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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung von verunreinigten Oberflächen mittels eines Laserstrahls mit einer Optikeinheit zu Erzeugung des Laserstrahls zu dessen reinigenden Anwendung auf der Oberfläche und mit einer Halterung für die Oberfläche sowie einer Bewegungseinheit zur Verlagerung der Oberfläche, wobei Steuermittel zur Ansteuerung der Bewegungseinheit vorgesehen sind, um die Oberfläche relativ zum Laserstrahl zu verlagern.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bearbeitung von verunreinigten Oberflächen mittels eines Laserstrahls, der entlang der zu reinigenden Oberfläche geführt wird, wobei die Oberfläche mittels einer Bewegungseinheit verlagert wird und wobei Steuermittel die Oberfläche relativ zum Laserstrahl verlagern.
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In der Druckindustrie werden Druckwalzen und Druckhilfsmittel verwendet, die nach einer Anzahl von Druckvorgängen gereinigt werden müssen. Zu diesen Druckwalzen gehören beispielsweise Rasterwalzen. Derartige Rasterwalzen werden beispielsweise im Flex-Druck, im Offset oder -Zeitungsdruck oder im wasserlosen Offset-Druck verwendet. Die Rasterwalze ist Bestandteil eines Druck-Farbwerks. Die Oberfläche der Walze besteht beispielsweise aus Keramik oder Chrom und es befinden sich kleine Zellen in der Oberfläche, die anhand verschiedener Gravurverfahren eingraviert sind.
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Zur Reinigung derartiger Druckwalzen sind bereits Reinigungsmaschinen bekannt. Die
DE 20 2021 101 473 U1 zeigt bereits eine Maschine zur Reinigung von Rasterwalzen mittels eines Lasers. Die Maschine weist eine Lagerungseinrichtung für die Aufnahme einer Druckwalze auf, die die zu reinigende Rasterwalze um ihre Längsachse rotiert. Parallel zu dieser Längsachse der Rasterwalze ist entlang einer motorisch verstellbaren Schlittenaufnahme eine Lasereinrichtung montiert. Eine an der Schlitteneinrichtung angebrachte und von dieser mitgeführte Saugdüse ermöglicht die Absaugung von Partikel, Staub oder Schmutz, welcher durch den Laserstrahl von der Oberfläche der Druckwalze abgelöst wurde.
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Die
DE 20 2021 101 473 U1 zeigt bereits auch ein Verfahren zur Bearbeitung von verunreinigten Oberflächen mittels eines Laserstrahls, der entlang der zu reinigenden Oberfläche geführt wird, wobei die Oberfläche mittels einer Bewegungseinheit um eine Längsachse verlagert wird und wobei Steuermittel die Oberfläche relativ zum Laserstrahl verlagern, indem die Druckwalze um ihre Längsachse rotiert wird. Ein punktförmiger Laserstrahl wird dabei auf die Oberfläche gerichtet und reinigt bei Drehung der Druckwalze ringförmige Linienbereiche am Umfang der Druckwalze. Durch Weiterbewegen des punktförmigen Laserstrahls parallel zur Längsachse der Druckwalze und gleichzeitiges Weiterdrehen der Druckwalze um ihre Längsachse wird nach und nach die Gesamtoberfläche der Druckwalze gereinigt.
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Die Druckmaschinen nach dem Stand der Technik verwenden eine verfahrbare Lasereinrichtung, die parallel zur Längsachse über die Oberfläche der zu bearbeitenden Druckwalzen geführt werden muss. Hierzu ist ein zusätzlicher Antrieb notwendig, der den Laser exakt positionieren muss und parallel zur Längsrichtung der Druckwalze verschoben werden muss. Die Lasereinrichtung muss gewartet werden und benötigt zusätzlichen Bauraum für den Vortriebsmotor. Da derartige Reinigungsmaschinen auch transportiert werden müssen, stellen bewegliche Teile, die zeitweise justiert werden müssen, einen zusätzlichen Aufwand da.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Bearbeitung von verunreinigten Oberflächen mittels eines Laserstrahls bereitzustellen, die den Aufwand bezüglich beweglicher optischer Teile vermeidet und bewegliche Teile an der Reinigungsmaschine reduziert. Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren vorgestellt, welches eine gleichmäßige Reinigung der Oberfläche der Druckwalze ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist die Laserquelle der Vorrichtung gegenüber der Halterung zum Festlegen der Oberfläche der Druckwalze feststehend angeordnet. Der aus der feststehenden Laserquelle austretende Laserstrahl wird über Mittel der Optikeinheit auf gefächert und durch einen Felderzeuger geschickt, woraus ein stark begrenzte linienförmiger Laserstrahl auf der zu bearbeitenden Oberfläche entsteht. Da der Laserstrahl durch die Mittel zum Auffächern aufgeweitet ist, entsteht ein scharf begrenzter Flachstrahl auf dem zu reinigenden Objekt, der bei ebener Oberfläche einer Linie ähnelt.
