EP3459738A1 - Vorrichtung zur bearbeitung eines bahnförmigen oder bogenförmigen substrats - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines bahnförmigen oder bogenförmigen Substrats (1000), einen Bearbeitungszylinder (11) und eine Druckmaschine (100), insbesondere eine Druckmaschine (100) für den Etikettendruck, welche eine solche Vorrichtung umfasst. Die Vorrichtung umfasst wenigstens zwei Bearbeitungszylinder (11, 12) und ein Maschinengestell, wobei ein Bearbeitungszylinder (11) entlang einer Kraftachse (F) beweglich und ein Bearbeitungszylinder (12) stationär gelagert ist. Die Vorrichtung ermöglicht es, den entlang der Kraftachse (F) beweglich gelagerten Bearbeitungszylinder (11) schnell und einfach zu wechseln und dessen Spiel zu verringern.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines bahnförmigen oder bogenförmigen Substrats, einen Bearbeitungszylinder und eine Druckmaschine, insbesondere eine Druckmaschine für den Etikettendruck, welche eine solche Vorrichtung umfasst.
• Bei Druckmaschinen, wie sie beispielsweise als Rollenflexodruckmaschinen für den Etikettendruck verwendet werden, müssen vor und nach jedem Druckauftrag die Bearbeitungszylinder, welche auch als Formzylinder bezeichnet werden können, gewechselt werden. Die Anzahl der zu wechselnden Bearbeitungszylinder hängt in der Regel von der Anzahl der zu druckenden Farben ab. Bei jedem Druckauftrag müssen die Bearbeitungszylinder zur Erzielung eines guten Druckergebnisses derart zueinander ausgerichtet sein, dass die durch die Flexodruckmaschine laufende Bahn oder der durch die Flexodruckmaschine laufende Bogen passergerecht bedruckt wird. Dies gilt auch, wenn der Bearbeitungszylinder aufgrund einer Änderung des Druckformats gewechselt werden muss.
• Nach dem Wechseln des Bearbeitungszylinders besteht oft das Problem, dass der Bearbeitungszylinder nicht an der gewünschten Position sitzt, sondern spielbehaftet ist und damit unerwünschte Toleranzen aufweist, welche zu Problemen mit der Druckqualität führen können.
• Im Stand der Technik werden Bearbeitungszylinder vielfach mittels Zahnrädern, sogenannten Formatzahnrädern, zur Rotation gebracht, wobei man die Zahnräder entsprechend dem zu druckenden Format aussucht. Der Abstand der am Druck beteiligten Zylinder im jeweiligen Druckwerk wird mit Stützringen, sogenannten Schmitzringen, eingestellt, welche als Auflager der im Kontakt befindlichen Zylinder fungieren. Gleichzeitig richten sich die Eingriffsverhältnisse der Zahnräder, welche für einen passergerechten Druck benötigt werden, nach der Größe und Beschaffenheit der Stützringe.
• Es ist ein Problem, die Bearbeitungszylinder möglichst schnell über die Bearbeitungszylinderzahnräder mit dem Antriebszahnrad für einen passergerechten Druck richtig in den Eingriff zu bringen, so dass nach einer möglichst kurzen Umrüstzeit das Drucken fortgesetzt werden kann und längere Stillstandszeiten der teuren Druckmaschine vermieden werden.
• Der Austausch von Bearbeitungszylindern in bekannten Druckmaschinen, insbesondere Flexodruckmaschinen für den Etikettendruck, ist aufgrund der relativ zueinander auszurichtenden und miteinander gekoppelten Zahnradpaarungen der Bearbeitungszylinder und Antriebszahnräder und der zu verspannenden Stützringe aufwendig und umständlich. Zudem ist der Austausch wegen der vielen zueinander auszurichtenden Teile und durch Ungenauigkeiten bei der Einstellung Fehlern unterworfen. Bedingt insbesondere durch den Zahnradantrieb weisen Druckmaschinen mit herkömmlichen Bearbeitungszylindern und damit zusammenwirkenden Halterungen für solche Bearbeitungszylinder unerwünschte Toleranzen bei der Positionierung der Bearbeitungszylinder auf. In solchen Vorrichtungen sind die Bearbeitungszylinder spielbehaftet, was zu Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung des Substrats, beispielsweise zu fehlerhaften Druckbildern, führen kann.
• Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, deren Bearbeitungszylinder sich einfach und mit großer Positionierungsgenauigkeit gegeneinander austauschen lassen und wobei die Bearbeitungszylinder wenig spielbehaftet sind.
