DE19523441A1 - Prägewalze für eine Prägevorrichtung - Google Patents

Prägewalze für eine Prägevorrichtung

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DE19523441A1 DE1995123441 DE19523441A DE19523441A1 DE 19523441 A1 DE19523441 A1 DE 19523441A1 DE 1995123441 DE1995123441 DE 1995123441 DE 19523441 A DE19523441 A DE 19523441A DE 19523441 A1 DE19523441 A1 DE 19523441A1
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Reinwald Mitsam
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Koenig and Bauer AG
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Description

Die Erfindung betrifft eine für eine Prägevorrichtung vorgesehene Prägewalze, die einen zentralen Grundkörper und in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Prägestempel aufweist.

Eine derartige Prägewalze ist aus der WO 94/13487 A1 bekannt. Dort ist jedoch für unterschiedliche zu beprägende Substrate entsprechend der Einteilung der Nutzen jeweils eine eigene Prägewalze erforderlich. Das bedeutet, daß eine derartige bekannte Prägewalze nur zum Prägen großer Präge-Auflagen geeignet ist, weil solche Prägewalzen teuer sind und gleichsam keine Flexibilität besitzen. Außerdem kann es bei großen Abmessungen einer solchen bekannten Prägewalze infolge minimaler Abweichungen von der idealen Zylinderform, wie sie z. B. temperaturbedingt auftreten können, zu erheblichen Qualitätsproblemen des Prägevorgangs, d. h. des jeweiligen Dekor-Transfers von der Prägefolie auf das Substrat kommen, weil durch die gegen die Prägewalze drückenden Andruckrollen nur ein bedingter Ausgleich der genannten Abweichungen von der idealen Zylinderform der Prägewalze bzw. ein Toleranzausgleich möglich ist.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Prägewalze der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher wunschgemäß eine variable Anordnung der Prägestempel möglich ist, und bei welcher Toleranzen bzw. mögliche Abweichungen von der idealen Zylinderform der Prägewalze und ihres Rundlaufes mit einfachen Mitteln kompensierbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Prägewalze der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Grundkörper mindestens ein Stempelring befestigt ist, dessen beide axial voneinander beabstandete Randabschnitte zur definierten Anlage einer zugehörigen Andruckrolle mit Abstandsringen ausgebildet ist, und der zwischen den beiden Abstandsringen mit den Prägestempeln ausgebildet ist. Die Prägestempel sind hierbei zweckmäßigerweise in Umfangsrichtung des Stempelringes äquidistant vorgesehen. Am zentralen Grundkörper kann ein Stempelring befestigt sein; vorzugsweise sind am Grundkörper jedoch mehrere Stempelringe befestigt. Dadurch, daß die Prägestempel an Stempelringen ausgebildet sind, ist es möglich, an dem Grundkörper der Prägewalze eine entsprechende Anzahl Stempelringe wunschgemäß anzuordnen. Dabei ist der axiale Abstand zwischen den benachbarten Stempelringen wunschgemäß in einfacher Weise einstellbar. Durch die Auswahl eines geeigneten Stempelringes ist beispielsweise auch die Teilung der Prägestempel in Umfangsrichtung der Prägewalze wunschgemäß auswählbar. Dadurch, daß die jeweilige Andruckrolle definiert an den beiden seitlichen Abstandsringen anliegt, zwischen welchen die Prägestempel vorgesehen sind, ergibt sich der Vorteil, daß Toleranzen bzw. Abweichungen der Prägewalze von der exakten Zylinderform und somit Abweichungen vom exakten Rundlauf der Prägewalze auf einfache Weise kompensiert werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß am entsprechenden Stempelring nicht nur eine Andruckrolle anliegt, sondern eine Anzahl Andruckrollen - ähnlich einer Ausbildung einer Prägevorrichtung, wie sie in der DE 32 10 551 C2 offenbart ist.