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Ein Steuermittel ist vorgesehen um die Bewegungseinheit anzusteuern, die die Oberfläche der Druckwalze gegenüber dem Flachstrahl weiterbewegt. Dieses Steuermittel steuert zusätzlich die Laserintensität des Flachstrahls und/oder die Einwirkdauer des Flachstrahls auf die Bereiche der zu reinigenden Oberfläche.
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Die Vorrichtung reinigt erfindungsgemäß Oberflächen von Druckhilfsmitteln. Derartige Druckhilfsmittel können neben zylinderförmigen Rasterwalzen aber auch flache oder ebene Druckerzeugungsflächen sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist jedoch auch für Druckhilfsmittel mit gebogenen oder krummflächigen Oberflächen geeignet. Beispielsweise können auch krummflächige Oberflächen aus dem Tampondruck mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gereinigt werden.
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Vorteilhaft weist die Optikeinheit einen rotierenden oder oszillieren Spiegel auf, der den Laserstrahl auffächert und gleichzeitig einen langgestreckten Belichtungsbereich auf der Oberfläche des zu bearbeiteten Druckhilfsmittels, beispielsweise auf der Oberfläche der Druckwalze, erzeugt. Der langgestreckte Belichtungsbereich auf der Oberfläche der zu bearbeiteten Druckwalze entsteht dadurch, dass der Laserstrahl (Laserpunkt) von links nach rechts, oder umgekehrt entlang der Walze läuft. Das bedeutet, dass der Laserstrahl innerhalb von Millisekunden achsparallel zur Längsachse der Druckwalze verläuft und damit im Verhältnis zur langsameren Rotation der Druckwalze eine linienförmige Laserlinie bildet. Als rotierender oder oszillierender Spiegel eignet sich ein Polygonspiegel der auf die Geometrie der Vorrichtung eingestellt ist. Im Falle des Polygonspiegels kann sich dieser beispielsweise im Uhrzeigersinn um eine Drehachse drehen, wobei die Drehachse wiederum senkrecht zu einer Längsachse der Bewegungseinheit steht, um die sich beispielsweise die Druckwalze dreht. Durch den rotierenden Polygonspiegel entsteht auf der Oberfläche der Druckwalze ein langgestreckter Belichtungsbereich. Da der langgestreckte Belichtungsbereich parallel zur Längsachse der Bewegungseinheit und damit auch parallel zur Längsachse einer eingespannten Druckwalze angeordnet ist, entsteht auf der Druckwalze ein parallel zu deren Längsachse angeordneter linienförmiger Reinigungsbereich.
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Wenn die Bewegungseinheit nun die Druckwalze um ihre Längsachse weiterrotiert, reinigt der Laserstrahl einen Linienbereich neben dem anderen Linienbereich bis die Druckwalze einmal um ihre eigene Achse rotiert wurde. Im einfachsten Fall ist mit einer Drehung der Druckwalze um ihre Längsachse durch die Bewegungseinheit die gesamte Oberfläche gereinigt.
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Es ist ein besonderer Vorteil des der Erfindung, dass die Vorrichtung zur Reinigung aber auch bei ebenen und flachen Druckmedien oder auch bei krummflächigen Oberflächen von Druckmedien eingesetzt werden kann. Die Steuereinheit kann den Flachstrahl des Lasers entsprechend auf die Oberfläche lenken.
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Die Optikeinheit weist erfindungsgemäß eine Korrekturlinse auf damit der Laserstrahl eine scharf begrenzte Linie auf der Oberfläche erzeugt. Dieser langgestreckte Belichtungsbereich ist idealerweise mit derselben Breite vorgesehen, wie die zu reinigende Oberfläche. Beispielsweise ist bei einer Druckwalze der Flachstrahl nach der Korrekturlinse in Richtung der Längsachse der Druckwalze beziehungsweise in Richtung der Bewegungseinheit so breit ausgebildet wie die Breite der Druckwalze selbst. Dadurch ist gewährleistet, dass bei Rotation der Druckwalze um ihre Längsachse der lang gestreckte Belichtungsbereich ohne weitere Verlagerung oder Drehung der Laserquelle alle umfänglichen Abschnitte der Oberfläche säubern kann.
