DE19818741A1

DE19818741A1 - Einrichtung zum Fördern von Bogen in einer drucktechnischen Maschine

Info

Publication number: DE19818741A1
Application number: DE19818741A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Bartscher; Christian Dr Compera; Walter Dr Dworschak; Patrick Metzler
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 1999-01-07
Also published as: US6092800A; JPH1171040A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Fördern von Bogen in einer drucktechnischen Maschine.

Es ist bekannt, mit Hilfe von elektrostatischen Mitteln Bogen festzuhalten und zu transportieren. Bei der in US 4,244,465 gezeigten Lösung werden die Bogen auf einem Förderband transportiert, in das zwei Gruppen von streifenförmigen und gleichabständigen Elektroden integriert sind. Die Elektroden sind von einem isolierenden Material umgeben. Die Elektroden werden über Kontakte an eine Hochspannungsquelle gelegt, so daß über die Oberfläche des Förderbandes ein elektrostatisches Feld erzeugt wird. Es ist ein Nachteil dieser Lösung, daß die Elektroden mit dem Band umlaufen. Dadurch stellt sich ein erhöhter Verschleiß der Elektroden und des Bandes ein. Des weiteren hebt sich die Struktur der Elektroden an der Oberfläche des Förderbandes ab, wodurch die Ebenheit der Auflagefläche beeinträchtigt ist, was zu Nachteilen beim Fördern und Bearbeiten dünner Bogen führen kann. Durch Oberflächenentladungen werden die auf den Bogen wirkenden Haltekräfte vermindert, dadurch kann es notwendig sein, die Hochspannung umzupolen. Das von den Elektroden ausgehende inhomogene Feld kann von den Bogen nicht vollständig ausgeglichen werden, wodurch verstärkt Staubanlagerungen am Förderband auftreten. Durch eine parasitäre Corona, die sich bei der Entnahme der Bogen vom Förderband ausbilden kann, sammeln sich in der die Elektroden überdeckenden Isolierschicht Oberflächenladungen an. Dadurch kann die Oberfläche des Transportbandes passiviert werden, wodurch die Kraftwirkung auf die Bogen verloren gehen kann.

Eine auf dem gleichen Prinzip beruhende Vereinzelungsvorrichtung für Bogen ist in US 4,526,357 beschrieben.

In der europäischen Patentanmeldung EP 0 297 227 A2 ist eine elektrostatische Haltevorrichtung gezeigt, bei der in ein Basismaterial paarweise Elektroden eingebettet sind, die an Spannungsquellen liegen, welche alternierend ihre Polarität wechseln.

In DE 40 12 510 A1 ist eine Bogentransportvorrichtung mit einem Endlosband gezeigt, bei der im Bandmaterial keine Elektroden vorgesehen sind. Mit Hilfe einer über die Breite des Bandes reichenden Elektrode, die mit einer Wechselspannungsquelle in Verbindung steht, wird in berührender Weise auf der Oberfläche des Bandes ein Ladungsdichtemuster ausgebildet. Das sich ergebende nicht gleichförmige elektrische Feld influenziert im Material der Bogen Spiegelladungen, woraus sich eine Haltekraft der Bogen auf der Oberfläche des Bandes ergibt.

Um gleichmaßige Haltekräfte zu erreichen, sollte die Frequenz der Wechselspannung phasengleich mit der Umlaufgeschwindigkeit des Bandes sein, was einen steuerungstechnischen Aufwand mit sich bringt. Da die Phasengleichheit nicht vollkommen zu realisieren ist, werden z. B. positiv geladene Bereiche beim nächsten Umlauf des Bandes negativ geladen. Die mit dieser Umladung einhergehende Corona verursacht eine Belastung der Umwelt mit Ozon und Stickoxiden. Der Energieverbrauch ist erhöht. Insbesondere bei geringen Abständen zwischen den positiv und den negativ geladenen Bereichen auf der Oberfläche des Bandes kommt es zu mehreren Umladungen sowohl beim Ein- als auch beim Auslaufen des Bandes aus dem Wirkungsbereich der Ladeelektrode.

