EP3222421B1 - Aufwickelvorrichtung mit elektrischer aufladung des bahnmaterials - Google Patents

Aufwickelvorrichtung mit elektrischer aufladung des bahnmaterials Download PDF

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EP3222421B1
EP3222421B1 EP17153282.3A EP17153282A EP3222421B1 EP 3222421 B1 EP3222421 B1 EP 3222421B1 EP 17153282 A EP17153282 A EP 17153282A EP 3222421 B1 EP3222421 B1 EP 3222421B1
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EP
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roller
winding
web material
winding device
transferring
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Christoph Dettke
Hubertus Dettke
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    • B65H2801/21—Industrial-size printers, e.g. rotary printing press

Definitions

  • the invention relates to a winding device for winding up a substantially electrically insulating web material.
  • Winding devices for winding web material are used in particular in rotary printing presses in order to wind web-shaped printing material on a roll.
  • printing cylinders also called “printing forme cylinders” and impression cylinders (also called “impression cylinders”) roll off one another in opposite directions.
  • the web-shaped printing material is pulled off a unwinding roll and, after printing, either wound onto a winding roll or cut into web sections or blanks by a punch and the web sections or blanks are stacked on top of one another.
  • the wound, web-like printing material is possibly later cut into sections or blanks.
  • rotogravure printing the printing cylinder picks up ink from an ink pan in cells on its surface. The excess is wiped off. The color is transferred to the printing material running between the impression cylinder and the impression cylinder.
  • Electrostatic printing aids improve the transfer of ink from the printing cylinder to the substrate and thus increase the print quality.
  • an electrical field is generated in the area of the pressure gap between the impression cylinder and the impression cylinder, which exerts a force on the ink in the cells of the impression cylinder, which intensifies the transition of the ink to the printing material and increases the printing quality.
  • the printing cylinder made of an electrically conductive material (e.g. made of a metal) is connected to ground.
  • the impression cylinder or impression roller has a (semi-) conductive layer on its circumference, to which a high voltage is transmitted, which as a rule has a negative polarity.
  • the layer on the circumference is mostly semiconducting in order to keep the electrical currents low and to avoid the generation of sparks, which could lead to ignition or explosion when working with solvent-based paints.
  • a semiconducting layer is understood to be a layer with a high electrical resistance which greatly reduces the electrical current, but still allows a certain electrical current to pass through.
  • the electrical resistance of the layer is measured, for example, with a measuring arrangement with two parallel forks, each holding a strip of leather moistened with tap water (city water) with a length of about 8 cm and a width of about 1 cm, so that the two parallel leather strips are about 10 cm from each other.
  • the two parallel leather strips are wrapped around the outside of the layer over a length of 8 cm.
  • a measurement voltage of 1,000 volts is applied.
  • resistances in the range of approximately 1 M ⁇ to 20 M ⁇ are measured in the case of semiconducting layers which are particularly suitable for the present purpose. In the case of more highly conductive layers, the resistances measured with this measuring arrangement are significantly lower, and in the case of highly conductive layers they are much lower.
  • Charging electrodes for example, are used to transfer the high voltage to the impression roller.
  • the resistance is the insulating layer is preferably chosen so that it allows a slow discharge of the impression roller after switching off the printing press.
  • Particularly suitable insulating layers have a resistance in the range of about one to two gigaohms, measured with a device of the type explained above, only a leather strip being wrapped around the outside of the layer and the resistance between the leather strip and machine ground being measured.
  • charging electrodes are directed towards at least one face of the impression roller and transfer the charge to a conductive or highly conductive layer below a (semi-) conductive layer that is exposed on one face of the impression roller (so-called "side charge”).
  • charging electrodes arranged on the end face are known which interact with a conductive plate on the end face of the impression roller, which is electrically connected to a (highly) conductive layer.
  • the (highly) conductive layer below the (semi) conductive layer ensures that the charge is evenly distributed over the length of the impression roller.
  • a stationary primary coil is arranged on the front side and this is assigned to a rotating secondary coil fixed on the front side of the impression roller.
  • a "direct charging” takes place, for example, via wiper contacts or brushes on the circumference or a face of the impression roller or via electrically conductive roller bearings that support a shaft of the impression roller or via which the impression roller is mounted on an axis, or via a fluid transmission system according to EP 1 780 011 B1 .
  • the impression roller here preferably consists of a metallic, electrically conductive material (for example steel) with a semiconducting layer on the circumference.
  • the (semi) conductive layer on the circumference of the impression roller is made of rubber or polyurethane with embedded electrically conductive particles (e.g. graphite).
  • One A (highly) conductive layer can also be made of rubber or polyurethane with a correspondingly higher proportion of electrically conductive particles. However, this can also be a metallic layer.
  • An insulating layer is also made of rubber or polyurethane, for example, but with a correspondingly small number of electrically conductive particles or without electrically conductive particles. In the case of sleeves, the sleeve (usually made of GRP) can also be the insulating layer.
  • Rotary printing machines usually have several printing units arranged one behind the other in order to apply different colors to the printing material.
  • the disadvantage is that, as a result of the electrostatic charge from electrostatic printing aids, the printing material can take on very high charges, which impair subsequent processing. For example, when a roll comprising the printed substrate is transported or cut, voltage flashovers can occur which endanger printing workers. The charges are stored in the roller in a similar way as in a wound capacitor. If the web-like printing material is cut to size and when working with sheets, problems can arise when stacking the blanks or sheets and when pulling individual blanks or sheets from the stacks as well as flashovers that endanger the print shop due to the high loads. This can be observed when paper is used as the printing material and increasingly when plastic film and composite materials are used, which include, for example, plastic, paper and aluminum foils.
  • EP 1 914 071 A describes a rotary printing press with a plurality of printing units arranged one behind the other in the direction of flow of the printing material, each having a printing cylinder and an electrostatic printing aid assigned to it, the electrostatic printing aids of at least two printing units having different polarities.
  • the CH 584 999 A5 describes a winding device for foils, which has winding tubes, each of which is assigned a grounded discharge roller in order to dissipate electrostatic charge located on the material to be wound.
  • the EP 2 990 365 A1 describes a machine for processing a web material, in which a negative charge of the web material is wholly or at least partially canceled.
  • a charge with positive polarity is fed to the web material between the last device for processing the web material in the direction of passage of the web material and the take-up roll via an arrangement of a roller and a counter-roller rolling on it.
  • the U.S. 2,445,271 describes a device for eliminating static charges, in which a web-like printing material between the printing cylinders and a winding drum is discharged by means of rollers rolling on different sides of the web material.
  • the EP 1 247 773 A2 describes a device for winding a film web onto a winding shaft with a winding station, a winding station and a transverse cutting device for transversely cutting the film web between the winding station and the winding station. After the film web has been severed, one end of the film web is electrostatically charged in the winding-on station by means of a charging device and applied to a new winding shaft by means of a blower device and wound onto it.
  • the EP 1 975 101 A2 describes a transfer film web take-up in which a transfer film web with at least one dielectric layer is wound onto a collecting roll.
  • the transfer film web is charged by means of a charged pulley and / or a corona electrode, each of which is supplied with direct current by a high-voltage generator, before it is wound onto the collecting roll.
  • the invention is based on the object of making available a winding device which further reduces undesired charges on the web material.
  • the winding device according to the invention for an electrically essentially insulating web material comprises a winding roller on which the web material can be wound, characterized in that a device for transferring electrical charge to the web material is present on the winding roller and / or when it is deflected onto the winding roller, and the device to transfer electrical charge to the web material is connected to at least one electrical high voltage source of positive or negative polarity, the polarity of the charge supplied via the device for transferring opposite to the polarity of a charge of the web material and this on the take-up roll and / or during deflection onto the Compensated take-up roll.
  • An electrically substantially insulating web material is, for example, a plastic film or a composite film that contains a plastic.
  • the composite film contains the plastic, for example, in the form of a plastic film or in the form of an extruded layer or in the form of applied plastic particles.
  • the composite film comprises, for example, a metal film or a paper web or a cardboard web or a further plastic film.
  • the composite film can comprise any number of any of the aforementioned constituents in combination.
  • the web material is preferably a printing material.