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In vorteilhafter Weise weist der Felderzeuger eine Scanlinse auf, die aus dem aufgeweiteten Flachstrahl des Lasers einen scharf begrenzten, linienförmigen konzentrierten Flachstrahl erzeugt. Durch das Auffächern des Laserstrahls würde ohne den Felderzeuger auf der Oberfläche keine scharf begrenzte Laserlinie entstehen. Der Laserstrahl wird beim Auffächern bspw. auf einer fiktiven Kugelschale abgebildet und es entsteht zunächst kein ebenes Linienfeld. Daher wird als Felderzeuger erfindungsgemäß eine Scanlinse oder ein so genanntes Flachfeldobjektiv in den Laserstrahl eingeschaltet. Dadurch wird der Laserfokus des langgestreckten Belichtungsbereichs auf der Oberfläche der Druckwalze als ein ebenes Laserstrahlenfeld parallel zur Längsachse der Druckwalze positioniert, wobei der Fokus nahezu konstant auf dieser Linie bleibt. Als Scanlinsen sind beispielsweise F-Theta-Linsen der Firma Sill Optics bekannt, wobei auf der Website www.silloptics.de geeignete Scanlinsen offenbart sind.
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Die Vorrichtung zur Bearbeitung von verunreinigten Oberflächen weist eine Haltung für die Oberfläche auf. Vorteilhaft weist die Halterung zwei Lagerelemente auf, auf der die zu reinigende Oberfläche lagerbar ist. Die Bewegungseinheit dreht dann die Lagerelemente weiter, um die Oberfläche relativ zum Flachstrahl zu bewegen, wobei der Flachstrahl zwischen den beiden Lagerelementen auf die Oberfläche gerichtet ist.
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Bei einer Ausführungsform kann die Halterung eine zu bearbeitende Druckwalze derart gegenüber dem Flachstrahl festlegen, dass die Druckwalze auf zwei Lagerelementen der Halterung aufliegt. Die Lagerelemente können in der Form von Lagerböcken vorgesehen sein oder vorteilhaft sind die Lagerelemente wiederum Lagerwalzen, die nebeneinander in gleicher Höhe angeordnet sind und sich weiterdrehen können. Auf den beiden Lagerelementen der Halterung liegt nun die zu bearbeitende Oberfläche, beispielsweise die Druckwalze, auf. Indem die Bewegungseinheit die Lagerelemente weiterführt, wird nun die Oberfläche gegenüber dem Flachstrahl verlagert. Dadurch kann die Oberfläche in verschiedenen Längsbereichen durch den Flachstrahl gereinigt werden. Im einfachsten Fall rotiert die zu bearbeitende Druckwalze auf zwei Lagerwalzen der Halterung um ihre eigene Längsachse, so dass der parallel zur Längsachse gerichtete Flachstrahl mit den parallel zur Längsachse angeordneten langgestreckten Reinigungsbereichen auf der Oberfläche durch das weiterdrehen der Lagerwalzen Schritt für Schritt die Gesamtoberfläche der Druckwalze reinigt.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung können die zwei Lagerelemente der Halterung aus zwei mit Gummi ummantelten Lagerwalzen bestehen. Die Lagerwalzen sind entsprechen angetrieben, um die Oberfläche des Druckhilfsmittels, d.h. der Druckwalze, kontinuierlich weiter zu verlagern. Beispielsweise hat eine der beiden Lagerwalzen ein Antrieb und die andere Lagerwalze einen Drehgeber. Der Durchmesser der Lagerwalzen und deren Achsenabstand ist so gewählt, dass sowohl die Oberfläche der Druckwalze mit einem minimalen Durchmesser X als auch die Oberfläche mit einem maximalen Durchmesser Y auf der Halterung aufliegend weitergedreht werden können, ohne dass die Haltung beziehungsweise die Bewegungseinheit umgebaut werden muss.
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Alternativ zu den Lagerwalzen können zum Lagern der Oberfläche auch Lageräder, beispielsweise jeweils zwei an einer Seite der Druckwalze, angeordnet sein, so dass die zu reinigende Oberfläche oder die zu reinigende Druckwalze stabil auffliegt und weitergedreht werden kann. Statt einer Halterung mittels zweier Lagerelemente, auf denen die zu reinigende Oberfläche mittels Schwerkraft auffliegt, kann auch eine Halterung Verwendung finden, in die die Druckwalze oder das Druckhilfsmittel eingespannt ist und mindestens an zwei Seiten fixiert ist. Dazu kann die Haltung bei der Bearbeitung eines ebenen oder krummflächigen Druckhilfsmittels mindestens 2 Klemmen aufweisen, in die das Druckhilfsmittel mit der verunreinigten Oberfläche einspannbar ist. Ferner kann bei zylinderförmigen Druckwalzen die Halterung auch zwei kegelförmige Lagerelemente aufweisen, die die Druckwalze an ihren Längsenden im Bereich der Längsachse außen einspannt.
