EP1600291A2 - Embossing machine - Google Patents
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- EP1600291A2 EP1600291A2 EP05010399A EP05010399A EP1600291A2 EP 1600291 A2 EP1600291 A2 EP 1600291A2 EP 05010399 A EP05010399 A EP 05010399A EP 05010399 A EP05010399 A EP 05010399A EP 1600291 A2 EP1600291 A2 EP 1600291A2
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- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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- Y10T156/1737—Discontinuous, spaced area, and/or patterned pressing
Definitions
- the invention relates to an embossing machine for transferring surface portions from a carrier web, such as a film, to a substrate, such as a sheet or traveling web of paper or other materials.
- embossing machines flat structures, such as Holograms, areas of metallized foils or metal layers, impressed on a substrate, usually in heat-sealing process.
- a substrate usually in heat-sealing process.
- the corresponding surface section on the carrier film applied and with the aid of a heat-sealing layer, the surface portion detached from the film and impressed on the substrate.
- Such an embossing machine is shown in DE 196 25 064 C2 and described in detail. It also describes a mechanical non-uniformity gearbox, that between the tool and the impression cylinder is switched on and adjustable periodic changes the peripheral speed of one of the cylinders during each one turn allows. For the reasons described there It can thus be achieved that at the time at which Tool on the tool cylinder located on the carrier web Print image on the substrate transmits exactly the same peripheral speed Both cylinders are present, although there are slight differences in can give the effective diameters of the two cylinders. So will So for example when too small tool cylinder this approaching accelerated at the printing time and then delayed again, that at the next circulation the register validity is maintained again is.
- the object of the invention is to provide an embossing machine, this Function with less mechanical effort allows and In addition, further possibilities and improved adjustability opens.
- the invention thus uses a mechanical of the second cylinder, usually the impression cylinder, decoupled electric drive for the first cylinder, which is usually the tool cylinder.
- the impression cylinder also has the task of bowing machines to take the bow and to transport through the nip and is also to a Series of follower units connected, so here's an accurate Positioning and tactness is necessary, what one to the rest Machine fixed bearing conditioned.
- the tool cylinder can in its axial distance from the impression cylinder be adjustable and movable in its effective Diameter passing through the surface of the tools attached to it is defined, depends on their thickness. Furthermore, the tool cylinder heated during heat seal transfer, so that thermal Extensions arise which are accurate to within a hundredth of a millimeter Adjustment of the pressure nip certainly play a role. therefore previously had the scope of the impression cylinder laborious by so-called lifts, i. not participating in the actual printing process Bow of different thickness, to be adjusted.
- the embossing machine is referred to the aforementioned DE 196 25 064 C2 also referred to for the purpose of disclosure.
- the electric drive according to the invention the mechanical completely from the synchronous drive the rest of the machine is decoupled for example, by the impression cylinder or its drive corresponding encoders, for example frequency generators or the like, are arranged.
- an electronic control unit for example a computer, the data on the speed of the two cylinders compared with each other and the desired periodic deviations via a stored program, manually or on other Ways was entered, changed.
- a three-phase motor is used as the electric drive, the speed changes via a controllable frequency converter certainly.
- the electric drive an electric motor with a stator and a rotor, wherein the stator to stored another machine part than the first cylinder.
- the stator for example, over a support arm on a machine-fixed part, ie on the machine frame, be supported so that he can increase his reaction to the Acceleration and deceleration moments directly on the machine frame and does not transfer to the swingarm.
- the Adjustment drive for the rocker for example, a linear electric motor or a hydraulic cylinder, from these vibrations or shock loads kept free.
- the support arm can be vertical to the connection of the cylinder axis run with the axis of the adjustment rocker and over a Sliding seat to be connected to the machine frame.
- a Sliding seat can be omitted if the support arm in the direction this connecting line between the axes runs and the support for example, on an extension of the swingarm axis he follows.
- the support arm would run parallel to the rocker, however, support the stator independently of the rocker.
- an embossing machine for transmitting holograms etc. created by a carrier sheet on a web or a sheet, the one tool cylinder and a counter-pressure cylinder has, between which the pressure gap over a tool cylinder overlapping swingarm is adjustable.
- An electric drive of the tool cylinder makes it possible, by means of a controllable frequency converter fed three-phase motor the tool cylinder in deviation to move from the synchronous speed of the impression cylinder. Reaction forces caused by the acceleration and deceleration of the electric drive be directly from the stator of the electric drive via a Support arm derived on the machine frame.
- FIGS. 1 and 2 show, schematically and restricted to the main functions, the embossing unit of an embossing machine 11.
- a machine frame 12 in particular seen in Fig. 2, two cooperating with each other Embossing cylinders 13, 14 are mounted, of which the tool cylinder 13 stamping tools 15 carries while the underlying impression cylinder in a sheetfed machine gripper for detecting and holding a bow 16 (double-dot-dashed), which forms the substrate, on the surface portions, Images, symbols or the like are imprinted on a carrier web 17 (dash-dotted) removably attached.
