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Rotationsdruckmaschine zum Bedrucken von Bändern aus Metall oder ähnlichem
Material Die Erfindung betrifft eine Rotationsdruckmaschine zum Bedrucken von Bändern
aus Metall oder ähnlichem Material mit in regelmäßigen Abständen vorgesehenen Ausnehmungen
oder Prägungen, wobei ein Antrieb zum Durchziehen des Bandes durch die Maschine
und ein Antrieb für die Druckwerke vorgesehen sind.
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Das Bedrucken und insbesondere das lithographische Bedrucken von kontinuierlichen
Bändern aus Metall und ähnlich steifen Werkstoffen führt infolge der praktisch nicht
vorhandenen und damit für die Registerregelung nicht ausnutzbaren Dehnbarkeit der
Bahn zu schwierigen Problemen, die beim Bedrucken von relativ nachgiebigen Stoffen
wie Papier, Metallfolien und Gewebe nicht auftreten. Besonders problematisch ist
das Bedrucken, wenn im Zuge einer besonders wirtschaftlichen Fertigung vor dem Bedrucken
in dem Band Öffnungen angebracht wurden, die als Registermarken dienen sollen, wenn
das Band kontinuierlich durch die Druckerpresse und später bei der Formgebung des
Gegenstandes durch die Formmaschinen läuft: Es ist in diesem Zusammenhang also erforderlich,
daß das Druckwerk mit den Ausnehmungen des Druckgutes in formschlüssige Antriebsverbindung
gebracht wird. Dies ist aber wegen der Antriebs- und Reibungskräfte des Druckwerkes
ohne Beschädigung des Druckgutes nicht ohne weiteres möglich. Daher wird hier erfindungsgemäß
vorgeschlagen, so vorzugehen, daß zum Ausrichten der Druckbilder auf die Ausnehmungen
oder Prägungen des Druckgutes mit den Druckwerken eine Prüfwalze in schlupfloser
Antriebsverbindung steht, die mit in die Ausnehmungen oder Prägungen des Druckgutes
eingreifenden Mitnehmern versehen ist, und als Antrieb für die Druckwerke und die
Prüfwalze eine ein konstantes Drehmoment liefernde Antriebseinrichtung vorgesehen
ist, welche die Druckwerksgeschwindigkeit der Bahngeschwindigkeit annähert, wobei
diese Antriebseinrichtung aus einem einen Eintrieb mit konstanter Drehzahl liefernden
Glied und einem einen Schlupf ermöglichenden Abtriebsglied besteht.
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Auf diese Weise hat die Mitnehmerverbindung zwischen den Ausnehmungen
des Druckgutes und den Mitnehmern der Prüfwalze nur noch die kleinen Beschleunigungs-
oder Verzögerungskräfte zu übertragen, die zu der erwähnten Ausrichtung des Druckbildes
auf die Ausnehmungen des Druckgutes erforderlich sind. Diese Kräfte sind aber derart
gering, daß sie von dem in Rede stehenden Druckgut ohne weiteres übernommen werden
können.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darauf gerichtet, daß die ein
konstantes Drehmoment liefernde Antriebseinrichtung einen mit konstanter Drehzahl
laufenden Elektromotor und eine elektrische Schlupfkupplung mit einstellbarem Drehmoment
enthält.
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In der Beschreibung wird an Hand der Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt F i g.1 eine schematische
Seitenansicht einer Vorrichtung zum Bedrucken von Bändern aus Metall oder ähnlich
steifen Werkstoffen gemäß der vorliegenden Erfindung, F i g. 2 eine perspektivische
Teilansicht der Druckstation der Vorrichtung gemäß F i g. 1 und F i g. 3 eine Draufsicht
auf die Druckstation der Fig.2.