Die Variabilität der Anordnung der Prägestempel am zentralen Grundkörper der erfindungsgemäßen Prägewalze wird insbesondere dadurch gefördert, daß der/jeder Stempelring an den Grundkörper abmessungs- und materialmäßig derart angepaßt ist, daß der/jeder Stempelring bei Raumtemperatur auf dem Grundkörper verstellbar ist und bei erhöhter Präge- bzw. Betriebstemperatur der Prägewalze die Wärmedehnung den/jeden Stempelring am Grundkörper fixiert. Bei normaler Raumtemperatur ist zwischen dem jeweiligen Stempelring und dem zentralen Grundkörper eine Gleit- bzw. Schiebesitztoleranz gegeben, so daß der jeweilige Stempelring in axialer Richtung des Grundkörpers wunschgemäß verstellbar ist. Die Materialauswahl für den Stempelring und den Grundkörper ist derartig getroffen, daß sich der Grundkörper bei der erhöhten Betriebs- bzw. Prägetemperatur der Prägewalze stärker ausdehnt als der/jeder Stempelring, so daß sich bei der Präge- bzw. Betriebstemperatur der Prägewalze zwischen dem Grundkörper und dem/jedem Stempelring ein Preß­ sitz ergibt, wodurch der/jede Stempelring auf dem Grundkörper fixiert ist.

Zweckmäßigerweise ist der/jeder Stempelring mit einer Heizeinrichtung versehen. Bei dieser Heizeinrichtung kann es sich um eine elektrische Heizeinrichtung handeln. Mit Hilfe einer solchen Heizeinrichtung ist eine genaue Regelung der Temperatur an den Prägestempeln des jeweiligen Stempelringes und insbesondere eine genaue Regelung der Temperatur an den Front- bzw. Stempelflächen der einzelnen Prägestempel möglich. Zu genauen Temperaturregelung der einzelnen Prägestempel des/jedes Stempelringes ist der jeweilige Stempelring zweckmäßigerweise mit Temperaturmeßsensoren versehen, die mit einer Regeleinrichtung verbunden sind, welche auf die genannte Heizeinrichtung geeignet einwirken.

Eine thermische Trennung zwischen den Prägestempeln bzw. deren Front- bzw. Prägeflächen ist dadurch erreichbar, daß der/jeder Stempelring zwischen den beiden seitlichen Abstandsringen und zwischen den benachbarten Prägestempeln vorzugsweise ein Wärmeisolierteil aufweist. Diese Wärmeisolierteile weisen zweckmäßigerweise eine Außenoberfläche auf, die der Außenoberfläche der Prägewalze entspricht. Auf diese Weise ergibt sich der Vorteil, daß an dem zu beprägenden Substrat und an der mit dem Substrat simultan zwischen die Prägewalze und die mindestens eine zugehörige Andruckrolle eingeleiteten Prägefolie in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Prägestempeln keine unerwünschten, die Prägequalität beeinträchtigenden Falten entstehen können. Die genannten Wärmeisolierteile weisen derartige Isoliereigenschaften auf, daß die Oberflächentemperatur der Wärmeisolierteile keine Wirkung, d. h. keinen Einfluß auf die Prägefolie ausübt, so daß durch die Wärmeisolierteile keine unerwünschte Voraktivierung der Klebeschicht und/oder Dehnung des Trägers der Prägefolie erfolgt.

Während bei einer glatten Prägewalze, wie sie beispielsweise in der oben erwähnten DE 32 10 551 C2 offenbart ist, die Andruckrollen kontinuierlich und gleichmäßig am Zylindermantel abrollen, ist bei einer Prägewalze mit voneinander beabstandeten, einzelnen Prägestempeln der Abrollvorgang entsprechend diskontinuierlich. Das heißt, die Andruckrollen können bei den zur Durchführung des Prägevorgangs erforderlichen Drücken in die Zwischenräume zwischen benachbarten Prägestempeln hinein bewegt werden. Die zwischen benachbarten Prägestempeln vorgesehenen Wärmeisolierteile sind nicht dazu geeignet,. die notwendigen Gegenkräfte aufzubringen; materialbedingt geben sie nämlich geringfügig nach. Insbesondere bei einem sogenannten Verzug der Prägewalze, wie er temperaturbedingt oftmals nicht zuverlässig ausschließbar ist, können sich gravierende Probleme ergeben. Hier schafft die vorliegende Erfindung mit einfachen Mitteln zuverlässig dadurch Abhilfe, daß seitlich neben den voneinander beabstandeten Prägestempeln die beiden Abstandsringe vorgesehen sind, gegen welche die mindestens eine zugehörige Andruckrolle der Prägevorrichtung drückt. Bei empfindlichen zu beprägenden Substraten und/oder bei höheren Liniendrücken zwischen der Prägewalze und der mindestens einen Andruckrolle können die Abstandsringe auf dem beprägten Substrat deutliche Eindrücke hinterlassen, welche dann die Überdruckbarkeit einschränken können. Um diesem Mangel abzuhelfen, können bei der erfindungsgemäßen Prägewalze die beiden Abstandsringe des/jedes Stempelringes mit Abfasungsflächen ausgebildet sein. Durch die Ausbildung des jeweiligen Paares von Abstandsringen mit derartigen Abfasungsflächen ergibt sich der Vorteil, daß die Überdruckbarkeit nicht eingeschränkt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Prägewalze schließen an den/jeden Stempelring zweckmäßigerweise seitlich Abdeckungen an. Diese Abdeckungen können jeweils aus einem Metallblech bestehen. Sie dienen nicht nur einer geeigneten Gestaltung des Prägezylinders, sondern außerdem auch dazu, den zentralen Grundkörper nach außen hin wärmezuisolieren. Der Grundkörper ist nämlich zweckmäßigerweise ebenfalls mit einer Heizeinrichtung versehen. Diese Heizeinrichtung kann beispielsweise von handelsüblichen elektrischen Heizpatronen gebildet sein.

Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn von der erfindungsgemäßen Prägewalze, d. h. vom Außenmantel ihres Grundkörpers mindestens ein längliches Leistenelement wegsteht, das in axialer Richtung des Grundkörpers orientiert und seitlich neben dem mindestens einen Stempelring mit Saugöffnungen ausgebildet ist. Mit Hilfe der Saugöffnungen, die über geeignete Schlauchleitungen mit einer Unterdruckquelle fluidisch verbindbar sind, ist es zuverlässig möglich, ein zu beprägendes Substrat an der Prägewalze festzulegen. Bei dem Beprägen eines sogenannten endlosen Substrates wird die Vorschubbewegung des Substrates hierbei insbesondere durch eine entsprechende Klemmung zwischen den Abstandsringen des/jedes Stempelringes und den zugehörigen Andruckrollen gewährleistet. Beim Beprägen von blatt-, d. h. bogenförmigen Substraten wird der Substrattranport insbesondere von den länglichen Leistenelementen mit ihren Saugöffnungen übernommen. Mit Hilfe der genannten Saugöffnungen wird hierbei zweckmäßigerweise der Blatt- bzw. Bogenanfang definiert übernommen. Dabei werden die Blätter bzw. Bögen beispielsweise von einer der Prägestation vorgeordneten Anlegewalze auf das mindestens eine Leistenelement geschoben. Um diese Vorschubbewegung genau definiert zu begrenzen, ist es bevorzugt, wenn bei einer Prägewalze der zuletzt genannten Art, das mindestens eine Leistenelement Anschlagrippen aufweist, die seitlich neben dem mindestens einen Stempelring vorgesehen sind und radial über den mindestens einen Stempelring überstehen. An diesen Anschlagrippen kommt der jeweilige zu beprägende Bogen mit seiner Vorderkante genau definiert zur Anlage und wird durch die am länglichen Leistenelement ausgebildeten Saugöffnungen an das Leistenelement und somit an die Prägewalze angesaugt. Nach der Durchführung des entsprechenden Prägevorgangs wird der Unterdruck aufgehoben. Danach kann durch die genannten Saugöffnungen Druckluft ausgeblasen werden, wodurch die beprägten Substratblätter bzw. -bögen von den Anschlagrippen bzw. von der Prägewalze abgestoßen und beispielsweise von Transportbändern übernommen werden.

