DE3811873A1

DE3811873A1 - Embossing apparatus for ink transfer rollers

Info

Publication number: DE3811873A1
Application number: DE19883811873
Authority: DE
Inventors: Kurt Zecher; Wolfgang Dr Ing Schauer; Guenter Eisner
Original assignee: Kurt Zecher GmbH
Current assignee: Kurt Zecher GmbH
Priority date: 1988-04-09
Filing date: 1988-04-09
Publication date: 1989-10-26

Abstract

An embossing apparatus for ink transfer rollers (W) has an embossing diamond (D) with an embossing oscillator (PS) which is arranged on a support (S) to be displaceable parallel to the rotatably mounted roller (W), which is connected to a rotary drive (A), and connected to a propulsion drive (VS). The oscillator frequency and embossing accuracy are to be increased. The embossing oscillator (PS) consists of a high-magneto-striction magnetostriction bar (MS), which is subjected axially to a field of an electromagnet. The average distance of the embossing diamond (D) from the surface of the roller (W) is determined by a spring-loaded support reel (SR), which is supported on the roller surface, to which end the embossing oscillator (PS) is mounted on a cruciform support (K) on the support (S). Ink transfer rollers of high accuracy, especially for the production of ink prints, can be produced with the embossing apparatus. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Prägevorrichtung für Farbübertragungswalzen, in der die zu prägende Walze drehbar und mit einem Drehantrieb verbunden gelagert ist und in der ein mit einem Prägediamanten besetzter Prägeschwinger mit einem Vorschubantrieb synchron zum Drehantrieb mit einem vorgebbaren Abstand zur Walzenoberfläche verschiebbar gelagert ist und deren Prägeschwinger synchron zum Drehantrieb mit elektrischen Schwingungssteuerimpulsen vorgebbarer Intensität von einer Steuervorrichtung zu beaufschlagen ist.The invention relates to an embossing device for Ink transfer rollers in which the roller to be embossed can be rotated and is mounted connected to a rotary drive and in the a vibrating embossing arm set with an embossing diamond a feed drive synchronous to the rotary drive with a Predeterminable distance to the roller surface is stored and the embossing vibrator synchronized to Rotary drive with electrical vibration control pulses predeterminable intensity from a control device is applied.

Es ist bekannt, Farbübertragungswalzen durch die Einprägung einer Hartstoff- oder Diamantspitze in die Oberfläche einer Walze herzustellen, in dem die Spitze mittels eines elektrodynamischen Schwingers auf die kontinuierlich rotierende Walze bei kontinuierlichem Vorschub des Schwingers in Achsrichtung der Walze periodisch in deren Radialrichtung mit einer vorgegebenen elektrischen Schwingungsenergie und bei einem konsant gehaltenen mittleren Abstand der Spitze von der Walzenoberfläche schwingend einwirkt. Hierbei ist eine praktische obere Grenzfrequenz der Schwingungen wegen der erforderlichen Führungsgenauigkeit der Spitze, in Verbindung mit der erforderlichen Amplitude und Aufschlagsenergie gegeben.It is known to ink transfer rollers by embossing a hard material or diamond tip into the surface of a Manufacture roller in which the tip by means of a electrodynamic vibrator on the continuously rotating roller with continuous feed of the Schwingers in the axial direction of the roller periodically in the Radial direction with a given electrical Vibrational energy and at a constant average distance of the tip from the roller surface vibrating. Here is a practical top Limit frequency of the vibrations due to the required Guidance accuracy of the tip, in conjunction with the given the required amplitude and impact energy.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine neuartige Vorrichtung zu schaffen, die eine wesentlich höhere Grenzfrequenz der Schwingung und somit kürzere Prägzeiten bei erhöhter Lagegenauigkeit der einzelnen Prägungen zueinander erbringt. It is an object of the invention to provide a novel device create a much higher cutoff frequency of the Vibration and thus shorter stamping times with increased Positional accuracy of the individual embossments provides each other.

Die Lösung besteht darin, daß der Prägeschwinger aus einem Magnetostriktionsstab besteht, dessen eines Ende mit dem Vorschubantrieb verbunden ist und der anderenends den Prägediamanten trägt und der axial zwischen den Polen eines steuerbaren Elektromagneten unter Belassung eines engen Spalts angeordnet ist.The solution is that the embossing vibrator consists of one Magnetostriction rod exists, one end of which with the Feed drive is connected and the other end the Embossed diamonds and one axially between the poles controllable electromagnets leaving a tight Gap is arranged.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous configurations are in the subclaims specified.

Die Prägevorrichtung ist in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt.The embossing device is shown schematically in FIGS. 1 and 2.

