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Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufwickelvorrichtung zum Aufwickeln eines im Wesentlichen elektrisch isolierenden Bahnmaterials.
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Aufwickelvorrichtungen zum Aufwickeln von Bahnmaterial kommen insbesondere in Rotationsdruckmaschinen zum Einsatz, um bahnförmigen Bedruckstoff auf einer Rolle aufzuwickeln.
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In einem Druckwerk einer Rotationsdruckmaschine rollen Druckzylinder (auch „Druckformzylinder“ genannt) und Gegendruckzylinder (auch „Presseur“ genannt) gegensinnig aufeinander ab. Unterschieden werden Rollen- und Bogendruckmaschinen, je nachdem, ob ein bahn- oder bogenförmiger Bedruckstoff verarbeitet wird. Bei Rollendruckmaschinen wird der bahnförmige Bedruckstoff von einer Abwickelrolle abgezogen und nach dem Bedrucken entweder auf eine Aufwickelrolle aufgewickelt oder von einer Stanze in Bahnabschnitte bzw. Zuschnitte zerteilt und die Bahnabschnitte bzw. Zuschnitte werden aufeinandergestapelt. Der aufgewickelte, bahnförmige Bedruckstoff wird ggfs. später in Abschnitte bzw. Zuschnitte zerschnitten. Beim Rotationstiefdruck nimmt der Druckzylinder in Näpfchen seiner Oberfläche Farbe aus einer Farbwanne auf. Der Überschuss wird abgerakelt. Die Farbe wird auf den zwischen Druckzylinder und Gegendruckzylinder durchlaufenden Bedruckstoff übertragen.
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Elektrostatische Druckhilfen verbessern die Farbübertragung vom Druckzylinder auf den Bedruckstoff und erhöhen damit die Druckqualität. Hierzu wird im Bereich des Druckspaltes zwischen Druckzylinder und Gegendruckzylinder ein elektrisches Feld erzeugt, das auf die Farbe in den Näpfchen des Druckzylinders eine Kraft ausübt, die den Übergang der Farbe auf den Bedruckstoff intensiviert und die Druckqualität steigert.
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Bei bekannten elektrostatischen Druckhilfen liegt der Druckzylinder aus einem elektrisch leitenden Material (z.B. aus einem Metall) an Masse. Der Gegendruckzylinder bzw. Presseur hat am Umfang eine (halb-)leitende Schicht, auf die eine Hochspannung übertragen wird, die in der Regel eine negative Polarität aufweist. Die Schicht am Umfang ist meistens halbleitend, um die elektrischen Ströme gering zu halten und die Erzeugung von Funken zu vermeiden, die beim Arbeiten mit Lösemittelfarben zur Entflammung oder Explosion führen könnte. Insbesondere beim Arbeiten mit Wasserfarben kann auch mit einer höherleitenden bzw. hochleitenden Schicht am Umfang des Presseurs gearbeitet werden.
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Unter einer halbleitenden Schicht wird eine Schicht mit einem hohen elektrischen Widerstand verstanden, der den elektrischen Strom stark reduziert, jedoch noch einen gewissen elektrischen Strom hindurchlässt. Der elektrische Widerstand der Schicht wird beispielsweise mit einer Messanordnung mit zwei parallelen Gabeln gemessen, die jeweils einen mit Leitungswasser (Stadtwasser) befeuchteten Lederstreifen mit einer Länge von etwa 8 cm und einer Breite von etwa 1 cm halten, so dass die beiden parallelen Lederstreifen etwa 10 cm Abstand voneinander haben. Die beiden parallelen Lederstreifen werden auf einer Länge von 8 cm um die Außenseite der Schicht geschlungen. Es wird eine Messspannung von 1.000 Volt angelegt. Mit dieser Messanordnung werden bei für den vorliegenden Zweck besonders geeigneten halbleitenden Schichten Widerstände im Bereich von etwa 1 MΩ bis 20 MΩ gemessen. Bei höherleitenden Schichten liegen die mit dieser Messanordnung gemessenen Widerstände deutlich darunter und bei hochleitenden Schichten sind sie noch sehr viel geringer.