• Dementsprechend ist ein Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zur rotativen Bearbeitung eines bahnförmigen oder bogenförmigen Substrats, welche wenigstens zwei Bearbeitungszylinder und ein Maschinengestell umfasst, wobei ein erster Bearbeitungszylinder entlang einer Kraftachse beweglich und ein zweiter Bearbeitungszylinder stationär im Maschinengestell gelagert ist und jedem Bearbeitungszylinder zwei Stützkörper zugeordnet sind, wobei jeder Stützkörper des zweiten Bearbeitungszylinders ein Ringsegment, eine Linearführung, einen gestellfesten Führungskörper und einen Manipulator aufweist, jedes Ringsegment einen Stützkörper des ersten Bearbeitungszylinders kontaktiert und jedes Ringsegment mittels eines Manipulators entlang der Linearführung verschoben werden kann, wobei der erste Bearbeitungszylinder zwei Achszapfen aufweist, die eine Kupplung umfassen, über die der erste Bearbeitungszylinder in Rotation versetzt werden kann, und wobei die Angriffspunkte für die Bewegung des ersten Bearbeitungszylinders entlang der Kraftachse in den beiden Achszapfen liegen.
• Die Stützkörper des zweiten Bearbeitungszylinders sind prinzipiell aus der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 102016215986.0 bekannt.
• Über die Kupplung ist der Bearbeitungszylinder mit einem Antrieb, insbesondere einem Elektromotor, verbunden. Der Antrieb, insbesondere ein Elektromotor, verfährt mit dem Bearbeitungszylinder in Kraftrichtung (F). Somit sind keine Zahnräder am Bearbeitungszylinder erforderlich. Außerdem liegen die Kraftangriffspunkte für das Andrücken der Laufringe in Lagerstellen des Bearbeitungszylinders, nämlich in den beiden Achszapfen. Dadurch werden die Lagertoleranzen und das Spiel des Bearbeitungszylinders minimiert. Demgegenüber liegen die Kraftangriffspunkte im Stand der Technik in den Laufringen, wodurch es zu störenden Toleranzen und störendem Spiel bei der Lagerung und Rotation des Bearbeitungszylinders und infolgedessen zu Qualitätsproblemen bei der Bearbeitung des Substrats kommen kann.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung, beispielsweise ein Druckwerk oder Stanzwerk zur rotativen Bearbeitung eines bahnförmigen oder bogenförmigen Substrats, insbesondere zur Herstellung von Etiketten, besitzt wenigstens zwei Bearbeitungszylinder und ein Maschinengestell. Dabei ist ein erster Bearbeitungszylinder beweglich im Maschinengestell und ein zweiter Bearbeitungszylinder stationär im Maschinengestell gelagert, wobei jedem Bearbeitungszylinder ein Paar von Stützkörpern zugeordnet ist.
• Erfindungsgemäß weist ein jeweiliger Stützkörper des zweiten Bearbeitungszylinders ein Ringsegment, eine Linearführung, einen gestellfesten Führungskörper und einen Manipulator auf. Der gestellfeste Führungskörper ist am Maschinengestell des Bearbeitungswerkes angebracht. Der Manipulator wirkt auf ein jeweiliges Ringsegment, und mittels eines jeweiligen Manipulators kann ein jeweiliges Ringsegment entlang der Linearführung linear verschoben werden. Ein jeweiliges Ringsegment des Stützkörpers des zweiten Bearbeitungszylinders kontaktiert jeweils einen Stützkörper des ersten Bearbeitungszylinders. Das heißt, durch Betätigen des Manipulators kann ein jeweiliges Ringsegment, damit der erste Bearbeitungszylinder mit seinen Stützkörpern, verschoben und dadurch der Abstand zwischen den Bearbeitungszylindern verändert werden.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Manipulator als gestellfest angebrachte, drehbare Exzenterrolle oder Spiralrolle ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Ausbildung als Spiralrolle, nämlich als Kreisevolvente mit konstanter Steigung, da dadurch ein lineares Verstellverhalten erreicht wird. Ganz besonders bevorzugt ist die Spiralrolle als verdrehbarer, ringförmiger oder scheibenförmiger Körper in Form einer Kreisspirale mit konstanter Steigung ausgeformt. Das heißt, die Spiralrollen haben die Form einer sogenannten arithmetischen beziehungsweise archimedischen Spirale. Die Steigung der Spirale ist abhängig vom zu verstellenden Weg und der gewünschten Verstellauflösung auszuwählen. Die Verwendung derartiger Spiralrollen führt dazu, dass ein lineares, präzises Verstellverhalten des Spaltmaßes zwischen den Bearbeitungszylindern ermöglicht wird.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist jedem Manipulator ein steuerbarer Elektromotor zugeordnet, welcher das motorische Rotieren des jeweiligen Manipulators bewirkt. Alternativ ist auch eine Verstellung von Hand durch den Maschinenbediener möglich.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Stützkörper des ersten Bearbeitungszylinders als mit dem Bearbeitungszylinder rotierende Laufringe ausgeführt. Die Laufringe sind dabei auf der Rotationsachse des Bearbeitungszylinders selbst angeordnet.