  • the invention is based on the knowledge that charging of the roll from the web material can best be avoided or kept low if the charging of the web material by supplying charge of opposite polarity by means of a device for transferring electrical charge to the web material on the take-up roll and / or is compensated for when it is deflected onto the take-up roll, so that the web material is almost or completely discharged.
  • the device for transferring electrical charge is connected to an electrical high-voltage source of positive polarity. This compensates for the mostly negative charging of the web material before it is wound onto the take-up roll.
  • the invention also includes embodiments in which an electrical high voltage source of negative polarity is connected to the device for transferring electrical charge to the web material.
  • the web material is deflected onto the take-up roll by a pressure roller which rolls on the circumference of the take-up roll and via which the web material is deflected onto the take-up roll.
  • the deflection takes place by means of a deflection roller which is arranged at a distance from the winding roller and parallel to it and via which the web material is directed onto the winding roller and / or onto the pressure roller.
  • the device for transferring electrical charge to the web material comprises a pressure roller which rests on the web material on the circumference of the take-up roll in order to roll in the opposite direction to the take-up roll, the pressure roll having an electrically (semi-) conductive layer on the circumference , a device for transferring electrical charge to the electrically (semi-) conductive layer of the pressure roller is present and the device for transferring electrical charge to the (semi-) conductive layer is connected to the electrical high-voltage source.
  • a pressure roller is used to apply the electrical charge to the web material on the take-up roll.
  • This can be a pressure roller that is already present for the tight winding of the web material onto the winding roller. Furthermore, this can be a separate pressure roller, which is used to supply the electrical charge to the web material and is positioned at a point on the circumference of the take-up roll where the web material is already in close contact with the take-up roll, for which purpose a further pressure roll can be provided.
  • the pressure roller is designed like an impression roller with a (semi) conductive layer on the circumference.
  • the remarks on impression rollers at the beginning of this description apply accordingly to the pressure roller of the take-up device.
  • the known devices for transferring electrical charge to impression rollers can also be used for transferring electrical charge to the pressure roller. The statements apply accordingly At the beginning of this description about the transfer of electrical charge to the outer layer of the impression roller by a top loading system, a side loading system or a core charging system (core charging) for charging the pressure roller.
  • core charging core charging
  • the device for transferring electrical charge to the web material is a charging electrode which is directed to the web material on the circumference of the take-up roll and / or when deflected onto the take-up roll, as in the case of the "top loading" of an impression roller described above.
  • the device for transferring electrical charge to the web material is a direct charging device with at least one electrically conductive brush or flexible, electrically (semi-) conductive cloth that lies on the web material on the winding roller and / or when deflecting onto the winding roller is connected to the high voltage electrical source.
  • This transfer of electrical charge takes place as with the known direct charging to the extent of a pressurizer.
  • the pressure roller or the charging electrode or the direct charging device is held on a displaceable holding device which is designed to move the pressure roller or needle electrode or direct charging device in the radial direction to the take-up roller, so that the distance between the pressure roller or the charging electrode or the direct charging device to Pressure roller remains constant regardless of the diameter of the wound web material. This favors an even unloading of the web material on the take-up roll.
  • the holding device is preferably present in a device for transferring electrical charge to the web material by means of a pressure roller.
  • the variable circumference of the take-up roll can be compensated for by a pressure roller which has an elastic layer at least on the circumference.
  • a displaceable holding device can be dispensed with.
  • the varying circumference of the take-up roll can, if necessary, be compensated for by varying the voltage on the charging electrode or the flexibility of the brushes, cloths or other direct charging devices.
  • the device for transferring electrical charge is a deflection roller, via which the web material is fed to the take-up roll, the deflection roller has an electrically (semi-) conductive layer on the circumference, is a device for transferring electrical charge to the electrically (half -) The conductive layer of the deflection roller is present and the device for transferring electrical charge to the (semi-) conductive layer of the deflection roller is connected to the high-voltage source.
  • the deflection roller can be designed like an impression roller described at the beginning of the description.
  • the device for transferring electrical charge to the (semi-) conductive layer of the deflection roller can be designed as a top loading system, side charging system or core charging system for an impression roller as described at the beginning of the description.
  • the winding device has a deflection roller which is arranged at a distance from the winding roller with an axis of rotation parallel to its axis of rotation so that the web material is deflected over the deflection roller to the pressure roller and pressed by the pressure roller against the circumference of the winding roller.
  • a particularly large part of the circumference of the pressure roller is wrapped by the web material.
  • the electrical charge to compensate for the charge on the web material is preferably applied via the pressure roller. But it can also be applied via the pulley. Due to the large wrap, the application of the compensating charge is particularly effective.
  • the device for transferring electrical charge to the web material is connected to a high-voltage source of positive polarity and a high-voltage source of negative polarity via a switching device.
  • a compensating charge of positive polarity or negative polarity can be supplied depending on the charging of the web material.
  • the switching device comprises means for delayed switching so that when switching from a high-voltage source of one priority to a high-voltage source of the other polarity, no voltages of unequal polarity are simultaneously applied to the device for transferring electrical charge to the web material.
  • the high voltage source supplies an adjustable high voltage to the device for transferring electrical charge to the web material.
  • the level of the high voltage can be adjusted in order to better neutralize the charge on the web material.
  • the field strength measuring device determining the charge that the web material has, which is connected to at least one control device, which is connected to the high voltage source and / or the switching device in order to apply a high voltage of a certain level and / or polarity to the device for transferring electrical charge to the web material as a function of the charge of the web material measured by the field strength measuring device.
  • the level and / or the polarity of the high voltage are automatically set to compensate for the charging of the web material.
  • control device is designed such that it applies a high voltage to the device for transferring electrical charge with a level and / or polarity that causes minimal charging of the web material wound on the take-up roll.
  • the device for transferring electrical charge is a deflection roller or a pressure roller (pressure roller).
  • a field strength measuring device is arranged on the circumference or at least one end face of the take-up roll.
  • the winding device is an interchangeable winding roll device.
  • a changing winding roll device there are two winding positions in which the web material is wound up alternately on a winding roll.
  • An interchangeable roll device is designed in such a way that when a winding roll is completely wound up, the subsequent web material is cut off and wound onto the other winding roll in each case.
  • the fully wound winding roll is pivoted out of the winding position and removed from the winding device and a winding roll to be rewound is wound in the winding position.
  • the winding device is part of a rotary printing press or a web printing press. According to a further embodiment, it is a gravure printing machine, flexographic printing machine, offset printing machine, letterpress printing machine, planographic printing machine or screen printing machine.
  • the winding device is part of a slitter winder.
  • the winding device is part of a film extrusion machine.
  • the winding device is part of a laminating machine.
  • winding device according to the invention can be used in other areas of application in which web material made of essentially electrically insulating material is wound into a roll.
  • FIGS. 1 to 3 are exemplary embodiments of rotary printing machines with electrostatic printing aids, which can be supplemented by the winding device according to the invention.
  • the Figs. 1 to 3 do not describe the invention, but only serve to better understand the technical background of the invention.
  • a rotary printing press has four printing units 1.1 to 1.4 arranged one behind the other.
  • Each printing unit 1.1 to 1.4 has a metallic, electrically conductive printing cylinder 2.1 to 2.4, which is electrically connected to ground via electrically conductive bearings.
  • each printing unit 1.1 to 1.4 has an electrostatic printing aid 3.1 to 3.4.
  • Each electrostatic printing aid 3.1 to 3.4 has an impression roller 4.1 to 4.4, which is an impression cylinder that rolls on the printing cylinder 2.1 to 2.4. Furthermore, each electrostatic printing aid 3.1 to 3.4 has a high voltage source of positive polarity 5.1 to 5.4 and a high voltage source of negative polarity 6.1 to 6.4. The high voltage of each high voltage source 5.1 to 5.4 and 6.1 to 6.4 is preferably adjustable.
  • Each printing unit 1.1 to 1.4 comprises a switching device 7.1 to 7.4, each switching device 7.1 to 7.4 being connected to a high voltage source of positive polarity 5.1 to 5.4 and a high voltage source of negative polarity 6.1 to 6.4.
  • Each switching device 7.1 to 7.4 is connected to a (semi) conductive layer of the impression roller 4.1 to 4.4 of the same printing unit 1.1 to 1.4 via a device for transferring electrical charge 8.1 to 8.4.