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Zum Übertragen der Hochspannung auf den Presseur dienen beispielsweise Aufladeelektroden, die auf den Umfang des Presseurs gerichtet sind und die Ladung an die (halb-)leitende Schicht am Umfang des Presseurs abgeben, die auf einer isolierenden Schicht sitzt (sogenanntes „Top-Loading“). Dabei ist der Widerstand der isolierenden Schicht bevorzugt so gewählt, dass sie eine langsame Entladung des Presseurs nach dem Abschalten der Druckmaschine ermöglicht. Besonders geeignete isolierende Schichten haben einen Widerstand im Bereich von etwa einem bis zwei Gigaohm, gemessen mit einer Vorrichtung der oben erläuterten Art, wobei nur ein Lederstreifen um die Außenseite der Schicht geschlagen und der Widerstand zwischen den Lederstreifen und Maschinenmasse gemessen wird.
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Andere Aufladeelektroden sind auf zumindest eine Stirnseite des Presseurs gerichtet und geben die Ladung an eine leitende bzw. hochleitende Schicht unterhalb einer (halb-)leitenden Schicht ab, die an einer Stirnseite des Presseurs freiliegt (sogenannte „Seitenaufladung“). Ferner sind an der Stirnseite angeordnete Aufladeelektroden bekannt, die mit einer leitenden Platine an der Stirnseite des Presseurs zusammenwirken, die elektrisch mit einer (hoch-)leitenden Schicht verbunden ist. Die (hoch-)leitende Schicht unterhalb der (halb-)leitenden Schicht sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Ladung über die Länge des Presseurs.
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Des Weiteren bekannt sind Einrichtungen zum Übertragen der Hochspannung auf eine Stirnseite des Presseurs, die nach dem Transformatorprinzip arbeiten. An der Stirnseite ist eine feststehende Primärspule angeordnet und diese ist einer an der Stirnseite des Presseurs fixierte, mitdrehende Sekundärspule zugeordnet.
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Eine „Direktaufladung“ erfolgt beispielsweise über Schleiferkontakte oder Bürsten am Umfang oder einer Stirnseite des Presseurs oder über elektrisch leitfähige Wälzlager, die eine Welle des Presseurs lagern oder über die der Presseur auf einer Achse gelagert ist, oder über ein Fluidübertragungssystem gemäß
EP 1 780 011 B1 . Vorzugsweise besteht hier der Presseur aus einem metallischen, elektrisch leitfähigen Werkstoff (z.B. Stahl) mit einer halbleitenden Schicht am Umfang.
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Die (halb-)leitende Schicht am Umfang des Presseurs ist z.B. aus Gummi oder Polyurethan mit eingebetteten elektrisch leitfähigen Partikeln (z.B. Graphit). Eine (hoch-)leitende Schicht kann ebenfalls aus Gummi oder Polyurethan mit einem entsprechend höheren Anteil elektrisch leitfähiger Partikel hergestellt werden. Hierbei kann es sich aber auch um eine metallische Schicht handeln. Eine isolierende Schicht wird beispielsweise ebenfalls aus Gummi oder Polyurethan, jedoch mit einer entsprechend geringen Anzahl elektrisch leitfähiger Partikel oder ohne elektrisch leitfähige Partikel hergestellt. Bei Sleeves kann die Sleevehülse (i.d.R. aus GFK) zugleich die isolierende Schicht sein.
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Rotationsdruckmaschinen weisen meist mehrere hintereinander angeordnete Druckwerke auf, um verschiedene Farben auf den Bedruckstoff aufzubringen. Nachteilig ist, dass der Bedruckstoff infolge der elektrostatischen Aufladung durch elektrostatische Druckhilfen sehr hohe Ladungen annehmen kann, die eine nachfolgende Verarbeitung beeinträchtigen. So kann es beispielsweise bei einem Transportieren oder Schneiden einer den bedruckten Bedruckstoff umfassenden Rolle zu Spannungsüberschlägen kommen, die Druckereiarbeiter gefährden. Die Ladungen werden in der Rolle ähnlich gespeichert, wie in einem Wickelkondensator. Wenn der bahnförmige Bedruckstoff zugeschnitten wird und beim Arbeiten mit Bögen kann es aufgrund der hohen Ladungen Probleme beim Stapeln der Zuschnitte bzw. Bögen und beim Abziehen einzelner Zuschnitte bzw. Bögen von den Stapeln sowie zu Spannungsüberschlägen kommen, die Druckereiarbeiter gefährden. Dies ist bei Einsatz von Papier als Bedruckstoff und verstärkt bei Einsatz von Kunststofffolie und von Verbundstoffen zu beobachten, die beispielsweise Kunststoff-, Papier- und Aluminiumfolien umfassen.