Die Anwendung von Wechselspannung erhöht die Neigung zu Gleitentladungen entlang der isolierenden Oberfläche des Bandes. Aufgrund des endlichen Ohmschen Widerstandes an der Oberfläche des Bandes sind Ladungsabstände von mehr als 1 mm optimal. Dadurch ist es möglich, daß der Bogen so auf das Band aufgelegt ist, daß die Bogenvorderkanten einen gewissen Abstand zu einem Ladungsextremum aufweisen. Dadurch kann die maximale Haltekraft nicht an den Bogenvorderkanten wirken, was für viele Anwendungen wünschenswert wäre.

Gemäß der Lösung nach DE 40 12 510 A1 ist eine messerförmige Elektrode oder eine Ladewalze vorgesehen, die ein große räumliche Ausdehnung aufweisen. Bei der Anwendung von hohen Wechselspannungen kann es zu kapazitiven Störeinkopplungen in elektronischen Schaltungen kommen, die nur durch einen Mehraufwand an Abschirmblechen, Filtern und dergleichen abgeschwächt werden können.

Wenn die Ladewalze gleichzeitig als Spannwalze für das innen leitfähige Band verwendet werden soll, dann besteht aufgrund des Umschlingungswinkels eine hohe Kapazität zwischen der Laderolle und dem Band. Beim Anlegen der Wechselspannung entsteht dadurch eine hohe Blindleistung bzw. ein hoher Energiebedarf.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Fördern von dünnen Werkstücken in einer drucktechnischen Maschine zu entwickeln, bei der das die dünnen Werkstücke tragende Förderelement einfach aufgebaut ist, keine den Transport und den in der drucktechnischen Maschine ablaufenden Prozeß behindernde Oberflächenstruktur besitzt und eine hohe Lebensdauer aufweist. Des weiteren sollen die an den dünnen Werkstücken verbleibenden Rest- oder Nettoladungen und die negativen Umwelteinflüsse minimiert werden.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung wird im Material eines Förderelementes zwischen zwei Kontakten ein Stromfluß erzeugt, der aufgrund des spezifischen elektrischen Widerstandes des Materials des Förderelementes einen im wesentlichen linearen Spannungsabfall hervorruft. Zwischen dem Material des Förderelementes und dem daraufliegenden Werkstück existiert ein Übergangsbereich mit einem deutlichen Übergangswiderstand. Der Übergangswiderstand resultiert aus der Rauhigkeit des Werkstückes und der damit verbundenen punktweisen Auflage des Werkstückes auf dem Förderelement. Der Übergangswiderstand kann künstlich vergrößert oder erzeugt werden, wenn die Auflagefläche des Förderelementes mit einer dünnen, isolierenden Beschichtung versehen ist. Aufgrund des Spannungsabfalls im Material des Förderelementes ergibt sich im Material des Werkstückes eine Ladungsträgerverschiebung. Die dadurch bedingte Halte-Kraftwirkung des Werkstückes auf der Oberfläche des Förderelementes ist im wesentlichen proportional dem Quadrat der Differenz aus dem Potential des Förderelementes und dem Potential des Werkstückes. Die maximale Kraftwirkung zwischen Werkstück und Förderelement entsteht im Berührungsbereich der Kontakte am Förderelement.

Als Förderelement ist ein Band oder ein Hohlzylinder verwendbar. Als Kontakte können leitfähige Walzen, bürstenförmige Elemente, Schleifkontakte oder bewegliche Kontaktringe oder Kontaktbänder vorgesehen sein. Die spezifischen elektrischen Widerstände und die relativen dielektrischen Konstanten der Materialien des Förderelementes des Werkstückes und des besagten Übergangsbereiches sind so dimensioniert, daß im gesamten Bereich der Transportgeschwindigkeit der Werkstücke die Ladungsverschiebung der Werkstücke erfolgen kann. In Anpassung an die Transportgeschwindigkeit des Werkstückes und in Anpassung an die Transportbedingungen, wie z. B. Luftdruck und Luftfeuchte, können die Gleichspannungsquellen einstellbar vorgesehen sein. Desweiteren können die Abstände der Kontakte einstellbar sein, um eine Anpassung an die Abmessungen und an die Gewichtsverteilung der einzelnen Werkstücke zu erreichen.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert werden, es zeigen:

Fig. 1 ein Schema einer Fördereinrichtung mit einem Förderband,

Fig. 2 ein Schema mit einer Darstellung der Ladungsverteilung zwischen zwei Kontaktwalzen,