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Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist der Flachstrahl durch die Optikeinheit im Bereich zwischen den Lagerelementen fokussierbar und die Haltung führt Oberflächen unterschiedlicher Dimensionierung oder Krümmung in einem Arbeitsbereich, indem der Flachstrahl annähernd fokussiert ist. Zur automatischen Steuerung des Reinigungsprozesses ist ein Abstandssensor vorgesehen, um den Abstand der Oberfläche zum Fokus oder einen anderen Wert zu ermitteln, der die Steuerung in Bezug auf die Reinigungslänge, -zeit oder Reinigungsfläche ermöglicht.
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Die Reinigungsmaschine ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass die Halterung Druckwalzen unterschiedliche Dimensionierung ohne großen Umbau halten beziehungsweise lagern kann. Wenn eine Vielzahl von zu reinigenden Druckwalzen eine Schar bilden, die innerhalb des minimalen Durchmessers X und des maximalen Druckwalzendurchmessers Y liegen, so muss die Reinigungsvorrichtung derart ausgelegt werden, dass die gesamte zu reinigende Druckwalzenschar zeitlich nacheinander in der Halterung festgelegt werden könnte. Insbesondere muss dabei berücksichtigt werden, dass der Fokuspunkt des Laserstrahls beziehungsweise des Flachstrahls im Bereich der möglichen Arbeitsspanne liegt. Die Arbeitsspanne ist der entlang der zentralen Achse des Laserstrahls angeordnete Bereich, in dem die zu reinigende Oberfläche welche eine Druckwalzenschar zwischen dem minimalen Walzendurchmesser X und den maximalen Walzendurchmesser Y ausbildet, bereitgestellt wird. Im Bereich des Fokuspunktes des Laserstrahls ist die Laserleistung am stärksten konzentriert und es ist darauf zu achten, dass die durch die Halterung bereitgestellte Oberfläche zur Reinigung möglichst nahe am Fokuspunkt, jedenfalls innerhalb der Arbeitsspanne bereitgestellt wird. Die Arbeitsspanne um den Fokuspunkt liegt idealerweise 10 mm in Richtung des Laserstrahls nach oben beziehungsweise unten vom Fokuspunkte entfernt. Die Arbeitsspanne kann aber auch zwischen 80 und 120 mm von Fokuspunkt entfernt liegen, wenn der Laserstrahl über entsprechende Korrekturlinsen eingestellt ist.
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Erfindungsgemäß ist ein Abstandssensor vorgesehen, um den Abstand der Oberfläche zum Fokuspunkt zur Ermittlung der Reinigungslänge oder -fläche bereitzustellen. Der Abstandssensor ist vorteilhaft auf einer gegenüberliegenden Seite des Druckhilfsmittels beziehungsweise der Oberfläche der Druckwalze angeordnet und liegt gegenüber dem Austrittspunkt des Flachstrahls aus der Optikeinheit. Dadurch ist bei einer Halterung über Lagerwalzen mittels Schwerkraft der Abstandssensor oberhalb der aufliegenden und rotierenden Druckwalze angeordnet und kann den Abstand von seinem Befestigungspunkt zur oben liegenden Oberfläche der Druckwalze Millimetergenau messen. Aufgrund der Kenntnis des Abstands der oben liegenden Oberfläche der Druckwalze zur unten liegenden, zu bearbeitenden Oberfläche der Druckwalze kann der Umfang der Walze berechnet werden und im Steuermittel der Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden. Anhand der Daten kann das Steuermittel die Reinigung der Druckwalze so steuern, dass die Umlaufzeit oder Umlaufstrecke der aufliegenden Druckwalze berechnet wird, um festzustellen wie lange die Druckwalze benötigt um einmal um ihre eigene Längsachse gedreht zu werden. Dadurch kann das Steuermittel berechnen, welchen Drehumfang oder welche Drehzeit erforderlich ist, um die Druckwalze einmal auf der gesamten umlaufenden Oberfläche zu reinigen.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Bearbeitung von verunreinigten Oberflächen mittels eines Laserstrahls beschrieben, der entlang der zu reinigenden Oberfläche geführt wird, wobei die Oberfläche mittels einer Bewegungseinheit um eine Längsachse verlagert wird. Steuermittel berechnen Steuersignale für die Optikeinheit, die Halterung und die Bewegungseinheit., um die Oberfläche relativ zum Laserstrahl so zu verlagern, dass der Reinigungsprozess für das Druckhilfsmittel optimal ablaufen kann. In Bezug auf die Längsachse der Halterung, beziehungsweise die Längsachse einer zu bearbeitenden Druckwalze ist eine feststehende Laserquelle vorgesehen. Die Laserquelle ist in Bezug auf die Halterung mit der Bewegungseinheit feststehend und muss nicht relativ zum zu bearbeitenden und zu reinigenden Druckhilfsmittel bewegt werden. Dadurch entfallen Service und Einstellungsarbeiten bei der Justierung einer gegebenenfalls bewegten Laserquelle wie beim Stand der Technik. Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass keine mechanisch beweglichen Teile zur Bewegung der Laserquelle vorgesehen werden.
