EP2130686B1 - Aufprägevorrichtung und Aufprägeverfahren zum Aufprägen von Strukturen auf Sicherheitsdokumente - Google Patents

Aufprägevorrichtung und Aufprägeverfahren zum Aufprägen von Strukturen auf Sicherheitsdokumente Download PDF

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EP2130686B1
EP2130686B1 EP09162190.4A EP09162190A EP2130686B1 EP 2130686 B1 EP2130686 B1 EP 2130686B1 EP 09162190 A EP09162190 A EP 09162190A EP 2130686 B1 EP2130686 B1 EP 2130686B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
embossing
pressure
forces
stamp
structures
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP09162190.4A
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English (en)
French (fr)
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EP2130686A2 (de
EP2130686A3 (de
Inventor
Richard Steif
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Muehlbauer GmbH and Co KG
Original Assignee
Muehlbauer GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Muehlbauer GmbH and Co KG filed Critical Muehlbauer GmbH and Co KG
Publication of EP2130686A2 publication Critical patent/EP2130686A2/de
Publication of EP2130686A3 publication Critical patent/EP2130686A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44B—MACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B5/00—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44B—MACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B5/00—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins
    • B44B5/0004—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins characterised by the movement of the embossing tool(s), or the movement of the work, during the embossing operation
    • B44B5/0019—Rectilinearly moving embossing tools

Definitions

  • the invention relates to an embossing device for impressing structures on security documents with an embossing head, with an embossing punch and with an embossing boss, wherein in the embossing device the embossing punch can be displaced between the embossing head and the embossing boss.
  • the invention relates to an embossing method for embossing structures on security documents, in which an embossing punch is pressed against an embossing boss and the structures are impressed on the security documents.
  • embossing devices and embossing methods are frequently used for embossing thermally activatable films on security documents.
  • embossing devices are widely known from the prior art.
  • embossing machines with an embossing head, in which an embossing die is driven via a toggle mechanism by means of an electric motor, the embossing die opposite to a embossing boss can perform an embossing movement.
  • This is also referred to as path-controlled embossing drives, since the embossing stamp, due to the toggle mechanism, always passes through the same embossing movement, regardless of which thickness a structure to be applied has. This leads to high wear of all components, so that a high embossing number is hardly achievable with such embossing machines, although usually a support plate is provided as a wear part between the die and the embossing boss.
  • EP 0 131 535 A2 discloses an apparatus for marking articles having a head device connected to a support structure and having a counter surface positionable at a predetermined distance from a material surface, and an array of discrete chambers within the head device each having a piston receiving portion extends from an abutment position to a seat surface and is in communication with a shank receiving part which extends from the seat surface to an opening in the counter surface.
  • an embossing device for embossing structures on security documents with an embossing head, with an embossing punch and with an embossing boss, in which the stamper is displaceable between the embossing head and the embossing boss, wherein the embossing device has a pressure-controlled drive device, by means of which the stamp can be driven by set by a pressure control valve stamping forces.
  • a pressure switch is arranged to start an embossing time.
  • an embossing point can be set individually as a function of a structure to be embossed, so that the risk of inferior embossing quality is substantially reduced as a result.
  • the embossing punch is not necessarily displaced into a constant embossing position, as is the case with known travel-controlled embossing drives, but the embossing stamper can also be displaced into variable embossing positions with respect to different thicknesses of the objects to be embossed by means of the pressure-controlled drive device. if this is necessary for a good embossing result.
  • embossing forces can also be set individually by means of an air pressure of the pressure-controlled drive device.
  • a particularly cost-effective pressure medium is air, which in the present case is preferably used as compressed air.
  • embossing device according to the invention can be used for impressing on a large number of structures.
  • the present embossing device is used for impressing structures / films on documents or in documents.
  • documents may be security documents, such as passports, identity cards, cards, etc.
  • These structures include patterns, in particular hologram-like structures, such as holograms, kinegrams, etc., which are applied to thermally activatable films as carrier film and by means of such a carrier film Imprinting be supplied.
  • the present imprinting device is primarily a precision embossing device for imprinting structures for security documents.
  • a structure to be embossed during the embossing process consists of a security document to which a thermally activatable film having at least one structure is applied.
  • the thermally activated or activated film can be removed from the security document to which the structure (s) is impressed.
  • the thermally activatable film thus serves as a carrier film for the réelleoniagende structure (s).
  • the pressure controlled drive means may comprise a pneumatic muscle cylinder.
  • pneumatic muscle cylinders can be controlled very precisely and by virtue of a force output, so that with a pneumatic muscle cylinder the embossing punch of the present embossing device moves extremely precisely into a desired embossing position can be.
  • Such pneumatic muscle cylinders are well known from the prior art, so that their function and structure will not be discussed here.