Die erfindungsgemäße Prägewalze weist folglich eine Vielzahl von Vorteilen auf, wie:
zeitsparende Austauschbarkeit eines kompletten Stempelringes gegen einen anderen Stempelring gewünschter Prägestempelform und -teilung,
in bestimmten Grenzen variabler Prägewalzendurchmesser und -umfang,
schnelles Erreichen einer stabilen Betriebstemperatur durch getrennte Beheizung des Grundkörpers und des mindestens einen Stempelringes,
zuverlässige und sichere Befestigung und Fixierung des mindestens einen Stempelringes auf dem zentralen Grundkörper infolge des Preß-Sitzes bei der erhöhten Betriebstemperatur der Prägewalze,
zuverlässiger, sicherer Substrattransport sowohl bei Endlossubstratmaterial als auch bei blatt- bzw. bogenförmigem Substratmaterial, weil die Klemmung direkt seitlich neben den einzelnen Stempelflächen bzw. Prägestempeln erfolgt, keine Probleme durch Verzug der Prägewalze,
problemlose Beprägbarkeit von Substraten unterschiedlicher Dicke, weil gleich neben den einzelnen Prägestempeln die zugehörigen Abstandsringe vorgesehen sind, so daß nicht nur an den Außenrändern der Prägewalze definierte Verhältnisse gegeben sind, sondern jeweils direkt seitlich neben den Prägestempeln, und
Vermeidung unerwünschter Änderungen im Druckbild bei geänderter Prägetemperatur und demzufolge geändertem Prägewalzendurchmesser.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Prägewalze bestehen darin, daß die Temperatur an den Front- bzw. Stempelflächen der Prägestempel sehr genau und einfach regelbar ist, und daß zwischen den genannten Prägeflächen der Prägestempel und den nichtprägenden Zwischenräumen zwischen den Prägestempeln eine thermische Trennung durch Wärmeisolierteile einfach realisierbar ist. Die Wärmeisolierteile sollen die Zylinderform erhalten um die Länge der Folie, die abgezogen wird, entsprechend der Bogenlänge zu halten, da ohne derartige Wärmeisolierteile die Folie der Polygonform von Stempel zu Stempel folgen würde. Dadurch würde die Abzugslänge der Folie kürzer als die Teilung der Stempelabstände am Zylinder bzw. der Abdrucke am zu beprägenden Papierbogen o. dgl. Damit würde die Regelbarkeit stark beeinträchtigt. Durch die Wärmeisolierteile werden die zuletzt erwähnten Mängel auf einfache Weise eliminiert.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Prägewalze. Es zeigen:

Fig. 1 größtteils aufgeschnitten eine Ausführungsform der Prägewalze mit vier Stempelringen,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Prägewalze gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Stempelringes der Prägewalze gemäß Fig. 1,

Fig. 4 einen abgewinkelten Schnitt durch den Stempelring gemäß Fig. 3, und

Fig. 5 in einer stark verzerrten, nicht maßstabsgetreuen Darstellung geschnitten einen Abschnitt eines Stempelringes und einer zugehörigen Andruckrolle.

Fig. 1 zeigt eine Ausbildung der für eine Prägevorrichtung vorgesehenen Prägewalze 10 mit einem zentralen Grundkörper 12, der als Rohrhülse ausgebildet ist. An jedem der beiden axialen Enden des Grundkörpers 12 ist ein Flansch 14, 16 befestigt. Bei dem Flansch 14 handelt es sich um den antriebsseitigen Flansch. Über diesen wird die Prägewalze 10 angetrieben. Dieser Antrieb erfolgt über eine verdrehfeste teilbare Kupplung, die in Fig. 1 nicht gezeichnet ist. Durch eine solche Ausbildung mit teilbarer Kupplung ergibt sich der Vorteil, daß die Prägewalze 10 zeitsparend austauschbar ist.

An den beiden axialen Enden der Prägewalze 10 bzw. an den Flanschen 14, 16 sind Abstands- bzw. Schmitzringe 18 befestigt, die den Durchmesser der Prägewalze 10 bestimmen. Diese Abstands- bzw. Schmitzringe 18 dienen zur Abstützung eines (nicht gezeichneten) Andruckrollen-Trägers der Prägevorrichtung.

Am rohrförmigen Grundkörper 12 sind vier Stempelringe 20 befestigt, von welchen einer in den Fig. 3 und 4 in einer Seitenansicht und geschnitten dargestellt ist. Die Stempelringe 20 sind in axialer Richtung voneinander beabstandet und an den Grundkörper 12 abmessungsmäßig und materialmäßig derartig angepaßt, daß jeder Stempelring 20 bei Raumtemperatur auf dem Grundkörper 12 verstell- bzw. verschiebbar ist und bei erhöhter Präge- bzw. Betriebstemperatur der Prägewalze 10 die Wärmedehnung den jeweiligen Stempelring 20 am Grundkörper 12 fixiert. Der Grundkörper 12 besteht also aus einem Material, das einen größeren Wärmedehnungskoeffizienten besitzt als das Material für die Stempelringe 20.