  • a printing material 12 is passed between the printing cylinders 2.1 to 2.4 and impression rollers 4.1 to 4.4 of successive printing units 1.1 to 1.4.
  • Deflection and / or compensating rollers 13.1 to 13.4 and 14.1 to 14.4 are provided between the printing units 1.1 to 1.4, over which the printing material 12 is guided. Behind the printing units 1.1 to 1.4, the printing material 12 is guided onto a take-up roller 15.
  • a field strength sensor 16 is arranged next to the printing material 12 immediately before it runs onto the take-up roll 15.
  • each printing unit which is assigned to the printing material 12 on a deflection roller 14.1 to 14.4.
  • Each printing unit 1.1 to 1.4 has a control device 18.1 to 18.4 for controlling the electrostatic printing aid 3.1 to 3.4.
  • the control devices 1.1 to 1.4 are connected to one another via a data bus 19.
  • control devices 18.1 to 18.4 are connected to a main controller 18.5 via the data bus 19.
  • the field strength sensor 16 is connected to the control devices 18.1 to 18.5 via the data bus 19.
  • Each further field strength sensor 17.1 to 17.4 is connected to the control device 18.1 to 18.4 of the same printing unit 1.1 to 1.4 and / or with the data bus 19.
  • the printing material 12 is unwound from the unwinding roller 11, passed through the printing units 1.1 to 1.4 and wound onto the winding roller 15. In the printing units 1.1 to 1.4 it is printed with different colors.
  • the switching devices 7.1 to 7.4 are controlled by the control devices 18.1 to 18.4 in such a way that a high voltage of positive polarity is applied to the last printing unit 1.4 used in the direction of passage.
  • the polarities of the high voltages supplied to the printing units 1.1 to 1.3 used upstream in the flow direction are set by the control devices 18.1 to 18.4 in such a way that the field strength sensor 16 measures a minimal charge of the printing substrate 12 in front of the take-up roll 15.
  • the printing units 1.1 and 1.3 are supplied with high voltages of negative polarity and the printing unit 1.2 with a high voltage of positive polarity.
  • the device for transferring electrical charge 8.1 to 8.4 to the (semi-) conductive layer of the impression roller 4.1 to 4.4 can be designed differently. All versions have an impression roller 4.1 to 4.4 with a metallic core 20.
  • the core has a rotating shaft 21 which is mounted in roller bearings 22.1, 22.2.
  • the roller bearings 22.1, 22.2 are grounded.
  • the roller bearings 22.1, 22.2 are separated from the ground by insulation.
  • the metallic core 20 is mounted on a stationary axle 24 via roller bearings 22.1, 22.2.
  • the axis 24 is held in insulating elements 23.1, 23.2 and isolated from ground.
  • an insulating layer 25 is arranged on the outside of the outer circumference of the metallic core 20.
  • a (semi-) conductive layer 26 of the impression roller 4.1 to 4.4 sits directly on the outside of the insulating layer 25.
  • an insulating layer 25 is arranged on the outer circumference of the metallic core 20 and an electrically highly conductive layer 27 on the outer circumference of the insulating layer 25, on the outer circumference of which in turn the (semi-) conductive layer 26 of the impression roller 4.1 to 4.4 sits.
  • an electrically highly conductive layer 27 is arranged on the outer circumference of the metallic core 20, on the outer circumference of which the (semi-) conductive layer 26 of the impression roller 4.1 to 4.4 is seated.
  • the charge is fed via one charging electrode 29 to an end face of the impression roller 4.1 to 4.4 of the highly electrically conductive layer 27 (side loading) and is distributed uniformly over the inside of the layer 26 by this.
  • the insulating layer 25 prevents it from flowing off to the ground.
  • the high voltage is supplied via the shaft 21 (core charge loading), for example by means of a fluid transmission system 30 according to FIG EP 1 780 011 B1 or by brushing.
  • the charge is evenly distributed over the inside of the layer 26 via the metallic core 20.
  • the insulating elements 23.1, 23.2 prevent an outflow to the ground.
  • the charge When running Fig. 2d the charge is fed to the metallic core 20 via the fixed axle 24 and the roller bearings 22.1, 22.2 (core charge loading). The charge is evenly distributed over the layer 26 over the outer circumference.
  • the insulating elements 23.1, 23.2 prevent the charge from flowing away to the ground.
  • the charge of the layer 26 is again supplied via a needle electrode 28 (top loading).
  • the insulating elements 23.1, 23.2 prevent an outflow towards the ground.
  • the charge is in turn supplied via a charging electrode 29 on one end of the highly conductive layer 27 (side loading).
  • the insulating elements 23.1, 23.2 prevent the charge from flowing away to the ground.
  • one of the insulations can be dispensed with.
  • Fig. 1 are the impression roller 4.1 to 4.4 and the device for transferring the electrical charge 8.1 to 8.4 as in Figure 2c or d trained.
  • the rotary printing press from Fig. 3 differs from that of Fig. 1 in that the impression rollers 4.1 to 4.4 and the devices for transferring the electrical charge 8.1 to 8.4 as in Fig. 2a or 2e are trained.
  • a winding device has a deflection roller 30 via which the web material (printing material) 12 is deflected to a pressure roller 31.
  • the web material 12 is fed to a take-up roll 15 via the pressure roller 31.
  • the pressure roller 31 has an insulating layer 32 on the circumference and a (semi-) conductive layer 33 on the circumference of the insulating layer 32.
  • the pressure roller 31 is corresponding to the impression roller from Fig. 2a built up.
  • a charging electrode 28 which is designed, for example, as a needle electrode, is arranged at a distance from the pressure roller 31 parallel to its axis of rotation.
  • the charging electrode 28 is connected to a positive and a negative high-voltage generator via an electrical line and a switching device.
  • the web material 12 is fed to the take-up roller 15 via the deflection roller 30 and the pressure roller 31.
  • the pressure roller 31 presses the web material 12 against the take-up roller 15.
  • the (semi-) conductive layer 33 of the pressure roller 31 is charged by the charging electrode 28 in such a way that charges present on the web material 12 are compensated or the web material 12 is discharged. As a result, the web material 12 can be wound up on the winding roller 15 without undesirable charges.
  • Fig. 5 differs from what has been described above in that the pressure roller 31 has an electrically conductive core 34 and a (semi-) conductive layer 33 on the circumference. Electric charge is supplied to the core 34 via a core charging system. This measure also compensates or discharges charges on the web material 12 and ensures that the web material on the take-up roll 15 does not contain any undesired charges.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)
  • Winding Of Webs (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufwickelvorrichtung zum Aufwickeln eines im Wesentlichen elektrisch isolierenden Bahnmaterials.
  • Aufwickelvorrichtungen zum Aufwickeln von Bahnmaterial kommen insbesondere in Rotationsdruckmaschinen zum Einsatz, um bahnförmigen Bedruckstoff auf einer Rolle aufzuwickeln.
  • In einem Druckwerk einer Rotationsdruckmaschine rollen Druckzylinder (auch "Druckformzylinder" genannt) und Gegendruckzylinder (auch "Presseur" genannt) gegensinnig aufeinander ab. Unterschieden werden Rollen- und Bogendruckmaschinen, je nachdem, ob ein bahn- oder bogenförmiger Bedruckstoff verarbeitet wird. Bei Rollendruckmaschinen wird der bahnförmige Bedruckstoff von einer Abwickelrolle abgezogen und nach dem Bedrucken entweder auf eine Aufwickelrolle aufgewickelt oder von einer Stanze in Bahnabschnitte bzw. Zuschnitte zerteilt und die Bahnabschnitte bzw. Zuschnitte werden aufeinandergestapelt. Der aufgewickelte, bahnförmige Bedruckstoff wird ggfs. später in Abschnitte bzw. Zuschnitte zerschnitten. Beim Rotationstiefdruck nimmt der Druckzylinder in Näpfchen seiner Oberfläche Farbe aus einer Farbwanne auf. Der Überschuss wird abgerakelt. Die Farbe wird auf den zwischen Druckzylinder und Gegendruckzylinder durchlaufenden Bedruckstoff übertragen.