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In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 5 ein Band aus Metall
oder - einem ähnlich steifen Werkstoff mit erheblicher Länge, welches mit der erfindungsgemäßen
Druckvorrichtung 6 bedruckt oder dekoriert werden soll. In der Druckvorrichtung
6 folgt das Band einem zuvor festgelegten Pfad von einem Ausgangspunkt, beispielsweise
einer nicht dargestellten Vorratsrolle, nacheinander über Rückhaltewalzen 7, eine
Druckstation 8, einen Trockenofen 9, einen Kühler 10 und Durchzugwalzen 11 zu einer
Aufwickelstation 12, in der das Band wieder zu einer festen Rolle aufgewickelt wird.
Für den Fachmann ist ohne weiteres klar, daß verschiedene Stationen am Laufweg des
Bandes (beispielsweise der Ofen oder Kühler) unter gewissen Bedingungen in Wegfall
kommen
können und daß man genausogut andere Stationen (beispielsweise eine Überzug- oder
Lackierstation) einfügen kann, ohne von den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung
abzuweichen.
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Unabhängig von der Anzahl und der Art der Stationen am Laufweg des
Bandes wird das Band mit Hilfe der Durchzugwalzen 11 durch die Maschine hindurchgezogen.
Die Durchzugwalzen 11 werden über eine geeignete Transmission 13 von einem Elektromotor
14 od. dgl. angetrieben. Die Durchzugwalzen sind bestrebt, das Band in Längsrichtung
mit im wesentlichen gleichförmiger Geschwindigkeit zu bewegen. Aus verschiedenen
Gründen kann sich die örtliche lineare Geschwindigkeit des Bandes an einer vorgegebenen
Station der Maschine (und insbesondere an der Druckstation 8, mit der sich die vorliegende
Erfindung hauptsächlich befaßt) mehr oder minder von der Nennantriebsgeschwindigkeit
der Durchzugwalzen unterscheiden.
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Um das Band während des Laufes durch die Maschine etwas unter Spannung
und genau auf dem von den verschiedenen Walzen festgelegten Weg zu halten, sind
Rückhaltewalzen 7 vorgesehen, die mit Rotationsbremsen (nicht dargestellt) versehen
sind, welche sich der Vorwärtsbewegung des Bandes widersetzen, ohne jedoch den Durchlauf
durch die Maschine tatsächlich zu verhindern. Abweichend hiervon könnten die Rückhaltewalzen
auch mit konstanter Drehzahl angetrieben werden, während die Transmission 13, über
die. die Durchzugwalzen angetrieben werden, eine Kupplung oder ein sonstiges Kraftübertragungsmittel
für konstantes Drehmoment enthält, um auf diese Weise das Band mit den Durchzugwalzen
durch die Maschine schneller hindurchzuziehen, als es der Durchlaufgeschwindigkeit
entsprechen würde, die die Rückhaltewalzen festlegen.
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Die Aufwickelspule 12 wird zweckmäßig in an sich bekannter Weise so
angetrieben, daß das Bandmaterial genauso schnell aufgewickelt wird, wie es aus
der Maschine herausläuft.
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Das Band, mit dem die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeiten soll,
ist über die Länge mit regelmäßig verteilten Öffnungen 16 versehen. Die spezielle
Gestalt und die Verteilung dieser Öffnungen hängt selbstverständlich von den Behältern
oder sonstigen, aus dem Bandmaterial nach dem Druckvorgang herzustellenden Gegenständen
ab. Es liegt aber auch im Rahmen .der Erfindung, das Band am Rand mit Öffnungen,
beispielsweise Nuten oder Kerben, zu versehen, die allein die Aufgabe haben, gemäß
den Grundgedanken dieser Erfindung die Registerhaltigkeit sicherzustellen, wobei
dann diese Ränder nachfolgend abgeschnitten und weggeworfen werden können. In der
nachfolgenden Beschreibung soll sich der Ausdruck »Öffnungen« nicht auf tatsächliche
Öffnungen des Bandes, sondern auch auf Beulen, Einprägungen und ähnliche, mit regelmäßigem
Abstand angeordnete örtliche Deformationen des Bandes beziehen, die die gewünschten
Anschläge des Bandes definieren.