  • embossing device is further characterized in particular by embossing forces greater than 3000 N, preferably greater than 4000 N, from.
  • embossing forces can not be achieved with conventional embossing devices for embossing films on documents, if they include a conventional path-controlled pneumatic drive.
  • embossing forces of the embossing device are adjustable in proportion to the air pressure of the pressure-controlled drive device, in particular of a pneumatic muscle cylinder.
  • a very accurate adjustment of an embossing pressure on an embossing stamp can be achieved by means of which embossing of a structure is to be undertaken.
  • the embossing device is characterized by a pressure-controlled embossing punch.
  • the embossing forces of the embossing die to be applied can be very precisely and particularly well dosed.
  • the embossing head additionally comprises, for example, the pressure regulating valve, which enables efficient activation of the pressure-controlled drive device.
  • the embossing device prefferably has the means for setting an embossing time.
  • the embossing time can be set independently of any thickness variations such as a support plate or a structure to be embossed.
  • the imprinting device has the means for detecting embossing forces.
  • detection means can be implemented in many ways, for example by means of suitable strain gauges.
  • at least one pressure sensor is used in the present case as the detection means, wherein a pressure sensor can be arranged structurally simply on the embossing device.
  • Such a pressure sensor may be mounted beneath a punching boss and measure and detect the displacement and / or deformation of the punching boss when the punch presses against the punching boss during embossing.
  • Counting an embossing time can be advantageously started when a critical embossing pressure is reached or exceeded.
  • the object of the invention is also achieved by a method for impressing structures on security documents, in which an embossing punch is pressed against an embossing boss and the structures are impressed on the security documents, the embossing die being driven by embossing forces set by a pressure regulating valve and a Embossing time is started by a pressure monitor.
  • the embossing time can either be chosen here, for example, based on a preset signal of the control device or else freely selected.
  • the embossing device additionally has a linear guide for guiding the stamping die linearly, the embossing device can in particular be operated exceptionally wear-resistant.
  • the linear guide comprises guide columns, on which the embossing die is mounted translationally displaceable, in addition a very high repeatability can be achieved in terms of identical imprints to be carried out, which also a high embossing quality can be ensured.
  • embossing forces are introduced symmetrically into a linear guide of the embossing punch. If the embossing forces are introduced symmetrically, in particular in the linear guide, act on the entire Auf Weggevorraum no or only negligibly small lateral forces, whereby a particularly high stamping accuracy can be achieved.
  • the embossing device has a return stroke device by means of which the embossing stamp can be displaced out of an embossing position into a start or rest position.
  • the return stroke can hereby only supportive or perform the full work, by means of which the die can be moved to its start or rest position.
  • a particularly simple and robust construction can be achieved with regard to the return stroke device if the return stroke device comprises at least one spring by means of which the embossing punch can be displaced into its start or rest position.
  • embossing device 1 for embossing structures consists essentially of a symmetrical frame 2, which in this embodiment mainly a stamping head 3, an embossing boss 4 and a linear guide 5 with comprises two parallel guide columns 6 and 7.
  • Other components and / or component groups of the embossing device 1 are not shown here.
  • embossing forces 8 can be absorbed exceptionally homogeneously by the frame 2, in particular by the guide columns 6 and 7 of the linear guide 5, whereby an extremely high embossing quality of the structures to be applied to the security documents can be achieved.
  • This is due in particular to the fact that the symmetrical frame 2 barely twists during an embossing process, ie when high embossing forces 8 act on the embossing device 1.
  • embossing forces 8 always occur when a guided with the linear guide 5 dies 9 is pressed to impress a foil against the embossing boss 4.
  • the embossing die 9 is displaced out of a start or rest position 10 into an embossing position (not shown here), wherein the embossing die 9 reaches its actual embossing point in this embossing position, in which embossing can take place.
  • the embossing device 1 has a pressure-controlled drive device 12, in particular a pneumatic muscle cylinder.
  • the pneumatic muscle cylinder is mainly integrated or arranged centrally between the two guide columns 6, 7 in the frame 2 of the embossing device 1.
  • the embossing die 9 can be directly controlled and directly displaced, so that the embossing position of the embossing die 9 and thus also the embossing forces 8 can be set particularly precisely.
  • even very high stamping forces 8 up to 4000 N and more can be set and held very precisely by this direct control.
  • a path-controlled drive device in particular with a toggle mechanism, can be dispensed with, so that the present die 9 is a pressure-controlled die 9.
  • the embossing forces 8 in this case behave proportionally to a set in the pressure-controlled drive means 12 and vorigenenden air pressure, whereby the embossing forces 8 can also be easily adjusted very precisely.
  • the air pressure at or in the pressure-controlled drive device 12 can be structurally particularly easily regulated by means of a suitable pressure control valve, which is not shown in the drawings.