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Die Optikeinheit richtet den Laserstrahl aus der feststehend angeordneten Laserquelle auf die zu bearbeitende Oberfläche und die Oberfläche wird gegenüber dem Laserstrahl verlagert, so dass aufeinanderfolgende und nebeneinander liegende Bereiche der Oberfläche beziehungsweise der Druckwalze gereinigt werden können. Erfindungsgemäß wird der Laserstrahl aufgefächert und mittels eines Felderzeugers zu einem scharf begrenzten ebenen Laserfeld gewandelt, so dass ein langgestreckter Flachstrahl im Wesentlichen parallel zur Längsachse eines zu bearbeitenden Druckhilfsmittels bzw. Druckwalze entsteht. Die Bewegungseinheit bewegt dabei die Oberfläche gegenüber dem Flachstrahl des Lasers weiter, um Reinigungsbereiche der Oberfläche zu säubern und durch das weiterbewegen relativ zum fokussierten Flachstrahl weitere Reinigungsbereich zu säubern. Die Laserintensität des Flachstrahls und /oder die Einwirkung des Flachstrahls auf die Reinigungsbereiche der Oberfläche wird vorteilhaft während des Reinigungsvorgangs durch das Steuermittel eingestellt.
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Bevorzugt werden bei der Bearbeitung der Oberfläche der Flachstrahl zwischen zwei Lagerelementen durch auf die Oberfläche gerichtet, wobei der Fokuspunkt so eingestellt wird, um bei einer Schar unterschiedlich dimensionierter Oberflächen, beispielsweise unterschiedlich dimensionierter zu reinigender Druckwalzen, diese Oberflächen nahe dem Fokuspunkt des Laserstrahls zu lagern. Der Fokuspunkt des Flachstrahls liegt idealerweise nahe bei den langengestreckten Reinigungsbereichen auf der zu säubernden Oberfläche, die Schritt für Schritt weitergedreht wird. Vorteilhaft werden die Lagerelemente derart angeordnet, dass die Reinigungsbereiche der Oberfläche um eine Arbeitsspanne um den Fokuspunkt variieren, wobei die Arbeitsspanne bevorzugt im Bereich von unter 10 mm liegt.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung liegt die zu reinigende Druckwalze oben auf zwei Gummi-ummantelten Lagerwalzen der Halterung auf. Der Flachstrahl wird vorteilhaft zwischen beiden gummierten Lagerwalzen hindurch auf die zu reinigende Oberfläche gerichtet. Bei auf Lagerwalzen aufliegenden Druckwalzen wird der Flachstrahl von vertikal unterhalb des Reinigungsbereichs auf die Oberfläche ausgerichtet. Bei einer Vielzahl von zu reinigenden Druckwalzen mit unterschiedlichen Durchmessern innerhalb minimal zulässiger Durchmesser X und maximal zulässiger Durchmesser Y liegt die zu reinigende Oberfläche der Druckwalze entlang einer vertikalen Linie. Die Vorrichtung zur Reinigung wird nun derart eingestellt, dass der Fokuspunkt des Flachstrahls im Bereich der zu bearbeitenden Oberfläche liegt. In dem zulässigen Bearbeitungsbereich liegt der Fokuspunkt des Laserstrahls innerhalb der so genannten Arbeitsspanne. Die Arbeitsspanne wird durch die Art des Lasers festgelegt und kann durch die Steuermittel eingestellt werden. Soweit die zu bearbeiten Oberflächen innerhalb der Arbeitsspanne liegen ist sichergestellt, dass die Druckwalze optimal gereinigt wird.