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Der Stanz- oder Prägestempel (nicht dargestellt) zur Herstellung der
Öffnungen 16 kann sich an einer der über den Laufweg des Bandes verteilten Stationen
befinden oder auch außerhalb der Maschine vorgesehen sein. Im Hinblick auf den Wirkungsgrad
und wirtschaftliche Vorteile ist es vorzuziehen, den Stempel an dem Laufweg des
Bandes durch die Druckmaschine anzuordnen. Im Druckwerk 8 läuft das Band über eine
freilaufende Walze 17, mit der die Laufrichtung des Bandes von der Horizontalen
in die Vertikale nach oben umgelenkt wird, damit das Band anschließend ein oder
mehrere Druckwalzenpaare 18 durchlaufen kann. In der Zeichnung sind als Beispiel
zwei Druck walzenpaare dargestellt. Jedes Druckwalzenpaar besteht aus einer Druckwalze
19 und einer Gegendruckwalze 20. In diesem Fall sind die Druckwalzen 19 als Übertragungswalzen
dargestellt, die mit einem Formzylinder 21 zusammenarbeiten, wie es beim Offsetdruck
der Fall ist. Verständlicherweise könnte aber auch ein Formzylinder verwendet werden,
der den Druck unmittelbar überträgt.
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Nach dem Durchlaufen der Druckwalzenpaare läuft das Band um eine Prüfwalze
23 herum, die die Laufrichtung des Bandes aus der Vertikalen zurück in die Horizontale
umlenkt. Die Prüfwalze 23, die Druckwalzen 20 und auch alle anderen zuvor beschriebenen
Walzen sind auf Achsen drehbar gelagert und so angebracht, daß das Band zwischen
den beiden Gestellwänden 30 den gewünschten, zuvor festgelegten Weg zurücklegt.
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Die Prüfwalze 23 sorgt für eine vollständige Synchronisierung zwischen
der Umfangsgeschwindigkeit der Druckwalzen und der linearen Geschwindigkeit der
von der Prüfwalze beaufschlagten Teile des Bandes. Auf diese Weise wird sichergestellt,
daß jeder vorgegebene Punkt der Druckfläche einer jeden Druckwalze immer wieder
Punkte des Bandes beaufschlagt, die in Längsrichtung eine zuvor festgelegte Beziehung
zu den im Band vorhandenen Öffnungen 16 hat. Die Prüfwalze ist mit einem Teil versehen,
den man praktisch als Verzahnung zwischen Band und Druckwalze betrachten kann. Diese
Verzahnung besteht aus mitnehmerartigen, radial gerichteten Vorsprüngen 24 an der
Prüfwalzenoberfläche, die als Verzahnung in die Öffnungen 16 des Bandes eingreifen.
Ein Zahnradgetriebe 25 sorgt für eine Antriebsverbindung zwischen der Prüfwalze
und den einzelnen Druckwalzen, so daß sämtliche Walzen synchron zueinander und mit
Geschwindigkeiten umlaufen, die in einem zuvor festgelegten Verhältnis zueinanderstehen.
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Größe und Gestalt jeden Mitnehmers 24 sind im wesentlichen exakt den
Öffnungen 16 des Bandes angepaßt, so daß die Verbindung zwischen Band und Prüfwalze
im wesentlichen schlupflos wird. Die Vorder- und Hinterkanten jeder einzelnen Öffnung
des Bandes bilden Anschläge, die an gegenüberliegenden Stirnwänden der über den
Umfang verteilten Mitnehmer der Prüfwalze zur Anlage kommen, so daß eine im wesentlichen
schlupflose kraftübertragende Antriebsverbindung zwischen Band und Prüfwalze entsteht.
