EP2285720A1 - Flachprägedruckmaschine mit einer folienbahnführungseinrichtung - Google Patents

Flachprägedruckmaschine mit einer folienbahnführungseinrichtung

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EP2285720A1
EP2285720A1 EP09753403A EP09753403A EP2285720A1 EP 2285720 A1 EP2285720 A1 EP 2285720A1 EP 09753403 A EP09753403 A EP 09753403A EP 09753403 A EP09753403 A EP 09753403A EP 2285720 A1 EP2285720 A1 EP 2285720A1
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EP
European Patent Office
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film
machine according
guideways
guide
webs
Prior art date
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EP09753403A
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EP2285720B1 (de
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Marc Günther BRENDLE
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Gietz AG
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Gietz AG
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Publication date
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    • B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
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    • B65H23/188—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in connection with running-web
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    • B65H23/1884—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in connection with running-web and controlling longitudinal register of web with step-by-step advancement
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    • B65H2301/50—Auxiliary process performed during handling process
    • B65H2301/51—Modifying a characteristic of handled material
    • B65H2301/512—Changing form of handled material
    • B65H2301/5126—Embossing, crimping or similar processes

Definitions

  • the invention relates to a flat embossing machine with a Folienbahnschreibungs- device for a plurality of film webs, which are guided by unwinding rollers on a stamping plate of a flatbed press according to the preamble of claim 1.
  • flat embossing printing machines as described for example in EP 0858888, can be particularly high embossing performances in best quality and also for demanding embossing tasks.
  • these flat embossing machines place particularly high demands on the guidance and the precise preference of the thin and very sensitive embossed foil webs, with layer thicknesses of, for example, only 12-20 ⁇ m (0.02 mm).
  • film webs of different types must at the same time be smoothly guided and conveyed smoothly.
  • the film guide must be perfectly flat and properly positioned without distortion, hull formation, wrinkles and dislocations. And the rapid, intermittent preference in a short time must be performed optimally gentle, in order to achieve high performance and quality.
  • Such a flat embossing printing press and film web guide is known, for example, from EP 1 593 503.
  • This film web guide has for gentle, better adjustment of the tension in the film webs on a wide, flat suctioned braking and guiding wall in front of the embossing table, with an adjustable negative pressure in the braking and guide wall, the tension of the film webs running over it can be regulated.
  • Fig. 1 is a side view of a erfmdungsgemäzü Flachgargebuchmaschine with a film web guide device with several individual
  • FIG. 2 shows an example of a film web guiding device with guideways and associated functional elements
  • FIG. 3 shows a front view of the individual symmetrical guideways
  • FIG. 4 shows a cross section through a guideway with suction channels with different 5 shows in cross-section an example of a guideway with suction channels with two zones
  • FIG. 6 shows a plan view of the guideway of FIG. 5 with suction openings
  • FIG. 7 shows another example of a guideway with suction openings
  • FIG. 11 shows an example of jointly adjustable side guide elements
  • FIG. 12 shows a control of the temporal speed profile of FIG
  • FIG. 13 shows an example with controllable vacuum sources
  • Vacuum switching valves - A -
  • FIG. 1 and 2 show an inventive flat embossing machine 1 with a Folienbahnbowungs Rhein 2 with a plurality of film webs 6.1 - 6.4, which are guided by unwinding 7.1 - 7.4 on a stamping plate 3 with Cliches 28 and a counter-pressure plate as embossing 8 on a flat bed press 4.
  • embossing 8 film images are impressed on a flat material 5, 5.1, 5.2.
  • the film web guide has for each film web after the embossing plate Folienvorzugs adopteden 9.1 - 9.4 and before the embossing plate 3 individual, adjustable in the transverse direction Y to the preferred direction X, long, centrally symmetric trained guideways 11.1 - 11.4 as film tensioning devices.
  • the individual guideways contain suction channels 16, 17 and have a smooth, low-friction surface 12 with suction openings 14, which are connected to controllable vacuum sources 13.1 - 13.4 for independent adjustment of negative pressure pi and braking force zfi at each guideway 1 Ii.
  • each image film web 6i each image mark sensor 15i at or between the film advancing device 9i and the guide rail 1 Ii and adjustable, two-sided side guide elements 30 on low-friction deflecting elements 31, 32 directly in front of the guideways 1 Ii and after the embossing plate 3 associated with which side guide elements 30th the image film webs 6i centered on the guideways 1 Ii are feasible.
  • each individual image film web can be optimally adjusted to the image marks in the X and Y directions while the machine is running, and image position errors can thereby be minimized.
  • each image film web 6i in the transverse direction Y is effected by adjusting the side guide elements 30 on low-friction deflection elements 31, 32 directly in front of the guide webs 11 i and after
  • Embossing point 8 This centered guidance of the image film webs 6i on the correctly positioned, symmetrical long guide tracks 11i close to the embossing point 8 prevents lateral deviations.
  • the positioning of the image film webs in the X direction, ie the exact alignment of the image marks 27 by means of the image mark sensors 15i in the error-free nominal position is achieved by controlling and setting the negative pressure pi in the guideways 1 Ii. Error-free positioning in the X and Y directions can only be achieved by independently adjusting each individual film web 6i while the machine is running.
  • the image mark sensors 15i may preferably be disposed on the sheet feeding devices 9i, in the middle of the stamping plate 3 (on the cliche) or at the end of the guide tracks Hi.
  • This elongation is effected over an embossing table length of e.g. 100 cm an extension of the film webs by 6 mm.
  • the cliches 28 are taking into account this extension at optimal strain ee or
  • Tensile z is positioned on the stamping plate. If the tensile stresses zi (and thus the expansions eei) in the individual image film webs 6i deviate from the nominal value, correspondingly large image position errors occur. For an error-free image positioning, therefore, all image film webs 6i must have the optimum tensile stress zi.