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Die Lagerelemente, beispielsweise Lagerwalzen, der Halterung werden derart angeordnet, dass die längs gerichteten Reinigungsbereiche auf der Oberfläche für alle zulässigen zu reinigenden Druckwalzen in der Arbeitspanne des Laserstrahls liegen. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, dass die Lagerelemente derart angeordnet sind, dass die zu reinigende Oberfläche zwischen 400 mm und 1000 mm von der Optikeinheit, beziehungsweise dem dortigen Austrittspunkt des Flachstrahls, entfernt sind.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die untergeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung mehrerer Ausführungsformen zu verweisen. In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
- 1 eine schematische Gesamtansicht der Vorrichtung zur Bearbeitung von verunreinigten Oberflächen mit der Optikeinheit und einer zu bearbeitenden Druckwalze nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 2 einen Längsschnitt durch die Halterung mit zwei Lagerelementen und darauf liegend dargestellten Druckwalzen mit maximalem und minimalem Durchmesser, wobei die zu bearbeitende Oberfläche untenliegend sichtbar ist und
- 3 eine schematische Darstellung des quergeschnittenen Flachstrahls des Lasers mit dem Fokuspunkt und der darüber liegenden zu bearbeitenden Oberfläche einer Druckwalze gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist die Vorrichtung 1 zur Bearbeitung von verunreinigten Oberflächen 4 einer Druckwalze 3 mittels eines Laserstrahl L mit einer Optikeinheit 2 zur Erzeugung des Laserstrahl L dargestellt. Gegenüber einer Halterung 5 für die Druckwalze 3 wird die Oberfläche 4 der Druckwalze 3 mittels einer Bewegungseinheit 6 fortlaufend und bspw. um die Längsachse R der Druckwalze 3 drehend verlagert. Steuermittel 7 sind dabei zur Ansteuerung der Bewegungseinheit 6 und auch zur Ansteuerung der Optikeinheit 2 verbunden. Dies kann über eine geeignete Verkabelung 17 oder auch über eine drahtlose Verbindung mit dem Steuermittel 7 erfolgen.
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Die Optikeinheit 2 ist gegenüber der Halterung 5 feststehend angeordnet. Die Optikeinheit 2 mit der feststehenden Laserquelle 8 weist Mittel 9 zum Auffächern des Laserstrahl L auf. Die Mittel 9 zum Auffächern des Laserstrahls sind als Polygonspiegel ausgebildet, der sich im Uhrzeigersinn oder gegen diesen so dreht, dass der einfallende Laserstrahl L in einen Flachstrahl F aufgeweitet wird. Zwischen der Laserquelle 8 und den Mitteln 9 zum Auffächern sind ein oder mehrere Spiegel 16 zum Ausrichten des Laserstrahls auf die Mittel 9 und den im Strahlengang dahinter angeordneten Felderzeuger 10 vorgesehen.
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Der Felderzeuger 10 ist als Scanlinse oder Korrekturlinse ausgebildet, damit der Laserstrahl punktgenau entlang der Reinigungsbereiche 14 fokussiert wird. Der Felderzeuger 10 verformt den Flachstrahl F derart, dass dieser auf die zu bearbeitende Oberfläche 4 idealerweise als paralleler Flachstrahl einfällt. Der Flachstrahl ist dadurch im Bereich der zu bearbeitenden Oberfläche beziehungsweise im Bereich der Halterung der Oberfläche fokussiert und als ebenes Strahlungsbündel vorgesehen.
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Die Mittel 9 zum Auffächern sind als rotierender Polygonspiegel ausgebildet, so dass der einfallende Laserstrahl L im Bereich der Breite der Druckwalze 3 oder alternativ auch eines ebenen Druckhilfsmittels einen langgestreckte linienförmigen Belichtungsbereich ausbildet, der über die gesamte Breite der Druckwalze beziehungsweise des Druckhilfsmittels verläuft.
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Der Felderzeuger 10 bildet den einfallenden Flachstrahl mittels einer Scanlinse, beispielsweise eine F - Theta -Linse derart aus, dass der Flachstrahl F optimierte lang gestreckte Reinigungsbereiche 14 auf der Oberfläche der Druckwalze 3 ausbilden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Halterung 5 die Druckwalze 3 derart gegenüber dem Flachstrahl F lagert, dass die Oberfläche 4 in der Nähe des Fokuspunktes P des Flachstrahls F liegt.
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Die Bewegungseinheit 6 haltert oder lagert die Druckwalze 3 geeignet im Verhältnis zum Flachstrahl F aus der Laserquelle 8. Die Halterung 5 der Druckwalze 3 und die Bewegungseinheit 6 können auch als integrierte Einheit ausgebildet sein, wenn die Druckwalze 3 beispielsweise auf zwei Lagerelementen 11, 12 auffliegt, die die Druckwalze 3 gegenüber dem Laserstrahl L gleichzeitig und in Drehrichtung gleichgerichtet weiterbewegen.
