geschlossen, in welchen z. B. oben genannte Saugöffnungen 49 sowie nicht bezeichnete Aussparungen am jeweiligen Ort der Magnetelemente 44 vorgesehen sind (exemplarisch angedeutet für einen Teil des rechten Ringelementes 37 in 6). Alternativ kann ein axial über sämtliche Ringelemente 37 reichendes Deckblech 48 vorgesehen sein, welches an den betreffenden Stellen die Aussparungen und/oder Saugöffnungen 49 umfasst. Die Saugöffnungen 49, insbesondere darunter liegende Saugkanäle 51, stehen mit einer Vakuumpumpe in Leitungsverbindung. So ist beispielsweise eine durch wenigstens einen, bevorzugt durch beide der Zylinderzapfen 52.1; 52.2, zentral in axialer Richtung verlaufende Leitung 53, z. B. als Bohrung 53, vorgesehen, welche stirnseitig über eine Drehdurchführung 54 mit einer Unterdruckleitung bzw. Unterdruckquelle verbunden ist und zylinderseitig, beispielsweise über eine oder mehrere Versorgungsbohrungen 56 und vorzugsweise einem oder mehreren Ventilen 57, mit den Saugöffnungen 49, insbesondere den Saugkanälen 51, in Leitungsverbindung stehen.
Der Magnetzylinder 33 kann für den Fall bahnförmigen Substrates 02 ohne jegliche auf das Substrat 02 wirkende Haltemittel ausgeführt sein. Ggf. können am Umfang o. g. Saugluftöffnungen vorgesehen sein, die mit einer Vakuumpumpe verbunden sind und für ein sicheres Aufliegen des Substrates 02 auf der Mantelfläche sorgen. Für den hier bevorzugten Fall bogenförmigen Substrates 02 sind am Umfang des Zylinders 33 vorzugsweise Haltemittel 36, z. B. Greifer 36 einer sog. Greiferleiste, vorgesehen, durch welche ein über den Zylinder 33 zu fördernder Substratbogen 02 mit seinem vorlaufenden Ende aufgenommen und während einer Rotation des Zylinder 33 über einen Winkelbereich hinweg gehalten werden kann bzw. wird. Ein derartig ausgestalteter Magnetzylinder 33 dient dabei gleichzeitig dem Transport des Substrates 02.
Der Magnetzylinder 33 ist mit zwei über den Zylinderballen stirnseitig hinausragende Zylinderzapfen 52.1; 52.2 rotierbar in Gestellwänden 38; 39, z. B. Seitenteilen 38; 39 eines die Bauteile der Ausrichtvorrichtung 07 tragenden Gestells gelagert. Dabei sollen unter den Zylinderzapfen 52.1; 52.2 auch die hier dargestellte Ausführung verstanden werden, wonach obige „Zylinderzapfen“ 52.1; 52.2 durch über den Zylinderballen hinaus ragende Enden einer durchgehenden Welle 52 sind. In besonders zu bevorzugender Ausführung ist die Lagerung derart ausgeführt, sodass der Zylinder 33 aus dem Gestell und wieder einsetzbar ist. Hierzu sind beide stirnseitige Zapfen 52.1; 52.2 vorzugsweise auf einer Lagerschale 58.1 eines mehrteiligen Radiallagers 58 abgestützt, welches im betriebsbereiten Zustand durch eine zweite Lagerschale 58.2 zu einem geschlossenen Lagerring vervollständigt ist. Einer der beiden Zapfen 52.1; 52.2 wird im betriebsbereiten Zustand durch ein Wellenstück 59, d. h. eine Welle 59, z. B. Antriebswelle 59 fortgesetzt, die im montierten Zustand des Zylinders 33 abtriebseitig mit dem Zapfen 52.1; 52.2 drehfest verbunden ist. Antriebsseitig ist die Welle 59 z. B. drehfest mit einem den Zylinder 33 rotatorisch antreibenden Antriebsrad 61, z. B. schrägverzahntem Zahnrad 61, verbunden, welches beispielsweise über einen Antriebszug gemeinsam mit einem anderen Aggregat der Maschine 01 oder durch einen eigens vorgesehenen Antriebsmotor angetrieben ist. Der andere Zapfen 52.2; 52.1 kann grundsätzlich auch durch eine Antriebswelle fortgesetzt sein und/oder eine Leitung 53 für die Saugluft mit stirnseitiger Öffnung umfassen.
Die Zapfenlänge und Anordnung des Radiallagers 58 sind vorzugsweise derart bemessen, sodass die Gesamtlänge des die Zapfen 52.1; 52.2 umfassenden Zylinders 33 kleiner ist als die lichte Weite des Gestells auf zumindest einem bis nach außerhalb des Gestells radial, insbesondere im Wesentlichen vertikal, verlaufenden Bewegungspfades zur Entnahme des Zylinders 33. Zwischen einem eine stirnseitige Öffnung einer Leitung 53 für die Saugluft umfassenden Zapfen 52.1; 52.2 und dessen Fortsetzung - z. B. als Antriebswelle 59 oder einem z. B. dem Anschluss von Saugluft dienenden Wellenstück 62 direkt zu einer Drehdurchführung 54 - kann eine ein- oder mehrteilige Dichtung 78 vorgesehen sein, welche im montierten Zustand durch eine mittige Ausnehmung die Leitung 53 für die Saugluft fortsetzt, im Fall der Fortsetzung durch eine Welle 59 jedoch die drehfeste Verbindung zwischen Zapfen 52.1; 52.2 und Welle 59 übernimmt oder zumindest eine entsprechende drehfeste Verbindung zwischen Welle 59 und Zapfen 52.1; 52.2 aufnimmt. Die Dichtung 78 kann zwei keilartige Scheiben umfassen, die mit ihren schräg abfallenden Flächen gegeneinander verspannbar sind.