- the tools are appropriate adapted to the rounding of the tool cylinder and in their shape Metal platelets adapted to the area to be imprinted (in FIG.
- the impression cylinder 14 is in bearings 19 in the machine frame about a horizontal Axis 20 rotatably mounted. He is about a drive gear 21 of a synchronous drive of the entire embossing machine is driven, so with the other units, such as sheet feeding, gripper operation, etc., synchronized.
- the tool cylinder 13 is mounted about an axis 20 parallel to the axis 22, in a relative to the machine frame 12 movable machine part 23, which is referred to below as a rocker.
- the swingarm carries From Fig. 1 it can be seen that the Swingarm, which has one cheek on each side of the tool cylinder an axis 25 on the machine frame is mounted so that it is a linear drive 26, for example, a hydraulic cylinder or an electric Linear motor or a spindle drive or the like., For precision adjustment of Pressure gap 18 is pivotable.
- the connecting line between the Pivot axis 25 and the axis 22 of the tool cylinder is approximately horizontal and thus perpendicular to the connecting line between the axes 20, 22 of the two Cylinder.
- rocker 23 by a rib 27 at a the swingarm receiving cutout of the machine frame in cooperation with a groove 28 in the outer contour of the rocker for axial guidance of the tool cylinder is received.
- the tool cylinder 13 is driven by an electric drive 30 and is otherwise mechanically with respect to its drive with the synchronous drive coupled to the impression cylinder.
- the electric drive has an electric motor 31 on, namely a three-phase motor, possibly via a pre-gearbox 32 is directly connected to the shaft 33 of the tool cylinder 13.
- the stator 34 of the electric motor, on the housing of the primary gear 32 is flanged, is not attached to the swingarm.
- the unit stator / gear housing 35 is provided with a support arm 36, which, as shown in FIG. 1 can be seen, essentially vertically to the swing extension or his Connecting line 37 between the axes 22 and 25 and thus approximately in the direction the connecting line 38 between the axes 20 and 22 extends.
- Of the Support arm is provided with a sliding seat in the form of a slot 39 on a stop pin 40, which is machine-mounted and of the machine frame 12 protrudes.
- Both cylinders 13, 14 are each provided with a transmitter 41, 42, the the respective rotational position, the rotational frequency, etc. of the cylinder in the form of electrical Give signals to a controller.
- This control is shown schematically in FIG.
- the signals of the encoder 41 and 42 are fed to a controller 43, which is called an electronic Computer (computer) is shown.
- a controller 43 which is called an electronic Computer (computer) is shown.
- output signals are generated which are sent via a data output 45 a speed control 46 are supplied, which is a controllable frequency converter contains.
- This generated from a network via a line 47th supplied current is a three-phase current, which in its frequency exactly the desired Speed of the electric drive 30 corresponds to which he over the three-phase connection 48 is supplied.
- the embossing machine is the to be printed or with imprints substrate 16 to be provided, e.g. as a bow, fed by it detected by a gripper bar, not shown in the impression cylinder 14 and put it around the cylinder.
- the carrier web 17 for the surface areas to be impressed are passed through the pressure gap 18 guided and moved by a film drive, not shown, so that the areas of the surface to be imprinted, which effect this imprinting Tools 15 and those provided for the imprint Positions on the substrate 16 are simultaneously in the nip and the same Have speed or peripheral speed.
- the impression cylinder 14 is about the synchronous drive of the embossing machine driven at a predetermined, constant speed.
- the control device 43 this speed, which tells you the encoder 42 as an input signal, too via the data output 45 of the speed control 46 perform the one Three-phase current generated, which corresponds in frequency to this speed, Of course, any possible slip, the gear ratio of the master gear, etc. are taken into account.
- Feedback receives the Control device via the encoder 41 to the tool cylinder, so that this exactly adjusts the speed.
- the effective diameter for example, the tool cylinder as a circle of the tool surfaces under consideration an embossing depth, etc.
- a nonuniformity drive generated for the tool cylinder is usually such that during the procedure the Tools 15 with carrier web, substrate and impression cylinder the Circumferential speed of the tool cylinder exactly the speed these components, i. the by speed and diameter certain peripheral speed of the Gegendurckzylinders correspond is, of course, as shown in Fig. 1 by the arrows 49, the cylinders 13, 14 rotate in opposite directions.
- the corresponding settings for the respective size of the synchronous acceleration or delay sectors, the size of the deviations, the necessary acceleration and deceleration values etc. can be entered via the keypad 44, are in one Input memory stored and together with the basic program from the program memory under consideration and adjustment the encoder signals processed for speed control. Also one graphical representation of the speed curves or a setting by changing a velocity diagram, the Make setting clear.
- stator is not flanged to the swingarm, but to record the reaction moments on the engine rotations supported via the support arm 36 directly on the machine housing. The reaction moments thus do not affect the rocker and keep them free in this respect.