  • the pressure regulating valve is provided close to the embossing head 3, so that it is arranged in the immediate vicinity of the pressure-controlled drive device 12 and thereby directly and as delay as possible can be controlled by a control device, also not shown.
  • control device receives detection signals of a pressure sensor 16, or actual pressure values, which it evaluates for controlling the pressure control valve and compares them with a setpoint pressure value.
  • the control device controls the pressure regulating valve in such a way that the target pressure value is reached, whereby the desired embossing forces 8 can be ensured.
  • the pressure-controlled drive device 12 also allows an almost arbitrarily long embossing time, since it is independent of a kinematic sequence of a path-controlled embossing process.
  • the embossing device 1 additionally in the drawing, not shown means for adjusting the embossing time, such as a timer, with which the embossing time can be ideally set arbitrarily.
  • the means for adjusting the embossing time can also be realized by the control device.
  • the means for setting an embossing time are combined in this embodiment with means for detecting embossing forces 8, which are placed in the shape of the pressure sensor 16 below the embossing boss 4, that is, on a side 17 of the embossing boss 4 facing away from the embossing die 9.
  • the means for setting an embossing time can also be activated or started by means of a pressure monitor 14 as soon as the pressure sensor 16 is preset Embossing forces 8 registered.
  • the pressure monitor 14 is connected upstream of the pressure-controlled drive device 12 or the pneumatic muscle cylinder and is controlled by the control device.
  • embossing forces 8 can be measured by the pressure sensor 16 due to a slight displacement and / or deformation of the embossing boss 4.
  • the means for setting the embossing time by means of a board are designed as hardware. But they can also be run as software, which has the advantage that they can be easily updated for new imprinting operations.
  • the embossing device 1 In order to be able to relocate the embossing die 9 out of its embossing position after a successful embossing in the embossing direction 18 and back into its start and stop position 10 with a return stroke 19, the embossing device 1 additionally has a return device 20, which essentially uses a first spring 21 and a second spring 22 is realized. In this respect, the return device 20 has a very robust and reliable construction.
  • the two springs 21 and 22 are respectively arranged around the guide columns 6 and 7 and the guide columns 6, 7 are located within the spirally formed springs 21 and 22, so that the return device 20 is particularly space-saving provided on the embossing device 1.

Landscapes

  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einerseits eine Aufprägevorrichtung zum Aufprägen von Strukturen auf Sicherheitsdokumente mit einem Prägekopf, mit einem Prägestempel und mit einem Prägeamboss, wobei bei der Aufprägevorrichtung der Prägestempel zwischen dem Prägekopf und dem Prägeamboss verlagerbar ist. Andererseits betrifft die Erfindung ein Aufprägeverfahren zum Aufprägen von Strukturen auf Sicherheitsdokumente, bei welchem ein Prägestempel gegen einen Prägeamboss gepresst und die Strukturen auf die Sicherheitsdokumente aufgeprägt werden.
  • Gattungsgemäße Aufprägevorrichtungen und Aufprägeverfahren werden häufig zum Aufprägen von thermisch aktivierbaren Folien auf Sicherheitsdokumenten eingesetzt. Insbesondere derartige Aufprägevorrichtungen sind aus dem Stand der Technik vielfältig bekannt. Beispielsweise zählen zu einem diesbezüglichen Stand der Technik Prägemaschinen mit einem Prägekopf, bei welchem ein Prägestempel über ein Kniehebelgetriebe mittels eines Elektromotors angetrieben wird, wobei der Prägestempel gegenüber einem Prägeamboss eine Prägebewegung ausführen kann. Man spricht hierbei auch von weggesteuerten Prägeantrieben, da der Prägestempel auf Grund des Kniehebelgetriebes eine immer gleiche Prägebewegung durchläuft, unabhängig davon, welche Dicke ein aufzuprägendes Gebilde aufweist. Dies führt zu einem hohen Verschleiß aller Bauteile, so dass mit derartigen Prägemaschinen eine hohe Prägezahl kaum erreichbar ist, obwohl meistens zwischen dem Prägestempel und dem Prägeamboss noch eine Auflageplatte als Verschleißteil vorgesehen wird.
  • Oftmals müssen Bauteile bereits nach wenigen Prägungen repariert oder sogar gewechselt werden. Dies ist sehr kostenintensiv und deshalb sehr nachteilig.