  • the film webs are from unwinding rollers 7 via a film memory 20th
  • Vacuum loop memory 20 in particular horizontal vacuum double loop used memory with negative pressure control, which are known for example from EP 0 858 888.
  • a first tensile stress za is exerted on the film webs for optimal guidance to the guideways 11.
  • These tensile stresses za vary in time and are very different for different film webs 6i (zai), depending on the type and width of film, loop length in the memory and Type of intermittent preference.
  • a well metered control of the braking force zf ⁇ on the film webs 1 Ii and thus the optimum voltage zi at the embossing point 8 is achieved by a smooth, low-friction, abrasion-resistant surface 12 with constant coefficients of friction of the long guideways.
  • the surfaces 12 preferably have a minimum electrical conductivity, so that no electrostatic charging of the guideways 11 and the film webs 6 can arise.
  • Suitable surfaces 12 may for example consist of a layer of Fluo ⁇ olymerkunststoff or hard anodized aluminum with intercalated fluoropolymer (eg PTFE), for example in a layer thickness of, for example, 20 - 50 microns. These have relatively low and constant friction coefficients of, for example, 0.1-0.2. Preferably, these surfaces 12 have as small as possible differences between static friction and sliding friction coefficients of the film webs of, for example, at most 10 to 20% to produce uniform tensile stresses zfi.
  • PTFE intercalated fluoropolymer
  • FIG. 2 shows in more detail another example of a guide device 2 with four image film webs 6.1 - 6.4 and with associated vacuum sources 13.1 - 13.4, which are designed here as controllable vacuum regulators 22.1 - 22.4 and connected to a central suction fan 23.
  • foil tension sensors 4Oi can be arranged for determining the foil tensions, with which the control of the negative pressure sources 13i can be carried out as regulation to an adjustable desired value of the foil tension zi or the foil stretching ee.
  • the film web guide according to the invention can be used both in sheet-fed embossing presses and in reel presses.
  • the flat material 5 to be embossed consists of sheets 5.1, which are required by a feeder 71 to a boom 72 or from endless webs 5.2 in roll machines, which are conveyed from a unwinding to a take-up roll (as described for example in EP 0858888 is).
  • Fig. 3 shows a front view of individual guideways 11.1 - 11.5, which have a width b and a length L (with L> b).
  • the five image film webs 6.1-6.5 here have different film widths bl: the film web 6.3 a relative small film web width bl.2 and the remaining film webs a relatively large film web width b.1.1.
  • zfi or zi rich adjustable and interchangeable symmetrical guideways 1 Ii close to the embossing 8 and zoom are preferably as long as possible with a length L of e.g. 50 - 100 cm and with a ratio of length to width L / b in a range between 5 and 15.
  • the width b of the guideways is for example 5 to 10 cm.
  • FIG. 4 and 5 show in cross-section examples of guideways with suction channels, which are particularly suitable for different film web widths bl.
  • Fig. 4 shows a guideway with suction channels, which form a central zone with a suction channel 16 and two symmetrical edge zones with the suction channels 17.1 and 17.2.
  • the film web width bl only the zones covered by the film web can be connected to the vacuum source 13i and evacuated. So a very even pressure distribution (pi) can be achieved.
  • FIG. 5 shows an example of a guide track with a central suction channel 16 and with two adjoining, side-connected suction channels 17, which are connected to the vacuum source 13i via a faulty air switching valve 18. Uncovered zones will not be evacuated here.
  • a narrower film web 6.2 with width b.l.2 covers the suction channel 16 and a wider film web 6.1 with bl.l also covers the suction channels 17th
  • Fig. 6 shows a plan view of the guideway of Fig. 5 with a few, relatively small suction openings 14 with a diameter of eg 1 - 2 mm, which are arranged at large intervals symmetrically to the central axis.
  • the very small areal proportion of the suction openings is preferably in a range of, for example 0.5 - 3%. This makes it possible to generate easily adjustable, defined braking forces and tensile stresses zfi.
  • the surface 12 with suction openings 14 may also consist of an air-permeable microporous layer, for example analogously to the air cushion support surface 37 of FIG. 10a, which, however, is aspirated instead of vented.
  • FIG. 7 shows a further example with a symmetrical arrangement of suction openings 14, which can be divided into different zones, analogously to FIG. 4.
  • Fig. 8 shows an example with eight narrow guideways 11.1 - 11.8 with
  • FIG. 9 shows an example of a film web guide in which image film webs 61, 6.2 are combined with color film webs 6.11, 6.12.
  • a short and wide braking and guiding wall 10 can be arranged as a film tensioning device for the simultaneous embossing of color foil webs 6.11, 6.12 and several image film webs 6.1, 6.2. This allows a very wide range of application of the embossing machine from pure color foil stamping to pure image foil stamping.
  • FIG. 2 Such a braking and guiding wall is shown in FIG. 2 and also known from EP 1 593 503.
  • EP 1 593 503. Such a braking and guiding wall is shown in FIG. 2 and also known from EP 1 593 503.
  • this is not suitable for several image film webs, since their tensile stresses zi can not be individually regulated and adjusted while the machine is running.
  • the deflection elements 31, 32 may be formed as air cushion bearing surfaces 37 and, for example, consist of an air-permeable microporous layer which is ventilated.
  • FIGS. 10 a, b show in side and front view an example of a practically friction-free deflecting element 31, which is designed as a bent air cushion bearing surface 37.
  • the guide track is 1 Ii correctly positioned with the machine stopped and the distance between the two-sided side guide elements 30, which are mounted here on the deflector slidably mounted (dbl) is set to the film width bl.
  • both side guide elements 30 can be adjusted together with the deflection element (with the machine running) in the Y direction to the optimum image mark position ( ⁇ Y).