• Erfindungsgemäß ist der erste Bearbeitungszylinder entlang einer Kraftachse beweglich. Hierdurch werden der erste und der zweite Bearbeitungszylinder zueinander angestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform verfügt der erste Bearbeitungszylinder über einen Verspannmechanismus zur Bewegung des ersten Bearbeitungszylinders entlang der Kraftachse. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist dieser Verspannmechanismus als Pneumatikzylinder ausgeführt.
• Erfindungsgemäß ist der erste Bearbeitungszylinder auswechselbar gelagert. In einer bevorzugten Ausführungsform verspannt man den ersten Bearbeitungszylinder über einen Verspannmechanismus axial gegen die Kupplung des ersten Bearbeitungszylinders.
• Erfindungsgemäß versetzt man den ersten Bearbeitungszylinder über eine Kupplung in Rotation. In einer bervorzugten Ausführungsform versetzt man den ersten Bearbeitungszylinder über einen Elektromotor in Rotation. Der Elektromotor ist dann über die Kupplung an den ersten Bearbeitungszylinder angeschlossen und verfährt zusammen mit diesem entlang der Kraftachse.
• Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Bearbeitungszylinder als ein Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, nämlich ein Bearbeitungszylinder zur rotativen Bearbeitung eines bahnförmigen oder bogenförmigen Substrats in einem Druckverfahren, umfassend zwei Achszapfen und eine Kupplung. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Bearbeitungszylinder wenigstens zwei Laufringe.
• Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Druckmaschine, umfassend eine erfindungsgemäße Vorrichtung. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um eine Druckmaschine, in welcher der erste Bearbeitungszylinder als Druckzylinder und der zweite Bearbeitungszylinder als Gegendruckzylinder ausgeführt ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um eine Druckmaschine für den Etikettendruck, insbesondere eine Etikettendruckmaschine mit mindestens einem wie obenstehend beschriebenen Bearbeitungswerk, wobei vorzugsweise der erste Bearbeitungszylinder als Druckzylinder, der zweite Bearbeitungszylinder als Gegendruckzylinder und ein weiterer stationärer Bearbeitungszylinder als Farbauftragswalze, insbesondere als Rasterwalze, ausgeführt ist. Die Farbauftragswalze besitzt dann ebenfalls wie oben beschriebene Stützkörper. Besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung hingegen nur zwei Bearbeitungszylinder, so kann die erfindungsgemäße Vorrichtung als Stanzwerk ausgeführt sein, wobei der erste Bearbeitungszylinder als Stanzzylinder und der zweite Bearbeitungszylinder als Gegenstanzzylinder ausgeführt ist. Der gleiche Aufbau eignet sich auch für ein Prägewerk mit Prägezylinder und Gegenprägezylinder.
Beispiele
• Die Erfindung wird durch die beigefügten Figuren näher erläutert. Einander entsprechende Bestandteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
• Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Frontansicht, Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenansicht, Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Bearbeitungszylinder und Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Etikettendruckmaschine, die mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen umfasst.
• In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Frontansicht dargestellt, welche einen ersten Bearbeitungszylinder 11 und einen zweiten Bearbeitungszylinder 12 umfasst, wobei beide Bearbeitungszylinder im Maschinengestell (nicht dargestellt) gelagert sind. Die Vorrichtung weist einen dritten Bearbeitungszylinder auf (nicht dargestellt). Bei der dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich um ein Flexodruckwerk, wobei der erste Bearbeitungszylinder 11 als Formzylinder, der zweite Bearbeitungszylinder 12 als Gegendruckzylinder und der dritte Bearbeitungszylinder (nicht dargestellt) als Rasterwalze ausgeführt ist. Der zweite Bearbeitungszylinder 12 und der dritte Bearbeitungszylinder (nicht dargestellt) sind stationär im Maschinengestell (nicht dargestellt) gelagert. Der erste Bearbeitungszylinder 11 liegt auf den beiden Stützkörpern 20 des zweiten Bearbeitungszylinders 12, welche Ringsegment, Linearführung, gestellfesten Führungskörper und Manipulator