  • Weiter ist es bei den bekannten weggesteuerten Prägeantrieben nachteilig, dass ein Prägepunkt, bei welchem die eigentliche Aufprägung einer Struktur auf ein Dokument, durchgeführt wird, bei verschieden dicken, zu prägenden Gebilden nur sehr schwer hinreichend genau bestimmbar ist. Da derartige Dickenunterschiede meist nicht genau erfasst werden können, ist ein diesbezüglicher Aufprägeprozess relativ unkontrolliert und schwankend, so dass selbst bei Prägungen hinsichtlich eines einzelnen Bogenlayouts nahezu immer mit unterschiedlichen Prägequalitäten der einzelnen Prägungen zu rechnen ist.
  • EP 0 131 535 A2 offenbart eine Vorrichtung zum Markieren von Gegenständen mit einer Kopfeinrichtung, die mit einem Traggebilde verbunden ist und eine Gegenfläche hat, die in einem vorbestimmten Abstand von einer Materialoberfläche positionierbar ist, sowie eine Anordnung von diskreten Kammern innerhalb der Kopfeinrichtung, die jeweils einen Kolbenaufnahmeteil haben, der sich von einer Anlageposition zu einer Sitzfläche erstreckt und mit einem Schaftaufnahmeteil in Verbindung steht, der sich von der Sitzfläche aus zu einer Öffnung in der Gegenfläche erstreckt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung gattungsgemässe Aufprägevorrichtungen weiterzuentwickeln, um insbesondere die vorgenannten Nachteile abzustellen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird von einer Aufprägevorrichtung zum Aufprägen von Strukturen auf Sicherheitsdokumente mit einem Prägekopf, mit einem Prägestempel und mit einem Prägeamboss gelöst, bei welcher der Prägestempel zwischen dem Prägekopf und dem Prägeamboss verlagerbar ist, wobei die Aufprägevorrichtung eine druckgesteuerte Antriebseinrichtung aufweist, mittels welcher der Prägestempel mit durch ein Druckregelventil eingestellten Prägekräften angetrieben werden kann. Zudem ist ein Druckwächter zum Starten einer Prägezeit angeordnet.
  • Vorteilhafter Weise kann mittels der druckgesteuerten Antriebseinrichtung ein Prägepunkt individuell in Abhängigkeit von einem zu prägenden Gebilde eingestellt werden, so dass hierdurch die Gefahr einer minderwertigen Prägequalität wesentlich verringert ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es, dass der Prägestempel vorliegend nicht zwangsweise in eine konstante Prägeposition verlagert wird, wie es bei bekannten weggesteuerten Prägeantrieben der Fall ist, sondern der Prägestempel kann mittels der druckgesteuerten Antriebseinrichtung auch hinsichtlich unterschiedlicher Dicken der zu prägenden Gebilde in variable Prägepositionen verlagert werden, wenn dies für ein gutes Prägeergebnis erforderlich ist.
  • Vorteilhafter Weise können neben der Prägeposition auch Prägekräfte mittels eines Luftdrucks der druckgesteuerten Antriebseinrichtung individuell eingestellt werden.
  • Es versteht sich, dass als pneumatisches Druckmittel zum Betreiben der druckgesteuerten Antriebseinrichtung unterschiedlichste Gase verwendet werden können. Ein besonders kostengünstiges Druckmittel ist Luft, welche vorliegend bevorzugt als Druckluft eingesetzt wird.
  • Es versteht sich weiter, dass die erfindungsgemäße Aufprägevorrichtung zum Aufprägen auf eine Vielzahl an Gebilden eingesetzt werden kann.
  • Vorzugsweise wird die vorliegende Aufprägevorrichtung zum Aufprägen von Strukturen /Folien auf Dokumente bzw. in Dokumente verwendet. Bei derartigen Dokumenten kann es sich um Sicherheitsdokumente, wie Reisepässe, Personalausweise, Karten etc. handeln Diese Strukturen umfassen Muster, insbesondere hologrammähnliche Strukturen, wie Hologramme, Kinegramme, etc., die auf thermisch aktivierbaren Folien als Trägerfolie aufgebracht sind und mittels einer solchen Trägerfolie der Aufprägevorrichtung zugeführt werden. Somit handelt es sich bei vorliegender Aufprägevorrichtung in erster Linie um eine Präzisionsprägevorrichtung zum Aufprägen von Strukturen für Sicherheitsdokumente. Somit besteht bei der vorliegenden Aufprägevorrichtung ein zu prägendes Gebilde bei dem Prägevorgang aus einem Sicherheitsdokument, auf welches eine thermisch aktivierbare Folie mit mindestens einer Struktur aufgebracht ist. Nach dem Prägevorgang, bei welchem die thermisch aktivierbare Folie mittels einer nicht dargestellten Heizeinrichtung thermisch aktiviert wird, kann die thermisch aktivierbare bzw. aktivierte Folie von dem Sicherheitsdokument, auf welches die Struktur(en) aufgeprägt ist(sind), entfernt werden. Die thermisch aktivierbare Folie dient somit als Trägerfolie für die aufzuprägende Struktur(en).