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EP 1 914 071A beschreibt eine Rotationsdruckmaschine mit mehreren, in Durchlaufrichtung des Bedruckstoffes hintereinander angeordneten Druckwerken, die jeweils einen Druckzylinder und eine diesem zugeordnete elektrostatische Druckhilfe aufweisen, wobei die elektrostatischen Druckhilfen mindestens zweier Druckwerke verschiedene Polaritäten aufweisen. Dadurch, dass mindestens eine elektrostatische Druckhilfe mit negativer und mindestens eine elektrostatische Druckhilfe mit positiver Polarität vorhanden ist, wird einer übermäßigen Aufladung des Bedruckstoffes entgegengewirkt und werden ungewollte Entladungen des bedruckten Bedruckstoffes und Gefährdungen der Druckereiarbeiter vermieden.
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Zu unerwünschten Aufladungen von Rollen aus elektrisch im Wesentlichen isolierendem Bahnmaterial kann es ferner in Rollenschneidern kommen, in denen Folien von Mutterrollen abgewickelt, geschnitten und auf Tochterrollen aufgewickelt werden. Dazu kann es ferner beim Aufwickeln von Folien in Folienextrusionsmaschinen und in Kaschiermaschinen kommen.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Aufwickelvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die unerwünschte Aufladungen des Bahnmaterials noch weiter reduziert.
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Die Aufgabe wird durch eine Aufwickelvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Aufwickelvorrichtung für ein elektrisch im Wesentlichen isolierendes Bahnmaterial umfasst eine Aufwickelrolle, auf die das Bahnmaterial aufwickelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle vorhanden ist und die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial mit mindestens einer elektrischen Hochspannungsquelle positiver oder negativer Polarität verbunden ist.
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Ein elektrisch im Wesentlichen isolierendes Bahnmaterial ist z.B. eine Kunststofffolie oder eine Verbundfolie, die einen Kunststoff enthält. Die Verbundfolie enthält den Kunststoff beispielsweise in Form einer Kunststofffolie oder in Form einer aufextrudierten Schicht oder in Form von aufgebrachten Kunststoffpartikeln. Zusätzlich umfasst die Verbundfolie z.B. eine Metallfolie oder eine Papierbahn oder eine Kartonbahn oder eine weitere Kunststofffolie. Zudem kann die Verbundfolie mehrere beliebige der vorgenannten Bestandteile in Kombination umfassen. Vorzugsweise ist das Bahnmaterial ein Bedruckstoff.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Aufladung der Rolle aus dem Bahnmaterial am besten vermieden oder gering gehalten werden kann, wenn die Aufladung des Bahnmaterials durch Zufuhr von Ladung entgegengesetzter Polarität mittels einer Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle kompensiert wird, sodass das Bahnmaterial nahezu oder vollständig entladen wird. Durch Zufuhr der kompensierenden Ladung auf das Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle wird vermieden, dass das Bahnmaterial vor dem Aufwickeln eine Laufstrecke durchläuft, in der es nach der kompensierenden Ladungszufuhr erneut auflädt und eine Wickelrolle mit unerwünschten Aufladungen hergestellt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung mit einer elektrischen Hochspannungsquelle positiver Polarität verbunden. Hierdurch wird die zumeist negative Aufladung des Bahnmaterials vor dem Aufwickeln auf die Aufwickelrolle kompensiert. Die Erfindung bezieht aber auch Ausgestaltungen ein, bei denen eine elektrische Hochspannungsquelle negativer Polarität mit der Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial verbunden ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt das Umlenken des Bahnmaterials auf die Aufwickelrolle durch eine Anpresswalze, die auf dem Umfang der Aufwickelrolle abrollt und über die das Bahnmaterial auf die Aufwickelrolle umgelenkt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die Umlenkung durch eine Umlenkrolle, die in einem Abstand von der Aufwickelrolle parallel zu dieser angeordnet ist und über die das Bahnmaterial auf die Aufwickelrolle und/oder auf die Anpresswalze gelenkt wird.