In einer Weiterbildung sind die die Zapfen des Zylinders 33 aufnehmenden Lagermittel und/oder beispielsweise die Zapfen 52.1; 52.2 des Zylinders 33 derart ausgestaltet, dass die Zylinderposition im Gestell wahlweise statt mit dem Magnetzylinder 33 mit einem reinen Transferzylinder (ohne Magnetvorrichtungen 34) bestückbar ist.
Dem - bevorzugt aus dem Gestell entnehmbaren - Magnetzylinder 33 ist wenigstens ein Übertrager 63 zur Übertragung von elektrischer Energie und/oder von Steuersignalen von außen in oder an den rotierenden Zylinders 33 vorgesehen. Dieser Übertrager 63 ist bevorzugter Weise als berührungsloser Übertrager 63, z. B. als elektromagnetischer Koppler 63, ausgeführt, und dient sowohl der Übertragung von elektrischer Energie, um beispielsweise die Motoren 46 anzutreiben, als auch der Übertragung von Signalen für die Motorsteuerung, z. B. von Steuervorgaben für im Zylinder 33 mitgeführte Steuerungsmittel, z. B. einer Mikroprozessorsteuerung, oder direkt den Motorsteuerungen zuzuleitenden Steuersignalen. Derartige Vorgaben oder Steuersignale können einen Sollstatus („aktiv“ / „inaktiv“) und/oder die Solldrehzahl für den betreffenden Motor 46 und/oder eine Information zur aktuellen Maschinengeschwindigkeit und/oder Parameterwerte für die Parametrierung der Steuerungsmittel und/oder der Motorsteuerungen umfassen.
Hierzu umfasst ein als berührungsloser Übertrager 63 ausgebildeter Koppler 63 zwei relativ zueinander rotierbare Übertragerteile 64; 66, nämliche einen gestellfesten Übertragerteil 64 und einem zumindest im montierten Zustand des Zylinders 33 bzw. im Betrieb zylinderfesten Übertragerteil 66, mittels denen die Steuersignale und/oder Steuervorgaben über elektromagnetische Signale und/oder Felder übertragen werden und/oder übertragbar sind. Die Übertragerteile 64; 66 sind vorzugsweise ringförmig, insbesondere als geschlossene Ringe, ausgebildet und jeweils konzentrisch um die Rotationsachse des Magnetzylinders 33 angeordnet. In bevorzugter Ausführung sind die - bevorzugt ringförmigen - Übertragerteile 64; 66 axial nebeneinander angeordnet und weisen -zumindest was ihre zur elektromagnetischen Übertragung wirksamen Wirkelemente wie z. B. Spulen und/oder Leiterschleifen betrifft - keine gegenseitige Durchdringung in axialer Richtung auf. Eine Übertragung erfolgt dabei über die Stirnseiten bzw. den dazwischenliegenden Spalt.
Zur Übertragung von Steuersignalen und/oder Steuervorgaben zum Zylinder 33 hin wirkt der z. B. am Gestell verdrehfest angeordnete Übertragerteil 64 z. B. als Sendeeinheit 64 und der zylinderfeste Übertragerteil 66 als mit dieser drahtlos signaltechnisch koppelbare Empfangseinheit 66. Über diese Kopplung sind die Steuersignale und/oder Steuervorgaben insbesondere von einer Maschinensteuerung S oder einer in dieser integrierten Steuerung S in den Zylinder 33 übertragbar. Für den Fall des entnehmbaren Zylinders 33 ist der im Betrieb zylinderfeste Übertragerteil 66 an dem im Gestell verbleibenden rotierbaren Teil, z. B. dem Wellenstück 59 oder 62, angeordnet und bleibt somit bei Entnahme des Zylinders 33 im Gestell. Damit sind Fehler oder eine aufwändige Justierung beim Wiedereinsetzen vermeidbar.
In einer vorteilhaften Ausführung ist der Koppler 63 zur bidirektionalen Signalübertragung mit einem ersten Übertragungskanal 67 zur oben dargelegten Übertragung von Steuersignalen und/oder Steuervorgaben zum Zylinder 33 hin und mit einem zweiten Übertragungskanal 68 zur umgekehrten Übertragung von Signalen, z. B. zur Übertragung eines Ist-Status („dreht“ / „steht“) der Motoren 46 und/oder von Fehlermeldungen der Motoren 46 wie z. B. „defekt“ und/oder zu Drehlagen und/oder Winkelgeschwindigkeiten der Motoren 46, vom Zylinder 33 zurück zum gestellfesten Übertragerteil 64 und von dort zur außenliegenden Steuerung ausgeführt. Für den zweiten Übertragungskanal 68 ist der zylinderfeste Übertragerteil 66 als Sendeeinheit 66 und der gestellfeste Übertragsteil 64 als Empfangseinheit 64 wirksam.