  • Insbesondere bei einem Aufprägen bei Sicherheitsdokumenten werden spezielle Materialien verwendet, so dass vorgegebene Prozessparameter sehr genau eingehalten werden müssen. Dies kann vorteilhafter Weise mit der vorliegenden Aufprägevorrichtung konstruktiv besonders einfach gewährleistet werden.
  • Die druckgesteuerte Antriebseinrichtung kann einen pneumatischen Muskelzylinder umfassen. Insbesondere pneumatische Muskelzylinder können sehr präzise und kraftabgebend gesteuert werden, so dass mit einem pneumatischen Muskelzylinder der Prägestempel der vorliegenden Aufprägevorrichtung äußerst genau in eine gewünschte Prägeposition verlagert werden kann. Solche pneumatischen Muskelzylinder sind aus dem Stand der Technik gut bekannt, so dass hier auf deren Funktionsweise und Aufbau nicht weiter eingegangen wird.
  • Insbesondere mit einem pneumatischen Muskelzylinder können vorliegend konstruktiv einfach und mit geringem Bauvolumen der Aufprägevorrichtung sehr hohe Prägekräfte realisiert werden. Die Aufprägevorrichtung zeichnet sich weiter insbesondere durch Prägekräfte größer als 3000 N, vorzugsweise größer als 4000 N, aus. Derart hohe Prägekräfte lassen sich mit herkömmlichen Aufprägevorrichtungen zum Aufprägen von Folien auf Dokumenten nicht realisieren, wenn sie einen konventionellen weggesteuerten Pneumatikantrieb umfassen.
  • Hydraulisch arbeitenden Aufprägevorrichtungen, bei welchen als Druckmittel ein Fluid verwendet wird, haben zudem den Nachteil, dass sie sehr teuer sind. Außerdem besteht hierbei nahezu immer die Gefahr, dass das Fluid zu Verunreinigungen eines zu prägenden Gebildes führen kann.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Prägekräfte der Aufprägevorrichtung proportional zum Luftdruck der druckgesteuerten Antriebseinrichtung, insbesondere eines pneumatischen Muskelzylinders, einstellbar sind. Hierdurch ist eine sehr genaue Einstellung eines Prägedrucks an einem Prägestempel erzielbar, mittels welchem eine Aufprägung eines Gebildes vorgenommen werden soll.
  • Insofern zeichnet sich die Aufprägevorrichtung durch einen druckgesteuerten Prägestempel aus. Mittels des druckgesteuerten Prägestempels lassen sich aufzubringende Prägekräfte des Prägestempels sehr genau und besonders gut dosieren.
  • Der Prägekopf umfasst beispielsweise zusätzlich das Druckregelventil, welches ein effizientes Ansteuern der druckgesteuerten Antriebseinrichtung ermöglicht.
  • Weiter ist es auch unabhängig von den übrigen Merkmalen der Erfindung vorteilhaft, dass die Aufprägevorrichtung die Mittel zum Einstellen einer Prägezeit aufweist. Vorteilhafter Weise kann hierbei auch die Prägezeit unabhängig von eventuellen Dickenschwankungen etwa einer Auflageplatte oder eines zu prägenden Gebildes eingestellt werden.
  • Die Aufprägevorrichtung weist die Mittel zum Erfassen von Prägekräften auf. Derartige Erfassungsmittel lassen sich vielseitig realisieren, beispielsweise mittels geeigneter Dehnmessstreifen. Vorzugsweise wird vorliegend als Erfassungsmittel wenigstens ein Drucksensor verwendet, wobei ein Drucksensor baulich einfach an der Aufprägevorrichtung angeordnet werden kann.
  • Ein solcher Drucksensor kann unterhalb eines Prägeambosses befestigt sein und die Verlagerung und/oder die Verformung des Prägeambosses messen und erfassen, wenn der Prägestempel während eines Prägens gegen den Prägeamboss drückt.
  • Ein Zählen einer Prägezeit kann vorteilhaft gestartet werden, wenn ein kritischer Prägedruck erreicht bzw. überschritten wird.
  • In diesem Zusammenhang wird die Aufgabe der Erfindung auch von einem Verfahren zum Aufprägen von Strukturen auf Sicherheitsdokumente gelöst, bei welchem ein Prägestempel gegen einen Prägeamboss gepresst und die Strukturen auf die Sicherheitsdokumente aufgeprägt werden, wobei der Prägestempel mit durch ein Druckregelventil eingestellten Prägekräften angetrieben wird und eine Prägezeit durch einen Druckwächter gestartet wird.
    Die Prägezeit kann hierbei entweder beispielsweise anhand eines voreingestellten Signals der Steuereinrichtung gewählt oder aber frei gewählt werden.
