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Die Erfindung betrifft ein Auftragsystem für flüssige Medien, insbesondere Klebstoff und/oder Falzflüssigkeit, auf eine laufende Bahn einer Druckmaschine mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Aus der
DE 297 13 744 U1 ist eine Leim- und/oder Befeuchtungseinrichtung für schnell laufende Bahnen an Rotationsdruckmaschinen bekannt, die eine Auftrageinrichtung mit Piezo-Ventilen, eine Medienversorgung und eine Steuereinrichtung aufweist. Der Leimauftrag kann in Form eines Längsleimwerkes oder eines Querleimwerkes erfolgen. In der Praxis haben sich derartige Leim- oder Befeuchtungseinrichtungen noch nicht in vollem Umfang durchsetzen können.
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Piezo-Dosierventile sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt, insbesondere aus der
DE 20 2004 002 167 U1 .
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Die
DE 696 05 748 T2 befasst sich mit modularer digitaler Drucktechnik mit Tintendruckern als Alternative zu Bahn- oder Bogenoffsetdruckmaschinen. Die Tintendrucker sind per Ethernet in ein Büronetzwerk eingebunden.
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Die
DE 603 03 504 T2 betrifft ebenfalls Tintendrucker. Für die kontrollierte Bildung und Abgabe von Tintentröpfchen werden im Gerät Sensormeldungen in Echtzeit übertragen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Auftragsystem aufzuzeigen, das für schnelllaufende Bahnen an Druckmaschinen besser geeignet ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
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Das beanspruchte Auftragsystem ist in der Lage, auch bei schnell laufenden Rotationen sehr kleine Flüssigkeitspunkte von ca. 1 mm Durchmesser mit hoher Präzision aufzutragen. Hierbei kann auch eine Anpassung an das Bahnmaterial und dessen Saugverhalten stattfinden. Mit dem beanspruchten Auftragsystem können die bisher in der Praxis eingesetzten und auf andere technische Weise ausgebildeten Längs- und Querleimwerke ersetzt werden.
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Das beanspruchte Auftragsystem und insbesondere seine Steuereinrichtung bieten eine sehr hohe Steuergeschwindigkeit und -präzision. Durch den Echtzeit-Ethernet-Steuerbus können die Steuersignale derart schnell übertragen werden, dass die Piezo-Steuerventile schnell genug reagieren und das flüssige Medium mit der erforderlichen Präzision emittieren können. Hierbei ist ein Spritzauftrag von Vorteil, wobei auch eine Schrägstellung des Auftragkopfes zur laufenden Bahn günstig ist. Dies hilft bei der Größenbegrenzung von Auftragpunkten.
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Das Auftragsystem bietet ferner einen höheren Komfort bei der Überwachung, Dokumentation, Fernsteuerung und Einrichtung. Insbesondere kann es bei einem Wechsel des Bahnmaterials schnell umgerüstet werden, so dass sich keine unnötige Standzeiten der Druckmaschine und des Auftragsystems ergeben. Das Auftragsystem ist flexibel und lässt sich an unterschiedlichste Bahnmaterialien und Bahngeschwindigkeiten anpassen. Es kann mit hoher Präzision auf die Bahn und die Druckbilder angepasst werden.
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Das Auftragsystem ist für unterschiedlichste Arten von schnell laufenden Druckmaschinen, insbesondere Rotationen, geeignet. Besonders bei Maschinen für Tiefdruck und die dabei häufiger vorkommenden Formatwechsel kann das Auftragsystem seine Vorteile ausspielen.
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In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
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1: eine schematische Darstellung eines Auftragsystems an einer schnelllaufenden Druckmaschine,
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2: eine andere perspektivische Ansicht des Auftragsystems von 1,
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3: eine Variante des Auftragsystems von 1 und 2,
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4 und 5: verschiedene schematische Darstellungen eines Auftragkopfes und
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6: ein Schemaplan einer Steuereinrichtung für das Auftragsystem.
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Die Erfindung betrifft ein Auftragsystem (1) sowie ein Auftrag- und Steuerverfahren sowie eine mit einem solchen Auftragsystem (1) ausgerüstete Druckmaschine (2).