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Die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial in der Aufwickelvorrichtung kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial eine Anpresswalze, die am Bahnmaterial auf dem Umfang der Aufwickelrolle anliegt, um darauf gegensinnig zur Aufwickelrolle abzurollen, wobei die Anpresswalze am Umfang eine elektrisch (halb-)leitende Schicht aufweist, eine Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf die elektrisch (halb-)leitende Schicht der Anpresswalze vorhanden ist und die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf die (halb-)leitende Schicht mit der elektrischen Hochspannungsquelle verbunden ist. Hierbei wird eine Anpresswalze zum Aufbringen der elektrischen Ladung auf das Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle herangezogen. Hierbei kann es sich um eine ohnehin für das enge Aufwickeln des Bahnmaterials auf die Aufwickelrolle vorhandene Anpresswalze handeln. Ferner kann es sich hierbei um eine gesonderte Anpresswalze handeln, die dem Zuführen der elektrischen Ladung zum Bahnmaterial dient und an einer Stelle am Umfang der Aufwickelrolle positioniert ist, an der das Bahnmaterial bereits eng an der Aufwickelrolle anliegt, wofür eine weitere Anpresswalze vorhanden sein kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist die Anpresswalze wie ein Presseur mit einer (halb-)leitenden Schicht am Umfang ausgebildet. Die Ausführungen zu Presseuren am Anfang dieser Beschreibung gelten entsprechend für die Anpresswalze der Aufwickelvorrichtung. Ferner können die bekannten Einrichtungen zum Übertragen elektrischer Ladung auf Presseure auch für die Übertragung elektrischer Ladung auf die Anpresswalze herangezogen werden. Dementsprechend gelten die Ausführungen zu Beginn dieser Beschreibung über die Übertragung elektrischer Ladung auf die Außenschicht des Presseurs durch ein Top-Loading-System, ein Seitenaufladungs-System (Side Loading) oder ein Kernaufladungs-System (Core Charging) entsprechend für die Aufladung der Anpresswalze.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial eine Aufladeelektrode, die auf das Bahnmaterial auf dem Umfang der Aufwickelrolle und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle gerichtet ist, wie bei dem eingangs beschriebenen „Top-Loading“ eines Presseurs.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial eine Direktaufladeeinrichtung mit mindestens einer auf dem Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle anliegenden, elektrisch leitfähigen Bürste oder flexiblem, elektrisch (halb-)leitenden Lappen, der mit der elektrischen Hochspannungsquelle verbunden ist. Diese Übertragung elektrischer Ladung erfolgt wie bei der bekannten Direktaufladung auf den Umfang eines Presseurs.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Anpresswalze oder die Aufladeelektrode oder die Direktaufladeeinrichtung an einer verlagerbaren Haltevorrichtung gehalten, die ausgebildet ist, die Anpresswalze oder Nadelelektrode oder Direktaufladeeinrichtung in radialer Richtung zur Aufwickelrolle zu verlagern, sodass der Abstand der Anpresswalze oder der Aufladeelektrode oder der Direktaufladeeinrichtung zur Anpresswalze unabhängig vom Durchmesser des aufgewickelten Bahnmaterials konstant bleibt. Dies begünstigt ein gleichmäßiges Entladen des Bahnmaterials auf der Aufwickelrolle. Die Haltevorrichtung ist bevorzugt bei einer Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial mittels einer Anpresswalze vorhanden. Alternativ kann der veränderliche Umfang der Aufwickelrolle durch eine Anpresswalze kompensiert werden, die zumindest am Umfang eine elastische Schicht aufweist. Insbesondere wenn die Ladung über eine Aufladeelektrode oder eine Direktaufladeeinrichtung dem Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle zugeführt wird, kann auf eine verlagerbare Haltevorrichtung verzichtet werden. Der variierende Umfang der Aufwickelrolle kann ggf. durch eine veränderliche Spannung an der Aufladeelektrode oder die Flexibilität der Bürsten, Lappen oder andere Direktaufladeeinrichtung kompensiert werden.