Abstract
Description
Anwendungsgebiet und Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Prägemaschine zum Übertragen von Flächenabschnitten von einer Trägerbahn, wie einer Folie, auf ein Substrat, wie einem Bogen oder einer laufenden Bahn aus Papier oder anderen Materialien. Field of Application and Prior Art The invention relates to an embossing machine for transferring surface portions from a carrier web, such as a film, to a substrate, such as a sheet or traveling web of paper or other materials.
Mit solchen Prägemaschinen werden flächige Strukturen, wie beispielsweise Hologramme, Bereiche metallisierter Folien oder von Metallschichten, auf ein Substrat aufgeprägt, und zwar meist in Heißsiegelverfahren. Dazu ist auf der Trägerfolie der entsprechende Flächenabschnitt aufgebracht und mit Hilfe einer Heißsiegelschicht wird der Flächenabschnitt von der Folie abgelöst und auf das Substrat aufgeprägt.With such embossing machines flat structures, such as Holograms, areas of metallized foils or metal layers, impressed on a substrate, usually in heat-sealing process. For this purpose, the corresponding surface section on the carrier film applied and with the aid of a heat-sealing layer, the surface portion detached from the film and impressed on the substrate.
Eine solche Prägemaschine ist in der DE 196 25 064 C2 dargestellt und im einzelnen beschrieben. Sie beschreibt ferner ein mechanisches Ungleichförmigkeitsgetriebe, das zwischen dem Werkzeug- und dem Gegendruckzylinder eingeschaltet ist und einstellbar periodische Änderungen der Umfangsgeschwindigkeit eines der Zylinder während jeweils einer Umdrehung ermöglicht. Aus den dort beschriebenen Gründen kann es somit erreicht werden, dass in dem Zeitpunkt, an dem ein Werkzeug auf den Werkzeugzylinder das auf der Trägerbahn befindliche Druckbild auf das Substrat überträgt, genau gleiche Umfangsgeschwindigkeit beider Zylinder vorliegt, obwohl es geringfügige Unterschiede in den wirksamen Durchmessern der beiden Zylinder geben kann. So wird also beispielsweise bei zu kleinem Werkzeugzylinder dieser bei Herannahen des Druckzeitpunktes beschleunigt und danach wieder so verzögert, dass beim nächsten Umlauf die Registerhaltigkeit wieder gewahrt ist.Such an embossing machine is shown in DE 196 25 064 C2 and described in detail. It also describes a mechanical non-uniformity gearbox, that between the tool and the impression cylinder is switched on and adjustable periodic changes the peripheral speed of one of the cylinders during each one turn allows. For the reasons described there It can thus be achieved that at the time at which Tool on the tool cylinder located on the carrier web Print image on the substrate transmits exactly the same peripheral speed Both cylinders are present, although there are slight differences in can give the effective diameters of the two cylinders. So will So for example when too small tool cylinder this approaching accelerated at the printing time and then delayed again, that at the next circulation the register validity is maintained again is.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Prägemaschine zu schaffen, die diese Funktion mit geringerem mechanischem Aufwand ermöglicht und darüber hinaus weitere Möglichkeiten und eine verbesserte Einstellbarkeit erschließt.The object of the invention is to provide an embossing machine, this Function with less mechanical effort allows and In addition, further possibilities and improved adjustability opens.
Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by claim 1.
Die Erfindung verwendet also einen mechanisch von dem zweiten Zylinder, meist dem Gegendruckzylinder, entkoppelten Elektroantrieb für den ersten Zylinder, der meist der Werkzeugzylinder ist. Der Gegendruckzylinder hat bei Bogenmaschinen auch die Aufgabe, den Bogen zu ergreifen und durch den Druckspalt zu transportieren und ist auch an eine Reihe von Folgeaggregaten angeschlossen, so dass hier eine genaue Positionierung und Takthaltigkeit notwendig ist, was eine zur übrigen Maschine fest ausgerichtete Lagerung bedingt. The invention thus uses a mechanical of the second cylinder, usually the impression cylinder, decoupled electric drive for the first cylinder, which is usually the tool cylinder. The impression cylinder also has the task of bowing machines to take the bow and to transport through the nip and is also to a Series of follower units connected, so here's an accurate Positioning and tactness is necessary, what one to the rest Machine fixed bearing conditioned.
Der Werkzeugzylinder kann dagegen in seinem Achsabstand vom Gegendruckzylinder einstellbar beweglich sein und ist in seinem wirksamen Durchmesser, der durch die Oberfläche der auf ihm befestigten Werkzeuge definiert ist, von deren Dicke abhängig. Ferner ist der Werkzeugzylinder bei Heißsiegelübertragung beheizt, so dass auch thermische Ausdehnungen entstehen, die bei der auf hunderstel Millimeter genauen Einstellung des Druckspaltes durchaus eine Rolle spielen. Deswegen musste bisher der Umfang des Gegendruckzylinders arbeitsaufwendig durch sog. Aufzüge, d.h. nicht am eigentlichen Druckvorgang teilnehmende Bogen unterschiedlicher Dicke, angepasst werden.The tool cylinder, however, can in its axial distance from the impression cylinder be adjustable and movable in its effective Diameter passing through the surface of the tools attached to it is defined, depends on their thickness. Furthermore, the tool cylinder heated during heat seal transfer, so that thermal Extensions arise which are accurate to within a hundredth of a millimeter Adjustment of the pressure nip certainly play a role. therefore previously had the scope of the impression cylinder laborious by so-called lifts, i. not participating in the actual printing process Bow of different thickness, to be adjusted.