Die Signalübertragung auf zumindest dem letzten Teilstück von der externen Steuerung S zum gestellfesten Übertragerteil 64, insbesondere einer in diesem umfassten Datenelektronik 69, die berührungslose Übertragung zum zylinderfesten Übertragerteil 66, insbesondere einer in diesem umfassten Datenelektronik 71, und von dort zu den Motoren 46, insbesondere der Steuerlogik 72 der Motorsteuerungen oder eines zentralen Steuerungsmittels und/oder die Signalübertragung in umgekehrter Richtung erfolgt über ein Bussystem 73; 74, bevorzugt über einen CAN-Bus 73; 74, und/oder basiert auf einem standardisierten Kommunikationsprotokoll für Datenbusse, z. B. einem CAN-Protokoll, insbesondere CANopen®. Dabei soll die Strecke zwischen den beiden Datenelektroniken 69; 71 trotz streckenweise elektromagnetischer und zum Teil immaterieller Übertragungsstrecke aufgrund des durchgängigen Protokolls als zum genannten Bussystem 73; 74 gehörig aufgefasst werden.
In bevorzugter Ausgestaltung wird die elektrische Energie zum Betreiben der Motoren 46 und ggf. von energiekonsumierenden Steuermitteln ebenfalls berührungslos über den Koppler 63 übertragen. Diese Übertragung erfolgt z. B. ebenfalls über elektromagnetische Induktion generatorisch. Hierbei wird beispielsweise von einer außenliegenden Leistungsquelle P dem gestellfesten Übertragerteil 64, insbesondere einer von diesem umfassten Leistungselektronik 76 elektrische Leistung zugeführt, diese über elektromagnetische Induktion berührungslos dem zylinderfesten Übertragerteil 66, insbesondere einer von diesem umfassten Leistungselektronik 77, zugeführt, und schließlich dort der Zufuhr von Leistung p für den Betrieb der Motoren 46 dient. Während die Leistungsquelle P beispielsweise eine 24V DC-Spannung bereitstellt, wird durch die Leistungselektronik 77 des zylinderfesten Übertragerteils 66 für einen Leistungsteil p der Motoren 46 Leistung mit einer Spannung von 12V DC bereitgestellt.
Als außerhalb des Zylinders 33 liegende Steuerung S kann eine SPS vorgesehen sein, welche ihrerseits mit der Maschinensteuerung S verbunden oder in diese integriert ist. Zwischen der Steuerung S und der Datenelektronik 69 des gestellfesten Übertragerteils 64 kann ein Konverter vorgesehen sein, der die von der Steuerung S kommenden Signale auf ein oben als bevorzugt dargelegtes CAN-Bus-Protokoll umsetzt.
Grundsätzlich kann der Übertrager 63 auf einer beliebigen der beiden Stirnseiten des Zylinders 33 vorgesehen sein. Indem antriebsseitig z. B. bereits eine - auch für den Fall einer oben genannten möglichen Entnahme des Zylinders 33 am Gestell verbleibende - Welle 52 vorgesehen ist, ist der Übertrager 63 vorteilhaft auf der antriebseitigen Stirnseite des Zylinder 33 vorgesehen. Insbesondere für den Fall eines beidseitigen Saugluftanschlusses ist auf dieser antriebsseitigen Stirnseite zusätzlich auch der oben genannte Saugluftanschluss mit z. B. einer oben genannter Leitung 53, einer Drehdurchführung 54 und ggf. einer Dichtung 78 vorgesehen.
Der Übertrager 63 ist vorzugsweise derart am Gestell, bzw. an der betreffenden Gestellwand 38, angeordnet, sodass er am Gestell verbleiben kann während der Zylinder 33 samt den Zapfen 52.1; 52.2 aus dem Gestell gehoben wird. Hierzu und aus Gründen einer möglichst geringen lichten Weite ist zumindest der gestellfeste Übertragerteil 64 beispielsweise zumindest teilweise, bevorzugt in seiner gesamten Länge in Axialrichtung, in einer Ausnehmung in der Gestellwand 38 derart angeordnet, sodass er auf der Gestellinnenseite in die Gestellebene zumindest eintaucht oder bevorzugt gänzlich in ihr aufgenommen ist. Noch vorteilhafter ist eine Ausführung, in welcher zusätzlich auch der im Betrieb zylinderfeste Übertragerteil 66 zumindest teilweise in die Gestellebene eintaucht oder gar gänzlich in ihr aufgenommen ist. In dieser Ausführung muss die lichte Weite des Gestells nur geringfügig oder unwesentlich größer ausgeführt werden bzw. sein als die Länge des Zylinders 33 mit Zapfen 52.1; 52.2.
Die oben genannten Signale und/oder die elektrische Leistung wird dem gestellfesten Übertragerteil 64 über entsprechende Anschlüsse 79; 81 zugeführt und aus dem zylinderfesten Übertragerteil 66 über entsprechende Anschlüsse 82; 83 in den Zylinder 33 abgeführt.
Dabei können eine entsprechende Signalleitung 84 und/oder eine Leitung 86 zur Leistungsversorgung in einer axial verlaufenden Nut 87 in der Welle 52 geführt sein, und jeweils auf axialer Höhe einer in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Gruppe von Magnetvorrichtungen 34 jeweils eine entsprechende Anzahl von Leitungszweige 84.1; 84.2; 86.1; 86.2 abzweigen. Aus Gründen der Zugänglichkeit kann die Nut 87 in oder direkt angrenzend zu einem die o. g. Greiferleiste aufnehmenden Kanal vorgesehen sein.