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung eine Umlenkrolle, über die das Bahnmaterial der Aufwickelrolle zugeführt wird, weist die Umlenkrolle eine elektrisch (halb-)leitende Schicht am Umfang auf, ist eine Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf die elektrisch (halb-)leitende Schicht der Umlenkrolle vorhanden und die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf die (halb-)leitende Schicht der Umlenkrolle mit der Hochspannungsquelle verbunden. Bei dieser Ausgestaltung kann die Umlenkrolle wie ein zu Beginn der Beschreibung beschriebener Presseur ausgebildet sein. Die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf die (halb-)leitende Schicht der Umlenkrolle kann wie ein zu Beginn der Beschreibung beschriebenes Top-Loading-System, Seitenaufladungs-System oder Kernaufladungs-System für einen Presseur ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Aufwickelvorrichtung eine Umlenkrolle auf, die in einem Abstand von der Aufwickelrolle mit zu deren Drehachse paralleler Drehachse so angeordnet ist, ist das Bahnmaterial über die Umlenkrolle zur Anpresswalze umgelenkt und von der Anpresswalze gegen den Umfang der Aufwickelrolle gepresst. Bei dieser Ausgestaltung ist ein besonders großer Teil des Umfanges der Anpresswalze von dem Bahnmaterial umschlungen. Bevorzugt wird die elektrische Ladung zum Kompensieren der Ladung des Bahnmaterials über die Anpresswalze aufgebracht. Sie kann aber auch über die Umlenkrolle aufgebracht werden. Aufgrund der großen Umschlingung ist das Aufbringen der kompensierenden Ladung besonders effektiv.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial über eine Umschalteinrichtung mit einer Hochspannungsquelle positiver Polarität und einer Hochspannungsquelle negativer Polarität verbunden. Bei dieser Ausführungsart kann in Abhängigkeit von der Aufladung des Bahnmaterials kompensierende Ladung positiver Polarität oder negativer Polarität zugeführt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Umschalteinrichtung Mittel zum verzögerten Umschalten, sodass beim Umschalten von einer Hochspannungsquelle der einen Priorität auf eine Hochspannungsquelle der anderen Polarität keine Spannungen ungleicher Polarität gleichzeitig an die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial anliegen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung liefert die Hochspannungsquelle eine einstellbare Hochspannung an die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial. Bei dieser Ausgestaltung kann in Abhängigkeit von der Aufladung des Bahnmaterials die Höhe der Hochspannung eingestellt werden, um die Ladung des Bahnmaterials besser zu neutralisieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist mindestens eine Feldstärkemesseinrichtung vorhanden, durch deren Erfassungsbereich hindurch das Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle verlagert wird, wobei die Feldstärkemessvorrichtung die Aufladung ermittelt, die das Bahnmaterial aufweist, welche mit mindestens einer Steuerungseinrichtung verbunden ist, die mit der Hochspannungsquelle und/oder der Umschalteinrichtung verbunden ist, um in Abhängigkeit von der von der Feldstärkemesseinrichtung gemessenen Aufladung des Bahnmaterials an die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial eine Hochspannung bestimmter Höhe und/oder Polarität anzulegen. Bei dieser Ausgestaltung werden automatisch die Höhe und/oder die Polarität der Hochspannung für das Kompensieren der Aufladung des Bahnmaterials eingestellt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuerungseinrichtung so ausgebildet, dass sie an die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung eine Hochspannung mit einer Höhe und/oder Polarität anlegt, die eine minimale Aufladung des auf die Aufwickelrolle aufgewickelten Bahnmaterials bewirkt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Feldstärkemessvorrichtung am Umfang oder mindestens einer Stirnseite der Aufwickelrolle angeordnet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Aufwickelvorrichtung eine Wechselwickelrollenvorrichtung. Bei einer Wechselwickelrollenvorrichtung sind zwei Aufwickelpositionen vorhanden, in denen abwechselnd das Bahnmaterial auf einer Aufwickelrolle aufgewickelt wird. Eine Wechselrollenvorrichtung ist so ausgebildet, dass bei vollständigem Aufwickeln einer Aufwickelrolle das nachfolgende Bahnmaterial abgeschnitten und auf der jeweils anderen Aufwickelrolle aufgewickelt wird. Hierfür wird die fertig gewickelte Aufwickelrolle aus der Aufwickelposition herausgeschwenkt und aus der Aufwickelvorrichtung entnommen und eine neu aufzuwickelnde Aufwickelrolle in der Aufwickelposition gewickelt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Aufwickelvorrichtung Bestandteil einer Rotationsdruckmaschine bzw. einer Rollendruckmaschine. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung handelt es sich um eine Tiefdruckmaschine, Flexodruckmaschine, Offsetdruckmaschine, Hochdruckmaschine, Flachdruck-maschine oder Siebdruckmaschine.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Aufwickelvorrichtung Teil einer Rollenschneidmaschine.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Aufwickelvorrichtung Teil einer Folienextrusionsmaschine.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Aufwickelvorrichtung Teil einer Kaschiermaschine.