umfassen, auf. Der erste Bearbeitungszylinder 11 liegt über die Kugellager 31 als Angriffspunkte für die Kraft zur Bewegung auf der Kraftachse (nicht dargestellt) auf den beiden Stützkörpern 20 auf. Die Bewegung entlang der Kraftachse erfolgt mittels eines Pneumatikzylinders (nicht dargestellt). Axial und beidseitig zum ersten Bearbeitungszylinder 11 sind auf der Drehachse des ersten Bearbeitungszylinder 11 Stützkörper 30 angeordnet, welche als Laufringe 30 ausgeführt sind. Die Laufringe 30 kontaktieren die Stützkörper 20 des zweiten Bearbeitungszylinders 12 und die Stützkörper des dritten Bearbeitungszylinders (nicht dargestellt). Die Laufringe 30 liegen unter mechanischer Spannung auf den Stützkörpern 20 des zweiten Bearbeitungszylinders 12 auf. Die Rotation des ersten Bearbeitungszylinders 11 erfolgt über eine Kupplung 32 mittels eines Elektromotors 33.
• In Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenansicht dargestellt. Der erste Bearbeitungszylinder 11 weist zwei Achszapfen 34 (hier nur einer dargestellt) auf, welche eine Kupplung (nicht dargestellt) zum Elektromotor (nicht dargestellt) umfassen. Auf den Achszapfen 34 befinden sich zwei Laufringe 30 (hier nur einer dargestellt), welche um die Achszapfen 34 rotieren können. Die Stützkörper des zweiten Bearbeitungszylinders 12 (hier nur einer dargestellt) umfassen Linearführungen 21, gestellfeste Führungskörper 22, Ringelemente 23 und Manipulatoren 24. Die dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst außerdem ein zweites Paar von Stützkörpern 36 (hier schematisch dargestellt) mit Ringelementen 23, so dass der erste Bearbeitungszylinder 11 gegen die Ringelemente 23 der Stützkörper 36 und die Ringelemente 23 der Stützkörper 20 des zweiten Bearbeitungszylinders 12 über die Laufringe 30 des ersten Bearbeitungszylinders 11 entlang der Kraftachse F verspannt werden kann. Der Angriffspunkt für die Kraftausübung entlang der Kraftachse F liegt in den Achszapfen 34 des ersten Bearbeitungszylinders 11. In einer bevorzugten Ausführungsform wird durch Kontraktion eines Pneumatikzylinders (nicht dargestellt), der über die beiden Achszapfen 34 mit dem ersten Bearbeitungszylinder 11 verbunden ist, der erste Bearbeitungszylinder 11 auf der Kraftachse F gegen die Ringelemente 23 des zweiten Bearbeitungszylinders 12 und die Ringelemente des zweiten Paars von Stützkörpern 36 gespannt.
• In Figur 3 ist ein erfindungsgemäßer Bearbeitungszylinder 11 mit beiden Enden dargestellt. Der Bearbeitungszylinder 11 umfasst zwei Laufringe (Schmitzringe) 30, die auf der Achse des Zylinders rotieren können, eine Kupplung 32 zum Anschließen eines Elektromotors für die Rotation und ein Halterungsstück 35, welches in ein dazu passendes Gegenstück in der Vorrichtung eingepasst werden kann. Die beiden Achszapfen des Bearbeitungszylinders 11 umfassen wenigstens zwei Kugellager 31, an denen bevorzugt die Kraft entlang der Kraftachse F angelegt wird.
• In Figur 4 ist eine bevorzugte Druckmaschine 100, nämlich eine Schmalbahn-Etikettendruckmaschine in Reihenbauweise, mit in horizontaler Richtung folgenden Druckwerken 110 gezeigt. Die Etikettendruckmaschine 100 dient der Bearbeitung eines Substrats 1000 in Bahnform. Das Substrat wird von einer Substratrolle 146 in einem Zuführteil 148 der Druckmaschine 100 abgerollt und entlang eines Weges in Maschinenlaufrichtung M durch die Druckmaschine 100 geführt. Die Druckmaschine 100 kann eine Mehrzahl von Gestellmodulen 126, hier beispielhaft drei Gestellmodule 126, aufweisen, welche zusammen das Maschinengestell 9 bilden. In der dargestellten Ausführungsform sind jeweils zwei Druckwerke 110 beziehungsweise ein Druckwerk 110 und ein Stanzwerk 150 zum Ausstanzen der Etiketten aus dem bahnförmigen Substrat 1000 an je einem Gestellmodul 126 aufgenommen. Nach den einzelnen Bearbeitungsstationen folgt ein Auslaufteil 152, in welchem die fertigen Produkte in eine Etikettenrolle 154 aufgewickelt werden. Zuführteil 148, Gestellmodule 126 und Auslaufteil 152 sind voneinander trennbar miteinander verbunden, so dass sich ein modularer Aufbau der Druckmaschine 100 ergibt.
• Alternativ zu den dargestellten Flexodruckwerken können auch Tiefdruckwerke, Offset-Druckwerke oder Rotationssiebdruckwerke eingesetzt werden. Erfindungsgemäß hat wenigstens eines der Druckwerke 110 oder das Stanzwerk 150 den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Bezugszeichenliste