Die Leitungszweige 84.1; 86.1 zur Signalübertragung und/oder zur Leistungsversorgung können grundsätzlich direkt in die Magnetvorrichtungen 34 geführt sein, in Anschlusssteckern enden, die mit Gegensteckern der Magnetvorrichtung 34 verbunden werden können, oder - wie dargestellt - über einen in Umfangsrichtung zumindest über einen Umfangsabschnitt vorgesehenen Kontakt 88, 89 (88.1, 91.1; 88.2, 91.2; 89.1, 92.1; 89.2, 92.2) in Art eines Schleifkontaktes 88, 89 (88.1, 91.1; 88.2, 91.2; 89.1, 92.1; 89.2, 92.2), insbesondere eines zweispurigen Schleifringkontaktes 88, 89 (88.1, 91.1; 88.2, 91.2; 89.1, 92.1; 89.2, 92.2), realisiert sein, der eine variable Positionierung der Magnetvorrichtung 34 in Umfangsrichtung kontinuierlich über zumindest 10 mm, bevorzugt zumindest 50 mm, im Idealfall über mindestens den halben Zylinderumfang erlaubt.
Für kleinere Umfangsabschnitte kann dies grundsätzlich durch einen sich in Umfangsrichtung erstrechenden Abschnitt mit elektrisch leitenden Bahnen an der Unterseite oder an der Seite der Magnetvorrichtung 34 und durch korrespondierende ortsfeste, insbesondere federbelastete Kontaktstifte am Zylinderkörper realisiert sein. Auch ist es denkbar, sowohl an der Magnetvorrichtung 34 als auch am Zylinderkörper sich in Umfangsrichtung erstreckende elektrisch leitende Bahnabschnitte vorzusehen, die auf einem Umfangsabschnitt bei variierender Positionierung der Magnetvorrichtung 34 dennoch überlappen und einen Kontakt herstellen.
In bevorzugter Ausführung sind jedoch am Zylinder 33 im Bereich der für die Positionierung der Magnetvorrichtungen 34 vorgesehenen Umfangsabschnitten sich in Umfangsrichtung erstreckende elektrisch leitende Bahnen 88.1; 88.2; 89.1; 89.2, z. B. Stromschienen 88.1; 88.2; 89.1; 89.2, derart vorgesehen, sodass sich diese mit an den montierten Magnetvorrichtungen 34 korrespondierend vorgesehenen Kontakten 91.1; 91.2; 92.1; 92.2, in elektrisch leitendem Kontakt befinden. Die Kontakte 91.1; 91.2; 92.1; 92.2 sind bevorzugt als federbelastete Kontaktstifte 91.1; 91.2; 92.1; 92.2 ausgebildet, welche beim Einsetzen der Magnetvorrichtung 34 am Zylinder 33 gegen die Leiterbahnen 88; 89 gedrückt werden und z. B. zumindest geringfügig einfedern.
In bevorzugter, z. B. in oben dargelegter und die Ringelemente 37 umfassender Ausführung des Magnetzylinders 33 verlaufen elektrisch leitende Bahnen 88.1; 88.2; 89.1; 89.2 abschnittsweise oder durchgehend über den gesamten, zur möglichen Bestückung mit Magnetvorrichtungen 34 vorgesehenen Umfangsabschnitt in einer in Umfangsrichtung verlaufenden Aussparung 93. Dabei können die Bahnen 88.1; 88.2; 89.1; 89.2 an einer oder beiden einander gegenüber liegenden Seitenwände, wobei die Kontakte 91.1; 91.2; 92.1; 92.2 dann entsprechend seitlich an der Magnetvorrichtung 34 vorgesehen sind. In bevorzugter Ausführung sind die Kontakte 91.1; 91.2; 92.1; 92.2 jedoch an der im montierten Zustand ins Zylinderinnere weisenden Unterseite der Magnetvorrichtung 34 vorgesehen und wirken mit in der Aussparung 93 unterhalb der einzusetzenden oder eingesetzten Magnetvorrichtungen 34 in Umfangsrichtung verlaufenden Bahnen 88.1; 88.2; 89.1; 89.2 zusammen. Für die Signalübertragung und für die Versorgung mit elektrischer Leistung sind selbstverständlich jeweils zwei Kontakte 91.1; 91.2; 92.1; 92.2 und zwei Bahnen 88.1; 88.2; 89.1; 89.2sowie zwei letztere versorgende Leitungszweige 84.1; 84.2; 86.1; 86.2 vorgesehen.
Zur Befestigung der Magnetvorrichtungen 34 kann in bevorzugter Ausführung zwischen der jeweiligen Magnetvorrichtung 34 und dem Zylinder 33 eine Klemmverbindung 94, 96 vorgesehen sein, die ein kontinuierliches Positionieren der Magnetvorrichtung 34 in Umfangsrichtung über zumindest einen Umfangsabschnitt von mehr als 10 mm, bevorzugt mehr als 50 mm, besonders bevorzugt kontinuierlich über zumindest den halben Zylinderumfang erlaubt. Diese kann beispielsweise durch ein an der Magnetvorrichtung 34 vertikalbewegliches Klemmelement 94, z. B. Klemmklotz 94, gebildet sein, der durch eine Nut hindurch von unten insbesondere beidseitige gegen eine zylinderfeste Abstützung 96, z. B. Stützrippe 96, heranziehbar ist. Das Heranziehen gegen die Abstützung 96 kann beispielsweise über eine Schraubverbindung, z. B. eine durch eine im Innern der Magnetvorrichtung 34 durch den Boden des Tragelementes 47 ragende und mit einem Gewinde im Klemmelement 94 zusammen wirkende Schaube 97 erfolgen.