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Ferner kann die erfindungsgemäß Aufwickelvorrichtung in anderen Einsatzbereichen zum Einsatz kommen, bei denen Bahnmaterial aus elektrisch im Wesentlichen isolierenden Material zu einer Rolle aufgewickelt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Rotationsdruckmaschine mit mehreren Druckwerken und diesen umschaltbar zugeordneten Hochspannungsquellen unterschiedlicher Polarität in einer grobschematischen Ansicht;
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2 Hochspannungsgeneratoren unterschiedlicher Polarität mit Umschalteinrichtungen und Presseuren mit verschiedenen Aufladesystemen in grobschematischer Ansicht;
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3 eine alternative Rotationsdruckmaschine in grobschematischer Ansicht;
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4 eine erfindungsgemäße Wickelvorrichtung mit einer Anpresswalze mit Top-Loading-System in einer grobschematischen Ansicht;
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5 eine alternative erfindungsgemäße Aufwickelvorrichtung mit Aufwickelwalze mit Kernaufladungs-System.
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Bei der nachfolgenden Erläuterung verschiedener Ausführungsbeispiele sind übereinstimmend bezeichnete Komponenten mit denselben Bezugsziffern versehen.
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Die 1 bis 3 sind Ausführungsbeispiele von Rotationsdruckmaschinen mit elektrostatischen Druckhilfen, die durch die erfindungsgemäße Aufwickelvorrichtung ergänzt werden können. Die 1 bis 3 beschreiben nicht die Erfindung, sondern dienen nur dem besseren Verständnis des technischen Hintergrundes der Erfindung.
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Gemäß 1 weist eine Rotationsdruckmaschine vier hintereinander angeordnete Druckwerke 1.1 bis 1.4 auf. Jedes Druckwerk 1.1 bis 1.4 hat einen metallischen, elektrisch leitfähigen Druckzylinder 2.1 bis 2.4, der über elektrisch leitfähige Lager elektrisch an Masse anliegt. Ferner hat jedes Druckwerk 1.1 bis 1.4 eine elektrostatische Druckhilfe 3.1 bis 3.4.
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Jede elektrostatische Druckhilfe 3.1 bis 3.4 weist einen Presseur 4.1 bis 4.4 auf, der ein Gegendruckzylinder ist, der auf dem Druckzylinder 2.1 bis 2.4 abrollt. Ferner hat jede elektrostatische Druckhilfe 3.1 bis 3.4 eine Hochspannungsquelle positiver Polarität 5.1 bis 5.4 und eine Hochspannungsquelle negativer Polarität 6.1 bis 6.4. Die Hochspannung jeder Hochspannungsquelle 5.1 bis 5.4 und 6.1 bis 6.4 ist vorzugsweise einstellbar.
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Jedes Druckwerk 1.1 bis 1.4 umfasst eine Umschalteinrichtung 7.1 bis 7.4, wobei jede Umschalteinrichtung 7.1 bis 7.4 mit einer Hochspannungsquelle positiver Polarität 5.1 bis 5.4 und einer Hochspannungsquelle negativer Polarität 6.1 bis 6.4 verbunden ist.
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Jede Umschalteinrichtung 7.1 bis 7.4 ist über eine Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung 8.1 bis 8.4 mit einer (halb-)leitenden Schicht des Presseurs 4.1 bis 4.4 desselben Druckwerkes 1.1 bis 1.4 verbunden. Jeder Presseur 4.1 bis 4.4 bildet gemeinsam mit der Einrichtung zum Übertragen einer elektrischen Ladung 8.1 bis 8.4 eine Einrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Feldes 9.1 bis 9.4 im Druckspalt 10.1 bis 10.4 zwischen Druckzylinder 2.1 bis 2.4 und Presseur 4.1 bis 4.4.
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Von einer Abwickelrolle 11 wird ein Bedruckstoff 12 zwischen den Druckzylindern 2.1 bis 2.4 und Presseuren 4.1 bis 4.4 aufeinanderfolgender Druckwerke 1.1 bis 1.4 hindurchgeführt. Hierbei sind zwischen den Druckwerken 1.1 bis 1.4 jeweils Umlenk- und/oder Ausgleichsrollen 13.1 bis 13.4 und 14.1 bis 14.4 vorhanden, über die der Bedruckstoff 12 hinweggeführt wird. Hinter den Druckwerken 1.1 bis 1.4 wird der Bedruckstoff 12 auf eine Aufwickelrolle 15 geführt.
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Ein Feldstärkesensor 16 ist neben dem Bedruckstoff 12 unmittelbar vor dem Auflaufen auf die Aufwickelrolle 15 angeordnet.
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Ferner ist hinter jedem Druckwerk ein weiterer Feldstärkesensor 17.1 bis 17.4 angeordnet, der dem Bedruckstoff 12 an einer Umlenkrolle 14.1 bis 14.4 zugeordnet ist.