Bezüglich der Funktion des Ungleichförmigkeitsantriebs und der Einzelheiten der Prägemaschine wird auf die erwähnte DE 196 25 064 C2 auch zum Zwecke der Offenbarung Bezug genommen. Der Elektroantrieb nach der Erfindung, der mechanisch gänzlich vom Synchronantrieb der übrigen Maschine entkoppelt ist, wird nur regeltechnisch davon abhängig, indem beispielsweise am Gegendruckzylinder oder seinem Antrieb entsprechende Geber, beispielsweise Frequenzgeber oder dgl., angeordnet sind. In einem elektronischen Steuergerät, beispielsweise einem Computer, werden die Daten über die Drehzahl der beiden Zylinder miteinander verglichen und die gewünschten periodischen Abweichungen über ein gespeichertes Programm, das manuell oder auf anderem Wege eingegeben wurde, verändert. Somit ist eine viel größere Flexibilität der Drehzahländerungen möglich. Es könnten beispielsweise bei mehreren, jeweils durch eine "Leerstrecke" voneinander getrennten Werkzeugen am Umfang des Werkzeugzylinders die Drehzahlen entsprechend oft pro Umdrehung auf die Synchronumfangsgeschwindigkeit eingeregelt und jeweils dazwischen für die entsprechende Verzögerung gesorgt werden, damit die resultierende Drehzahl genau mit der des Gegendruckzylinders übereinstimmt, was für die Passergenauigkeit erforderlich ist. Erstaunlicherweise ist dies trotz Verzicht auf mechanische Kopplung möglich. Regarding the function of the nonuniformity drive and the details the embossing machine is referred to the aforementioned DE 196 25 064 C2 also referred to for the purpose of disclosure. The electric drive according to the invention, the mechanical completely from the synchronous drive the rest of the machine is decoupled for example, by the impression cylinder or its drive corresponding encoders, for example frequency generators or the like, are arranged. In an electronic control unit, for example a computer, the data on the speed of the two cylinders compared with each other and the desired periodic deviations via a stored program, manually or on other Ways was entered, changed. Thus, a much greater flexibility the speed changes possible. It could be for example at several, each separated by an "empty route" Tools on the circumference of the tool cylinder, the speeds accordingly often per revolution to the synchronizing peripheral speed adjusted and in between for the appropriate delay be ensured so that the resulting speed exactly with the Counterpressure cylinder matches what is required for the registration accuracy is. Surprisingly, this is despite abandoning mechanical Coupling possible.
Vorzugsweise wird als Elektroantrieb ein Drehstrommotor verwendet, der über einen steuerbaren Frequenzwandler die Drehzahländerungen bestimmt.Preferably, a three-phase motor is used as the electric drive, the speed changes via a controllable frequency converter certainly.
Bei den hohen Arbeitsgeschwindigkeiten und dementsprechend hohen Drehzahlen sind die Beschleunigungen und Verzögerungen, die der Elektroantrieb auf den Werkzeugzylinder überträgt, sehr groß. Diese Momente übertragen sich normalerweise auch auf die Lagerung des entsprechend angetriebenen Zylinders, was zu Schwingungen und erheblichen Stoßbelastungen auf die Einstellorgane für den Werkzeugzylinder führt. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Elektroantrieb ein Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Stator an einem anderen Maschinenteil gelagert ist als der erste Zylinder. Wenn der erste Zylinder an einem einstellbaren Maschinenteil gelagert ist, beispielsweise einer Schwinge, dann kann der Stator beispielsweise über einen Stützarm an einem maschinenfesten Teil, also am Maschinenrahmen, abgestützt sein, so dass er seine Reaktionskräfte auf die Beschleunigungs- und Verzögerungsmomente direkt auf den Maschinenrahmen und nicht auf die Schwinge überträgt. Damit wird auch der Einstellantrieb für die Schwinge, beispielsweise ein elektrischer Linearmotor oder ein Hydraulikzylinder, von diesen Schwingungen bzw. Stoßbelastungen frei gehalten.At the high working speeds and accordingly high Speeds are the accelerations and decelerations that the electric drive transfers to the tool cylinder, very large. These moments usually also transfer to the storage of the corresponding driven cylinder, causing vibrations and considerable Impact loads on the adjusting members for the tool cylinder leads. According to a further feature of the invention is the electric drive an electric motor with a stator and a rotor, wherein the stator to stored another machine part than the first cylinder. If the first cylinder is mounted on an adjustable machine part, for example a rocker, then the stator, for example, over a support arm on a machine-fixed part, ie on the machine frame, be supported so that he can increase his reaction to the Acceleration and deceleration moments directly on the machine frame and does not transfer to the swingarm. This is also the Adjustment drive for the rocker, for example, a linear electric motor or a hydraulic cylinder, from these vibrations or shock loads kept free.