Bevorzugt ist am Transportpfad des durch die Ausrichtvorrichtung 07 zu fördernden Substrates 02, insbesondere Bedruckstoffs 02, z. B. auf dessen erster, das optisch variable Beschichtungsmittel 06 aufweisenden Seite, wenigstens eine Trocknungs- und/oder Aushärteeinrichtung 41 angeordnet oder anordenbar. Diese ist in Transportrichtung T betrachtet bevorzugt auf ein im Transportpfad liegendes Mantelflächensegment des Magnetzylinders 33 gerichtet bzw. auf eine Stelle im Transportpfad, an der das zu fördernde Substrat 02 im Betrieb - insbesondere mit seiner zweiten Seite - auf dem Magnetzylinder 33 geführt ist. Mit der o. g. Führung des Substrates 02 derart, sodass dessen erste Seite beim Transport über den Magnetzylinder 33 nach außen weist, erfolgt ein direktes Trocknen bzw. Härten zumindest einer äußeren Schicht von auf dem Substrat 02 aufgetragenem Beschichtungsmittel 06. Die Stelle in Transportrichtung T betrachtet, auf welcher die erste Trocknungs- und/oder Aushärteeinrichtung 41 gerichtet ist, befindet sich vorzugsweise mindestens 90° hinter der Stelle, an welcher das auf seinem Transportpfad zu fördernde Substrat 02 auf den Magnetzylinder 33 aufläuft und vor der Stelle, an welcher das auf seinem Transportpfad über Magnetzylinder 33 zu fördernde Substrat 02 den Magnetzylinder 33 verlässt. Damit besteht ausreichend Zeit für eine Rotation der Magneten 44 und eine hieraus resultierende Ausrichtung der magnetischen Partikel. Es kann ggf. ein Abschalten der Rotation mit dem Erreichen der Trocknungs- und/oder Aushärteeinrichtung 41 erfolgen. Alternativ kann die Trocknungs- und/oder Aushärteeinrichtung 41 im Transportpfad stromabwärts des Magnetzylinders 33 vorgesehen sein. In diesem Fall wird das erzeugte Bild zwar nicht „Eingefroren“ bevor das Substrat 02 den Magnetzylinder 33 verlässt, jedoch ist auch hier ein störungsfreies Ausrichten ohne ein Abschalten der Magnetrotation hier kein Abschalten der Rotation nicht Vorzugsweise ist die Trocknungs- und/oder Aushärteeinrichtung 41 als Strahlungstrockner 41, z. B. UV-Trockner 41, insbesondere UV-LED-Trockner 41, ausgeführt und arbeitet auf Basis von elektromagnetischer Strahlung, z. B. mit IR- oder vorzugsweise UV-Strahlung. Hierzu weist sie eine oder mehrere Strahlungsquellen, z. B. IR- oder bevorzugt UV-Lichtquellen, insbesondere eine Vielzahl von UV-LRDs, auf.
In bevorzugten Ausführung der o. g. ersten Trocknungs- und/oder Aushärteeinrichtung 41 ist sie - in zumindest einer Betriebsart - dazu ausgebildet, auf das zu behandelnde Substrat 02 nicht durchgehend auf dessen gesamter Breite einzuwirken, sondern in voneinander beabstandeten Abschnitten. Diese sind vorzugsweise in deren Lage quer zur Transportrichtung T des Substrates 02 einstellbar und ggf. in ihrer jeweiligen wirksamen Breite definierbar. In einer ersten Ausführungsvariante kann die Trocknungs- und/oder Aushärteeinrichtung 41 quer zur Transportrichtung T nebeneinander mehrere, z. B. zwischen vier und sieben, insbesondere zwischen vier und sechs, auf den Transportpfad gerichtete Trocknerköpfe umfassen, welche vorzugsweise in ihrer Position quer zur Transportrichtung T variierbar sind. In einer zweiten, bezüglich ihrer Variabilität besonders vorteilhaften Ausführungsvariante kann die Trocknungs- und/oder Aushärteeinrichtung 41 ein sich quer zur Transportrichtung T über zumindest die Breite der maximal in der Vorrichtung 07 zu behandelnden Substratbreite, insbesondere balkenartig - erstreckendes Trockner- und/oder Aushärteelement 41 in Art einer Lichtleiste, insbesondere LED-Lichtleiste, umfassen, welches bzw. welche quer zur Transportrichtung T eine Vielzahl von Strahlungsquellen, z. B. IR- oder bevorzugt UV-Strahlungsquellen, bevorzugt UV-LEDs. nebeneinander umfasst. Vorzugsweise können hierbei Abschnitte, auf denen das Einwirken auf das Substrat 02 erfolgen soll, durch Gruppen von aktiven oder zu aktivierenden Strahlungsquellen gebildet werden oder sein, zwischen welchen dann Gruppen inaktiver bzw. nicht zu aktivierender Lichtquellen liegen. Die Abschnitte können dabei in ihrer Lage und vorzugsweise Breite durch Definition der aktiven bzw. zu aktivierenden Strahlungsquellen variiert werden.
Für den Fall, dass ein weiterer Magnetzylinders im Transportpfad durch die Ausrichtvorrichtung 07 vorgesehen oder vorsehbar ist, kann am Transportpfad des durch die Ausrichtvorrichtung 07 zu fördernden Substrates 02 eine weitere Trocknungs- und/oder Aushärteeinrichtung vorgesehen sein.