  • Elektrostatische Druckhilfen verbessern die Farbübertragung vom Druckzylinder auf den Bedruckstoff und erhöhen damit die Druckqualität. Hierzu wird im Bereich des Druckspaltes zwischen Druckzylinder und Gegendruckzylinder ein elektrisches Feld erzeugt, das auf die Farbe in den Näpfchen des Druckzylinders eine Kraft ausübt, die den Übergang der Farbe auf den Bedruckstoff intensiviert und die Druckqualität steigert.
  • Bei bekannten elektrostatischen Druckhilfen liegt der Druckzylinder aus einem elektrisch leitenden Material (z.B. aus einem Metall) an Masse. Der Gegendruckzylinder bzw. Presseur hat am Umfang eine (halb-)leitende Schicht, auf die eine Hochspannung übertragen wird, die in der Regel eine negative Polarität aufweist. Die Schicht am Umfang ist meistens halbleitend, um die elektrischen Ströme gering zu halten und die Erzeugung von Funken zu vermeiden, die beim Arbeiten mit Lösemittelfarben zur Entflammung oder Explosion führen könnte. Insbesondere beim Arbeiten mit Wasserfarben kann auch mit einer höherleitenden bzw. hochleitenden Schicht am Umfang des Presseurs gearbeitet werden.
  • Unter einer halbleitenden Schicht wird eine Schicht mit einem hohen elektrischen Widerstand verstanden, der den elektrischen Strom stark reduziert, jedoch noch einen gewissen elektrischen Strom hindurchlässt. Der elektrische Widerstand der Schicht wird beispielsweise mit einer Messanordnung mit zwei parallelen Gabeln gemessen, die jeweils einen mit Leitungswasser (Stadtwasser) befeuchteten Lederstreifen mit einer Länge von etwa 8 cm und einer Breite von etwa 1 cm halten, so dass die beiden parallelen Lederstreifen etwa 10 cm Abstand voneinander haben. Die beiden parallelen Lederstreifen werden auf einer Länge von 8 cm um die Außenseite der Schicht geschlungen. Es wird eine Messspannung von 1.000 Volt angelegt. Mit dieser Messanordnung werden bei für den vorliegenden Zweck besonders geeigneten halbleitenden Schichten Widerstände im Bereich von etwa 1 MΩ bis 20 MΩ gemessen. Bei höherleitenden Schichten liegen die mit dieser Messanordnung gemessenen Widerstände deutlich darunter und bei hochleitenden Schichten sind sie noch sehr viel geringer.
  • Zum Übertragen der Hochspannung auf den Presseur dienen beispielsweise Aufladeelektroden, die auf den Umfang des Presseurs gerichtet sind und die Ladung an die (halb-)leitende Schicht am Umfang des Presseurs abgeben, die auf einer isolierenden Schicht sitzt (sogenanntes "Top-Loading"). Dabei ist der Widerstand der isolierenden Schicht bevorzugt so gewählt, dass sie eine langsame Entladung des Presseurs nach dem Abschalten der Druckmaschine ermöglicht. Besonders geeignete isolierende Schichten haben einen Widerstand im Bereich von etwa einem bis zwei Gigaohm, gemessen mit einer Vorrichtung der oben erläuterten Art, wobei nur ein Lederstreifen um die Außenseite der Schicht geschlagen und der Widerstand zwischen den Lederstreifen und Maschinenmasse gemessen wird.
  • Andere Aufladeelektroden sind auf zumindest eine Stirnseite des Presseurs gerichtet und geben die Ladung an eine leitende bzw. hochleitende Schicht unterhalb einer (halb-)leitenden Schicht ab, die an einer Stirnseite des Presseurs freiliegt (sogenannte "Seitenaufladung"). Ferner sind an der Stirnseite angeordnete Aufladeelektroden bekannt, die mit einer leitenden Platine an der Stirnseite des Presseurs zusammenwirken, die elektrisch mit einer (hoch-)leitenden Schicht verbunden ist. Die (hoch-)leitende Schicht unterhalb der (halb-)leitenden Schicht sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Ladung über die Länge des Presseurs.
  • Des Weiteren bekannt sind Einrichtungen zum Übertragen der Hochspannung auf eine Stirnseite des Presseurs, die nach dem Transformatorprinzip arbeiten. An der Stirnseite ist eine feststehende Primärspule angeordnet und diese ist einer an der Stirnseite des Presseurs fixierte, mitdrehende Sekundärspule zugeordnet.
  • Eine "Direktaufladung" erfolgt beispielsweise über Schleiferkontakte oder Bürsten am Umfang oder einer Stirnseite des Presseurs oder über elektrisch leitfähige Wälzlager, die eine Welle des Presseurs lagern oder über die der Presseur auf einer Achse gelagert ist, oder über ein Fluidübertragungssystem gemäß EP 1 780 011 B1 . Vorzugsweise besteht hier der Presseur aus einem metallischen, elektrisch leitfähigen Werkstoff (z.B. Stahl) mit einer halbleitenden Schicht am Umfang.
  • Die (halb-)leitende Schicht am Umfang des Presseurs ist z.B. aus Gummi oder Polyurethan mit eingebetteten elektrisch leitfähigen Partikeln (z.B. Graphit). Eine (hoch-)leitende Schicht kann ebenfalls aus Gummi oder Polyurethan mit einem entsprechend höheren Anteil elektrisch leitfähiger Partikel hergestellt werden. Hierbei kann es sich aber auch um eine metallische Schicht handeln. Eine isolierende Schicht wird beispielsweise ebenfalls aus Gummi oder Polyurethan, jedoch mit einer entsprechend geringen Anzahl elektrisch leitfähiger Partikel oder ohne elektrisch leitfähige Partikel hergestellt. Bei Sleeves kann die Sleevehülse (i.d.R. aus GFK) zugleich die isolierende Schicht sein.
  • Rotationsdruckmaschinen weisen meist mehrere hintereinander angeordnete Druckwerke auf, um verschiedene Farben auf den Bedruckstoff aufzubringen. Nachteilig ist, dass der Bedruckstoff infolge der elektrostatischen Aufladung durch elektrostatische Druckhilfen sehr hohe Ladungen annehmen kann, die eine nachfolgende Verarbeitung beeinträchtigen. So kann es beispielsweise bei einem Transportieren oder Schneiden einer den bedruckten Bedruckstoff umfassenden Rolle zu Spannungsüberschlägen kommen, die Druckereiarbeiter gefährden. Die Ladungen werden in der Rolle ähnlich gespeichert, wie in einem Wickelkondensator. Wenn der bahnförmige Bedruckstoff zugeschnitten wird und beim Arbeiten mit Bögen kann es aufgrund der hohen Ladungen Probleme beim Stapeln der Zuschnitte bzw. Bögen und beim Abziehen einzelner Zuschnitte bzw. Bögen von den Stapeln sowie zu Spannungsüberschlägen kommen, die Druckereiarbeiter gefährden. Dies ist bei Einsatz von Papier als Bedruckstoff und verstärkt bei Einsatz von Kunststofffolie und von Verbundstoffen zu beobachten, die beispielsweise Kunststoff-, Papier- und Aluminiumfolien umfassen.
  • EP 1 914 071 A beschreibt eine Rotationsdruckmaschine mit mehreren, in Durchlaufrichtung des Bedruckstoffes hintereinander angeordneten Druckwerken, die jeweils einen Druckzylinder und eine diesem zugeordnete elektrostatische Druckhilfe aufweisen, wobei die elektrostatischen Druckhilfen mindestens zweier Druckwerke verschiedene Polaritäten aufweisen. Dadurch, dass mindestens eine elektrostatische Druckhilfe mit negativer und mindestens eine elektrostatische Druckhilfe mit positiver Polarität vorhanden ist, wird einer übermäßigen Aufladung des Bedruckstoffes entgegengewirkt und werden ungewollte Entladungen des bedruckten Bedruckstoffes und Gefährdungen der Druckereiarbeiter vermieden.
  • Zu unerwünschten Aufladungen von Rollen aus elektrisch im Wesentlichen isolierendem Bahnmaterial kann es ferner in Rollenschneidern kommen, in denen Folien von Mutterrollen abgewickelt, geschnitten und auf Tochterrollen aufgewickelt werden. Dazu kann es ferner beim Aufwickeln von Folien in Folienextrusionsmaschinen und in Kaschiermaschinen kommen.