Fig. 1 zeigt eine Gesamtvorrichtung verkleinert; Fig. 1 shows an overall reduced device;

Fig. 2 zeigt den Prägeschwinger im größeren Maßstab als Fig. 1. FIG. 2 shows the embossing oscillator on a larger scale than FIG. 1.

Die Grundstruktur der Prägevorrichtung ist einer Drehbank ähnlich. In einem Bett (B) ist für die Walzenachsen der Walze (W) auf der einen Seite an einem Antrieb (A) ein Spannfutter (SF) und auf der anderen Seite ein Aufnahmelager (L) verschieblich gelagert. An dem Antrieb (A) befindet sich ein Getriebe (VG), dessen Abtrieb auf eine Vorschubspindel (VS) führt, der mit einem Support (S) in Verbindung steht, der auf dem Bett (B) parallel zur Walzenachse verschieblich gelagert ist. Auf dem Support (S) ist ein Kreuzsupport (K) in seitlichen Führungsschienen (FS) radial zur Walze (W) verschieblich gelagert. Dieser Kreuzsupport (K) ist einerseits gegen den Support (S) mit einer Druckfeder (DF) an einem Widerlager (WL) abgestützt und andererseits mit einer Stützrolle (SR) auf der jeweils noch unbearbeiteten Walzenoberfläche gestützt. Die Lage der Druckrolle (SR) zum Kreuzsupport (K) ist über eine Verstellschraube (VF) mit Konterung einstellbar und feststellbar. The basic structure of the embossing device is similar to a lathe. In a bed ( B ) for the roller axes of the roller ( W ) on one side on a drive ( A ) a chuck (SF) and on the other side a receiving bearing ( L ) is slidably mounted. On the drive ( A ) there is a gear (VG) , the output of which leads to a feed spindle (VS) , which is connected to a support ( S ) which is slidably mounted on the bed ( B ) parallel to the roller axis. On the support ( S ), a cross support ( K ) is slidably mounted in lateral guide rails (FS) radially to the roller ( W ). This cross support ( K ) is supported on the one hand against the support ( S ) with a compression spring (DF) on an abutment (WL) and on the other hand is supported with a support roller (SR) on the still unprocessed roller surface. The position of the pressure roller (SR) to the cross support ( K ) can be adjusted and locked using an adjusting screw (VF) with counter.

Auf dem Kreuzsupport (K) ist der Prägeschwinger (PS) mit Befestigungsschrauben (BS) montiert, wie Fig. 2 zeigt. Er besteht aus zwei U-förmigen Magnetjochen (J), deren Schenkel Elektro-Magnetwicklungen (MW) tragen und zwischen deren Jochenden sich ein Magnetostriktionsstab (MS) erstreckt. Die Magnetjoche (J) liegen symmetrisch zu dem Magnetostriktions- Stab (MS). Dabei liegt zwischen den Jochenden und dem Magnetostriktionsstab (MS) jeweils ein enger Luftspalt (LS), so daß sich das Stabende frei bewegen kann.The embossing transducer (PS ) is mounted on the cross support ( K ) with fastening screws (BS) , as shown in FIG. 2. It consists of two U-shaped magnet yokes ( J ), the legs of which carry electro-magnetic windings (MW) and a magnetostriction rod (MS) extends between their yoke ends. The magnet yokes ( J ) are symmetrical to the magnetostriction rod (MS) . There is a narrow air gap (LS) between the yoke ends and the magnetostriction rod (MS ) , so that the rod end can move freely.

Der Magnetostriktionsstab (MS) ist an dem einen Ende durch eine Muffe mit dem Kreuzsupport (K) fest verbunden, und an dem anderen Ende ist er mit einem Diamantträger (DT) verbunden, in dem der Prägediamant (D) eingelassen ist. Die Lage der Diamantspitze zur frontseitigen Oberfläche der Stützrolle (SR) und damit zur Walzenoberfläche läßt sich durch eine Verstell- und eine Feststellschraube (UF) bestimmen. Durch die Federabstützung des Kreuzsupports (K) folgt die Diamantlage etwaigen Unrundheiten und Exzentrizitäten der Walzenoberfläche. Auch Unterschiede in der thermischen Ausdehnung der Walze (W) und des Bettes (B) werden dadurch ausgeglichen, so daß stets ein vorgegebener mittlerer Abstand des Diamenten (D) zur Walzenoberfläche beim fortlaufenden Prägen gegeben ist.The magnetostriction rod (MS) is connected at one end to the cross-support ( K ) by a sleeve, and at the other end it is connected to a diamond carrier (DT) in which the embossing diamond ( D ) is embedded. The position of the diamond tip to the front surface of the support roller (SR) and thus to the roller surface can be determined by an adjusting and a locking screw (UF) . Due to the spring support of the cross support ( K ), the diamond layer follows any non-roundness and eccentricity of the roller surface. Differences in the thermal expansion of the roller ( W ) and the bed ( B ) are also compensated for, so that there is always a predetermined mean distance between the diamond ( D ) and the roller surface during continuous stamping.