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Jedes Druckwerk 1.1 bis 1.4 hat eine Steuerungseinrichtung 18.1 bis 18.4 zum Steuern der elektrostatischen Druckhilfe 3.1 bis 3.4. Die Steuerungseinrichtungen 1.1 bis 1.4 sind untereinander über einen Datenbus 19 verbunden.
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Ferner sind die Steuerungseinrichtungen 18.1 bis 18.4 über den Datenbus 19 mit einer Hauptsteuerung 18.5 verbunden.
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Der Feldstärkesensor 16 ist über den Datenbus 19 mit den Steuerungseinrichtungen 18.1 bis 18.5 verbunden.
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Jeder weitere Feldstärkesensor 17.1 bis 17.4 ist mit der Steuerungseinrichtung 18.1 bis 18.4 desselben Druckwerkes 1.1 bis 1.4 und/oder mit dem Datenbus 19 verbunden.
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Beim Betrieb der Rotationsdruckmaschine wird der Bedruckstoff 12 von der Abwickelrolle 11 abgewickelt, durch die Druckwerke 1.1 bis 1.4 hindurchgeführt und auf die Aufwickelrolle 15 aufgewickelt. In den Druckwerken 1.1 bis 1.4 wird er mit verschiedenen Farben bedruckt.
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Von den Steuerungseinrichtungen 18.1 bis 18.4 werden die Umschalteinrichtungen 7.1 bis 7.4 so gesteuert, dass an dem in Durchlaufrichtung letzten eingesetzten Druckwerk 1.4 eine Hochspannung positiver Polarität anliegt. Die Polaritäten der den in Durchlaufrichtung vorgeordneten eingesetzten Druckwerke 1.1 bis 1.3 zugeführten Hochspannungen werden von den Steuerungseinrichtungen 18.1 bis 18.4 so eingestellt, dass der Feldstärkesensor 16 vor der Aufwickelrolle 15 eine minimale Aufladung des Bedruckstoffes 12 misst. Hierfür werden beispielsweise den Druckwerken 1.1 und 1.3 Hochspannungen negativer und dem Druckwerk 1.2 eine Hochspannung positiver Polarität zugeführt.
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Gemäß 2 kann die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung 8.1 bis 8.4 auf die (halb-)leitende Schicht des Presseurs 4.1 bis 4.4 unterschiedlich ausgeführt sein. Sämtliche Ausführungen weisen einen Presseur 4.1 bis 4.4 mit einem metallischen Kern 20 auf. Bei den Ausführungen von 2a bis c weist der Kern eine drehende Welle 21 auf, die in Wälzlagern 22.1, 22.2 gelagert ist. Bei den Ausführungen von 2a und b sind die Wälzlager 22.1, 22.2 geerdet. Bei der Ausführung gemäß 2c sind die Wälzlager 22.1, 22.2 durch Isolierungen von Masse getrennt.
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Bei den Ausführungen von 2d bis f ist der metallische Kern 20 über Wälzlager 22.1, 22.2 auf einer feststehenden Achse 24 gelagert. Die Achse 24 ist in Isolierelementen 23.1, 23.2 gehalten und gegenüber Masse isoliert.
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Bei der Ausführung von 2a ist außen auf dem Außenumfang des metallischen Kerns 20 eine Isolierschicht 25 angeordnet. Außen auf der Isolierschicht 25 sitzt unmittelbar eine (halb-)leitende Schicht 26 des Presseurs 4.1 bis 4.4.
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Bei der Ausführung von 2b ist auf den Außenumfang des metallischen Kerns 20 eine Isolierschicht 25 angeordnet und auf dem Außenumfang der Isolierschicht 25 eine elektrisch hochleitende Schicht 27, auf deren Außenumfang wiederum die (halb-)leitende Schicht 26 des Presseurs 4.1 bis 4.4 sitzt. Bei der Ausführung von 2f ist auf dem Außenumfang des metallischen Kerns 20 eine elektrisch hochleitende Schicht 27 angeordnet, auf deren Außenumfang die (halb-)leitende Schicht 26 des Presseurs 4.1 bis 4.4 sitzt.
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Bei der Ausführung von 2a wird die elektrische Ladung über eine Nadelelektrode 28 von außen der Schicht 26 des Presseurs 4.1 bis 4.4 zugeführt (Top Loading). Die Isolierschicht 25 verhindert, dass die Ladung nach Masse abfließt.