  • FIG. 11 shows a further example where the two side guide elements 30 are fastened (dbl) to a connecting element 34 so as to be adjustable to the film width bl. They are so displaced together in the transverse direction Y and adjustable.
  • This setting ( ⁇ Y) can be e.g. be transmitted via a flexible shaft 36 to a control panel and with a Einstellgewinde 35 manually or by servo motor (actuator) are performed.
  • Fig. 12 shows schematically the time course v (t) of the film web speed when advancing to the next embossing position:
  • high constant acceleration and subsequent delay al eg 10 - 30 m / s 2
  • the detection of the image mark (27) by the image mark sensors 15i takes place at time t2.
  • the image film webs 6i are decelerated with much lower delay a2 (eg 2 m / s 2 ) and shortly before the standstill (at time t4) the negative pressure pi in the guideways 11i is rapidly increased and thus the film webs 6i become stronger pressed against the guideways, so that slipping at standstill is prevented.
  • Fig. 13 shows an example for generating this rapid increase of the negative pressure pi by means of additional fast switching vacuum valves 24.1 - 24.4, which are connected to the vacuum sources 13.1 - 13.4, with the central suction fan 23 and with the guideways 11.1 - 11.4.
  • the vacuum valves 24i are opened rapidly (in msec) and the higher negative pressure p ⁇ of the central suction fan 23 is passed directly to the guideways 11i.
  • the embossing process is again switched to the lower regulated negative pressure pi of the individual vacuum sources 13.1 - 13.4.

Landscapes

  • Registering, Tensioning, Guiding Webs, And Rollers Therefor (AREA)
  • Machines For Manufacturing Corrugated Board In Mechanical Paper-Making Processes (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Advancing Webs (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Abstract

Die Flachprägedruckmaschine mit einer Folienbahnführungseinrichtung (2) für mehrere Folienbahnen (6), welche von Abwickelrollen über eine Prägeplatte (3) an einer Flachbettpresse geführt werden, weist für jede Folienbahn nach der Prägeplatte Folienvorzugseinrichtungen und vor der Prägeplatte einzelne, in Querrichtung Y zur Vorzugsrichtung X einstellbare, lange, zentralsymmetrisch ausgebildete Führungsbahnen (11.1, 11.2, 11.3) als Folienspanneinrichtungen auf. Die Führungsbahnen weisen eine glatte, reibungsarme Oberfläche (12) mit Absaugöffnungen (14) auf, welche mit steuerbaren Unterdruckquellen (13.1, 13.2, 13.3) zur unabhängigen Einstellung von Unterdruck (pi) und Bremskraft (zfi) an jeder einzelnen Führungsbahn (11i) verbunden sind. Dabei sind jeder Bildfolienbahn (6i) ein Bildmarkensensor (15i) zwischen der Folienvorzugseinrichtung (9i) und der Führungsbahn (11i) sowie einstellbare, beidseitige Seitenführungselemente (30) an reibungsarmen Umlenkelementen (31, 32) direkt vor den Führungsbahnen und nach der Prägeplatte (3) zugeordnet, mit welchen Seitenführungselementen die Bildfolienbahnen zentriert auf den Führungsbahnen führbar sind. Damit kann jede Bildfolienbahn (6i) bei laufender Maschine in X- und in Y-Richtung optimal auf die Bildmarken eingestellt und Bild-Positionsfehler können dadurch minimiert werden.

Description

FLACHPRÄGEDRUCKMASCHINE MIT EINER FOLIENBAHNFÜHRUNGSEINRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine Flachprägedruckmaschine mit einer Folienbahnfuhrungs- einrichtung für mehrere Folienbahnen, welche von Abwickelrollen über eine Prägeplatte einer Flachbettpresse geführt werden gemäss Oberbegriff von Anspruch 1. Mit derartigen Flachprägedruckmaschinen, wie z.B. in der EP 0 858 888 beschrieben ist, können besonders hohe Prägeleistungen in bester Qualität und auch für anspruchsvolle Prägeaufgaben ausgeführt werden. Diese Flachprägedruck- maschinen stellen anderseits aber auch besonders hohe Ansprüche an die Führung und den präzisen Vorzug der dünnen und sehr empfindlichen Prägefolienbahnen, mit Schichtdicken von z.B. nur 12 - 20 um (0.02mm). Dabei müssen mehrere Folienbahnen verschiedener Art (mit verschiedenen Bahnbreiten, Vorzugslängen und mit unterschiedlichen Ablösekräften nach dem Prägen) gleichzeitig einwandfrei glatt geführt und gefördert werden. Die Folienführung muss ohne Verzug, Rumpfbildung, Falten und Versetzungen einwandfrei flächig glatt und richtig positioniert erfolgen. Und der rasche, intermittierende Vorzug in kurzer Zeit muss optimal schonend ausgeführt werden, um hohe Leistungen und Qualität erreichen zu können. Eine derartige Flachprägedruckmaschine und Folienbahnführung ist z.B. aus der EP 1 593 503 bekannt. Diese Folienbahnführung weist zur schonenden, besseren Einstellung der Zugspannung in den Folienbahnen eine breite, flache abgesaugte Brems- und Führungswand vor dem Prägetisch auf, wobei mit einem einstellbaren Unterdruck in der Brems- und Führungswand die Zugspannung der darüber laufenden Folienbahnen reguliert werden kann. Dies ermöglicht eine Folienbahnführung, welche keinen Kontakt mit Führungselementen auf der empfindlichen Prägeschichtseite (Bildseite) der Folienbahnen erfordert und es ermöglicht sehr gute Prägequalitäten mit Farbfolienbahnen.