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2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Vorrichtung 1 zum Reinigen, wobei unten mittels Pfeils der geschnittene, einfallende Flachstrahl F des Laserstrahls L dargestellt ist. Die Halterung 5 ist geeignet, um sowohl eine Druckwalze 3 a mit größerem Durchmesser zu lagern als auch eine Druckwalze 3b mit kleinerem Durchmesser zu lagern. Die zugeordnete Bewegungseinheiten 6 ist vorgesehen, um die durch die Halterung gelagerten oder gehalterten Druckwalzen 3a, 3b entweder drehend oder geradlinig am Flachstrahl F vorbeizuführen.
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Die beiden Lagerelemente 6 sind im Beispiel zwei rotationsfähige Lagerwalzen 11, 12, deren jeweilige Rotationsachse in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene angeordnet sind. Zwischen den beiden Lagerelementen 11,12 ist ein freibleibender Bereich vorgesehen, durch den der Flachstrahl F von unten auf die Oberfläche 4 des Druckhilfsmittels oder der Druckwalze 3 eingestrahlt werden kann. Der von der Optikeinheit 2 bereitgestellte Flachstrahl F ist zwischen den beiden Lagerelementen 11,12 hindurch in vertikaler Richtung auf die Oberfläche 4 der jeweiligen Druckwalze 3 ausgerichtet. Da der Laserstrahl durch die Mittel 9 zum Auffächern parallel zur Längsachse R aufgefächert ist, entsteht ein langgestreckter Reinigungsbereich 14 in der Nähe der Halterung 5. Die Halterung 6 ist im Beispiel durch die beiden Lagerelemente 11, 12 gebildet und in diesem Fall ist Bewegungseinheit 6 durch den Antriebsmotor gebildet, der die beiden rotierenden Lagerwalzen 11,12 weiterdreht. Natürlich kann bei anderen Ausführungsformen die Halterung 6 der Druckwalze 3 beispielsweise in Form von beiderseitigen kegelförmigen Lagerelementen ausgebildet sein und die Bewegungseinheit 6 ist dann beispielsweise unabhängig davon als anliegendes Antriebsrad ausgebildet.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das zu reinigende Druckhilfsmittel 3 eine Ebene oder krummflächige Oberfläche 4, die auf 2 klemmenartigen Lagerelementen festgehalten ist. Die klemmenartigen Lagerelemente können entlang von Schienen oder einer anderen Bewegungsbahn relativ zum Flachstrahl F der Laserquelle 8 bewegt werden, so dass der Flachstrahl F zur Reinigung der ebenen Oberfläche über diese geführt wird.
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Mittels eines Abstandssensors 13 kann der Abstand vom Abstandsensor 13 in Bezug auf die Oberfläche 4 oder auf einen Bereich einer Druckwalze 3 oder in Bezug zur Längsachse der Lagerelemente 11,12 gemessen werden und dem Steuermittel 7 zur Berechnung des Reinigungsvorgangs zur Verfügung gestellt werden. Dadurch lassen sich mit derselben Vorrichtung 1 Druckwalzen 3 mit unterschiedlichen Durchmessern in einem gewissen Arbeitsbereich mit derselben Vorrichtung 1 reinigen. Die Vorrichtung 1 ist dann mittels des Abstandsensors 13 ausgerüstet, um abhängig vom Durchmesser der zu reinigenden Druckwalze 3 über das Steuermittel 7 den Fokuspunkt P des Flachstrahls F optimalen in Bezug zu Oberfläche 4 einzustellen.
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Die Vorrichtung 1 stellt einen Flachstrahl F mit einem Fokuspunkt P innerhalb einer gewissen Arbeitsspanne Z bereit. Die Arbeitsspanne Z erstreckt sich dabei unterhalb oder oberhalb des Fokuspunktes P, so dass Oberflächen 4 von Druckwalzen 3 mit minimalem Durchmesser X und maximalen Durchmesser Y ohne weitere Änderung an der Optikeinheit 2 mit der Vorrichtung 1 durchgeführt werden können. Bei einer erweiterten Ausführungsform berechnet das Steuermittel 7 aufgrund der Form oder des Durchmessers der zu bearbeiten Druckwalze 3 oder des Druckhilfsmittels die Lage des optimierten Fokuspunktes des Flachstrahls F und passt diesen über nicht dargestellte Spiegel oder Linsen den Laserstrahl L für die zu reinigende Oberfläche 4 an.