Vorzugsweise kann der Stützarm vertikal zur Verbindung der Zylinderachse mit der Achse der Einstellschwinge verlaufen und über einen Schiebesitz mit dem Maschinenrahmen verbunden sein. Auf einen solchen Schiebesitz kann verzichtet werden, wenn der Stützarm in Richtung dieser Verbindungslinie zwischen den Achsen verläuft und die Abstützung beispielsweise auf einer Verlängerung der Schwingenachse erfolgt. In diesem Falle würde der Stützarm parallel zur Schwinge verlaufen, jedoch den Stator unabhängig von der Schwinge abstützen. Preferably, the support arm can be vertical to the connection of the cylinder axis run with the axis of the adjustment rocker and over a Sliding seat to be connected to the machine frame. On such a Sliding seat can be omitted if the support arm in the direction this connecting line between the axes runs and the support for example, on an extension of the swingarm axis he follows. In this case, the support arm would run parallel to the rocker, however, support the stator independently of the rocker.
Es ist zu erkennen, dass durch die Erfindung die Einstellbarkeit und die Möglichkeiten zur Anpassung erheblich verbessert werden. Es ist dadurch nicht nur möglich, geringfügige Durchmesserunterschiede auszugleichen, sondern aktiv in den Prägeablauf einzugreifen. Es können nicht nur auch größere Durchmesserunterschiede ausgeglichen werden, sondern es können auch Effekte erzielt werden, die bisher nicht möglich erschienen, beispielsweise auch n den Gleichlauf zwischen Werkzeugzylinder, Gegendruckzylinder und den beiden beteiligten Materialbahnen eingewirkt werden, um beispielsweise an den Rändern eines Werkzeugs durch Umfangsgeschwindigkeitsabweichungen einen aktiven "Abriss" zu erzeugen.It can be seen that by the invention the adjustability and the Options for adaptation are greatly improved. It is through not only possible to compensate for minor differences in diameter, but actively intervene in the minting process. It can not only larger diameter differences are compensated, but it can also be achieved effects that previously not possible appeared, for example also the synchronization between tool cylinder, Impression cylinder and the two material webs involved be acted, for example, on the edges of a tool due to circumferential velocity deviations to an active "demolition" produce.
Vorzugsweise wird also eine Prägemaschine zum Übertragen von Hologrammen etc. von einer Trägerfolie auf eine Bahn oder einen Bogen geschaffen, die einen Werkzeugzylinder und einen Gegendruckzylinder hat, zwischen denen der Druckspalt über eine den Werkzeugzylinder lagernde Schwinge einstellbar ist. Ein Elektroantrieb des Werkzeugzylinders ermöglicht es, mittels eines über einen steuerbaren Frequenzwandler gespeisten Drehstrommotor den Werkzeugzylinder in Abweichung von der Synchrondrehzahl des Gegendruckzylinders zu bewegen. Reaktionskräfte der durch die Beschleunigung und Verzögerung des Elektroantriebs werden direkt vom Stator des Elektroantriebs über einen Stützarm auf den Maschinenrahmen abgeleitet.Preferably, therefore, an embossing machine for transmitting holograms etc. created by a carrier sheet on a web or a sheet, the one tool cylinder and a counter-pressure cylinder has, between which the pressure gap over a tool cylinder overlapping swingarm is adjustable. An electric drive of the tool cylinder makes it possible, by means of a controllable frequency converter fed three-phase motor the tool cylinder in deviation to move from the synchronous speed of the impression cylinder. Reaction forces caused by the acceleration and deceleration of the electric drive be directly from the stator of the electric drive via a Support arm derived on the machine frame.
Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischenüberschriften beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.The foregoing and other features are excluded from the claims also from the description and the drawings, wherein the individual features in each case alone or in the form of several sub-combinations in one embodiment of the invention and be realized in other areas and advantageous as well as for themselves represent protectable versions for which claims protection here becomes. The subdivision of the application into individual sections as well as subheadings restricts the made among these Statements not in their generality.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen.
- Fig. 1
- einen schematischen Querschnitt durch die zusammenwirkenden Zylinder einer Prägemaschine und ihrer Lagerung ohne alle übrigen Aggregate, in Fig. 2 in Richtung des Pfeiles I gesehen,
- Fig. 2
- eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Aggregats und
- Fig. 3
- ein Funktionsschema des Antriebs.
- Fig. 1
- a schematic cross section through the cooperating cylinder of an embossing machine and its storage without all other aggregates, seen in Fig. 2 in the direction of arrow I,
- Fig. 2
- a side view of the unit shown in Fig. 1 and
- Fig. 3
- a functional diagram of the drive.