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Die Druckmaschine (2) ist in 1 schematisch angedeutet. Es handelt sich um eine Rotationsdruckmaschine für eine oder mehrere schnell laufende biegeelastische Bahnen (3), die aus Papier, Kunststoff- oder Metallfolien oder dgl. bestehen können und die mit Geschwindigkeiten von mehr als 8 m/s in Bahnrichtung (5) auslaufen. Das Auftragsystem (1) wird bevorzugt an Druckmaschinen (2) mit einer Bahngeschwindigkeit von 12 bis 15 m/s oder auch mehr, insbesondere bis zu 20 m/s, eingesetzt. Die Druckmaschine (2) kann eine Tiefdruckmaschine sein.
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Die Druckmaschine (2) kann einen Falzapparat (6) aufweisen, in dem die ein oder mehreren Bahnen (3) zusammengeführt und gefaltet werden. Das Auftragsystem (1) kann mit seinen Komponenten vor oder in dem Falzapparat (6) angeordnet sein.
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Die Druckmaschine (2) kann einen Leitstand (8) aufweisen, zu dem das Auftragsystem (1) ggf. eine Verbindung hat. Ferner können ein oder mehrere Geber (7) für Bahnreferenzen vorhanden sein. Sie können der Druckmaschine (2) und/oder dem Auftragsystem (1) zugeordnet sein. Über diese Geber (7) ist eine Anpassung und Positionierung des Auftrags an die Bahngeschwindigkeit und die Bahninhalte, insbesondere die Druckbilder, möglich. Ein Geber (7) kann z. B. eine Messeinrichtung für die Geschwindigkeit der laufenden Bahn (3) oder eine Erfassungseinrichtung für Passermarken auf der Bahn (3) sein. Der oder die Geber (7) ist/sind ebenfalls mit dem Auftragsystem (1) verbunden.
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Das Auftragsystem (1) dient zum Auftrag von flüssigen Medien (38) auf die laufende Bahn (3). Diese Medien (38) können ein Klebstoff und/oder eine Falz- bzw. Befeuchtungsflüssigkeit sein, welche das Falten der Bahn erleichtert. Der Kleber kann z. B. ein Kaltleim sein, bei dem es sich z. B. um einen Dispersionskleber handelt. Der Kleber kann auch ein Hot-Melt sein. Der Klebstoff kann ein thixotropisches Verhalten zeigen und wird z. B. durch andauerndes Rühren dünnflüssig. Die Viskosität des Klebstoffs kann auch durch Druck in der gewünschten Weise beeinflusst und eingestellt werden.
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Das Auftragsystem (1) weist eine Auftrageinrichtung (9), eine Medienversorgung (10) und eine Steuereinrichtung (11) auf. Die Auftrageinrichtung (9) ist mit einem oder mehreren Auftragköpfen (14) ausgerüstet, die jeweils ein Piezo-Dosierventil (15) aufweisen. Die Auftragköpfe (14) sind mit der Steuereinrichtung (11) verbunden, welche wiederum über eine oder mehrere Signalverbindungen (34) mit einem oder mehreren Gebern (7) und/oder dem Leitstand (8) der Druckmaschine (2) verbunden ist. Hierbei sind Pre-Settings in der Druckmaschine (2) möglich, genauso wie eine Steuerdatenübertragung vom Leitstand (8).
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6 zeigt die Steuereinrichtung (11) in einem Schemaplan. Sie weist eine Steuereinheit (27) auf, die vorzugsweise als IPC-Steuerung, d. h. als industrielle Computersteuerung, ausgebildet und ggf. mit einer Anzeige (36), z. B. einem Monitor, verbunden ist. Eine weitere Steuereinheit (28) ist als Ventilsteuerung ausgebildet und mit der IPC-Steuerung (27) verbunden. Ferner kann eine Steuereinheit (29) vorhanden sein, die als Mediensteuerung ausgebildet und ihrerseits mit der IPC-Steuerung (27) verbunden ist. Die Steuereinheiten (28, 29) können mehrfach vorhanden sein. Ferner kann eine externe Steuereinheit (30) vorhanden sein, die z. B. als mobiles Bediengerät ausgebildet und mit der IPC-Steuerung (27) verbunden ist. Auch hierfür ist eine Mehrfachanordnung möglich.