Der Magnetostriktionsstab (MS) besteht aus einem hoch magnetostriktiven Material, z.B. Tb_0,27 Dy_0,73, Fe_1,95, das etwa 10fach höhere Magnetostriktion als Nickel zeigt und einen hohen Wirkungsgrad sowie hohe Prägekraft erbringt. Für den Prägebetrieb wird von dem Antrieb ein elektrisches Winkel-Positionssignal mit einem hochauflösenden Winkelpositionssensor (SS) abgenommen und einer Steuervorrichtung (ST) zugeführt. In dieser wird das Winkelpositionssignal mittels eines über eine Regelstrecke phasengekoppelten Oszillators von Störungen und Lageungenauigkeiten befreit und geeignet untersetzt in ein periodisches Stromimpulssignal umgewendelt, dessen Puls-Pausenzeit einstellbar ist und mit dem die Magnetwicklungen (MW) beaufschlagt werden.The magnetostriction rod (MS) consists of a highly magnetostrictive material, e.g. Tb _0.27 Dy _0.73 , Fe _1.95 , which shows about 10 times higher magnetostriction than nickel and provides high efficiency and high embossing power. For the stamping operation, an electrical angular position signal with a high-resolution angular position sensor (SS) is taken from the drive and fed to a control device (ST) . In this, the angular position signal is freed from disturbances and positional inaccuracies by means of an oscillator phase-coupled over a controlled system and appropriately reduced converted into a periodic current pulse signal, the pulse-pause time of which can be set and with which the magnetic windings (MW) are applied.

Die Stromstärke und das Puls-Pausenverhältnis, das vorzugsweise etwas unter 50% liegt, werden so groß gewählt, daß die Amplitude der Prägeschwingung an der Diamantspitze mehrfach größer als die Prägetiefe ist und im Prägebetrieb eine Amplitude erreicht wird, die etwa dem 4fachen der Prägetiefe entspricht. Der Prägediamant (D) hat vorzugsweise die Form eines Pyramidenstumpfes. Beispielsweise ist bei einem Rasterpunktabstand von 70 Mikrometer und einer Prägetiefe von 35 Mikrometern eine Schwingungsamplitude von 150 Mikrometern zweckmäßig vorzugeben. Für die Brauchbarkeit der Farbübertragungswalze ist die Gleichmäßigkeit der Prägung sowohl in deren Tiefe als auch in der Genauigkeit der Lage der einzelnen Prägeeindrücke zueinander von größter Bedeutung, da Ungleichmäßigkeiten, insbes. auch systematische Schwankungen in der Dichte oder Tiefe der Prägungen bei den mit den Walzen hergestellten Druckerzeugnissen insbes. bei Mehrfachdruck sichtbar werden. Der Prägeschwinger der gezeigten Art mit einem massiven Magnetostriktionsstab von z.B. 1 cm Durchmesser und 10 cm aktiver Länge läßt sich sehr lagestabil mit dem Support verbinden, und dieser läßt sich zum Toleranzausgleich in radialer Richtung zur Walze praktisch spielfrei führen. Die harte, massive Stützrolle (SR) wälzt sich dazu auf der noch ungeprägten, geglätteten Walzenoberfläche ab. Zur Unterdrückung von angeregten Eigenschwingungen sind der Support (S) und der Kreuzsupport (K) aus massiven, schweren Metallkörpern oder -platten hergestellt. The current strength and the pulse-pause ratio, which is preferably a little less than 50%, are chosen so large that the amplitude of the embossing oscillation at the diamond tip is several times greater than the embossing depth and an amplitude is achieved in the embossing operation that corresponds approximately to 4 times the embossing depth . The embossed diamond ( D ) preferably has the shape of a truncated pyramid. For example, a vibration amplitude of 150 micrometers is expediently to be specified with a grid point spacing of 70 micrometers and an embossing depth of 35 micrometers. For the usability of the ink transfer roller, the uniformity of the embossing, both in terms of its depth and in the accuracy of the position of the individual embossing impressions, is of the utmost importance, since irregularities, in particular also systematic fluctuations in the density or depth of the embossments, are produced in those produced with the rollers Printed products, in particular, become visible with multiple printing. The embossing vibrator of the type shown with a massive magnetostriction rod of, for example, 1 cm in diameter and 10 cm in active length can be connected to the support in a very stable position, and this can be guided with virtually no play in order to compensate for tolerances in the radial direction to the roller. The hard, massive support roller (SR) rolls on the still unembossed, smoothed roller surface. To suppress excited natural vibrations, the support ( S ) and the cross support ( K ) are made of solid, heavy metal bodies or plates.