Die Figuren 1 und 2 zeigen, schematisch und auf die Hauptfunktionen beschränkt,
das Prägeaggregat einer Prägemaschine 11. An einem Maschinenrahmen
12 sind, insbesondere aus Fig. 2 zu sehen, zwei miteinander zusammenwirkende
Prägezylinder 13, 14 gelagert, von denen der Werkzeugzylinder
13 Prägewerkzeuge 15 trägt, während der darunter liegende Gegendruckzylinder
bei einer Bogenmaschine Greifer zum Erfassen und Halten eines Bogens
16 (doppel-strichpunktiert) aufweist, der das Substrat bildet, auf den Flächenabschnitte,
Bilder, Symbole oder dgl. aufgeprägt werden, die auf einer Trägerbahn
17 (strichpunktiert) ablösbar angebracht sind. Die Werkzeuge sind entsprechend
der Rundung des Werkzeugzylinders angepasste und in ihrer Form
dem abzuprägenden Flächenabschnitt angepasste Metallplättchen (in Fig. 2
vereinfacht kreisförmig dargestellt), die mittels Spannvorrichtungen auf dem
Werkzeugzylinder oder einer darauf aufgebrachten Hülse entsprechend dee
gewünschten Aufprägeort angebracht werden. Der Werkzeugzylinder ist beheizt,
um die auf der Trägerbahn vorgesehenen Flächenabschnitte auf das
Substrat (Bogen 16) aufzubringen, wozu sie mit einer Heißsiegelschicht überzogen
sind. Es kann sich dabei um Hologramme, Folienbilder, Metallschichten
etc. handeln. Die Trägerbahn wird zusammen mit dem Bogen durch den exakt
einstellbaren Druckspalt 18 zwischen den beiden Zylindern 13, 14 hindurchgeführt,
wobei die Trägerbahn unter Umständen zum Einsparen von Trägerfolie
schrittweise, ggf. auch mit einer Brems- und Beschleunigungsstrecke, bewegt
wird (vgl. hierzu DE 37 13 666 C, EP 718 099 B und EP 1 155 831 B, auf die
ebenfalls zum Zweck der Offenbarung Bezug genommen wird).FIGS. 1 and 2 show, schematically and restricted to the main functions,
the embossing unit of an
Der Gegendruckzylinder 14 ist in Lagern 19 im Maschinengestell um eine horizontale
Achse 20 drehbar gelagert. Er wird über ein Antriebszahnrad 21 von
einem Synchronantrieb der gesamten Prägemaschine angetrieben, ist also mit
den übrigen Aggregaten, wie Bogenzuführung, Greiferbetätigung etc., synchronisiert.The
Der Werkzeugzylinder 13 ist um eine zur Achse 20 parallele Achse 22 gelagert,
und zwar in einem gegenüber dem Maschinenrahmen 12 beweglichen Maschinenteil
23, das im Folgenden als Schwinge bezeichnet wird. Die Schwinge trägt
die den Werkzeugzylinder lagernden Lager 24. Aus Fig. 1 ist zu sehen, dass die
Schwinge, die auf beiden Seiten des Werkzeugzylinders je eine Wange hat, um
eine Achse 25 am Maschinenrahmen so gelagert ist, dass sie von einem Linearantrieb
26, beispielsweise einem Hydraulikzylinder oder einem elektrischen
Linearmotor bzw. einem Spindelantrieb oder dgl., zur Präzisionseinstellung des
Druckspaltes 18 verschwenkbar ist. Die Verbindungslinie zwischen der
Schwenkachse 25 und der Achse 22 des Werkzeugzylinders ist etwa horizontal
und damit senkrecht zur Verbindungslinie zwischen den Achsen 20, 22 der beiden
Zylinder. The
Es ist auch zu erkennen, dass die Schwinge 23 durch eine Rippe 27 an einem
die Schwinge aufnehmenden Ausschnitt des Maschinenrahmens im Zusammenwirken
mit einer Nut 28 in der Außenkontur der Schwinge zur Axialführung
des Werkzeugzylinders aufgenommen ist.It can also be seen that the
Der Werkzeugzylinder 13 wird von einem Elektroantrieb 30 angetrieben und ist
im übrigen bezüglich seines Antriebs mechanisch nicht mit dem Synchronantrieb
des Gegendruckzylinders gekoppelt. Der Elektroantrieb weist einen Elektromotor
31 auf, und zwar einen Drehstrommotor, der ggf. über ein Vorschaltgetriebe
32 direkt mit der Welle 33 des Werkzeugzylinders 13 verbunden ist.The
Der Stator 34 des Elektromotors, der auf das Gehäuse des Vorschaltgetriebes
32 aufgeflanscht ist, ist nicht an der Schwinge angebracht. Die Einheit Stator/Getriebegehäuse
35 ist mit einem Stützarm 36 versehen, der, wie aus Fig. 1
zu erkennen ist, im wesentlichen vertikal zur Schwingenerstreckung bzw. seiner
Verbindungslinie 37 zwischen den Achsen 22 und 25 und damit etwa in Richtung
der Verbindungslinie 38 zwischen den Achsen 20 und 22 verläuft. Der
Stützarm ist mit einem Schiebesitz in Form eines Langloches 39 an einem Anschlagbolzen
40 abgestützt, der maschinenfest ist und vom Maschinenrahmen
12 vorragt. Beide Zylinder 13, 14 sind mit je einem Geber 41, 42 versehen, die
die jeweilige Drehposition, die Drehfrequenz etc. der Zylinder in Form elektrischer