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Die IPC-Steuerung (27) ist mit der ggf. mit Abstand angeordneten Steuereinheit (28) zur Ventilsteuerung über eine Steuerleitung (31) verbunden, die als Echtzeit-Ethernet-Steuerbus ausgebildet ist. Hierüber können Steuersignale in Echtzeit übertragen werden. Außerdem können Zustandsinformationen übertragen werden. Die Steuereinheiten (27, 28) können hierbei mit einer geeigneten Browsertechnologie ausgestattet und als Server ausgebildet sein. Statt eines Ethernet-Busses kann auch ein anderer internettauglicher und für die Steuersignalübertragung in Echtzeit geeigneter Bus eingesetzt werden.
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Die Steuerleitung (31) weist eine Taktzeit von weniger als 500 μs, vorzugsweise weniger als 300 μs auf. Für Bahngeschwindigkeiten von ca. 12 bis 15 m/s ist eine Taktzeit von ca. 200 μs geeignet. In der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform ist die Taktzeit noch kürzer und liegt bei 50 μs.
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An die Steuereinheit (28) sind in der gezeigten Ausführungsform mehrere Auftragköpfe (14) einzeln oder parallel über eine schnelle Steuerleitung (24) angeschlossen. Sie können von der Steuereinheit (28) für ein gleichzeitiges Öffnen und Schließen synchronisiert werden. Sie können auch in jeder anderen beliebigen Weise relativ zueinander gesteuert werden.
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Die Auftrageinrichtung (9) kann je nach Anordnung der Auftragköpfe (14) als Längsleimwerk (12) und/oder als Querleimwerk (13) ausgebildet sein. Hierfür können auch unterschiedliche örtliche Anordnungen gemäß 1 bis 3 vorhanden sein. Die Auftragköpfe (14) können das flüssige Medium (38) punktweise oder linienweise auf die laufende Bahn (3) auftragen und haben hierfür entsprechend unterschiedliche Öffnungszeiten ihrer Piezo-Dosierventile (15). In 1 ist z. B. eine längslaufende Klebstoffspur mit einem Auftrag (17) in Form von kleinen Klebstoffpunkten dargestellt. Auch Falzflüssigkeit kann auf diese Weise punkt- oder linienförmig aufgetragen werden.
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In der Ausführungsform von 1 und 2 befindet sich eine quer zur Bahnrichtung (5) ausgerichtete Reihe von Auftragköpfen (14) an einer oder mehreren Bahnen (3) vor dem Falzapparat (6). Sie kann ein Längsleimwerk (12) bilden, wobei einzelne Querlinien von Punkten (17) auch für eine Querleimung verwendbar sind. In der Variante von 3 ist zur Bildung eines Querleimwerks (13) eine Querreihe von Auftragköpfen (14) in einer ausgeleiteten Bahnschleife angeordnet.
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Die Auftrageinrichtung (9) kann verstellbar sein und eine Positioniereinrichtung (19) aufweisen. Hierfür können z. B. ein oder mehrere Auftragköpfe (14) an einem ggf. gemeinsamen Träger (20) angeordnet sein, der mittels der Positioniereinrichtung (19) in einer oder mehreren Achsen bzw. Richtungen verstellt werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist eine Einzelverstellung von ein oder mehreren Auftragköpfen (14) in einer oder mehreren Achsen gegenüber einem Träger (20) möglich. Hierüber kann z. B. der Abstand des Auftragkopfes (14) über der Bahn (3) eingestellt werden. Auch die seitliche Position der Auftragköpfe (14) gegenüber der Bahn (3) kann eingestellt werden. Die Positioniereinrichtung (19) hat hierfür einen oder mehrere steuerbare und mit Wegmesssystemen ausgerüstete Antriebe (nicht dargestellt) und ist über eine Steuerleitung (33) mit der IPC-Steuerung (27) verbunden. Hierüber ist eine ferngesteuerte Kopfpositionierung möglich.
