EP2285720B1 - Flachprägedruckmaschine mit einer folienbahnführungseinrichtung - Google Patents

Flachprägedruckmaschine mit einer folienbahnführungseinrichtung Download PDF

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EP2285720B1
EP2285720B1 EP09753403.6A EP09753403A EP2285720B1 EP 2285720 B1 EP2285720 B1 EP 2285720B1 EP 09753403 A EP09753403 A EP 09753403A EP 2285720 B1 EP2285720 B1 EP 2285720B1
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EP
European Patent Office
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foil
flat bed
embossing machine
machine according
web
Prior art date
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Active
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EP09753403.6A
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English (en)
French (fr)
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EP2285720A1 (de
Inventor
Marc Günther BRENDLE
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Gietz AG
Original Assignee
Gietz AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
    • B65H23/06—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by retarding devices, e.g. acting on web-roll spindle
    • B65H23/10—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by retarding devices, e.g. acting on web-roll spindle acting on running web
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
    • B65H23/18—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web
    • 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
    • B65H23/1882—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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2301/00—Handling processes for sheets or webs
    • 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 film web guiding 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 such as in the EP 0 858 888
  • Particularly high embossing performances can be carried out in the best quality and also for demanding embossing tasks.
  • these flat embossing machines also place particularly high demands on the guidance and 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 machine and film web guide is for example from the EP 1 593 503 known.
  • This film web guide has for gentle, better adjustment of the tension in the film webs on a wide, flat suctioned brake and guide 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.
  • a flat embossing machine having a film web guiding device with a plurality of individual, controllable guide paths for the individual image film webs as film clamping devices in front of the embossing plate according to claim 1.
  • Fig. 1 and 2 show a flat embossing printing machine 1 according to the invention with a film web guide device 2 with several 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 clamping 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 negative pressure sources 13.1 - 13.4 for independent adjustment of negative pressure pi and braking force zfi at each individual guideway 11i.
  • each image film web 6i each image mark sensor 15i on or between the film advancing device 9i and the guide rail 11i and adjustable, two-sided side guide elements 30 are assigned to low-friction deflecting 31, 32 directly in front of the guideways 11i and after the embossing plate 3, with which side guide elements 30, the image film webs 6i centered on the guideways 11i are feasible. In this way, 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 deflecting elements 31, 32 directly in front of the guide tracks 11i and after the embossing point 8.
  • This centered guidance of the image film webs 6i on the correctly positioned, symmetrical long guide tracks 11 i until close to the embossing 8 prevents lateral deviations.
  • By means of the image mark sensors 15i in the error-free desired position is achieved by control and adjustment of the negative pressure pi in the guideways 11i. 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 can preferably be arranged on the film advance devices 9i, in the center of the embossing plate 3 (on the cliché) or at the end of the guide paths 11i.
  • 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 positioned on the embossing plate with optimum elongation ee or tensile stress z. If the tensile stresses zi (and thus the strains eei) in the individual image film webs 6i deviate from the nominal value, correspondingly large image position errors occur.
  • the film webs are fed from unwinding rolls 7 via a film store 20 (FIG. Fig. 1 ) guided to the guideways 11.
  • a film storage preferably vacuum loop memory 20, in particular horizontal vacuum double-loop memory used with negative pressure control, which eg from the EP 0 858 888 are known.
  • 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 zfi on the film webs 11i 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 consist, for example, of a layer of fluoropolymer plastic or of hard anodized aluminum with intercalated fluoropolymer (eg PTFE), for example in a layer thickness of, for example, 20-50 ⁇ m. These have relatively low and constant friction coefficients of, for example, 0.1-0.2.
  • PTFE intercalated fluoropolymer
  • these surfaces 12 exhibit as small differences as possible between static friction and sliding friction coefficients of the film webs of e.g. not more than 10 - 20% on the generation of uniform tensile stresses zfi.