  • Weist die Aufprägevorrichtung zusätzlich eine Linearführung zum linearen Führen des Prägestempels auf, kann die Aufprägevorrichtung insbesondere außergewöhnlich verschleißarm betrieben werden.
  • Umfasst die Linearführung darüber hinaus Führungssäulen, an welchen der Prägestempel translatorisch verlagerbar gelagert ist, kann zusätzlich eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit hinsichtlich identisch durchzuführender Prägungen erzielt werden, wodurch ebenfalls eine hohe Prägequalität gewährleistet werden kann.
  • Eine vorteilhafte Verfahrensvariante sieht hierbei vor, dass die Prägekräfte symmetrisch in eine Linearführung des Prägestempels eingeleitet werden. Werden die Prägekräfte symmetrisch insbesondere in die Linearführung eingeleitet, wirken auf die gesamte Aufprägevorrichtung keine oder nur vernachlässigbar geringe Querkräfte, wodurch eine besonders hohe Prägegenauigkeit erzielt werden kann.
  • Um den Prägestempel nach einem Aufprägen aus einer Prägeposition schnell wieder zurück verlagern zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Aufprägevorrichtung eine Rückhubeinrichtung aufweist, mittels welcher der Prägestempel aus einer Prägeposition heraus in eine Start- bzw. Ruheposition hinein verlagert werden kann.
  • Die Rückhubeinrichtung kann hierbei lediglich unterstützend wirken oder die vollständige Arbeit leisten, mittels welcher der Prägestempel in seine Start- bzw. Ruheposition verlagert werden kann.
  • Ein besonders einfacher und robuster Aufbau kann hinsichtlich der Rückhubeinrichtung erzielt werden, wenn die Rückhubeinrichtung wenigstens eine Feder umfasst, mittels welcher der Prägestempel in seine Start- bzw. Ruheposition hinein verlagert werden kann.
  • Vorteilhafter Weise sind mittels der vorstehend erläuterten Aufprägevorrichtung alle Prozessparameter leicht reproduzierbar, so dass eine Vielzahl an identischer Aufprägevorgänge vorgenommen werden kann.
  • Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft eine Aufprägevorrichtung zum Aufprägen von Strukturen auf Sicherheitsdokumente dargestellt ist.
  • Es zeigt
    • Figur 1
    schematisch eine perspektivische Ansicht einer Aufprägevorrichtung mit einem pneumatischen Muskelzylinder als druckgesteuerte Antriebseinrichtung;
    Figur 2
    schematisch eine erste seitliche perspektivische Ansicht der Aufprägevorrichtung aus der Figur 1; und
    Figur 3
    schematisch eine weitere seitliche perspektivische Ansicht der Aufprägevorrichtung aus den Figuren 1 und 2.
  • Die in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Aufprägevorrichtung 1 zum Aufprägen von Strukturen, wie beispielsweise Hologramme, die sich zuvor auf Folien (hier nicht dargestellt) befinden, besteht im Wesentlichen aus einem symmetrischen Rahmengestell 2, welches bei diesem Ausführungsbeispiel hauptsächlich einen Prägekopf 3, einen Prägeamboss 4 und eine Linearführung 5 mit zwei parallelen Führungssäulen 6 und 7 umfasst. Weitere Bauteile und/oder Bauteilgruppen der Aufprägevorrichtung 1 sind hierbei nicht dargestellt.
  • Mittels des symmetrischen Rahmengestells 2 können Prägekräfte 8 außergewöhnlich homogen von dem Rahmengestell 2, insbesondere von den Führungssäulen 6 und 7 der Linearführung 5, aufgenommen werden, wodurch eine extrem hohe Prägequalität der auf den Sicherheitsdokumenten aufzuprägenden Strukturen erzielt werden kann. Dies liegt im Speziellen auch daran, dass sich das symmetrische Rahmengestell 2 während eines Aufprägevorgangs, also wenn hohe Prägekräfte 8 an der Aufprägevorrichtung 1 wirken, kaum verwindet.
  • Derartige Prägekräfte 8 treten immer dann auf, wenn ein mit der Linearführung 5 geführter Prägestempel 9 zum Aufprägen einer Folie gegen den Prägeamboss 4 gedrückt wird. Hierzu wird der Prägestempel 9 aus einer Start- bzw. Ruheposition 10 heraus in eine Prägeposition (hier nicht gezeigt) hinein verlagert, wobei der Prägestempel 9 in dieser Prägeposition seinen eigentlichen Prägepunkt erreicht, in welchem eine Aufprägung erfolgen kann.