  • Die CH 584 999 A5 beschreibt eine Wickelvorrichtung für Folien, die Wickelhülsen aufweist, denen jeweils eine geerdete Entladewalze zugeordnet ist, um auf dem Wickelgut befindliche elektrostatische Ladung abzuleiten.
  • Die EP 2 990 365 A1 beschreibt eine Maschine zum Bearbeiten eines Bahnmaterials, bei der eine negative Aufladung des Bahnmaterials ganz oder zumindest teilweise aufgehoben wird. Hierfür wird zwischen der in Durchlaufrichtung des Bahnmaterials letzten Einrichtung zur Bearbeitung des Bahnmaterials und der Aufwickelrolle über eine Anordnung aus Walze und darauf abrollender Gegenwalze dem Bahnmaterial eine Ladung mit positiver Polarität zugeführt.
  • Die US 2,445,271 beschreibt eine Vorrichtung zum Eliminieren statischer Ladungen, bei der ein bahnförmiger Bedruckstoff zwischen den Druckzylindern und einer Wickeltrommel mittels auf verschiedenen Seiten des Bahnmaterials abrollender Rollen entladen wird.
  • Die EP 1 247 773 A2 beschreibt eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Folienbahn auf eine Wickelwelle mit einer Aufwickelstation, einer Anwickelstation und einer Quertrenneinrichtung zum Quertrennen der Folienbahn zwischen Aufwickelstation und Anwickelstation. Nach dem Abtrennen der Folienbahn wird in der Anwickelstation ein Ende der Folienbahn mittels einer Aufladungseinrichtung elektrostatisch aufgeladen und mittels einer Blaseinrichtung an eine neue Wickelwelle angelegt und darauf aufgewickelt.
  • Die EP 1 975 101 A2 beschreibt eine Transferfolienbahnaufwicklung, bei der eine Transferfolienbahn mit wenigstens einer dielektrischen Schicht auf einen Sammelwickel aufgewickelt wird. Um ein Teleskopieren der Transferfolienbahn auf dem Sammelwickel zumindest teilweise zu verringern, wird die Transferfolienbahn vor dem Aufwickeln auf den Sammelwickel mittels einer aufgeladenen Umlenkrolle und/oder einer Corona-Elektrode aufgeladen, die jeweils von einem Hochspannungsgenerator mit Gleichstrom versorgt werden.
  • Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Aufwickelvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die unerwünschte Aufladungen des Bahnmaterials noch weiter reduziert.
  • Die Aufgabe wird durch eine Aufwickelvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Aufwickelvorrichtung für ein elektrisch im Wesentlichen isolierendes Bahnmaterial umfasst eine Aufwickelrolle, auf die das Bahnmaterial aufwickelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle vorhanden ist und die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial mit mindestens einer elektrischen Hochspannungsquelle positiver oder negativer Polarität verbunden ist, wobei die Polarität der über die Einrichtung zum Übertragen zugeführten Ladung entgegengesetzt zur Polarität einer Aufladung des Bahnmaterials ist und diese auf der Aufwickelrolle und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle kompensiert.
  • Ein elektrisch im Wesentlichen isolierendes Bahnmaterial ist z.B. eine Kunststofffolie oder eine Verbundfolie, die einen Kunststoff enthält. Die Verbundfolie enthält den Kunststoff beispielsweise in Form einer Kunststofffolie oder in Form einer aufextrudierten Schicht oder in Form von aufgebrachten Kunststoffpartikeln. Zusätzlich umfasst die Verbundfolie z.B. eine Metallfolie oder eine Papierbahn oder eine Kartonbahn oder eine weitere Kunststofffolie. Zudem kann die Verbundfolie mehrere beliebige der vorgenannten Bestandteile in Kombination umfassen. Vorzugsweise ist das Bahnmaterial ein Bedruckstoff.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Aufladung der Rolle aus dem Bahnmaterial am besten vermieden oder gering gehalten werden kann, wenn die Aufladung des Bahnmaterials durch Zufuhr von Ladung entgegengesetzter Polarität mittels einer Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle kompensiert wird, sodass das Bahnmaterial nahezu oder vollständig entladen wird. Durch Zufuhr der kompensierenden Ladung auf das Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle wird vermieden, dass das Bahnmaterial vor dem Aufwickeln eine Laufstrecke durchläuft, in der es nach der kompensierenden Ladungszufuhr erneut auflädt und eine Wickelrolle mit unerwünschten Aufladungen hergestellt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung mit einer elektrischen Hochspannungsquelle positiver Polarität verbunden. Hierdurch wird die zumeist negative Aufladung des Bahnmaterials vor dem Aufwickeln auf die Aufwickelrolle kompensiert. Die Erfindung bezieht aber auch Ausgestaltungen ein, bei denen eine elektrische Hochspannungsquelle negativer Polarität mit der Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial verbunden ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt das Umlenken des Bahnmaterials auf die Aufwickelrolle durch eine Anpresswalze, die auf dem Umfang der Aufwickelrolle abrollt und über die das Bahnmaterial auf die Aufwickelrolle umgelenkt wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die Umlenkung durch eine Umlenkrolle, die in einem Abstand von der Aufwickelrolle parallel zu dieser angeordnet ist und über die das Bahnmaterial auf die Aufwickelrolle und/oder auf die Anpresswalze gelenkt wird.
  • Die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial in der Aufwickelvorrichtung kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial eine Anpresswalze, die am Bahnmaterial auf dem Umfang der Aufwickelrolle anliegt, um darauf gegensinnig zur Aufwickelrolle abzurollen, wobei die Anpresswalze am Umfang eine elektrisch (halb-)leitende Schicht aufweist, eine Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf die elektrisch (halb-)leitende Schicht der Anpresswalze vorhanden ist und die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf die (halb-)leitende Schicht mit der elektrischen Hochspannungsquelle verbunden ist. Hierbei wird eine Anpresswalze zum Aufbringen der elektrischen Ladung auf das Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle herangezogen. Hierbei kann es sich um eine ohnehin für das enge Aufwickeln des Bahnmaterials auf die Aufwickelrolle vorhandene Anpresswalze handeln. Ferner kann es sich hierbei um eine gesonderte Anpresswalze handeln, die dem Zuführen der elektrischen Ladung zum Bahnmaterial dient und an einer Stelle am Umfang der Aufwickelrolle positioniert ist, an der das Bahnmaterial bereits eng an der Aufwickelrolle anliegt, wofür eine weitere Anpresswalze vorhanden sein kann.
  • Gemäß einer Ausgestaltung ist die Anpresswalze wie ein Presseur mit einer (halb-)leitenden Schicht am Umfang ausgebildet. Die Ausführungen zu Presseuren am Anfang dieser Beschreibung gelten entsprechend für die Anpresswalze der Aufwickelvorrichtung. Ferner können die bekannten Einrichtungen zum Übertragen elektrischer Ladung auf Presseure auch für die Übertragung elektrischer Ladung auf die Anpresswalze herangezogen werden. Dementsprechend gelten die Ausführungen zu Beginn dieser Beschreibung über die Übertragung elektrischer Ladung auf die Außenschicht des Presseurs durch ein Top-Loading-System, ein Seitenaufladungs-System (Side Loading) oder ein Kernaufladungs-System (Core Charging) entsprechend für die Aufladung der Anpresswalze.
  • Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial eine Aufladeelektrode, die auf das Bahnmaterial auf dem Umfang der Aufwickelrolle und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle gerichtet ist, wie bei dem eingangs beschriebenen "Top-Loading" eines Presseurs.
  • Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial eine Direktaufladeeinrichtung mit mindestens einer auf dem Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle anliegenden, elektrisch leitfähigen Bürste oder flexiblem, elektrisch (halb-)leitenden Lappen, der mit der elektrischen Hochspannungsquelle verbunden ist. Diese Übertragung elektrischer Ladung erfolgt wie bei der bekannten Direktaufladung auf den Umfang eines Presseurs.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Anpresswalze oder die Aufladeelektrode oder die Direktaufladeeinrichtung an einer verlagerbaren Haltevorrichtung gehalten, die ausgebildet ist, die Anpresswalze oder Nadelelektrode oder Direktaufladeeinrichtung in radialer Richtung zur Aufwickelrolle zu verlagern, so dass der Abstand der Anpresswalze oder der Aufladeelektrode oder der Direktaufladeeinrichtung zur Anpresswalze unabhängig vom Durchmesser des aufgewickelten Bahnmaterials konstant bleibt. Dies begünstigt ein gleichmäßiges Entladen des Bahnmaterials auf der Aufwickelrolle. Die Haltevorrichtung ist bevorzugt bei einer Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial mittels einer Anpresswalze vorhanden. Alternativ kann der veränderliche Umfang der Aufwickelrolle durch eine Anpresswalze kompensiert werden, die zumindest am Umfang eine elastische Schicht aufweist. Insbesondere wenn die Ladung über eine Aufladeelektrode oder eine Direktaufladeeinrichtung dem Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle zugeführt wird, kann auf eine verlagerbare Haltevorrichtung verzichtet werden. Der variierende Umfang der Aufwickelrolle kann ggf. durch eine veränderliche Spannung an der Aufladeelektrode oder die Flexibilität der Bürsten, Lappen oder andere Direktaufladeeinrichtung kompensiert werden.
  • Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung eine Umlenkrolle, über die das Bahnmaterial der Aufwickelrolle zugeführt wird, weist die Umlenkrolle eine elektrisch (halb-)leitende Schicht am Umfang auf, ist eine Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf die elektrisch (halb-) leitende Schicht der Umlenkrolle vorhanden und die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf die (halb-)leitende Schicht der Umlenkrolle mit der Hochspannungsquelle verbunden. Bei dieser Ausgestaltung kann die Umlenkrolle wie ein zu Beginn der Beschreibung beschriebener Presseur ausgebildet sein. Die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf die (halb-)leitende Schicht der Umlenkrolle kann wie ein zu Beginn der Beschreibung beschriebenes Top-Loading-System, Seitenaufladungs-System oder Kernaufladungs-System für einen Presseur ausgebildet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Aufwickelvorrichtung eine Umlenkrolle auf, die in einem Abstand von der Aufwickelrolle mit zu deren Drehachse paralleler Drehachse so angeordnet ist, ist das Bahnmaterial über die Umlenkrolle zur Anpresswalze umgelenkt und von der Anpresswalze gegen den Umfang der Aufwickelrolle gepresst. Bei dieser Ausgestaltung ist ein besonders großer Teil des Umfanges der Anpresswalze von dem Bahnmaterial umschlungen. Bevorzugt wird die elektrische Ladung zum Kompensieren der Ladung des Bahnmaterials über die Anpresswalze aufgebracht. Sie kann aber auch über die Umlenkrolle aufgebracht werden. Aufgrund der großen Umschlingung ist das Aufbringen der kompensierenden Ladung besonders effektiv.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial über eine Umschalteinrichtung mit einer Hochspannungsquelle positiver Polarität und einer Hochspannungsquelle negativer Polarität verbunden. Bei dieser Ausführungsart kann in Abhängigkeit von der Aufladung des Bahnmaterials kompensierende Ladung positiver Polarität oder negativer Polarität zugeführt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Umschalteinrichtung Mittel zum verzögerten Umschalten, sodass beim Umschalten von einer Hochspannungsquelle der einen Priorität auf eine Hochspannungsquelle der anderen Polarität keine Spannungen ungleicher Polarität gleichzeitig an die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial anliegen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung liefert die Hochspannungsquelle eine einstellbare Hochspannung an die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial. Bei dieser Ausgestaltung kann in Abhängigkeit von der Aufladung des Bahnmaterials die Höhe der Hochspannung eingestellt werden, um die Ladung des Bahnmaterials besser zu neutralisieren.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist mindestens eine Feldstärkemesseinrichtung vorhanden, durch deren Erfassungsbereich hindurch das Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle verlagert wird, wobei die Feldstärkemessvorrichtung die Aufladung ermittelt, die das Bahnmaterial aufweist, welche mit mindestens einer Steuerungseinrichtung verbunden ist, die mit der Hochspannungsquelle und/oder der Umschalteinrichtung verbunden ist, um in Abhängigkeit von der von der Feldstärkemesseinrichtung gemessenen Aufladung des Bahnmaterials an die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial eine Hochspannung bestimmter Höhe und/oder Polarität anzulegen. Bei dieser Ausgestaltung werden automatisch die Höhe und/oder die Polarität der Hochspannung für das Kompensieren der Aufladung des Bahnmaterials eingestellt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuerungseinrichtung so ausgebildet, dass sie an die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung eine Hochspannung mit einer Höhe und/oder Polarität anlegt, die eine minimale Aufladung des auf die Aufwickelrolle aufgewickelten Bahnmaterials bewirkt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung eine Umlenkrolle oder eine Anpresswalze (Anpressrolle).
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Feldstärkemessvorrichtung am Umfang oder mindestens einer Stirnseite der Aufwickelrolle angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Aufwickelvorrichtung eine Wechselwickelrollenvorrichtung. Bei einer Wechselwickelrollenvorrichtung sind zwei Aufwickelpositionen vorhanden, in denen abwechselnd das Bahnmaterial auf einer Aufwickelrolle aufgewickelt wird. Eine Wechselrollenvorrichtung ist so ausgebildet, dass bei vollständigem Aufwickeln einer Aufwickelrolle das nachfolgende Bahnmaterial abgeschnitten und auf der jeweils anderen Aufwickelrolle aufgewickelt wird. Hierfür wird die fertig gewickelte Aufwickelrolle aus der Aufwickelposition herausgeschwenkt und aus der Aufwickelvorrichtung entnommen und eine neu aufzuwickelnde Aufwickelrolle in der Aufwickelposition gewickelt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Aufwickelvorrichtung Bestandteil einer Rotationsdruckmaschine bzw. einer Rollendruckmaschine. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung handelt es sich um eine Tiefdruckmaschine, Flexodruckmaschine, Offsetdruckmaschine, Hochdruckmaschine, Flachdruck-maschine oder Siebdruckmaschine.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Aufwickelvorrichtung Teil einer Rollenschneidmaschine.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Aufwickelvorrichtung Teil einer Folienextrusionsmaschine.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Aufwickelvorrichtung Teil einer Kaschiermaschine.
  • Ferner kann die erfindungsgemäße Aufwickelvorrichtung in anderen Einsatzbereichen zum Einsatz kommen, bei denen Bahnmaterial aus elektrisch im Wesentlichen isolierenden Material zu einer Rolle aufgewickelt wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine Rotationsdruckmaschine mit mehreren Druckwerken und diesen umschaltbar zugeordneten Hochspannungsquellen unterschiedlicher Polarität in einer grobschematischen Ansicht;
    Fig. 2
    Hochspannungsgeneratoren unterschiedlicher Polarität mit Umschalteinrichtungen und Presseuren mit verschiedenen Aufladesystemen in grobschematischer Ansicht;
    Fig. 3
    eine alternative Rotationsdruckmaschine in grobschematischer Ansicht;
    Fig. 4
    eine erfindungsgemäße Wickelvorrichtung mit einer Anpresswalze mit Top-Loading-System in einer grobschematischen Ansicht;
    Fig. 5
    eine alternative erfindungsgemäße Aufwickelvorrichtung mit Aufwickelwalze mit Kernaufladungs-System.
  • Bei der nachfolgenden Erläuterung verschiedener Ausführungsbeispiele sind übereinstimmend bezeichnete Komponenten mit denselben Bezugsziffern versehen.
  • Die Figuren 1 bis 3 sind Ausführungsbeispiele von Rotationsdruckmaschinen mit elektrostatischen Druckhilfen, die durch die erfindungsgemäße Aufwickelvorrichtung ergänzt werden können. Die Fig. 1 bis 3 beschreiben nicht die Erfindung, sondern dienen nur dem besseren Verständnis des technischen Hintergrundes der Erfindung.
  • Gemäß Fig. 1 weist eine Rotationsdruckmaschine vier hintereinander angeordnete Druckwerke 1.1 bis 1.4 auf. Jedes Druckwerk 1.1 bis 1.4 hat einen metallischen, elektrisch leitfähigen Druckzylinder 2.1 bis 2.4, der über elektrisch leitfähige Lager elektrisch an Masse anliegt. Ferner hat jedes Druckwerk 1.1 bis 1.4 eine elektrostatische Druckhilfe 3.1 bis 3.4.