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Der Auftragkopf (14) und sein Piezo-Steuerventil (15), welches ggf. auch mehrfach vorhanden sein kann, ist vorzugsweise für einen Spritzauftrag ausgebildet. Das flüssige Medium (38) wird durch das Piezo-Dosierventil (15) mit einer Geschwindigkeit emittiert, die wesentlich höher als die Geschwindigkeit der laufenden Bahn (3) ist. Die Emissionsgeschwindigkeit kann z. B. das dreifache bis sechsfache und mehr der Bahngeschwindigkeit betragen. Bei den aktuellen Rotationen sind Emissionsgeschwindigkeiten vom vierfachen bis fünffachen einsetzbar. Bei einer Bahngeschwindigkeit von 12 bis 15 m/s beträgt z. B. die Emissionsgeschwindigkeit ca. das fünffache der Bahngeschwindigkeit.
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Der Auftragkopf (14) bzw. das Piezo-Dosierventil (15) kann gemäß 4 in normaler Richtung zur Oberfläche der laufenden Bahn (3) ausgerichtet sein, wobei der Emissionsstrahl senkrecht auf die Bahnoberfläche trifft.
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5 zeigt eine Variante mit einer Schrägstellung des Auftragkopfes (14) zur laufenden Bahn (3). Der Anstellwinkel (α) kann so gewählt werden, dass der Emissionsstrahl schräg gegen die Laufrichtung (5) der Bahn (3) gerichtet ist. Der Anstellwinkel α kann ca. 15° bis 25°, vorzugsweise 20°, gegen die Normalenrichtung auf die laufende Bahn (3) betragen. Die Schrägstellung kann in beliebig geeigneter Weise erzeugt werden, z. B. durch die Positioniereinrichtung (19). 5 zeigt eine Variante, in der am Träger (20) ein entsprechender Adapter (21) für die Schrägstellung angeordnet ist.
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Das Piezo-Dosierventil (15) weist einen Ventilkopf mit einem abdichtbaren Sitz (nicht dargestellt) auf und besitzt einen Piezo-Aktor zur Betätigung des Ventilelements, insbesondere einer Ventilnadel. Dieser Aktor kann eine Kraft von ca. 20 bis 30 Newton haben. Die Öffnungsdauer des Piezo-Dosierventils (15) kann für einen punktförmigen Auftrag (17) je nach Bahngeschwindigkeit ca. 100 bis 300 μs betragen.
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Wie
4 und
5 verdeutlichen, können am Auftragkopf (
14) neben der Steuerleitung (
24) ein oder mehrere Medienleitungen (
22,
23) angeschlossen sein, die für Klebstoffe und/oder Falzflüssigkeiten vorgesehen sind und mit der Medienversorgung (
10) in Verbindung stehen. Für den Einsatz eines Hot-Melts kann im Auftragkopf (
14) eine Heizung (
16) vorhanden sein. Falzflüssigkeit kann auch zur Reinigung der Düse des Piezo-Dosierventils (
15) benutzt werden. Alternativ kann ein anderes Medium hierfür eingesetzt werden. Ferner weist das Piezo-Dosierventil (
15) an der Austrittsseite eine Abdeckung für die Austrittsdüse auf, die ggf. steuerbar ist und die ein Eintrocknen verhindern kann. Das Piezo-Dosierventil (
15) kann z. B. entsprechend der
DE 20 2004 002 167 U1 konstruktiv ausgebildet sein.
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Die Schalt- und Öffnungszeiten der Piezo-Dosierventile können je nach Geschwindigkeit der laufenden Bahn (3) und auch der Art des Bahnmaterials variieren. Die Punktgröße richtet sich u. a. nach der Saugfähigkeit des Bahnmaterials. Gestrichene Papiere saugen z. B. das Medium (38) weniger stark auf, wofür zur Erzielung der gleichen Punktgrößen eine geringere Schaltzeit als bei normalen saugfähigen Papieren eingesetzt wird.