Signale an eine Steuerung geben.The
Diese Steuerung ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Die Signale der Geber 41
und 42 werden einer Steuereinrichtung 43 zugeführt, die als ein elektronischer
Rechner (Computer) dargestellt ist. Dieser enthält ein Eingabetastenfeld 44 und
einen Speicher für ein Betriebsprogramm und für Eingabewerte. In Abhängigkeit
davon werden Ausgangssignale erzeugt, die über einen Datenausgang 45
einer Drehzahlsteuerung 46 zugeführt werden, die einen steuerbaren Frequenzwandler
enthält. Dieser erzeugt aus einem vom Netz über eine Leitung 47
zugeführten Strom einen Drehstrom, der in seiner Frequenz exakt der gewünschten
Drehzahl des Elektroantriebes 30 entspricht, dem er über den Drehstromanschluss
48 zugeführt wird.This control is shown schematically in FIG. The signals of the
Der Prägemaschine wird das zu bedruckende bzw. das mit Aufprägungen
zu versehende Substrat 16, z.B. als Bogen, zugeführt, indem es
von einer nicht dargestellten Greiferleiste im Gegendruckzylinder 14 erfaßt
und um den Zylinder herum gelegt wird. Die Trägerbahn 17 für die
aufzuprägenden Flächenabschnitte wird darüber durch den Druckspalt
18 geführt und durch einen nicht dargestellten Folienantrieb so bewegt,
dass die aufzuprägenden Flächenabschnitte, die dieses Aufprägen bewirkenden
Werkzeuge 15 und die für die Aufprägung vorgesehenen
Stellen auf dem Substrat 16 gleichzeitig im Druckspalt sind und gleiche
Geschwindigkeit bzw. Umfangsgeschwindigkeit haben.The embossing machine is the to be printed or with
Der Druckspalt wurde unter Verwendung des Linearantriebs 26 genau
eingestellt, so dass der für die Abprägung notwendige Druck ohne Beschädigung
des Substrats und der Trägerbahn ausgeübt wird und die
Wärme aus dem beheizten Werkzeugzylinder 13 die Aufsiegelung des
abzuprägenden Flächenabschnittes auf dem Substrat und die Ablösung
von der Trägerbahn bewirkt. Diese Einstellung geschieht unter Verschwenkung
der Schwinge 23, wobei der Stützarm 36 aufgrund seiner
Schiebeführung 39 dies nicht behindert.The nip became accurate using the
Der Gegendruckzylinder 14 wird über den Synchronantrieb der Prägemaschine
mit einer vorbestimmten, konstanten Geschwindigkeit angetrieben.
In einem Idealfall, in dem die wirksamen Durchmesser bzw. Umfänge
beider Zylinder 13 und 14 gleich sind, wird die Steuereinrichtung
43 diese Drehzahl, die ihr der Geber 42 als Eingangssignal mitteilt, auch
über den Datenausgang 45 der Drehzahlsteuerung 46 zuführen, die einen
Drehstrom erzeugt, der in seiner Frequenz dieser Drehzahl entspricht,
wobei natürlich eventueller Schlupf, das Übersetzungsverhältnis
des Vorschaltgetriebes etc. berücksichtigt sind. Rückmeldung erhält die
Steuereinrichtung über den Geber 41 an den Werkzeugzylinder, so dass
diese die Drehzahl genau einregelt.The
Wenn die wirksamen Durchmesser, die beispielsweise beim Werkzeugzylinder
als Flugkreis über die Werkzeugoberflächen unter Berücksichtigung
einer Prägetiefe etc. definiert sind, voneinander abweichen, so
wird über das in der Steuereinrichtung hinterlegte Programm ein Ungleichförmigkeitsantrieb
für den Werkzeugzylinder erzeugt. Dessen Bedingungen
sind normalerweise so, dass während des Eingriffs der
Werkzeuge 15 mit Trägerbahn, Substrat und Gegendruckzylinder die
Umfangsgeschwindigkeit des Werkzeugzylinders genau der Geschwindigkeit
dieser Komponenten, d.h. der durch Drehzahl und Durchmesser
bestimmten Umfangsgeschwindigkeit des Gegendurckzylinders, entsprechen
soll, wobei sich natürlich, wie in Fig. 1 durch die Pfeile 49 gezeigt,
die Zylinder 13, 14 gegenläufig drehen.If the effective diameter, for example, the tool cylinder
as a circle of the tool surfaces under consideration
an embossing depth, etc., are different, so
is via the program stored in the controller a nonuniformity drive
generated for the tool cylinder. Whose conditions
are usually such that during the procedure the
In den vom Prägedruck freien Zwischenräumen bzw. -zeiten kann nun
die Drehzahl des Werkzeugzylinders erhöht oder erniedrigt werden. Dies
ist durch die Frequenzsteuerung des Elektromotors auch bei höheren
Drehzahlen in Bruchteilen einer Umdrehung, d.h. innerhalb einer Umdrehung
ggf. auch mehrfach, möglich. So könnte also, nachdem Synchronität
über den einer peripheren Werkzeugerstreckung entsprechenden