  • Um den Prägestempel 9 in erforderlicher Weise an der Linearführung 5 verlagern zu können, weist die Aufprägevorrichtung 1 eine druckgesteuerte Antriebseinrichtung 12, insbesondere einen pneumatischen Muskelzylinder, auf. Der pneumatische Muskelzylinder ist vorwiegend mittig zwischen den beiden Führungssäulen 6, 7 in das Rahmengestell 2 der Aufprägevorrichtung 1 integriert bzw. angeordnet.
  • Mittels des pneumatischen Muskelzylinders kann der Prägestempel 9 direkt angesteuert und unmittelbar verlagert werden, so dass die Prägeposition des Prägestempels 9 und damit auch die Prägekräfte 8 besonders exakt eingestellt werden können. Insbesondere hinsichtlich unterschiedlich dicker Folien und Trägersubstrate, auf die aufgeprägt wird, können durch diese direkte Ansteuerung selbst sehr hohe Prägekräfte 8 bis zu 4000 N und mehr überaus genau eingestellt und gehalten werden.
  • Vorteilhafter Weise kann mittels des pneumatischen Muskelzylinders auf eine weggesteuerte Antriebseinrichtung insbesondere mit einem Kniehebelgetriebe verzichtet werden, so dass es sich bei dem vorliegenden Prägestempel 9 um einen druckgesteuerten Prägestempel 9 handelt.
  • Vorteilhafter Weise verhalten sich die Prägekräfte 8 hierbei proportional zu einem in der druckgesteuerten Antriebseinrichtung 12 eingestellten und vorgehaltenden Luftdruck, wodurch die Prägekräfte 8 ebenfalls einfach sehr präzise eingestellt werden können. Der Luftdruck an bzw. in der druckgesteuerten Antriebseinrichtung 12 kann konstruktiv besonders einfach mittels eines geeigneten Druckregelventils reguliert werden, das in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Vorzugsweise ist das Druckregelventil nahe am Prägekopf 3 vorgesehen, so dass es in unmittelbarer Nähe zur druckgesteuerten Antriebseinrichtung 12 angeordnet ist und hierdurch direkt und möglichst verzögerungsarm von einer ebenfalls nicht dargestellten Steuereinrichtung angesteuert werden kann. Hierzu empfängt die Steuereinrichtung Erfassungssignale eines Drucksensors 16, bzw. Istdruckwerte, welche sie zur Ansteuerung des Druckregelventils auswertet und mit einem Solldruckwert vergleicht. Die Steuereinrichtung steuert das Druckregelventil derart an, dass der Solldruckwert erreicht wird, wodurch die gewünschten Prägekräfte 8 gewährleistet werden können.
  • Die druckgesteuerte Antriebseinrichtung 12 ermöglicht zudem eine nahezu beliebig lange Prägezeit, da sie von einem kinematischen Ablauf eines weggesteuerten Prägevorgangs unabhängig ist. Um eine Prägezeit variabel einstellen zu können, weist die Aufprägevorrichtung 1 zusätzlich in den Zeichnungen nicht dargestellte Mittel zum Einstellen der Prägezeit, wie beispielsweise einen Zeitgeber auf, mit welchen die Prägezeit idealerweise beliebig eingestellt werden kann. Die Mittel zum Einstellen der Prägezeit könenn auch durch die Steuereinrichtung realisiert sein.
  • Die Mittel zum Einstellen einer Prägezeit sind in diesem Ausführungsbeispiel kombiniert mit Mitteln zum Erfassen von Prägekräften 8, welche in Gestalt des Drucksensors 16 unterhalb des Prägeambosses 4, also an einer dem Prägestempel 9 abgewandten Seite 17 des Prägeambosses 4, platziert sind.
  • Vorteilhafter Weise können die Mittel zum Einstellen einer Prägezeit auch mittels eines Druckwächters 14 aktiviert bzw. gestartet werden, sobald der Drucksensor 16 voreingestellte Prägekräfte 8 registriert. Der Druckwächter 14 ist der druckgesteuerten Antriebseinrichtung 12 bzw. dem pneumatischen Muskelzylinder vorgeschaltet und wird von der Steuereinrichtung gesteuert.
  • Derartige Prägekräfte 8 können auf Grund einer geringfügigen Verlagerung und/oder Verformung des Prägeambosses 4 von dem Drucksensor 16 gemessen werden. Beispielsweise sind die Mittel zum Einstellen der Prägezeit mittels einer Platine (hier nicht gezeigt) als Hardware ausgeführt. Sie können aber auch als Software ausgeführt sein, was den Vorteil hat, dass sie für neue Aufprägevorgänge leicht aktualisiert werden können.
  • Um den Prägestempel 9 nach einem erfolgten Aufprägen in Prägerichtung 18 aus seiner Prägeposition heraus und mit einer Rückhubbewegung 19 besonders schnell wieder in seine Start- und Ruheposition 10 hinein verlagern zu können, weist die Aufprägevorrichtung 1 zusätzlich noch eine Rückhubeinrichtung 20 auf, die im Wesentlichen mittels einer ersten Feder 21 und einer zweiten Feder 22 realisiert ist. Insofern weist die Rückhubeinrichtung 20 einen sehr robusten und zuverlässigen Aufbau auf.