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Wie in 3 dargestellt wird der Flachstrahl F aus der Laserquelle 8 auf die Oberfläche 4 des Druckhilfsmittels 3 gerichtet, welches gereinigt werden soll. Schematisch ist der Fokuspunkt P des Flachstrahls F dargestellt, indem die Laserenergie am stärksten konzentriert ist, so dass die Reinigungsleistung des Laserstrahls L hier am höchsten ist. Wird nun bei den unterschiedlichen Reinigungsvorgängen eine Schar von Druckwalzen 3 oder Druckhilfsmitteln bereitgestellt, kann bei optimierter Einstellung der Arbeitsspanne Z um diesen Fokuspunkt P mit derselben oder leicht angepassten Einstellung gearbeitet werden, so dass die Vorrichtung 1 nicht bei jedem Reinigungsvorgang individuell auf die Druckwalze 3 angepasst werden muss. Typische zu bearbeitende Druckhilfsmittel oder Druckwalzen 3 werden innerhalb der Arbeitsspanne Z als begrenzende Größen mit einem minimalen Durchmesser X oder einem maximalen Durchmesser Y gereinigt. Dieser minimale Durchmesser X beziehungsweise der maximale Durchmesser Y ergeben entsprechend der Geometrie der Vorrichtung 1 eine vorgegebene Arbeitsspanne Z im Laserstrahl L im Umfeld des Fokuspunktes P. Die Arbeitsspanne kann dabei einen Abstand vom Fokuspunkt in der Größenordnung von 10 mm vorgeben. Daraus kann sich auch ein Durchmesser der zu bearbeiten Druckwalzen zwischen 80 und 100 mm ergeben. Eine zu bearbeitende Druckwalze 3 mit minimalen Durchmesser X gleich 80 mm und eine weiteren Druckwalze 3 mit einem maximalen Durchmesser Y mit 120 mm können dann bei gleicher Geometrie der Vorrichtung 1 bearbeitet werden.
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Die Halterung 5 kann mittels zweier Lagerwalzen 11,12 ausgebildet sein, die eine gummierte Oberfläche aufweisen. Die Bewegungseinheit 6 rotiert dabei die beiden Lagerwalzen 11,12 in gleicher Umfangsrichtung, so dass die aufliegende Druckwalze 3 oder das auf liegende Druckhilfsmittel mit ebener oder krummflächiger Form gegenüber dem Flachstrahl F weiter verlagert wird. Durch die Weiterverlagerung der Oberfläche gegenüber dem Flachstrahl F werden langgestreckte Reinigungsbereiche 14 durch den Laserstrahl L gereinigt und durch das Weiterdrehen gelangen neue langgestreckte Reinigungsbereiche 14 in den Flachstrahl F, so dass die Druckwalze 3 Linie um Linie entlang ihres Umfanges gereinigt wird. Nach einem vollständigen Umlauf der Drehbewegung gesteuert durch die Bewegungseinheit 6 ist der Reinigungsprozess dann abgeschlossen. Dabei wird vorteilhaft zwar die Druckwalze 3 bewegt, jedoch die Optikeinheit 2 bleibt gegenüber der Halterung 5 des Druckhilfsmittels oder der Druckwalze 3 feststehend angeordnet. Mit einer derart ausgebildeten Vorrichtung 1 ist eine vorteilhafte wartungsarme Reinigungsvorrichtung für Druckwalzen 3 und Druckhilfsmittel offenbart.
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Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt einen Laserstrahl L durch die Optikeinheit 2, der aus einer gegenüber der Halterung 5 feststehenden Laserquelle 8 erzeugt wird. Die zu reinigende Oberfläche 4 wird relativ zum Flachstrahl F der Laserquelle 8 geführt, so dass die Oberfläche 4 gegenüber dem Flachstrahl F weiterbewegt wird, um Reinigungsbereiche 14 der Oberfläche 4 zu säubern. Durch das Weiterbewegen relativ zum fokussierten Flachstrahl F werden Reinigungsbereiche 14 zur Reinigung in den Flachstrahl F hinein verlagert beziehungsweise hineingedreht.
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Durch das Steuermittel 7 wird die Laserintensität des Flachstrahls F oder die Einwirkdauer des Flachstrahls F während des Reinigungsvorgangs auf die Reinigungsbereiche 14 der Oberfläche 4 eingestellt. Der Flachstrahl wird bevorzugt zwischen zwei mit Drehachsen innerhalb einer horizontalen Ebene angeordneten Lagerwalzen 11,12 und dort in einem freien Bereich zwischen diesen Lagerwalzen 11,12 hindurch auf die Oberfläche 4 der zu reinigenden Druckwalze 3 gerichtet. Die Lagerelemente 11,12 werden dabei derart angeordnet, dass die Reinigungsbereiche 14 der Oberfläche 4 zwischen 400 mm und 1000 mm von der Optikeinheit entfernt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202021101473 U1 [0004, 0005]