Fig. 3 ein Schema zur Ausbildung von Spiegelladungen zwischen Förderelement und Werkstück,

Die in Fig. 1 gezeigte Fördereinrichtung besteht aus einem Förderband 1, welches über Umlenkrollen 2 und 3 gelegt ist und welches durch eine Spannrolle 4 gestrafft wird. Im oberen Trum wird das Förderband 1 von Kontaktwalzen 5 gestützt. Die Kontaktwalzen 5 bestehen aus einem elektrisch leitenden Material. Die gleichabständig angeordneten Kontaktwalzen 5 stehen jeweils über Schleifkontakte 6 mit einer G!eichspannungsquelle 7, 8 in Verbindung. Jede Gleichspannungsquelle 7, 8 enthält eine Kaskade aus 5 Kondensatoren 9.1, 9.2 und Dioden 10.1, 10.2. Eingangsseitig stehen die Kaskaden mit der Sekundärwicklung eines Transformators 11.1, 11.2 in Verbindung, dessen Primärwicklung jeweils an einer Wechselspannungsquelle 12.1, 12.2 liegt.

Ausgangsseitig sind die Kaskaden über Vorwiderstände 13.1, 13.2 mit den Kontaktwalzen verbunden. Das positive Potential der Gleichspannungsquelle 7 liegt über die Schleifkontakte 6 an jeder zweiten Kontaktwalze 5 und an der Umlenkrolle 3 an. Das negative Potential der Gleichspannungsquelle 8 liegt an den dazwischenliegenden Kontaktwalzen 5. Die Fördereinrichtung ist Bestandteil einer Druckvorrichtung für Bogen 14, welcher mit Hilfe des Förderbandes 1 in Richtung 15 an vier Druckwerken 16 vorbeigeführt werden.

In Fig. 2 ist näher dargestellt, wie sich die Potentialverhältnisse zwischen zwei Kontaktwalzen 5 ausbilden. Die Kontaktwalze 5.1 liegt durch die Verbindung zur Gleichspannungsquelle 7 auf positiven Potential Q. Die benachbarte Kontaktwalze 5.2 ist mit der Gleichspannungsquelle 8 verbunden und liegt auf negativen Potential Q. Das Material des Förderbandes 1, welches bedingt leitfähig ist, besitzt einen spezifischen elektrischen Widerstand ρ_F und weist eine relative Dielektrizitätskonstante ε_{r, F} auf.

Im Material des Förderbandes 1 entsteht ein Stromfluß I und ein stetiges Potentialgefälle, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Zwischen der Auflagefläche der Bogen 14 auf dem Förderband 1 und den Bogen 14 selbst besteht eine elektrische isolierende Trennschicht mit einem spezifischen elektrischen Widerstand ρ_T und einer relativen Dielektrizitätkonstante ε_{r, T}. Aufgrund dieser Trennschicht werden im Material der Bogen 14, welche einen spezifischen elektrischen Widerstand ρ_W und eine relative Dielektrizitätskonstante ε_{r, W} und besitzen, Ladungen influenziert, die eine entgegengesetzte Polarität aufweisen, wie sie durch besagtes Potentialgefälle im Material des Förderbandes 1 vorhanden ist. Die entgegengesetzten Ladungen ziehen sich an. Es entsteht eine Kraftwirkung auf die Bogen 14, was anhand von Fig. 3 noch näher erläutert werden soll.