Die Schwingungsfrequenz eines solchen Magnetostriktionsstabes liegt je nach Betriebsart zweckmäßig zwischen 5 kHZ und 20 kHZ und beträgt somit das Mehrfache der praktich möglichen Betriebsfrequenz eines elektrodynamischen Prägeschwingers entsprechender Amplitude und Leistung. Bei der Verwendung der höheren Frequenzen wird zur Energieabfuhr eine Zwangskühlung vorgesehen. Hierzu wird der ganze Prägeschwinger (PS) mit einem Gehäuse umgeben, das von temperierter Druckluft oder einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird.The oscillation frequency of such a magnetostriction rod is expediently between 5 kHz and 20 kHz, depending on the operating mode, and is thus a multiple of the practically possible operating frequency of an electrodynamic embossing oscillator of corresponding amplitude and power. When using the higher frequencies, forced cooling is provided for energy dissipation. For this purpose, the entire embossing oscillator (PS) is surrounded by a housing, through which tempered compressed air or a coolant flows.

Claims

1. Embossing device for ink transfer rollers ( W ), in which the roller ( W ) to be embossed is rotatably mounted and connected to a rotary drive ( A ) and in which an embossing oscillator (PS) with an embossing diamond ( D ) and a feed drive (VS) is displaceably mounted in synchronism with the rotary drive ( A ) at a predeterminable distance from the roller surface and its embossing oscillator (PS ) is to be acted upon by a control device (ST) with electrical vibration control pulses of a predeterminable intensity in synchronism with the rotary drive ( A ), characterized in that the embossing oscillator (PS ) consists of a magnetostriction rod (MS) , one end of which is connected to the feed drive (VS) and the other carries the embossing diaphragm ( D ) and which is axially between the poles of an electromagnet (J , MW) while leaving a narrow gap (LS) is arranged.

2. Embossing device according to claim 1, characterized in that the magnetostriction rod (MS) consists of a highly magnetostrictive alloy, for example Tb _0.27 D ² _0.73 Fe _1.95 .

3. Embossing device according to claim 2, characterized in that the magnetostriction rod (MS) is at the end in caps, one of which is used to attach the magnetostriction rod ( MS) and the other to mount the embossing diamond ( D ), and that its transverse dimension is approximately 1 cm and its length is about 10 to 20 cm.

4. Embossing device according to claim 1 or 2, characterized in that the electromagnet is a pot magnet or consists of two yokes ( J ) with magnetic windings (MW ) which are arranged symmetrically to the magnetostriction rod (MS) .

5. Embossing device according to one of the preceding claims, characterized in that the gap (LS) is filled with a magnetic particle dispersion.

6. Embossing device according to one of the preceding claims, characterized in that the embossing vibrator (PS) is fixed on a cross support ( K ) which is mounted radially displaceably to the roller ( W ) on a support ( S ) and at a predetermined distance from the roller surface to be led.

7. Embossing device according to claim 6, characterized in that the relative position of the tip of the embossing diamond ( D ) to the roller surface by a non-positive support roller (SR) , which is rotatably arranged on the cross support ( K ), and the relative position the front surface of the support roller (SR) is adjustable by means of an adjusting and locking screw arrangement ( VF ).

8. Embossing device according to claim 6 or 7, characterized in that the cross support ( K ) is mounted in guide rails (FS) and with a compression spring (DF) on an abutment (WL) on the support ( S ) in the direction of the guide rails (FS ) is supported.

9. Embossing device according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (ST) to the magnetic coils (MS) of the embossing vibrator (PS) emits electrical current pulses whose pulse-pause ratio is adjustable and is approximately 50%, the pulse size in each case so is chosen large that the vibration amplitude of the diamond tip ( D ) is about 4 times a predetermined embossing depth.

10. Embossing device according to claim 9, characterized in that an angular position signal of the control device (ST) is supplied by the rotary drive ( A ) by means of an angular position sensor (SS) , which is fed to an oscillator by means of feedback phase synchronization, the signal of which is appropriately reduced, amplified and pulse embossed modulated is fed to the embossing vibrator (PS) .

11. Embossing device according to one of the preceding claims, characterized in that the embossing oscillator (PS) is forced-cooled with compressed air or a cooling liquid.