Mit diesen bekannten Folienbahnführungen ist es jedoch nicht möglich, für anspruchsvolle Bildprägeaufgaben, insbesondere für Hologrammprägen mit Bildsicherheitsmerkmalen, z.B. für Wertscheine, Ausweise oder Banknoten, mit mehreren Bildfolienbahnen über den ganzen Prägetisch für alle Prägefolienbahnen eine optimale, fehlerfreie Positionierung der Bildmarken und damit auch der Prägebilder zu erreichen. Dazu müsste bei laufender Maschine j ede einzelne Bildfolienbahn in Vorzugsrichtung X und in Querrichtung Y separat optimal eingestellt werden können. Dies ist mit der bekannten Folienbahnführung nach EP 1 593 503 jedoch nicht möglich.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Folienbahnführung für Flachprägedruckmaschinen zu schaffen mit einer optimalen Bildpositionierung in X- und Y-Richtung für alle Bildfolienbahnen über der ganzen Prägestelle, welche auch die optimale Einstellung der Folienspannungen in jeder einzelnen Bildfolienbahn bei laufender Maschine ermöglicht, insbesondere für Hologrammprägen.
Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäss gelöst durch eine Flachprägedruckmaschine mit einer Folienbahnführungseinrichtung mit mehreren, einzelnen, steuerbaren Führungsbahnen für die einzelnen Bildfolienbahnen als Folienspanneinrichtungen vor der Prägeplatte gemäss Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung mit weiteren Verbesserungen der Folienbahnführung und -positionierung der einzelnen Bildfolienbahnen und damit auch der Maschinenleistungen und der Bildqualität. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Figuren weiter erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfmdungsgemässen Flachprägedruckmaschine mit einer Folienbahnführungseinrichtung mit mehreren einzelnen
Führungsbahnen je mit steuerbaren Unterdruckquellen als Folienspann- einrichtungen für die einzelnen Bildfolienbahnen, Fig. 2 ein Beispiel einer Folienbahnführungseinrichtung mit Führungsbahnen und zugeordneten Funktionselementen, Fig. 3 eine Frontansicht auf die einzelnen symmetrischen Führungsbahnen, Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Führungsbahn mit Saugkanälen mit verschiedenen Zonen für Folienbahnen unterschiedlicher Breite, Fig. 5 im Querschnitt ein Beispiel einer Führungsbahn mit Saugkanälen mit zwei Zonen, Fig. 6 eine Aufsicht auf die Führungsbahn von Fig. 5 mit Absaugöffhungen, Fig. 7 ein weiteres Beispiel einer Führungsbahn mit Absaugöffnungen, Fig. 8 ein Beispiel mit mehreren einzelnen Führungsbahnen und
Bildfolienbahnen,
Fig. 9 ein Beispiel mit einzelnen Führungsbahnen für Bildfolienbahnen und einer zusätzlichen kurzen Brems- und Führungswand für
Farbfolienbahnen, Fig. 1 Oa, b den einzelnen Führungsbahnen zugeordnete einstellbare
Seitenführungselemente,
Fig. 11 ein Beispiel von zusammen einstellbaren Seitenführungselementen, Fig. 12 eine Steuerung des zeitlichen Geschwindigkeitsverlaufs des
Folienvorzugs mit erhöhter Haftung beim Prägeprozess, Fig. 13 ein Beispiel mit steuerbaren Unterdruckquellen und
Vakuumschaltventilen. - A -
Fig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemässe Flachprägedruckmaschine 1 mit einer Folienbahnfuhrungseinrichtung 2 mit mehreren Folienbahnen 6.1 - 6.4, welche von Abwickelrollen 7.1 - 7.4 über eine Prägeplatte 3 mit Cliches 28 und eine Gegendruckplatte als Prägestelle 8 an einer Flachbettpresse 4 geführt werden. An der Prägestelle 8 werden Folienbilder auf ein Flachmaterial 5, 5.1, 5.2 aufgeprägt. Die Folienbahnführung weist für jede Folienbahn nach der Prägeplatte Folienvorzugseinrichtungen 9.1 - 9.4 und vor der Prägeplatte 3 einzelne, in Querrichtung Y zur Vorzugsrichtung X einstellbare, lange, zentralsymmetrisch ausgebildete Führungsbahnen 11.1 - 11.4 als Folienspanneinrichtungen auf. Die einzelnen Führungsbahnen enthalten Saugkanäle 16, 17 und weisen eine glatte, reibungsarme Oberfläche 12 mit Absaugöffnungen 14 auf, welche mit steuerbaren Unterdruckquellen 13.1 - 13.4 zur unabhängigen Einstellung von Unterdruck pi und Bremskraft zfi an jeder einzelnen Führungsbahn 1 Ii verbunden sind. Dabei sind jeder Bildfolienbahn 6i je ein Bildmarkensensor 15i an der oder zwischen der Folienvorzugseinrichtung 9i und der Führungsbahn 1 Ii sowie einstellbare, beidseitige Seitenführungselemente 30 an reibungsarmen Umlenkelementen 31, 32 direkt vor den Führungsbahnen 1 Ii und nach der Prägeplatte 3 zugeordnet, mit welchen Seitenführungselementen 30 die Bildfolienbahnen 6i zentriert auf den Führungsbahnen 1 Ii führbar sind. Damit kann jede einzelne Bildfolienbahn bei laufender Maschine in X- und in Y-Richtung optimal auf die Bildmarken eingestellt und Bild-Positionsfehler können dadurch minimiert werden.