Winkel 50 hergestellt wurde (beispielsweise durch Beschleunigung
gegenüber der Synchrondrehzahl), in dem bis zum nächsten Werkzeug
15 verbleibenden Drehwinkelbereich 51 ein entsprechender Ausgleich
(z.B. entsprechende Verzögerung) eingeleitet werden, um schon auf
diesen Teilabschnitt des Umfanges wieder den Durchschnitt der Synchrondrehzahl
zu erreichen. In the spaces and times free of embossing pressure can now
the speed of the tool cylinder can be increased or decreased. This
is by the frequency control of the electric motor even at higher
Speeds in fractions of a revolution, i. within a revolution
possibly also several times, possible. So that could be, after synchrony
beyond that of a peripheral tool extension
Angle 50 was made (for example, by acceleration
opposite to the synchronous speed), in which to the
Es ist jedoch auch möglich, durch bewusste Abweichungen davon
Werkzeuge auf Passergenauigkeit einzustellen. Wenn beispielsweise
der Umfangsabstand zwischen zwei Werkzeugen 15 etwas größer ist als
der entsprechende für die Aufprägungen vorgesehene Abstand auf dem
Substrat, dann kann durch eine Erhöhung der Drehzahl über den Winkelabschnitt
51 dies ausgeglichen werden.However, it is also possible by deliberate deviations from it
Adjust tools for register accuracy. If, for example
the circumferential distance between two
Wichtig ist daran nur, dass in der Summe über eine Umdrehung eine Durchschnittsdrehzahl erzeugt wird, die der Synchrondrehzahl des Gegendruckzylinders entspricht, damit die Werkzeuge z.B. bei einer Bogenmaschine immer an der gleichen Stelle des Substrats zum Einsatz kommen. Auch hier sind aber bewusste Abweichungen möglich.The important thing is that in the sum of one revolution Average speed is generated, that of the synchronous speed of the impression cylinder corresponds so that the tools e.g. at a sheetfed machine always at the same location of the substrate used come. But here too, deliberate deviations are possible.
Die entsprechenden Einstellungen für die jeweilige Größe der Synchron-Beschleunigungs-
oder Verzögerungssektoren, die Größe der Abweichungen,
die notwendigen Beschleunigungs- und Verzögerungswerte
etc. können über das Tastenfeld 44 eingegeben werden, werden in einem
Eingabespeicher abgelegt und zusammen mit dem Grundprogramm
aus dem Programmspeicher unter Berücksichtigung und Ausregelung
der Gebersignale zur Drehzahlsteuerung verarbeitet. Auch eine
grafische Darstellung der Geschwindigkeitsverläufe bzw. eine Einstellung
durch Veränderung eines Geschwindigkeitsdiagramms kann die
Einstellung anschaulich gestalten.The corresponding settings for the respective size of the synchronous acceleration
or delay sectors, the size of the deviations,
the necessary acceleration and deceleration values
etc. can be entered via the
Insbesondere, wenn bei höheren Drehzahlen größere Drehzahlabweichungen,
z.B. infolge größerer Durchmesserabweichungen, auftreten,
sind die Beschleunigungs- und Verzögerungsmomente, die vom Elektroantrieb
erzeugt werden, nicht unerheblich. Energetisch ist das kein
Problem, da die Bremsenergie wieder rückgespeist werden kann. Die
Momente könnten sich aber auf die zur Einstellung bewegliche Lagerung
der Schwinge 23 negativ auswirken, wenn die Drehmomente über
die Einheit aus Getriebegehäuse und Elektromotor-Stator 32, 34, die im
Folgenden vereinfacht als Stator bezeichnet wird, auf die Schwinge übertragen
und damit diese ständig wechselnden Kräften aussetzen.In particular, if at higher speeds greater speed deviations,
e.g. due to larger diameter deviations occur,
are the acceleration and deceleration moments of the electric drive
be generated, not insignificant. Energetically that is not
Problem, because the braking energy can be fed back again. The
But moments could be on the movable for setting storage
the
Um dies zu vermeiden, ist der Stator nicht an der Schwinge angeflanscht,
sondern zur Aufnahme der Reaktionsmomente auf die Motordrehungen
über den Stützarm 36 direkt am Maschinengehäuse abgestützt.
Die Reaktionsmomente wirken also nicht auf die Schwinge ein
und halten diese insoweit kräftefrei.To avoid this, the stator is not flanged to the swingarm,
but to record the reaction moments on the engine rotations
supported via the
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