  • 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 regulator 22.1- 22.4 and connected to a central suction fan 23.
  • film web tension sensors 40i can be arranged after the guideways 11i for determining the foil tensions, whereby the control of the vacuum 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-embossing machines and in roll machines.
  • the flat material 5 to be embossed consists of sheets 5.1, which are conveyed by a feeder 71 to a boom 72 or endless webs 5.2 in reel machines, which are conveyed from a unwinding roll to a take-up reel (as in eg EP 0 858 888 describe).
  • 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 b1: the film web 6.3 a relative small film web width b1.2 and the remaining film webs a relatively large film web width b.1.1.
  • the adjustable and replaceable symmetrical guide tracks 11i reach close to the embossing point 8 and 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 b1.
  • 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 b1 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 guideway with a central suction channel 16 and with two subsequent, mutually connected lateral suction channels 17, which are connected via a faulty air switching valve 18 with the vacuum source 13i. Uncovered zones will not be evacuated here.
  • a narrower film web 6.2 with width b.1.2 covers the suction channel 16 and a wider film web 6.1 with b1.1 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, analogous to the air cushion support surface 37 of Fig. 10a , which is sucked instead of ventilated.
  • Fig. 7 shows a further example with a symmetrical arrangement of suction openings 14, which are divisible into different zones, analogous to Fig. 4 ,
  • Fig. 8 shows an example with eight narrow guideways 11.1-11.8 with suppression p1-p8 for eight image film webs 6.1- 6.8 for correspondingly high Rick josgeon.
  • Fig. 9 shows an example of a film web guide in the 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 additionally be arranged as a film tensioning device for the simultaneous embossing of color film webs 6.11, 6.12 and a plurality of 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.
  • Such a brake and guide wall is in Fig. 2 shown and also from the EP 1 593 503 known.
  • 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 10 and 11 show examples of transversely adjustable Y side two side guide elements 30 on low-friction deflecting elements 31, 32, with which the image film webs 6i in the Y direction exactly to the optimum Picture mark positions can be set.
  • the film webs on the deflecting elements in the Y direction must be very easy, as frictionless as possible, can be moved.
  • 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.
  • the Fig. 10a, b show in side and front view an example of a virtually frictionless deflection element 31, which is formed as a curved air cushion support surface 37.
  • the guide track 11i is correctly positioned when the machine is stationary, and the distance of the two-sided side guide elements 30, which are here mounted displaceably on the deflecting element (db1), is set to the film width b1.
  • 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 another example where the two side guide members 30 are adjustable to the film width b1 (db1) attached to a connecting element 34. They are so displaced together in the transverse direction Y and adjustable.
  • This setting ( ⁇ Y) can for example be transmitted via a flexible shaft 36 to a control panel and with a setting thread 35 manually or by servo motor (actuator) can be performed.
  • Fig. 12 schematically the time course v (t) of the film web speed when advancing to the next embossing position:
  • a1 of eg 10 - 30 m / s 2
  • v2 of, for example, 5 cm / s
  • the image film webs 6i are decelerated with much lower delay a2 (eg 2 m / s 2 ) and shortly before standstill (at time t4) the negative pressure pi in the guideways 11i is rapidly increased and thus the film webs 6i become stronger pressed the guideways, so that slipping at standstill is prevented.
  • a2 eg 2 m / s 2
  • 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 p0 of the central suction fan 23 is passed directly to the guide tracks 11i. After the embossing process is switched back to the lower regulated negative pressure pi of the individual negative pressure sources 13.1-13.4.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Flachprägedruckmaschine mit einer Folienbahnführungseinrichtung 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 Flachprägedruckmaschinen 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 jede 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 , die als nächstliegender Stand der Technik angesehen wird, 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 erfindungsgemäss 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 erfindungsgemässen Flachprägedruckmaschine mit einer Folienbahnführungseinrichtung mit mehreren einzelnen Führungsbahnen je mit steuerbaren Unterdruckquellen als Folienspanneinrichtungen 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 Absaugöffnungen,
    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. 10a, 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.