Der Magnetzylinder 33 kann grundsätzlich durch einen dem Magnetzylinder 33 zugeordnete Antriebsmotor, z. B. lagegeregelte Servomotor, angetrieben sein. In einer vorteilhaften Ausführung der zur Handhabung und Behandlung bogenförmigen Substrates 02, insbesondere Substratbogen 02, ausgebildeten Ausrichtvorrichtung 07 bzw. Maschine 01 ist der Magnetzylinder 33 jedoch vom vor- oder nachgelagerten Greiferumlaufförderer 19; 26, insbesondere über mindestens eine der beiden auf den Maschinenseiten verlaufenden Endloszugmittel 21; 28, insbesondere Endlosketten 21; 28, des betreffenden Greiferumlaufförderers 19; 26, insbesondere Kettengreifersystems 19; 26 angetrieben.
Am Umfang des Magnetzylinders 33 kann eine Glätteinrichtung, z. B. eine Mehrzahl von in Axialrichtung beabstandeter Rollen oder eine oder mehrere Walzen vorgesehen sein, die im Transportpfad des Substrates 02 zwischen der Stelle des Auflaufens und der Stelle des Trocknens bzw. Härtens über das Substrat 02 an den Zylinders 33 angestellt oder anstellbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführung der Ausrichtvorrichtung 07 ist dem Magnetzylinder 33 eine eigene Vakuumpumpe zur Versorgung der auf der Mantelfläche vorgesehenen Saugöffnungen 49 mit Unterdruck vorgesehen.
Der Magnetzylinder 33 kann wie oben dargestellt mit im Wesentlichen auf die Ringelemente 37 beschränkten Abdeckungen 48 ausgebildet sein und ggf. zusätzliche Stützringe zwischen den Ringelementen 37 aufweisen oder aber eine durchgehende Abdeckung 48, z. B. Deckblech 48 aufweisen, in welcher Bereiche für die Magnetelemente 44 bzw. -vorrichtungen 34 ausgespart sind und welche z. B. Bohrungen als Saugöffnungen 49 aufweist.
In einer im Hinblick auf Formatvariabilität und/oder Variabilität in der Position der variablen Bildelemente 03 auf dem Substrat 03 bzw. Nutzen 09 vorteilhaften Ausführung des Magnetzylinders 33 können mindestens zwei benachbarte, bevorzugt jedoch sämtliche die Magnetvorrichtungen 34 enthaltenden oder mit diesen bestückbaren axialbeweglichen Ringelemente 37 zumindest in einem zur zylindrischen Hüllfläche des Zylinders 33 beitragenden Deckblech 48 auf den in axialer Richtung des Zylinders 33 einander in Axialrichtung zugewandten Seiten derart zahn- oder fächerartig mit Vorsprüngen, z. B. in Art von Laschen bzw. Nasen, und korrespondierenden Aussparungen, z. B. Ausschnitten bzw. Mulden, ausgeformt und in Umfangsrichtung versetzt sein, sodass bei einem axialen aufeinander zu Bewegen zweier benachbarter Ringelemente 37 die zahnartigen Verbreiterungen des einen Ringelementes 37 in die korrespondierenden Aussparungen des anderen Ringelementes 37 eintauchen können. Damit lässt sich eine möglichst gleichmäßige Abstützung des Bedruckstoffs 02 bei möglicher Abstandsvariation erreichen.
Bezugszeichenliste

01: Maschine zur Erzeugung optisch variabler Bildelemente, Druckmaschine, Wertpapierdruckmaschi ne
02: Substrat, Bedruckstoff, Bedruckstoffbogen, Substratbogen
03: Bildelement
04: Auftrageinrichtung, Druckeinheit, Flexodruckeinheit, Siebdruckeinheit
05: -
06: Beschichtungsmittel, Druckfarbe, Lack
07: Vorrichtung zum Ausrichtung magnetischer Partikel in Bildelementen, Ausrichtvorrichtung
08: Druckelement
09: Nutzen, Wertpapier, Banknote
10: -
11: Druckwerk, Siebdruckwerk
12: Druckwerk, Siebdruckwerk
13: Bedruckstoffvorlage, Rollenabwickler, Bogenanleger
14: Formzylinder, Siebdruckzylinder
15: -
16: Formzylinder, Siebdruckzylinder
17: Gegendruckzylinder
18: Trocknungs- und/oder Aushärteeinrichtung, UV-Trockner
19: Fördereinrichtung, Greiferumlaufförderer, Kettengreifersystem
20: -
21: Endloszugmittel, Endloskette
22: Greiferleiste
23: Kettenrad, Kettengreiferrad
24: Kettenrad, Kettengreiferrad
25: -
26: Fördereinrichtung, Greiferumlaufförderer, Kettengreifersystem
27: Produktaufnahme, Aufwickler, Stapelauslage
28: Endloszugmittel, Endloskette
29: Greiferleiste
30: -
31: Kettenrad, Kettengreiferrad
32: Trockner, Strahlungstrockner
33: Zylinder, erster, Magnetzylinder
34: Magnetfeld bewirkende Vorrichtung, Magnetvorrichtung
35: -
36: Haltemittel, Greifer
37: Ringelement
38: Gestellwand, Seitenteil
39: Gestellwand, Seitenteil
40: -
41: Trocknungs- und/oder Aushärteeinrichtung, Strahlungstrockner, UV-Trockner, UV-LED- Trockner
42: -
43: -
44: Magnetelement, Magnet
45: -
46: Motor, Elektromotor
47: Tragelement, Sockel, Gestell, Gehäuse
48: Abdeckung, Decke, Deckblech
49: Saugöffnung
50: -
51: Saugkanal
52: Welle
52.1: Zylinderzapfen
52.2: Zylinderzapfen
53: Leitung, Bohrung
54: Drehdurchführung
55: -
56: Versorgungsbohrung
57: Ventil
58: Radiallager
58.1: Lagerschale
58.2: Lagerschale
59: Welle, Wellenstück, Antriebswelle
60: -
61: Antriebsrad, Zahnrad
62: Wellenstück
63: Übertrager, Koppler
64: Übertragerteil, gestellfest, Sendeeinheit, Empfangseinheit
65: -
66: Übertragerteil, zylinderfest, Empfangseinheit, Sendeeinheit
67: Übertragungskanal, erster
68: Übertragungskanal, zweiter
69: Datenelektronik
70: -
71: Datenelektronik
72: Steuerlogik
73: Bussystem, CAN-Bus
74: Bussystem, CAN-Bus
75: -
76: CAN-Bus
77: Leistungselektronik
78: Dichtung
79: Anschluss
80: -