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Der Abstand der Stirnzahnräder von der Prüfwalze in axialer Richtung
und in Umfangsrichtung muß gegenüber dem Abstand der Öffnungen 16 über die Breite
und die Länge des Bandes so ausgewählt werden, daß ein glatter Zahneingriff zwischen
den Mitnehmem und dem Band sichergestellt wird. Der glatte Eingriff zwischen Mitnehmem
und Band kann noch dadurch verbessert werden, daß man, wie dargestellt, die Mitnehmer
in radialer Richtung etwas konvergierend ausbildet. Der Laufweg des Bandes um die
Prüfwalze sollte sich über einen erheblichen Weg erstrecken, damit mindestens ein
Mitnehmer oder eine Reihe von Mitnehmem ständig das Band vollständig
beaufschlagt.
Um diese Relation sicherzustellen, ist es im allgemeinen erforderlich, der Prüfwalze
einen Umfang zu geben, der einem ganzzahligen Vielfachen des Umfanges der Druckwalze
entspricht (unter Berücksichtigung der nachfolgend noch zu besprechenden Banddicke).
In dem Getriebe 25, mit dem die Rotation der einzelnen Walzen synchronisiert wird,
muß ein entsprechendes Drehzahlverhältnis zwischen der Prüfwalze und den Druckwalzen
sichergestellt werden.
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Bei Bändern, die an Stelle der Ausnehmungen mit Ansätzen, Ausprägungen
od. dgl. versehen sind, muß die Verzahnung der Prüfwalze so ausgebildet werden,
daß das Band auf entsprechende Aussparungen oder Hohlräume der Prüfwalze trifft,
welche in der Walzenoberfläche exakt den Vorsprüngen des Bandes angepaßt vorgesehen
sind.
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Die Antriebsverbindung 25 zwischen der Prüfwalze und der Druckwalze
oder den Druckwalzen enthält einen im wesentlichen schlupffrei arbeitenden Getriebezug,
der für das erforderliche Drehzahlverhältnis zwischen Prüfwalze und Druckwalzen
sorgt. Die Durchmesserverhältnisse zwischen Prüfwalze und Druckwalzen müssen in
Abhängigkeit von der Banddicke so gewählt sein, wie es die Biegung des Bandes an
der Prüfwalze erfordert. Es ist auch zu berücksichtigen, daß der Prüfwalzenumfang
die konkave Rückseite des Bandes beaufschlagt, während die Druckwalzen die konvexe
Vorderseite beaufschlagen. Die Drehzahl der einzelnen Druckwalzen ist normalerweise
unabhängig von der Dicke des Bandes ein ganzzahliges Vielfaches der Drehzahl der
Prüfwalze. Die von den Druckwalzen erzeugten Druckbilder sind somit unabhängig von
irgendwelchen Änderungen der Banddicke stets mit den Öffnungen des Bandes im Register.
In den meisten Fällen ist das Drehzahlverhältnis zwischen der Prüfwalze und den
Druckwalzen so gewählt, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Druckwalze exakt gleich
der örtlichen linearen Geschwindigkeit des von der Prüfwalze beaufschlagten Bandteiles
wird. In einigen Fällen kann jedoch der Getriebezug 25 auch so ausgebildet sein,
daß die Druckwalze mit einer Umfangsgeschwindigkeit läuft, die in irgendeinem anderen
zuvor festgelegten Verhältnis zur Bandlaufgeschwindigkeit steht.