Die optimale Einstellung und Positionierung jeder Bildfolienbahn 6i in Querrichtung Y erfolgt durch Einstellung der Seitenführungselemente 30 an reibungsarmen Umlenkelementen 31, 32 direkt vor den Führungsbahnen 11 i und nach der
Prägestelle 8. Diese zentrierte Führung der Bildfolienbahnen 6i auf den richtig positionierten, symmetrischen langen Führungsbahnen 1 Ii bis nahe an die Prägestelle 8 verhindert seitliche Abweichungen. Die Positionierung der Bildfolienbahnen in X-Richtung, d.h. das genaue Ausrichten der Bildmarken 27 mittels der Bildmarkensensoren 15i in die fehlerfreie Soll-Position wird durch Steuerung und Einstellung des Unterdrucks pi in den Führungsbahnen 1 Ii erreicht. Eine fehlerfreie Positionierung in X- und in Y-Richtung kann nur durch unabhängiges Einstellen jeder einzelnen Folienbahn 6i bei laufender Maschine erreicht werden.
Die Bildmarkensensoren 15i können vorzugsweise an den Folienvorzugseinrichtungen 9i, in der Mitte der Prägeplatte 3 (an den Cliches) oder am Ende der Führungsbahnen Hi angeordnet sein.
Zum Prägen müssen alle Bildfolienbahnen an der Prägestelle 8 eine bestimmte optimale Zugspannung z aufweisen, welche einer entsprechenden Dehnung ee von z.B. ee = 0.6 % entspricht. Diese Dehnung bewirkt über eine Prägetischlänge von z.B. 100 cm eine Verlängerung der Folienbahnen um 6 mm. Die Cliches 28 werden unter Berücksichtigung dieser Verlängerung bei optimaler Dehnung ee bzw.
Zugspannung z auf der Prägeplatte positioniert. Wenn die Zugspannungen zi (und damit die Dehnungen eei) in den einzelnen Bildfolienbahnen 6i vom Sollwert abweichen, entstehen somit entsprechend grosse Bildpositionsfehler. Für eine fehlerfreie Bildpositioniemng müssen daher alle Bildfolienbahnen 6i die optimale Zugspannung zi aufweisen. Die Zugspannung zi für eine Folienbahn 6i setzt sich zusammen aus Zugspannung zai vor der Führungsbahn plus Bremskraft bzw. Zugspannung zfi, welche durch die Führungsbahn 1 Ii ausgeübt wird: zi = zai + zfi. Da die Zugspannungen zai vor den Führungsbahnen 1 Ii sehr unterschiedlich sind, kann nur durch entsprechende Steuerung der Zugspannungen zfi an jeder einzelnen Führungsbahn 1 Ii der optimale Wert zi für alle Bildfolienbahnen 6i erreicht werden.
Die Folienbahnen werden von Abwickelrollen 7 über einen Folienspeicher 20
(Fig. 1) zu den Führungsbahnen 11 geführt. Als Folienspeicher werden vorzugsweise
Vakuum-Schlaufenspeicher 20, im speziellen horizontale Vakuum-Doppelschlaufen- speicher mit Unterdrucksteuerung eingesetzt, welche z.B. aus der EP 0 858 888 bekannt sind. Im Folienspeicher 20 wird eine erste Zugspannung za auf die Folienbahnen ausgeübt zur optimalen Führung bis an die Führungsbahnen 11. Diese Zugspannungen za variieren zeitlich und sind für verschiedene Folienbahnen 6i sehr unterschiedlich (zai), abhängig von Folienart und -breite, von Schlaufenlänge im Speicher und Art des intermittierenden Vorzugs.
Mit der erfindungsgemässen Folienbahnführung nach Fig. 1 wird erreicht, dass über die ganze Länge der Folienbahnführung von den Abwickelrollen 7 über den Vakuumschlaufenspeicher 20 und die Führungsbahnen 11 bis zur Prägestelle 8 keine Führungselemente auf der Prägeschichtseite 6a der Folienbahnen vorhanden sind, d.h. dass die empfindliche Prägeschichtseite 6a nirgends kontaktiert und abgenützt wird.
Eine gut dosierbare Steuerung der Bremskraft zfϊ an den Folienbahnen 1 Ii und damit der optimalen Spannung zi an der Prägestelle 8 wird erreicht durch eine glatte, reibungsarme, abriebfeste Oberfläche 12 mit konstanten Reibungskoeffizienten der langen Führungsbahnen. Dazu müssen die Oberflächen 12 vorzugsweise eine minimale elektrische Leitfähigkeit aufweisen, so dass keine elektrostatische Aufladung der Führungsbahnen 11 und der Folienbahnen 6 entstehen kann.
Geeignete Oberflächen 12 können beispielsweise aus einer Schicht aus Fluoφolymerkunststoff oder aus hartanodisiertem Aluminium mit eingelagertem Fluorpolymer (z.B. PTFE) bestehen, z.B. in einer Schichtdicke von z.B. 20 - 50 um. Diese weisen relativ niedrige und konstante Reibungskoeffizienten von z.B. 0.1 - 0.2 auf. Vorzugsweise weisen diese Oberflächen 12 möglichst geringe Unterschiede zwischen Haftreibungs- und Gleitreibungskoeffizienten der Folienbahnen von z.B. höchstens 10 - 20% auf zur Erzeugung gleichmässiger Zugspannungen zfi.
Fig. 2 zeigt detaillierter ein weiteres Beispiel einer Führungseinrichtung 2 mit vier Bildfolienbahnen 6.1 - 6.4 und mit zugeordneter Unterdruckquellen 13.1 - 13.4, welche hier als steuerbare Vakuumregler 22.1 — 22.4 ausgebildet und mit einem zentralen Sauggebläse 23 verbunden sind. Das Sauggebläse liefert einen konstanten Unterdruck (von z.B. 20 kPa), welcher durch die Vakuumregler auf die benötigten Unterdrücke pi an jeder Führungsbahn 1 Ii reduziert werden (auf z.B. 5 - 10 kPa) zur Erzeugung der optimalen Zugspannungen zfi mit zi = zai + zfi in jeder Bildfolienbahn.