  • Jede elektrostatische Druckhilfe 3.1 bis 3.4 weist einen Presseur 4.1 bis 4.4 auf, der ein Gegendruckzylinder ist, der auf dem Druckzylinder 2.1 bis 2.4 abrollt. Ferner hat jede elektrostatische Druckhilfe 3.1 bis 3.4 eine Hochspannungsquelle positiver Polarität 5.1 bis 5.4 und eine Hochspannungsquelle negativer Polarität 6.1 bis 6.4. Die Hochspannung jeder Hochspannungsquelle 5.1 bis 5.4 und 6.1 bis 6.4 ist vorzugsweise einstellbar.
  • Jedes Druckwerk 1.1 bis 1.4 umfasst eine Umschalteinrichtung 7.1 bis 7.4, wobei jede Umschalteinrichtung 7.1 bis 7.4 mit einer Hochspannungsquelle positiver Polarität 5.1 bis 5.4 und einer Hochspannungsquelle negativer Polarität 6.1 bis 6.4 verbunden ist.
  • Jede Umschalteinrichtung 7.1 bis 7.4 ist über eine Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung 8.1 bis 8.4 mit einer (halb-)leitenden Schicht des Presseurs 4.1 bis 4.4 desselben Druckwerkes 1.1 bis 1.4 verbunden. Jeder Presseur 4.1 bis 4.4 bildet gemeinsam mit der Einrichtung zum Übertragen einer elektrischen Ladung 8.1 bis 8.4 eine Einrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Feldes 9.1 bis 9.4 im Druckspalt 10.1 bis 10.4 zwischen Druckzylinder 2.1 bis 2.4 und Presseur 4.1 bis 4.4.
  • Von einer Abwickelrolle 11 wird ein Bedruckstoff 12 zwischen den Druckzylindern 2.1 bis 2.4 und Presseuren 4.1 bis 4.4 aufeinanderfolgender Druckwerke 1.1 bis 1.4 hindurchgeführt. Hierbei sind zwischen den Druckwerken 1.1 bis 1.4 jeweils Umlenk- und/oder Ausgleichsrollen 13.1 bis 13.4 und 14.1 bis 14.4 vorhanden, über die der Bedruckstoff 12 hinweggeführt wird. Hinter den Druckwerken 1.1 bis 1.4 wird der Bedruckstoff 12 auf eine Aufwickelrolle 15 geführt.
  • Ein Feldstärkesensor 16 ist neben dem Bedruckstoff 12 unmittelbar vor dem Auflaufen auf die Aufwickelrolle 15 angeordnet.
  • Ferner ist hinter jedem Druckwerk ein weiterer Feldstärkesensor 17.1 bis 17.4 angeordnet, der dem Bedruckstoff 12 an einer Umlenkrolle 14.1 bis 14.4 zugeordnet ist.
  • Jedes Druckwerk 1.1 bis 1.4 hat eine Steuerungseinrichtung 18.1 bis 18.4 zum Steuern der elektrostatischen Druckhilfe 3.1 bis 3.4. Die Steuerungseinrichtungen 1.1 bis 1.4 sind untereinander über einen Datenbus 19 verbunden.
  • Ferner sind die Steuerungseinrichtungen 18.1 bis 18.4 über den Datenbus 19 mit einer Hauptsteuerung 18.5 verbunden.
  • Der Feldstärkesensor 16 ist über den Datenbus 19 mit den Steuerungseinrichtungen 18.1 bis 18.5 verbunden.
  • Jeder weitere Feldstärkesensor 17.1 bis 17.4 ist mit der Steuerungseinrichtung 18.1 bis 18.4 desselben Druckwerkes 1.1 bis 1.4 und/oder mit dem Datenbus 19 verbunden.
  • Beim Betrieb der Rotationsdruckmaschine wird der Bedruckstoff 12 von der Abwickelrolle 11 abgewickelt, durch die Druckwerke 1.1 bis 1.4 hindurchgeführt und auf die Aufwickelrolle 15 aufgewickelt. In den Druckwerken 1.1 bis 1.4 wird er mit verschiedenen Farben bedruckt.
  • Von den Steuerungseinrichtungen 18.1 bis 18.4 werden die Umschalteinrichtungen 7.1 bis 7.4 so gesteuert, dass an dem in Durchlaufrichtung letzten eingesetzten Druckwerk 1.4 eine Hochspannung positiver Polarität anliegt. Die Polaritäten der den in Durchlaufrichtung vorgeordneten eingesetzten Druckwerke 1.1 bis 1.3 zugeführten Hochspannungen werden von den Steuerungseinrichtungen 18.1 bis 18.4 so eingestellt, dass der Feldstärkesensor 16 vor der Aufwickelrolle 15 eine minimale Aufladung des Bedruckstoffes 12 misst. Hierfür werden beispielsweise den Druckwerken 1.1 und 1.3 Hochspannungen negativer und dem Druckwerk 1.2 eine Hochspannung positiver Polarität zugeführt.
  • Gemäß Fig. 2 kann die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung 8.1 bis 8.4 auf die (halb-)leitende Schicht des Presseurs 4.1 bis 4.4 unterschiedlich ausgeführt sein. Sämtliche Ausführungen weisen einen Presseur 4.1 bis 4.4 mit einem metallischen Kern 20 auf. Bei den Ausführungen von Fig. 2a bis c weist der Kern eine drehende Welle 21 auf, die in Wälzlagern 22.1, 22.2 gelagert ist. Bei den Ausführungen von Fig. 2a und b sind die Wälzlager 22.1, 22.2 geerdet. Bei der Ausführung gemäß Fig. 2c sind die Wälzlager 22.1, 22.2 durch Isolierungen von Masse getrennt.
  • Bei den Ausführungen von Fig. 2d bis f ist der metallische Kern 20 über Wälzlager 22.1, 22.2 auf einer feststehenden Achse 24 gelagert. Die Achse 24 ist in Isolierelementen 23.1, 23.2 gehalten und gegenüber Masse isoliert.
  • Bei der Ausführung von Fig. 2a ist außen auf dem Außenumfang des metallischen Kerns 20 eine Isolierschicht 25 angeordnet. Außen auf der Isolierschicht 25 sitzt unmittelbar eine (halb-)leitende Schicht 26 des Presseurs 4.1 bis 4.4.
  • Bei der Ausführung von Fig. 2b ist auf den Außenumfang des metallischen Kerns 20 eine Isolierschicht 25 angeordnet und auf dem Außenumfang der Isolierschicht 25 eine elektrisch hochleitende Schicht 27, auf deren Außenumfang wiederum die (halb-)leitende Schicht 26 des Presseurs 4.1 bis 4.4 sitzt. Bei der Ausführung von Figur 2f ist auf dem Außenumfang des metallischen Kerns 20 eine elektrisch hochleitende Schicht 27 angeordnet, auf deren Außenumfang die (halb-)leitende Schicht 26 des Presseurs 4.1 bis 4.4 sitzt.
  • Bei der Ausführung von Fig. 2a wird die elektrische Ladung über eine Nadelelektrode 28 von außen der Schicht 26 des Presseurs 4.1 bis 4.4 zugeführt (Top Loading). Die Isolierschicht 25 verhindert, dass die Ladung nach Masse abfließt.
  • Bei Fig. 2b wird die Ladung über die eine Aufladeelektrode 29 zu einer Stirnseite des Presseurs 4.1 bis 4.4 der elektrisch hochleitenden Schicht 27 zugeführt (Side Loading) und von dieser gleichmäßig innen über die Schicht 26 verteilt. Auch hier verhindert die Isolierschicht 25 ein Abfließen zur Masse.
  • Bei Fig. 2c wird die Hochspannung über die Welle 21 zugeführt (Core Charge Loading), beispielsweise mittels eines Fluidübertragungssystems 30 gemäß EP 1 780 011 B1 oder mittels Bürsten. Über den metallischen Kern 20 wird die Ladung gleichmäßig auf die Innenseite der Schicht 26 verteilt. Die Isolierelemente 23.1, 23.2 verhindern ein Abströmen zur Masse.