81: Anschluss
82: Anschluss
83: Anschluss
84: Signalleitung
84.1: Leitungszweig
84.2: Leitungszweig
85: -
86: Leitung
86.1: Leitungszweig
86.2: Leitungszweig
87: Nut
88: Kontakt, Schleifkontakt, Schleifringkontakt
88.1: elektrisch leitende Bahn, Stromschiene
88.2: elektrisch leitende Bahn, Stromschiene
89: Kontakt, Schleifkontakt, Schleifringkontakt
89.1: elektrisch leitende Bahn, Stromschiene
89.2: elektrisch leitende Bahn, Stromschiene
90: -
91.1: Kontakt, Kontaktstift
91.2: Kontakt, Kontaktstift
92.1: Kontakt, Kontaktstift
92.2: Kontakt, Kontaktstift
93: Aussparung
94: Klemmelement, Klemmklotz
95: -
96: Abstützung, Stützrippe
97: Schaube
T: Transportrichtung
R: Achse, Rotationsachse
S: Maschinensteuerung, Steuerung, integriert
P: Leistungsquelle
p: Leistung

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

EP 2845732 B1 [0002]
WO 2016/026896 A1 [0003]
US 2011/0168088 A1 [0004]
EP 2885131 A1 [0005]
DE 4129373 A1 [0006]

Claims

Vorrichtung zum Ausrichten von magnetischen oder magnetisierbaren Partikeln, die in einem auf einer Seite eines bahn- oder bogenförmigen Substrates (02) aufgebrachten Beschichtungsmittel (06) enthalten sind, mit einen Magnetzylinder (33), der im Transportpfad des zu fördernden Substrates (02) angeordnet ist und im Bereich seines Außenumfangs eine Mehrzahl von ein Magnetfeld bewirkenden Vorrichtungen (34), kurz Magnetvorrichtungen (34), aufweist, wobei ein Teil oder sämtliche der ein Magnetfeld bewirkenden Vorrichtungen (34) jeweils einen durch einen zugeordneten Motor (46) rotierbaren Magneten (44) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder sämtliche der ein Magnetfeld bewirkenden Vorrichtungen (34) am Magnetzylinders (33) in dessen Umfangsrichtung positionierbar angeordnet oder anordenbar sind, und dass zur Signalübertragung und/oder zur Leistungsversorgung zwischen einem die Magnetvorrichtungen (34) aufnehmenden Zylinderkörper und der jeweiligen Magnetvorrichtung (34) ein in Umfangsrichtung zumindest über einen Umfangsabschnitt vorgesehener Schleifkontakt (88.1, 91.1; 88.2, 91.2; 89.1, 92.1; 89.2, 92.2) vorgesehen ist, der eine variable Positionierung der Magnetvorrichtung (34) in Umfangsrichtung kontinuierlich über zumindest eine signifikante Abschnittslänge erlaubt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen Zylinderkörper und Magnetvorrichtung (34) vorgesehene Schleifkontakt (88.1, 91.1; 88.2, 91.2; 89.1, 92.1; 89.2, 92.2) eine variable Positionierung der Magnetvorrichtung (34) in Umfangsrichtung kontinuierlich über zumindest 10 mm erlaubt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Zylinderkörper im Bereich der für die Positionierung der Magnetvorrichtungen (34) vorgesehenen Umfangsabschnitten sich in Umfangsrichtung erstreckende elektrisch leitende Bahnen (88.1; 88.2; 89.1; 89.2) derart vorgesehen sind, sodass sich diese mit an den montierten Magnetvorrichtungen (34) korrespondierend vorgesehenen Kontakten (91.1; 91.2; 92.1; 92.2) in elektrisch leitendem Kontakt befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (91.1; 91.2; 92.1; 92.2) als federbelastete Kontaktstifte (91.1; 91.2; 92.1; 92.2) ausgebildet sind, welche beim Einsetzen der Magnetvorrichtung (34) am Zylinderkörper des Magnetzylinders (33) gegen die elektrisch leitenden Bahnen (88.1; 88.2; 89.1; 89.2) gedrückt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkörper mehrere axial voneinander beabstandete und/oder axial positionierbare Ringelemente (37) aufweist, welche jeweils sich in Umfangsrichtung erstreckende elektrisch leitende Bahnen (88.1; 88.2; 89.1; 89.2) umfassen und jeweils mit einer oder mit mehreren Magnetvorrichtungen (34) derart bestückbar sind, dass diese mit ihren Kontakten (91.1; 91.2; 92.1; 92.2) in elektrisch leitender Verbindung zu elektrisch leitenden Bahnen (88.1; 88.2; 89.1; 89.2) stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Übertrager (63) zur Übertragung von elektrischer Energie und/oder von Steuersignalen von außen in oder an den rotierenden Magnetzylinder (33) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager (63) berührungslos ausgeführt und als elektromagnetischer Koppler (63) mit einem gestellfesten Übertragerteil (64) und einem im Betrieb zylinderfestem Übertragerteil (66) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass über den Übertrager (63) sowohl elektrische Energie als auch Steuersignale übertragbar sind und/oder dass der Übertrager (63) zur bidirektionalen Signalübertragung ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf zumindest einer Stirnseite des Magnetzylinders (33) eine Drehdurchführung (54) vorgesehen ist, über welche eine stirnseitig in den Magnetzylinder (33) führende Leitung (53) mit einer Unterdruckquelle verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein UV-Trockner (18) auf den Transportpfad des Substrates (02), insbesondere auf eine Stelle im über den Magnetzylinder (33) führenden Transportpfadabschnitt, gerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetzylinder (33) eine Greiferleiste mit als Greifer (36) ausgebildeten Haltemitteln (36) umfasst.