  • Die beiden Federn 21 und 22 sind jeweils um die Führungssäulen 6 bzw. 7 angeordnet bzw. die Führungssäulen 6, 7 befinden sich innerhalb der spiralförmig ausgebildeten Federn 21 bzw. 22, so dass die Rückhubeinrichtung 20 besonders platzsparend an der Aufprägevorrichtung 1 vorgesehen ist.
  • Es versteht sich, dass zwischen der Prägeoberseite 23 des Prägeambosses 4 und der Prägeunterseite 24 des Prägestempels 9 noch Auflageplatten (hier nicht gezeigt) vorgesehen werden können, mittels welchen an der Aufprägevorrichtung 1 weitere Prägeparameter individuell einstellbar sind.
    • Bezugszeichenliste
    • 1:
    Aufprägevorrichtung
    2
    Symmetrisches Rahmengestell
    3
    Prägekopf
    4
    Prägeamboss
    5
    Linearführung
    6
    Erste Führungssäule
    7
    Zweite Führungssäule
    8
    Prägekräfte
    9
    Prägestempel
    10
    Start- und Ruheposition
    12
    Druckgesteuerte Antriebseinrichtung
    13
    Schaltventil
    14
    Druckwächter
    16
    Drucksensor
    17
    Abgewandte Seite
    18
    Aufprägerichtung
    19
    Rückhubbewegung
    20
    Rückhubeinrichtung
    21
    Erste Feder
    22
    Zweite Feder
    23
    Prägeoberseite
    24
    Prägeunterseite

Claims (12)

  1. Aufprägevorrichtung (1) zum Aufprägen von Strukturen auf Sicherheitsdokumente, wobei die Aufprägevorrichtung (1) einen Prägekopf (3), einen Prägestempel (9) und einen Prägeamboss (4) aufweist und der Prägestempel (9) zwischen dem Prägekopf (3) und dem Prägeamboss (4) verlagerbar ist,
    gekennzeichnet durch
    eine druckgesteuerte Antriebseinrichtung (12) zum Antrieb des Prägestempels (9) mit durch ein Druckregelventil eingestellten Prägekräften (8), und
    einen Druckwächter (14) zum Starten einer Prägezeit.
  2. Aufprägevorrichtung (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Strukturen auf einer thermisch aktivierbaren Folie aufgebracht sind, welche nach Aufprägen der Strukturen auf den Sicherheitsdokumenten entfernbar ist.
  3. Aufprägevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    gekennzeichnet durch
    Prägekräfte (8) größer als 3000 N, vorzugsweise größer als 4000 N.
  4. Aufprägevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Prägekräfte (8) der Aufprägevorrichtung (1) proportional zum Luftdruck der druckgesteuerten Antriebseinrichtung (12), insbesondere eines pneumatischen Muskelzylinders, einstellbar sind.
  5. Aufprägevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    gekennzeichnet durch
    eine Linearführung (5) zum linearen Führen des Prägestempels (9).
  6. Aufprägevorrichtung (1) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Linearführung (5) Führungssäulen (6, 7) umfasst, an welchen der Prägestempel (9) translatorisch verlagerbar gelagert ist.
  7. Aufprägevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    gekennzeichnet durch
    eine Rückhubeinrichtung (18), mittels welcher der Prägestempel (9) aus einer Prägeposition heraus in eine Start- und Ruheposition (10) hinein verlagert werden kann.
  8. Aufprägevorrichtung (1) nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Rückhubeinrichtung (18) wenigstens eine Feder (21, 22) umfasst.
  9. Aufprägevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Prägekopf (3) ein Druckregelventil umfasst, welches ein effizientes Ansteuern der druckgesteuerten Antriebseinrichtung (12) ermöglicht.
  10. Prägeverfahren zum Aufprägen von Strukturen auf Sicherheitsdokumente, bei welchem ein Prägestempel (9) gegen einen Prägeamboss (4) gepresst und die Strukturen auf die Sicherheitsdokumente aufgeprägt werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Prägestempels (9) mit durch ein Druckregelventil eingestellten Prägekräften (8) angetrieben wird, und
    eine Prägezeit durch einen Druckwächter (14) gestartet wird.
  11. Prägeverfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Prägekräfte (8) über ein Druckregelventil eingestellt werden und mittels eines Drucksensors (16) erfasst werden.
  12. Prägeverfahren nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Prägekräfte (8) symmetrisch in eine Linearführung (5) des Prägestempels (9) eingeleitet werden.
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