Jeder Stempelring 20 ist mit einer Heizeinrichtung 22 versehen. Bei diesen Heizeinrichtungen handelt es sich zweckmäßigerweise um elektrische Widerstandsheizungen. Die Leistung ist derart bemessen, daß die gesamte Prozeßwärme aufgebracht werden kann. Jeder der Stempelringe 20 weist einen eigenen elektrischen Regelkreis auf, so daß die einzelnen Stempelringe nicht nur problemlos austauschbar, sondern auch voneinander unabhängig wunschgemäß regelbar sind.

Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, ist jeder Stempelring 20 mit einer Reihe von Prägestempeln 24 ausgebildet, die voneinander beabstandet sind. Seitlich neben den Prägestempeln 24 ist der/jeder Stempelring 20 mit Abstandsringen 26 ausgebildet, an welchen die jeweils zugehörige Andruckrolle 28 (s. Fig. 5) anliegt. An jeden der beiden Abstandsringe 26 schließt seitlich integral ein Seitenabschnitt 30 an. Jeder der beiden Seitenabschnitte 30 ist mit einer umlaufenden ringförmigen Rille 32 ausgebildet, die zur Festlegung einer zugehörigen seitlichen Abdeckung 34 vorgesehen ist.

Zwischen benachbarten Prägestempeln 24 und den beiden seitlichen Abstandsringen 26 ist jeweils ein Wärmeisolierteil 36 angeordnet. In Fig. 3 ist eines dieser Wärmeisolierteile 36 schraffiert angedeutet. Die Wärmeisolierteile 36 sind beispielsweise zwischen den beiden Abstandsringen 26 festgeschraubt, was mit den Bezugsziffern 38 verdeutlicht ist.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, sind die beiden Abstandsringe 26 des entsprechenden Stempelringes 20 mit Abfasungsflächen 40 ausgebildet.

Vom Außenmantel 42 des Grundkörpers 12 der Prägewalze 10 stehen - wie aus Fig. 2 ersichtlich ist - vier längliche Leistenelemente 44 weg, die seitlich neben den Stempelringen 20 mit Saugöffnungen 46 ausgebildet sind, wie die Fig. 1 zeigt. Die länglichen Leistenelemente 44 weisen außerdem Anschlagrippen 48 auf (sh. Fig. 2), die seitlich neben den Stempelringen 20 vorgesehen sind und radial über die Stempelringe 20 überstehen. Die Anschlagrippen 48 dienen zur genau definierten Anlage der jeweiligen Vorderkante eines zu beprägenden blatt- bzw. bogenförmigen Substrates.

Claims (8)

1. Für eine Prägevorrichtung vorgesehene Prägewalze (10), die einen zentralen Grundkörper (12) und in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Prägestempel (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß am Grundkörper (12) mindestens ein Stempelring (20) befestigt ist, dessen beide axial voneinander beabstandete Randabschnitte zur definierten Anlage mindestens einer zugehörigen Andruckrolle (28) mit Abstandsringen (26) ausgebildet sind, und der zwischen den beiden Abstandsringen (26) mit den Prägestempeln (24) ausgebildet ist.
2. Prägewalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der/jeder Stempelring (20) an den Grundkörper (12) abmessungs- und materialmäßig derart angepaßt ist, daß der/jeder Stempelring (20) bei Raumtemperatur auf dem Grundkörper (12) verstellbar ist und bei erhöhter Präge- bzw. Betriebstemperatur der Prägewalze (10) die Wärmedehnung den/jeden Stempelring (20) am Grundkörper (12) fixiert.
3. Prägewalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der/jeder Stempelring (20) mit einer Heizeinrichtung (22) versehen ist.
4. Prägewalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der/jeder Stempelring (20) zwischen den beiden seitlichen Abstandsringen (26) und zwischen benachbarten Prägestempeln (24) ein Wärmeisolierteil (36) aufweist.
5. Prägewalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abstandsringe (26) des/jedes Stempelringes (20) mit Abfasungsflächen (40) ausgebildet sind.
6. Prägewalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den/jeden Stempelring (20) seitlich Abdeckungen (34) anschließen.
7. Prägewalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vom Außenmantel (42) des Grundkörpers (12) mindestens ein längliches Leistenelement (44) wegsteht, das in axialer Richtung des Grundkörpers (12) orientiert und seitlich neben dem mindestens einen Stempelring (20) mit Saugöffnungen (46) ausgebildet ist.
8. Prägewalze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Leistenelement (44) Anschlagrippen (48) aufweist, die seitlich neben dem mindestens einen Stempelring (20) vorgesehen sind und radial über den mindestens einen Stempelring (20) überstehen.
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