Maschine (01), insbesondere Wertpapierdruckmaschine (01), zur Erzeugung optisch variabler Bildelemente (03) auf einem Substrat (02), umfassend eine Bedruckstoffvorlage (13), insbesondere Bogenanleger (13), wenigstens eine Druckeinheit (04) mit mindestens einem Druckwerk (11; 12), insbesondere einem Siebdruckwerk (11; 12), durch welches auf einem Transportpfad durch die Maschine (01) geführtes Substrat (02) zumindest auf einer erste Seite bedruckt wird und/oder werden kann, eine der Aufnahme des in der Maschine (01) behandelten Substrates (02) dienende Produktaufnahme (27), insbesondere Stapelauslage (27), sowie eine im Transportpfad des Substrates (02) zwischen Druckeinheit (04) und Produktaufnahme (27) vorgesehene Vorrichtung (07) zum Ausrichten von magnetischen oder magnetisierbaren Partikeln, gekennzeichnet durch die Ausbildung der Vorrichtung (07) zum Ausrichten von magnetischen oder magnetisierbaren Partikeln gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckwerk (11; 12) als bildgebenden Zylinder einen Formzylinder (14; 16) mit einer Vielzahl von bildgebenden Drucksujets oder Gruppen von bildgebenden Drucksujets am Umfang umfasst, welche auf einer der Druckbildlänge entsprechenden Umfangslänge in mehreren quer zur Transportrichtung äquidistant voneinander beabstandeten Spalten und auf einer der Druckbildbreite entsprechenden Zylinderbreite in mehreren in Transportrichtung äquidistant voneinander beabstandeten Zeilen angeordnet sind.
Verfahren zur Erzeugung optisch variabler Bildelemente (03) auf einem Substrat (02), wobei - Substrat (02) in einer Druckeinheit (04) mit einem magnetische oder magnetisierbare Partikel enthaltenden Beschichtungsmittel (06) bedruckt wird, - das bedruckte Substrat (02) stromabwärts zum Ausrichten der oder eines Teils der magnetischen oder magnetisierbare Partikel über einen Magnetzylinder (33) geführt wird, welcher an seinem Umfang eine Mehrzahl von ein Magnetfeld bewirkenden Vorrichtungen (34) mit jeweils einem durch einen Motor (46) rotierbaren Magneten (33) umfasst, - während zumindest einer Zeitspanne im Zeitraum, in welchem das Substrat (02) über den Magnetzylinder (33) geführt wird, die Magneten (33) sämtlicher oder eines Teils der ein Magnetfeld bewirkenden Vorrichtungen (34) durch die jeweiligen Motoren (46) rotiert werden, - eine Signalübertragung und/oder eine Leistungsversorgung zwischen einem die Magnetvorrichtungen (34) aufnehmenden Zylinderkörper und der jeweiligen Magnetvorrichtung (34) ein in Umfangsrichtung zumindest über einen Umfangsabschnitt vorgesehener Schleifkontakt (88.1, 91.1; 88.2, 91.2; 89.1, 92.1; 89.2, 92.2) erfolgt, der eine variable Positionierung der Magnetvorrichtung (34) in Umfangsrichtung kontinuierlich über zumindest eine signifikante Abschnittslänge erlaubt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Signalübertragung und/oder eine Leistungsversorgung zwischen dem die Magnetvorrichtungen (34) aufnehmenden Zylinderkörper und der jeweiligen Magnetvorrichtung (34) über am Zylinderkörper sich in Umfangsrichtung erstreckende elektrisch leitende Bahnen (88.1; 88.2; 89.1; 89.2) und mit diesen an den Magnetvorrichtungen (34) korrespondierend vorgesehenen Kontakten (91.1; 91.2; 92.1; 92.2) erfolgt und/oder dass die Versorgung mit elektrischer Leistung und/oder die Übermittlung von die Motoren (46) steuernden Signalen von außen in oder an den rotierenden Magnetzylinders (33) über mindestens einen Übertrager (63) berührungslos erfolgt.