In Fig. 3 ist schematisch und stark vergrößert dargestellt, wie die Ladungsträgerverschiebung im Material der Bogen 14 zustande kommt. An der Berührungsstelle 17 der Kontaktwalze 5.1 mit dem Förderband 1 ist das Förderband 1 stark positiv geladen. In der Nähe der positiven Ladungen 18 sammeln sich im Material des Bogens 14 Ladungen 19 mit entgegengesetztem Vorzeichen. Die im Bogen 14 influenzierten Ladungen 19 üben Kräfte auf die influenzierenden Ladungen 18 aus. Der Bogen 14 wird dadurch vom Förderband 1 angezogen. Zwischen zwei benachbarten Kontaktwalzen 5.1 und 5.2 sind bezogen auf das Erdpotential 20 so gut wie keine influenzierenden Ladungen 18 mehr vorhanden. Die Haltekräfte sind hier minimal. Wie oben schon erwähnt, besteht aufgrund des Stromflusses I zwischen den Kontaktwalzen 5.1 und 5.2 ein Potentialgefälle. Der Durchmesser der in Fig. 3 dargestellten Ladungen 18, 19 soll verdeutlichen, daß entsprechend dem Potentialgefälle die Haltekräfte zwischen Bogen 14 und Förderband 1 linear zu- bzw. abnehmen. Wie in Fig. 3 ersichtlich, bilden sich die influenzierden Ladungen 19 nur dort aus, wo eine elektrische isolierende Zwischenschicht 21 zwischen Bogen 14 und Förderband 1 existiert. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Zwischenschicht 21 durch die Rauigkeit und die Unebenheit der Bogen 14 natürlich gegeben. In einem nicht weiter dargestellten Ausführungsbeispiel kann auf dem Förderband 1 eine dünne Schicht aufgebracht sein, die als Zwischenschicht 21 wirkt.

Bezugszeichenliste

1

Förderband

2

,

3

Umlenkrollen

4

Spannrolle

5

Kontaktwalze

6

Schleifkontakt

7

,

8

Gleichspannungsquelle

9

Kondensator

10

Diode

11

Transformator

12

Wechselspannungsquelle

13

Vorwiderstand

14

Bogen

15

Richtung

16

Druckwerk

17

Berührungsstelle

18

,

19

Ladung

20

Endpotential

21

Zwischenschicht

Claims

1. Einrichtung zum Fördern von dünnen Werkstücken in einer drucktechnischen Maschine,
bestehend aus mindestens einem bewegten Förderelement, auf dessen Oberfläche Bereiche wechselnder Ladungsdichte ausgebildet sind,
wobei die Haftung des Werkstücks auf dem Förderelement durch elektrostatische Kräfte unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Ausbildung der Bereiche wechselnder Ladungsdichte Kontakte (5) vorgesehen sind,
wobei die Kontakte (5) das Förderelement (1) berühren, und wobei die Kontakte (5) an mindestens einer Spannungsquelle (7, 8)
angeschlossen sind und über die Kontakte (5) im Material des Förderelementes (1), ein elektrischer Stromfluß (I) vorhanden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem leitfähigen Förderelement (1) mit einem spezifischen elektrischen Widerstand ρ_F und mit einer relativen Dielektrizitätskonstante ε_{r, F} und dem leitfähigen Werkstück (14) mit einem spezifischen elektrischen Widerstand ρ_W und einer relativen Dielektrizitätskonstanten ε_{r, W} eine isolierende Trennschicht (21) mit einem spezifischen elektrischen Widerstand ρ_T und einer relativen Dielektrizitätskonstanten ε_{r, T} ausgebildet ist,
wobei in Bezug auf die Transportzeit T des Förderelementes (1) und des Werkstückes (14) zwischen zwei Kontakten (5.1, 5.2) gilt:
ρ_F.ε_{r, F} < T < ρ_T.ε_{r, T} und
ρ_W.ε_{r, W} < T < ρ_T.ε_{r, T} mit
ρ_F.ε_{r, F} < ρ_T.ε_{r, T} und
ρ_W.ε_{r, W} < ρ_T.ε_{r, T}.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Förderelement ein über zwei Umlenkwalzen geführtes endloses Förderband (1) vorgesehen ist, an dessen Innenseite eine Vielzahl von das Förderband (1) kontaktierenden Tragrollen (5) anliegen, wobei die Tragrollen (5) über die Förderstrecke verteilt liegen, und die Tragrollen an Gleichspannungsquellen (7, 8) unterschiedlichen Potentials angeschlossen sind, und wobei zwischen benachbarten Tragrollen (5.1, 5.2) eine Spannungsdifferenz besteht.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Förderelement ein über zwei Umlenkwalzen geführtes endloses Förderband vorgesehen ist, an dessen Innenseite ein mit gleicher Geschwindigkeit laufendes Ladungsband anliegt, in das die Kontakte eingebettet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte endlos ausgebildet sind und parallel zur Förderrichtung angeordnet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Kontakten und den Gleichspannungsquellen durch Schleifkontakte hergestellt ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Förderelement ein elektrisch leitender Hohlzylinder vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte bürstenförmig ausgebildet sind.