  • Fig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemässe Flachprägedruckmaschine 1 mit einer Folienbahnführungseinrichtung 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 11i verbunden sind. Dabei sind jeder Bildfolienbahn 6i je ein Bildmarkensensor 15i an der oder zwischen der Folienvorzugseinrichtung 9i und der Führungsbahn 11i sowie einstellbare, beidseitige Seitenführungselemente 30 an reibungsarmen Umlenkelementen 31, 32 direkt vor den Führungsbahnen 11i und nach der Prägeplatte 3 zugeordnet, mit welchen Seitenführungselementen 30 die Bildfolienbahnen 6i zentriert auf den Führungsbahnen 11i 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 11i und nach der Prägestelle 8. Diese zentrierte Führung der Bildfolienbahnen 6i auf den richtig positionierten, symmetrischen langen Führungsbahnen 11 i 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 11i 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 11i 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 Bildpositionierung 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 11i ausgeübt wird: zi = zai + zfi. Da die Zugspannungen zai vor den Führungsbahnen 11 i sehr unterschiedlich sind, kann nur durch entsprechende Steuerung der Zugspannungen zfi an jeder einzelnen Führungsbahn 11i 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-Doppelschlaufenspeicher 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 zfi an den Folienbahnen 11i 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 Fluorpolymerkunststoff 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 11i reduziert werden (auf z.B. 5-10 kPa) zur Erzeugung der optimalen Zugspannungen zfi mit zi = zai + zfi in jeder Bildfolienbahn.
  • Als weitere vorteilhafte Ausführung können nach den Führungsbahnen 11i Folienbahn-Spannungssensoren 40i 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 Folienbahnführung 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 gefördert 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 b1 auf: die Folienbahn 6.3 eine relativ kleine Folienbahnbreite b1.2 und die übrigen Folienbahnen eine relativ grosse Folienbahnbreite b.1.1.
  • Zur optimalen Folienführung und Einstellung der Zugspannungen zfi bzw. zi reichen die einstellbaren und auswechselbaren symmetrischen Führungsbahnen 11 i 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 b1 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 b1 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.1.2 überdeckt den Saugkanal 16 und eine breitere Folienbahn 6.1 mit b1.1 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 p1- 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 11 i 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 Umlenkelementen müssen die Folienbahnen 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 11i bei stehender Maschine richtig positioniert und der Abstand der beidseitigen Seitenführungselemente 30, welche hier auf dem Umlenkelement verschiebbar befestigt sind (db1), wird auf die Folienbreite b1 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 b1 einstellbar (db1) 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 11 i 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 a1 (von z.B. 10 - 30 m/s2) bis kurz vor die Bildmarke (Zeitpunkt t1). 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 11i 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 p0 des zentralen Sauggebläses 23 wird direkt an die Führungsbahnen 11i 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
    11, 11i
    Führungsbahnen für 6
    12
    Oberflächen von 11
    13, 13i
    Unterdruckquellen für 11
    14
    Absaugöffnungen 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
    Seitenführungselemente
    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
    b1
    Folienbahnbreite
    db 1
    Einstellen von b1
    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
    p0
    Unterdruck in 23
    v
    Folienbahngeschwindigkeit
    a
    Beschleunigung
    t
    Zeit
    X
    Vorzugsrichtung von 6
    Y
    Querrichtung

Claims (19)

  1. Flachprägedruckmaschine 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 Folienvorzugseinrichtungen (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 Unterdruck (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 (11i)
    - und einstellbare beidseitige Seitenführungselcmente (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 führbar 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 (11i) 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 Folienbahnführung 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 (b1) 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 (11i) rasch erhöht wird.
  18. Flachprägedruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach den Führungsbahnen (11i) Folienbahn-Spannungssensoren (40i) 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 (11i) 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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