Als weitere vorteilhafte Ausfuhrung können nach den Führungsbahnen 1 Ii Folien- bahn-Spannungssensoren 4Oi angeordnet sein zur Bestimmung der Folienspannungen, womit die Steuerung der Unterdruckquellen 13i als Regelung auf einen einstellbaren Sollwert der Folienspannung zi bzw. der Foliendehnung ee ausführbar ist.
Wie Fig. 2 illustriert, kann die erfindungsgemässe Folienbahnfuhrung sowohl in Bogen-Prägedruckmaschinen als auch in Rollen-Maschinen eingesetzt werden. Das zu beprägende Flachmaterial 5 besteht dabei aus Bogen 5.1, welche von einem Anleger 71 zu einem Ausleger 72 gefordert werden oder aus Endlosbahnen 5.2 in Rollen-Maschinen, welche von einer Abwickelrolle zu einer Aufwickelrolle gefördert werden (wie z.B. in der EP 0 858 888 beschreiben ist).
Fig. 3 zeigt eine Frontansicht auf einzelne Führungsbahnen 11.1 - 11.5, welche eine Breite b und eine Länge L aufweisen (mit L > b). Die fünf Bildfolienbahnen 6.1 - 6.5 weisen hier unterschiedliche Folienbreiten bl auf: die Folienbahn 6.3 eine relativ kleine Folienbahnbreite bl.2 und die übrigen Folienbahnen eine relativ grosse Folienbahnbreite b.1.1.
Zur optimalen Folienfuhrung und Einstellung der Zugspannungen zfi bzw. zi reichen die einstellbaren und auswechselbaren symmetrischen Führungsbahnen 1 Ii bis nahe an die Prägestelle 8 heran und sind vorzugsweise möglichst lang ausgebildet mit einer Länge L von z.B. 50 — 100 cm und mit einem Verhältnis von Länge zu Breite L/b in einem Bereich zwischen 5 und 15. Die Breite b der Führungsbahnen beträgt beispielsweise 5 bis 10 cm.
Die Fig. 4 und 5 zeigen im Querschnitt Beispiele von Führungsbahnen mit Saugkanälen, welche für unterschiedliche Folienbahnbreiten bl besonders geeignet sind. Fig. 4 zeigt eine Führungsbahn mit Saugkanälen, welche eine zentrale Zone mit einem Saugkanal 16 und zwei symmetrische Randzonen mit den Saugkanälen 17.1 und 17.2 bilden. Entsprechend der Folienbahnbreite bl können hier nur die von der Folienbahn überdeckten Zonen mit der Unterdruckquelle 13i verbunden und evakuiert werden. So kann eine sehr gleichmässige Druckverteilung (pi) erreicht werden.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer Führungsbahn mit einem zentralen Saugkanal 16 und mit zwei anschliessenden, miteinander verbundenen seitlichen Saugkanälen 17, welche über ein Fehlluft-Schaltventil 18 mit der Unterdruckquelle 13i verbunden sind. Nicht überdeckte Zonen werden hier somit nicht evakuiert. Eine schmalere Folienbahn 6.2 mit Breite b.l .2 überdeckt den Saugkanal 16 und eine breitere Folienbahn 6.1 mit bl.l überdeckt auch die Saugkanäle 17.
Fig. 6 zeigt eine Aufsicht auf die Führungsbahn von Fig. 5 mit wenigen, relativ kleinen Absaugöffnungen 14 mit einem Durchmesser von z.B. 1 - 2 mm, welche in grossen Abständen symmetrisch zur Mittelachse angeordnet sind. Vorzugsweise liegt der sehr kleine Flächenanteil der Absaugöffnungen z.B. in einem Bereich von 0.5 - 3%. Dies ermöglicht es, gut einstellbare, definierte Bremskräfte und Zugspannungen zfi zu erzeugen. Die Oberfläche 12 mit Absaugöffnungen 14 kann auch aus einer luftdurchlässigen mikroporösen Schicht bestehen, beispielsweise analog der Luftpolster- Auflagefläche 37 von Fig. 10a, welche jedoch abgesaugt anstatt belüftet wird.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Beispiel mit einer symmetrischen Anordnung von Absaugöffnungen 14, welche in verschiedene Zonen einteilbar sind, analog zu Fig. 4.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel mit acht schmalen Führungsbahnen 11.1 — 11.8 mit
Unterdrücken pl - p8 für acht Bildfolienbahnen 6.1 - 6.8 für entsprechend hohe Bildprägeleistungen.
Fig. 9 zeigt ein Beispiel einer Folienbahnführung bei der Bildfolienbahnen 61, 6.2 mit Farbfolienbahnen 6.11 , 6.12 kombiniert werden. Dazu kann unter den auswechselbaren Führungsbahnen 1 Ii zusätzlich eine kurze und breite Brems- und Führungswand 10 als Folienspanneinrichtung angeordnet sein für das gleichzeitige Prägen von Farbfolienbahnen 6.11, 6.12 und mehreren Bildfolienbahnen 6.1, 6.2. Dies ermöglicht einen sehr breiten Einsatzbereich der Prägedruckmaschine von reinem Farbfolienprägen bis hin zu reinem Bildfolienprägen.
Eine solche Brems- und Führungswand ist in Fig. 2 gezeigt und auch aus der EP 1 593 503 bekannt. Diese eignet sich jedoch nicht für mehrere Bildfolienbahnen, da deren Zugspannungen zi bei laufender Maschine nicht einzeln reguliert und eingestellt werden können.
Die Fig. 10 und 11 zeigen Beispiele von in Querrichtung Y einstellbaren beidseitigen Seitenführungselementen 30 an reibungsarmen Umlenkelementen 31, 32, mit welchen die Bildfolienbahnen 6i in Y-Richtung genau auf die optimalen Bildmarkenpositionen eingestellt werden können. Bei feststehenden Umlenk- elementen müssen die Folienbannen auf den Umlenkelementen in Y-Richtung sehr leicht, möglichst reibungsfrei, verschoben werden können. Dazu können die Umlenkelemente 31, 32 als Luftpolster- Auflageflächen 37 ausgebildet sein und z.B. aus einer luftdurchlässigen mikroporösen Schicht bestehen, welche belüftet wird.