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Zweckmäßigerweise sollte die Prüfwalze so dicht wie möglich neben
den Druckwalzenpaaren am Laufweg des Bandes angebracht werden, damit die örtliche
Bandgeschwindigkeit an der Prüfwalze jederzeit gleich der Umfangsgeschwindigkeit
der Druckwalzen ist.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß der Synchronismus
zwischen den Druckwalzen und dem zu bedruckenden Band durch die Verzahnung zwischen
Druckwalze und Band sichergestellt wird. Es ist aber ebenfalls ersichtlich, daß,
wenn das Band die Prüfwalze, die Druckwalzen und auch das dazwischenliegende Getriebe
25 antreiben muß, die Mitnehmer 24 der Prüfwalze mit erheblichen Kräften am Band
angreifen, so daß es zu einer Verformung des Bandes an den Rändern der Öffnungen
kommen kann. Um diesen unerwünschten Effekt zu verhindern, ist ein mit konstantem
Drehmoment arbeitender Antrieb 27 vorgesehen, der mit den Walzen 19 und 23 in Antriebsverbindung
steht und dafür sorgt, daß diese mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden,
die etwa der linearen Bandgeschwindigkeit entspricht. Das erforderliche korrigierende
Drehmoment, durch das die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen exakt auf die örtliche
lineare Geschwindigkeit des Bandes gebracht wird, wird als relativ kleine Kraft
von dem Band mit Hilfe der Mitnehmer abgeleitet. Da die Prüfwalze und die Druckwalzen
miteinander verzahnt sind, kann der mit konstantem Drehmoment arbeitende Antrieb
mit seiner Abtriebswelle 28 unmittelbar koaxial mit irgendeiner der Walzen oder
aber auch mit irgendeinem der Zahnräder des Getriebes 25 verbunden werden. In der
Zeichnung ist eine unmittelbare Antriebsverbindung zur Prüfwalze 23 vorgesehen.
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Um den Walzen 19 und 23 unabhängig von der Drehzahl ein Drehmoment
von konstantem Wert zuzuführen, gehört zu diesem Antrieb ein mit konstanter Drehzahl
laufender Motor 31, der mit dem Walzenzug über eine Schlupfkupplung 32 und ein Untersetzungsgetriebe
33 verbunden ist. Das Untersetzungsgetriebe kann ein übliches Zahnrädergetriebe
sein, welches die Motordrehzahl auf die erforderliche Drehzahl der Prüfwalze herabsetzt.
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Die Schlupfkupplung 32, die die Zufuhr des konstanten Drehmomentes
zu den Walzen unabhängig von deren Drehzahl sicherstellt, ist vorzugsweise eine
Wirbelstrom- oder Hysteresekupplung, wodurch die Notwendigkeit entfällt, von Zeit
zu Zeit Nachstellung vorzunehmen, um Reibungsverluste von mechanischen Kupplungsoberflächen
zu kompensieren.
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Durch Einregelung der Kupplungskraft und durch geeignete Auswahl und/oder
Einstellung des Untersetzungsverhältnisses des Getriebes 33 werden die Walzen 19
und 23 beim Fehlen des Bandes mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, die
gleich der Nennlaufgeschwindigkeit des Bandes durch die Maschine ist. Wenn die örtliche
Geschwindigkeit des Bandes zwischen den Druckwalzenpaaren größer oder kleiner als
die Nenngeschwindigkeit wird, greifen geringe Kräfte an den Mitnehmern 24 an, um
die Prüfwalze und die Druckwalzen zu beschleunigen oder zu verzögern und stets die
richtige Umfangsgeschwindigkeit, d. h. die der örtlichen Lineargeschwindigkeit des
Bandes wieder einzustellen. Es versteht sich, daß die Umfangsgeschwindigkeit der
Prüfwalze gleich der linearen Geschwindigkeit der dort anliegenden konkaven Bandrückseite
gemacht wird.
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Der mit konstantem Drehmoment arbeitende Antrieb verhindert nicht
nur eine Verformung des Bandes durch die Mitnehmer, sondern stellt auch bei den
geringen Kräften zwischen Band und Mitnehmern einen glatten Verzahnungseingriff
zwischen Band und Mitnehmern sicher. Somit kommen die aufeinanderfolgenden Druckbilder
der einzelnen Druckwalzen in exaktes Längsregister gegenüber den Öffnungen des Bandes.