  • Bei der Ausführung von Fig. 2d wird die Ladung über die feststehende Achse 24 und die Wälzlager 22.1, 22.2 dem metallischen Kern 20 zugeführt (Core Charge Loading). Über den Außenumfang wird die Ladung gleichmäßig auf die Schicht 26 verteilt. Die Isolierelemente 23.1, 23.2 verhindern auch hier ein Abströmen der Ladung zur Masse.
  • Bei Fig. 2e wird die Ladung der Schicht 26 wiederum über eine Nadelelektrode 28 zugeführt (Top Loading). Hier verhindern die Isolierelemente 23.1, 23.2 ein Abströmen zur Masse hin.
  • Gemäß Fig. 2f wird die Ladung wiederum über eine Aufladeelektrode 29 an einer Stirnseite der hochleitenden Schicht 27 zugeführt (Side Loading). Hier verhindern die Isolierelemente 23.1, 23.2 ein Abfließen der Ladung zur Masse. Bei dieser Ausführung kann auf eine der Isolierungen verzichtet werden.
  • Gemäß Fig. 1 sind der Presseur 4.1 bis 4.4 und die Einrichtung zum Übertragen der elektrischen Ladung 8.1 bis 8.4 wie in Fig. 2c oder d ausgebildet.
  • Die Rotationsdruckmaschine von Fig. 3 unterscheidet sich von der von Fig. 1 dadurch, dass die Presseure 4.1 bis 4.4 und die Einrichtungen zum Übertragen der elektrischen Ladung 8.1 bis 8.4 wie in Fig. 2a oder 2e ausgebildet sind.
  • Gemäß Fig. 4 weist eine erfindungsgemäße Aufwickelvorrichtung eine Umlenkrolle 30 auf, über die das Bahnmaterial (Bedruckstoff) 12 zu einer Anpresswalze 31 umgelenkt wird. Über die Anpresswalze 31 wird das Bahnmaterial 12 einer Aufwickelrolle 15 zugeführt.
  • Die Anpresswalze 31 weist am Umfang eine Isolierschicht 32 und am Umfang der Isolierschicht 32 eine (halb-)leitende Schicht 33 auf. Somit ist die Anpresswalze 31 entsprechend dem Presseur von Fig. 2a aufgebaut.
  • Eine Aufladeelektrode 28, die z.B. als Nadelelektrode ausgebildet ist, ist in einem Abstand von der Anpresswalze 31 parallel zu deren Drehachse angeordnet. Die Aufladeelektrode 28 ist über eine elektrische Leitung und eine Umschalteinrichtung mit einem positiven und einem negativen Hochspannungsgenerator verbunden.
  • Über die Umlenkrolle 30 und die Anpresswalze 31 wird das Bahnmaterial 12 der Aufwickelrolle 15 zugeführt. Die Anpresswalze 31 presst das Bahnmaterial 12 gegen die Aufwickelrolle 15. Hierbei wird die (halb-)leitende Schicht 33 der Anpresswalze 31 von der Aufladeelektrode 28 so aufgeladen, dass vorhandene Ladungen auf dem Bahnmaterial 12 kompensiert bzw. das Bahnmaterial 12 entladen wird. Folglich ist das Bahnmaterial 12 auf der Aufwickelrolle 15 ohne unerwünschte Aufladungen aufwickelbar.
  • Das Ausführungsbeispiel von Fig. 5 unterscheidet sich von dem zuvor Beschriebenen dadurch, dass die Anpresswalze 31 einen elektrisch leitfähigen Kern 34 und eine (halb-)leitende Schicht 33 am Umfang aufweist. Elektrische Ladung wird dem Kern 34 über ein Kern-Aufladesystem zugeführt. Durch diese Maßnahme werden ebenso Ladungen auf dem Bahnmaterial 12 kompensiert bzw. entladen und erreicht, dass das Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle 15 keine unerwünschten Ladungen enthält.

Claims (15)

  1. Aufwickelvorrichtung für ein elektrisch im Wesentlichen isolierendes Bahnmaterial (12) mit einer Aufwickelrolle (15), auf die das Bahnmaterial (12) aufwickelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung (31) auf das Bahnmaterial (12) auf der Aufwickelrolle (15) und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle (15) vorhanden ist und die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung (31) mit mindestens einer elektrischen Hochspannungsquelle positiver oder negativer Polarität (5.1 bis 5.4; 6.1 bis 6.4) verbunden ist, wobei die Polarität der über die Einrichtung zum Übertragen zugeführten Ladung entgegengesetzt zur Polarität einer Aufladung des Bahnmaterials ist und diese auf der Aufwickelrolle und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle (15) kompensiert.
  2. Aufwickelvorrichtung nach Anspruch 1, die eine Anpresswalze (31) aufweist, die am Bahnmaterial (12) auf dem Umfang der Aufwickelrolle (15) anliegt, um darauf gegensinnig zur Aufwickelrolle (15) abzurollen, wobei die Anpresswalze (31) am Umfang eine elektrisch leitende oder halbleitende Schicht (33) aufweist, eine Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf die elektrisch leitende oder halbleitende Schicht (33) der Anpresswalze (31) vorhanden ist und die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf die leitende oder halbleitende Schicht (33) mit der elektrischen Hochspannungsquelle verbunden ist.
  3. Aufwickelvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial (12) eine Aufladeelektrode (28) ist, die mit der elektrischen Hochspannungsquelle (5.1 bis 5.4; 6.1 bis 6.4) verbunden ist.
  4. Aufwickelvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial (12) mindestens eine Bürste, ein flexibler Lappen aus elektrisch leitfähigem Material oder eine andere Direktaufladeeinrichtung ist, die mit der elektrischen Hochspannungsquelle (5.1 bis 5.4; 6.1 bis 6.4) verbunden ist.
  5. Aufwickelvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial (12) eine Umlenkrolle (30) ist, die mit der elektrischen Hochspannungsquelle (5.1 bis 5.4; 6.1 bis 6.4) verbunden ist.
  6. Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die eine Umlenkrolle (30) aufweist, die in einem Abstand von der Aufwickelrolle (15) mit zu deren Drehachse paralleler Drehachse so angeordnet ist, dass das Bahnmaterial (12) über die Umlenkrolle (30) zum Umfang der Anpresswalze (31) geführt, von der Anpresswalze (31) umgelenkt und auf den Umfang der Aufwickelrolle (15) geführt ist.
  7. Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial (12) über eine Umschalteinrichtung (7.1 bis 7.4) mit einer Hochspannungsquelle positiver Polarität (5.1 bis 5.4) und einer Hochspannungsquelle negativer Polarität (6.1 bis 6.4) verbunden ist.
  8. Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Hochspannungsquelle (5.1 bis 5.4; 6.1 bis 6.4) eine einstellbare Hochspannung liefert.
  9. Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der mindestens eine Feldstärkemessvorrichtung (16) so angeordnet ist, dass sie das Bahnmaterial (12) auf der Aufwickelrolle (15) und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle (15) erfasst, wobei die Feldstärkemessvorrichtung (16) die Aufladung ermittelt, die das Bahnmaterial (12) aufweist, und mit mindestens einer Steuerungseinrichtung (18.1 bis 18.4) verbunden ist, die mit der Hochspannungsquelle (5.1 bis 5.4; 6.1 bis 6.4) und/oder der Umschalteinrichtung (7.1 bis 7.4) verbunden ist, um in Abhängigkeit von der von der Feldstärkemessvorrichtung (16) gemessenen Aufladung des Bahnmaterials (12) an die Umlenkrolle oder Anpresswalze (31) eine Hochspannung bestimmter Höhe und/oder Polarität anzulegen.
  10. Aufwickelvorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Steuerungseinrichtung (18.1 bis 18.4) so ausgebildet ist, dass sie an die Anpresswalze (31) eine Hochspannung mit einer Höhe und/oder Polarität anlegt, die eine minimale Aufladung des auf die Aufwickelrolle (15) aufgewickelten Bahnmaterials (12) bewirkt.
  11. Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die eine Wechselwickelrollenvorrichtung ist.
  12. Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die eine Aufwickelvorrichtung einer Rotationsdruckmaschine ist.
  13. Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die eine Aufwickelvorrichtung einer Rollenschneidmaschine ist.
  14. Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die eine Aufwickelvorrichtung einer Folienextrusionsmaschine ist.
  15. Aufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, die eine Aufwickelvorrichtung einer Kaschiermaschine ist.
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