Die Fig. 10a, b zeigen in Seiten- und Frontansicht ein Beispiel eines praktisch reibungsfreien Umlenkelements 31, welches als gebogene Luftpolster- Auflagefläche 37 ausgebildet ist. Zuerst wird die Führungsbahn 1 Ii bei stehender Maschine richtig positioniert und der Abstand der beidseitigen Seitenführungselemente 30, welche hier auf dem Umlenkelement verschiebbar befestigt sind (dbl), wird auf die Folienbreite bl eingestellt. Dann können beide Seitenführungselemente 30 zusammen mit dem Umlenkelement (bei laufender Maschine) in Y-Richtung auf die optimale Bildmarkenposition eingestellt werden (±Y).
Fig. 11 zeigt ein weiteres Beispiel, wo die beiden Seitenführungselemente 30 auf die Folienbreite bl einstellbar (dbl) an einem Verbindungselement 34 befestigt sind. Sie sind so zusammen in Querrichtung Y verschiebbar und einstellbar. Diese Einstellung (±Y) kann z.B. über eine flexible Welle 36 an ein Bedienungspaneel übertragen werden und mit einem Einstellgewinde 35 manuell oder mittels Servomotor (Stellantrieb) ausgeführt werden.
Nach dem Vorziehen der Folienbahnen 6i in die nächste Prägeposition und dem Stillstand der Folienbahnen für den Prägeschritt kann ein leichtes Nachrutschen entstehen. Um dies zu verhindern, können die Folienbahnen kurz vor dem Stillstand durch erhöhten Unterdruck pi an den Führungsbahnen 1 Ii stärker an diese angedrückt werden und ein Nachrutschen der Folienbahnen im Stillstand kann damit verhindert werden. Zur Illustration dazu zeigt Fig. 12 schematisch den zeitlichen Verlauf v(t) der Folienbahngeschwindigkeit beim Vorziehen an die nächste Prägeposition: Zuerst erfolgt ein rascher Vorzug mit hoher konstanter Beschleunigung und anschliessender Verzögerung al (von z.B. 10 — 30 m/s2) bis kurz vor die Bildmarke (Zeitpunkt tl). Dann erfolgt bei reduzierter Geschwindigkeit v2 (von z.B. 5 cm/s) die Detektion der Bildmarke (27) durch die Bildmarkensensoren 15i zum Zeitpunkt t2. Ab dem Zeitpunkt t3 werden die Bildfolienbahnen 6i mit viel niedrigerer Verzögerung a2 (z.B. 2 m/s2) abgebremst und kurz vor dem Stillstand (zum Zeitpunkt t4) wird der Unterdruck pi in den Führungsbahnen 1 Ii rasch erhöht und damit werden die Folienbahnen 6i stärker an die Führungsbahnen angedrückt, so dass ein Nachrutschen im Stillstand verhindert wird.
Fig. 13 zeigt ein Beispiel zur Erzeugung dieser raschen Erhöhung des Unterdrucks pi mittels zusätzlicher schnell schaltender Vakuumventile 24.1 - 24.4, welche mit den Unterdruckquellen 13.1 - 13.4, mit dem zentralen Sauggebläse 23 und mit den Führungsbahnen 11.1 - 11.4 verbunden sind. Zum Zeitpunkt t4 (Fig. 12), kurz vor dem Stillstand der Folienbahnen 6i, werden die Vakuumventile 24i rasch geöffnet (in msec) und der höhere Unterdruck pθ des zentralen Sauggebläses 23 wird direkt an die Führungsbahnen 1 Ii geleitet. Nach erfolgtem Prägeprozess wird wieder auf den tieferen geregelten Unterdruck pi der einzelnen Unterdruckquellen 13.1 — 13.4 umgeschaltet.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden folgende Bezeichnungen verwendet:
1 Flachprägedruckmaschine, Flachbett-Prägedruckmaschine
2 Folienbahnführungseinrichtung
3 Prägeplatte, Clicheplatte
4 Flachbettpresse
5 Flachmaterial 5.1 Bogen
5.2 Endlosbahn 6.1, 6.2 Bildfolienbahnen 6.11, 6.12 Farbfolienbahnen 6, 6i Folienbahnen, Prägefolienbahnen
6a Prägeschichtseite von 6
7, 7i Abwickelrollen
8 Gegendruckplatte, Prägestelle
9i Folienvorzugseinrichtungen 10 Brems- und Führungswand
H5 I Ii Führungsbahnen für 6
12 Oberflächen von 11
13 , 13i Unterdruckquellen für 11
14 Absaugöffhungen in 12 15, 15i Bildmarkensensoren
16 zentraler Saugkanal in 11
17 seitliche Saugkanäle
18 Fehlluft-Schaltventil
20 Vakuumschlaufenspeicher, Folienspeicher 22i Vakuumregler
23 zentrales Sauggebläse
24i Vakuumschaltventile
27 Bildmarken auf 6
28 Cliches 29 Folienabzugsvorrichtung
30 Seitenfuhrungselemente
31, 32 reibungsarme Umlenkelemente, Auflageflächen
34 einstellbare Verbindung von 30
35 Einstellvorrichtung für 30 36 flexible Welle
37 Luftpolster- Auflagefläche, Luftpolster- Achsen 40i Folienbahn-Spannungssensoren
71 Anleger 72 Ausleger
L Länge von 11 b Breite von 11 bl Folienbahnbreite db 1 Einstellen von b 1 ee Foliendehnungen an 8 za, zai Zugspannungen vor 11 zf, zfi Bremskräfte, Zugspannungen von 11 z, zi Folienspannungen, Zugspannungen an Prägestelle 8, z = za + zf p, pi Unterdruck in 11 pθ Unterdruck in 23 v Folienbahngeschwindigkeit a Beschleunigung t Zeit
X Vorzugsrichtung von 6 Y Querrichtung

Claims

PATENT ANSPRÜCHE