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Bei 2b wird die Ladung über die eine Aufladeelektrode 29 zu einer Stirnseite des Presseurs 4.1 bis 4.4 der elektrisch hochleitenden Schicht 27 zugeführt (Side Loading) und von dieser gleichmäßig innen über die Schicht 26 verteilt. Auch hier verhindert die Isolierschicht 25 ein Abfließen zur Masse.
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Bei
2c wird die Hochspannung über die Welle
21 zugeführt (Core Charge Loading), beispielsweise mittels eines Fluidübertragungssystems
30 gemäß
EP 1 780 011 B1 oder mittels Bürsten. Über den metallischen Kern
20 wird die Ladung gleichmäßig auf die Innenseite der Schicht
26 verteilt. Die Isolierelemente
23.1,
23.2 verhindern ein Abströmen zur Masse.
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Bei der Ausführung von 2d wird die Ladung über die feststehende Achse 24 und die Wälzlager 22.1, 22.2 dem metallischen Kern 20 zugeführt (Core Charge Loading). Über den Außenumfang wird die Ladung gleichmäßig auf die Schicht 26 verteilt. Die Isolierelemente 23.1, 23.2 verhindern auch hier ein Abströmen der Ladung zur Masse.
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Bei 2e wird die Ladung der Schicht 26 wiederum über eine Nadelelektrode 28 zugeführt (Top Loading). Hier verhindern die Isolierelemente 23.1, 23.2 ein Abströmen zur Masse hin.
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Gemäß 2f wird die Ladung wiederum über eine Aufladeelektrode 29 an einer Stirnseite der hochleitenden Schicht 27 zugeführt (Side Loading). Hier verhindern die Isolierelemente 23.1, 23.2 ein Abfließen der Ladung zur Masse. Bei dieser Ausführung kann auf eine der Isolierungen verzichtet werden.
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Gemäß 1 sind der Presseur 4.1 bis 4.4 und die Einrichtung zum Übertragen der elektrischen Ladung 8.1 bis 8.4 wie in 2c oder d ausgebildet.
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Die Rotationsdruckmaschine von 3 unterscheidet sich von der von 1 dadurch, dass die Presseure 4.1 bis 4.4 und die Einrichtungen zum Übertragen der elektrischen Ladung 8.1 bis 8.4 wie in 2a oder 2e ausgebildet sind.
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Gemäß 4 weist eine erfindungsgemäße Aufwickelvorrichtung eine Umlenkrolle 30 auf, über die das Bahnmaterial (Bedruckstoff) 12 zu einer Anpresswalze 31 umgelenkt wird. Über die Anpresswalze 31 wird das Bahnmaterial 12 einer Aufwickelrolle 15 zugeführt.
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Die Anpresswalze 31 weist am Umfang eine Isolierschicht 32 und am Umfang der Isolierschicht 32 eine (halb-)leitende Schicht 33 auf. Somit ist die Anpresswalze 31 entsprechend dem Presseur von 2a aufgebaut.
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Eine Aufladeelektrode 28, die z.B. als Nadelelektrode ausgebildet ist, ist in einem Abstand von der Anpresswalze 31 parallel zu deren Drehachse angeordnet. Die Aufladeelektrode 28 ist über eine elektrische Leitung und eine Umschalteinrichtung mit einem positiven und einem negativen Hochspannungsgenerator verbunden.
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Über die Umlenkrolle 30 und die Anpresswalze 31 wird das Bahnmaterial 12 der Aufwickelrolle 15 zugeführt. Die Anpresswalze 31 presst das Bahnmaterial 12 gegen die Aufwickelrolle 15. Hierbei wird die (halb-)leitende Schicht 33 der Anpresswalze 31 von der Aufladeelektrode 28 so aufgeladen, dass vorhandene Ladungen auf dem Bahnmaterial 12 kompensiert bzw. das Bahnmaterial 12 entladen wird. Folglich ist das Bahnmaterial 12 auf der Aufwickelrolle 15 ohne unerwünschte Aufladungen aufwickelbar.
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Das Ausführungsbeispiel von 5 unterscheidet sich von dem zuvor Beschriebenen dadurch, dass die Anpresswalze 31 einen elektrisch leitfähigen Kern 34 und eine (halb-)leitende Schicht 33 am Umfang aufweist. Elektrische Ladung wird dem Kern 34 über ein Kern-Aufladesystem zugeführt. Durch diese Maßnahme werden ebenso Ladungen auf dem Bahnmaterial 12 kompensiert bzw. entladen und erreicht, dass das Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle 15 keine unerwünschten Ladungen enthält.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1780011 B1 [0010, 0068]
- EP 1914071 A [0013]