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Die Medienversorgung (10) kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Sie weist ein auf konstanten Abgabedruck geregeltes Versorgungsmittel (25, 26) auf. Das Versorgungsmittel (25, 26) kann z. B. als Drucktank für Klebstoff ausgebildet sein. In einer Variante kann das Versorgungsmittel (26) als Vorratsbehälter für einen Klebstoff mit einer geregelten Pumpe, vorzugsweise einer Doppelmembranpumpe, ausgebildet sein. 1 deutet beide Varianten schematisch an. Die Medienversorgung (10) befördert das Medium (38), insbesondere den Klebstoff, mit einem Leimdruck von ca. 3 bis 6 bar zu den Auftragköpfen (14). Das Piezo-Dosierventil (15) kann in Anpassung seines Hubs an die Dosiermenge und die von der Bahngeschwindigkeit abhängige Punktgroße einen geeigneten Emissionsdruck für das flüssige Medium (38) haben. Der Druck im Piezo-Dosierventil (15) vor dem Düsenaustritt kann z. B. 50–100 bar betragen, wobei der Druck nach dem Düsenaustritt deutlich abfällt auf z. B. 4 bar. Die Viskosität des Klebstoffs kann z. B. ca. 100 bis 10.000 mPas betragen.
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Die Steuereinheit (29) für die Medienversorgung ist mit der Steuereinheit (27) direkt und über einen schnellen Bus verbunden. Die Steuereinheiten (27, 29) können in einem Rack gesteckt sein.
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An die Steuereinheit (29) können ein oder mehrere Geber (7) und/oder ein Leitstand (8) über eine Signalverbindung (34) angeschlossen sein. Die IPC-Steuerung (27) kann mit einem mobilen Bediengerät (30) über eine geeignete Steuerleitung, insbesondere einen Bus, verbunden sein. Dies kann insbesondere ein CAN-Bus sein. Ferner kann die IPC-Steuerung (27) eine Schnittstelle (37) für eine Fernwartung oder Fernsteuerung haben.
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Die Steuerleitungen oder Signalverbindungen (33, 34) können drahtgebunden oder drahtlos, z. B. über eine Funkstrecke, eine Infrarotverbindung oder dgl. realisiert sein.
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Abwandlungen der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform ist in verschiedener Weise möglich. Die ein oder mehreren Auftragköpfe (14) können in anderer Weise angeordnet und der Druckmaschine (2) zugeordnet sein. Sie können auch für einen Kontaktauftrag ausgelegt sein. Die Medienversorgung (10) kann in anderer Weise ausgeführt sein, wobei statt einer Doppelmembranpumpe, die besonders robust und verschleissfest ist, andere Umwälzpumpen, insbesondere Kolbenpumpen oder auch Proportional-Dosierventile eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Auftragsystem
- 2
- Druckmaschine
- 3
- Bahn, Druckbahn
- 4
- Umlenkrolle
- 5
- Laufrichtung
- 6
- Falzapparat
- 7
- Geber für Bahnreferenz
- 8
- Leitstand
- 9
- Auftrageinrichtung
- 10
- Medienversorgung
- 11
- Steuereinrichtung
- 12
- Längsleimwerk
- 13
- Querleimwerk
- 14
- Auftragkopf
- 15
- Piezo-Dosierventil
- 16
- Heizung
- 17
- Auftrag, Punkt, Linie
- 18
- Gestell
- 19
- Positioniereinrichtung
- 20
- Träger für Auftragkopf
- 21
- Adapter
- 22
- Versorgungsleitung, Leitung Klebstoff
- 23
- Versorgungsleitung, Leitung Falzflüssigkeit
- 24
- Steuerverbindung, Steuerleitung
- 25
- Versorgungsmittel, Drucktank
- 26
- Versorgungsmittel, Pumpe
- 27
- Steuereinheit, IPC-Steuerung
- 28
- Steuereinheit, Ventilsteuerung
- 29
- Steuereinheit, Mediensteuerung
- 30
- mobiles Bediengerät
- 31
- Steuerleitung, Ethernetbus
- 32
- Steuerleitung, Bus, CAN-Bus
- 33
- Steuerleitung
- 34
- Signalverbindung
- 35
- Speicher
- 36
- Anzeige, Monitor
- 37
- Schnittstelle Fernwartung
- 38
- flüssiges Medium, Klebstoff, Falzflüssigkeit
- α
- Anstellwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 29713744 U1 [0002]
- DE 202004002167 U1 [0003, 0036]
- DE 69605748 T2 [0004]
- DE 60303504 T2 [0005]