1. Flachprägednickmaschine mit einer Folienbahnführungseinrichtung (2) für mehrere Folienbahnen (6), welche von Abwickelrollen (7) über eine Prägeplatte (3) an einer Flachbettpresse (4) geführt werden, mit einer Folienspanneinrichtung vor der Prägeplatte und mit Folienvorzugseimichtungen (9) für jede Folienbahn nach der Prägeplatte, dadurch gekennzeichnet, dass direkt vor der Prägeplatte (3) mehrere einzelne, in Querrichtung (Y) zur Vorzugsrichtung (X) einzeln einstellbare, lange, zentralsymmetrisch ausgebildete Führungsbahnen (11.1, 11.2, 11.3) als Folienspanneinrichtungen vorgesehen sind, mit einer glatten, reibungsarmen Oberfläche (12) und mit Absaugöffnungen (14) in den Oberflächen, welche mit steuerbaren Unterdruckquellen (13.1, 13.2, 13.3) zur unabhängigen Einstellung von Unter druck (pi) und Bremskraft (zi) an jeder einzelnen Führungsbahn (11.1,
11.2, 11.3) verbunden sind, wobei jeder Bildfolienbahn (6i) ein Bildmarkensensor (15i) zwischen der Folienvorzugseinrichtung (9i) und der Führungsbahn (1 Ii) und einstellbare beidseitige Seitenführungselemente (30) an reibungsarmen Umlenkelementen (31 , 32) direkt vor den Führungsbahnen und nach der
Prägeplatte (3) zugeordnet sind, mit welchen Seitenführungselementen (30) die Folienbahnen (6i) zentriert auf den Führungsbahnen fuhrbar sind.
2. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (12) der Führungsbahnen Fluorpolymer-Kunststoff enthält oder aus hartanodisiertem Aluminium mit eingelagertem Fluorpolymer (z.B. PTFE) besteht.
3. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen (12) der Führungsbahnen eine minimale elektrische Leitfähigkeit aufweisen, so dass keine elektrostatische Aufladung der Folienbahnen entstehen kann.
4. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied zwischen Haftreibungs- und Gleitreibungskoeffizient der Folienbahnen auf der Oberfläche (12) der Führungsbahnen höchstens 10 - 20% beträgt.
5. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge L der Führungsbahnen (11) zwischen 50 und 100 cm liegt.
6. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Länge zu Breite L/b der Führungsbahnen in einem Bereich zwischen 5 und 15 liegt.
7. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugöffnungen (14) einen Durchmesser von 1 - 3 mm und/oder einen
Flächenanteil der Absaugöffnungen von 0.5 - 3% aufweisen.
8. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bildmarkensensoren (15i) an den Folienvorzugseinrichtungen (9i), in der Mitte der Prägeplatte (3) oder am Ende der Führungsbahnen (1 Ii) angeordnet sind.
9. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkelemente (31, 32) vor den Führungsbahnen und nach der Prägeplatte als Luftpolster-Auflageflächen (37) ausgebildet sind.
10. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Saugkanäle (16, 17) in den Führungsbahnen (11) eine zentrale Zone und symmetrische Randzonen bilden.
11. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahnen einen zentralen Saugkanal (16) und zwei anschliessende, miteinander verbundene seitliche Saugkanäle (17), welche über ein Fehlluft- Schaltventil (18) mit den Unterdruckquellen (13i) verbunden sind, aufweisen.
12. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die ganze Länge der Folienbahnfuhrung von den Abwickelrollen (7) bis zur Prägeplatte (3) keine Führungselemente auf der Prägeschichtseite (6a) der Folienbahnen vorhanden sind.
13. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Vakuum-Schlaufenspeicher (20) vor den Führungsbahnen (11).
14. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenführungselemente (30) miteinander verbunden sind, ihr Abstand auf die Folienbahnbreite (bl) einstellbar ist und sie zusammen in Querrichtung (Y) einstellbar sind.
15. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbaren Unterdruckquellen (13i) als steuerbare Vakuumregler (22i) ausgebildet sind, welche mit einem zentralen Sauggebläse (23) verbunden sind.
16. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jede steuerbare Unterdruckquelle (13i) mit einem schnell schaltenden Vakuumventil (24i) verbunden ist, welches auch eine Verbindung zum zentralen Sauggebläse (23) aufweist.
17. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Steuerung des Folienvorzugs, mit welcher die Bildfolienbahnen (6i) nach dem Detektieren der Bildmarken (27) durch die Bildmarkensensoren (15i) langsam abgebremst werden und wobei kurz vor dem Stillstand der Bildfolienbahnen der Unterdruck (pi) in den Führungsbahnen (1 Ii) rasch erhöht wird.
18. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach den Führungsbahnen (1 Ii) Folienbahn-Spannungssensoren (4Oi) angeordnet sind zur Bestimmung der Folienspannungen und wobei die
Steuerung der Unterdruckquellen (13i) als Regelung auf einen einstellbaren Sollwert der Folienspannung (zi) oder der Foliendehnung (ee) ausführbar ist.
19. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unter den Führungsbahnen (1 Ii) zusätzlich eine kurze und breite Brems- und
Führungswand (10) als Folienspanneinrichtung angeordnet ist für gleichzeitiges Prägen mit mehreren Bildfolienbahnen (6.1, 6.2) und mit Farbfolienbahnen (6.11, 6.12).
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