11

erster Bearbeitungszylinder

12

zweiter Bearbeitungszylinder

20

Stützkörper des zweiten Bearbeitungszylinders

21

Linearführung

22

Führungskörper (gestellfest)

23

Ringelement

24

Manipulator

30

Stützkörper des ersten Bearbeitungszylinders (Laufring)

31

Kugellager

32

Kupplung

33

Elektromotor

35

Halterungsstück

36

Stützkörper

100

Druckmaschine

110

Druckwerk

126

Gestellmodul

146

Substratrolle

148

Zuführstation

150

Stanzwerk

152

Auslaufstation

154

Etikettenrolle

1000

Substrat

F

Kraft

M

Maschinenlaufrichtung

Claims (13)

1. Vorrichtung zur rotativen Bearbeitung eines bahnförmigen oder bogenförmigen Substrats, welche wenigstens zwei Bearbeitungszylinder und ein Maschinengestell umfasst,
   wobei ein erster Bearbeitungszylinder entlang einer Kraftachse beweglich und ein zweiter Bearbeitungszylinder stationär im Maschinengestell gelagert ist und jedem Bearbeitungszylinder zwei Stützkörper zugeordnet sind,
   wobei jeder Stützkörper des zweiten Bearbeitungszylinders ein Ringsegment, eine Linearführung, einen gestellfesten Führungskörper und einen Manipulator aufweist, jedes Ringsegment einen Stützkörper des ersten Bearbeitungszylinders kontaktiert und jedes Ringsegment mittels eines Manipulators entlang der Linearführung verschoben werden kann,
   wobei der erste Bearbeitungszylinder zwei Achszapfen aufweist, die eine Kupplung umfassen, über die der erste Bearbeitungszylinder in Rotation versetzt werden kann, und
   wobei die Angriffspunkte für die Bewegung des ersten Bearbeitungszylinders entlang der Kraftachse in den beiden Achszapfen liegen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
   wobei jeder Stützkörper des ersten Bearbeitungszylinders als Laufring ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
   wobei der Manipulator als gestellfest angebrachte, drehbare Exzenterrolle oder Spiralrolle ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
   wobei man die Bewegung entlang der Kraftachse über einen Verspannmechanismus bewirkt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
   wobei der Verspannmechanismus als Pneumatikzylinder ausgeführt ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
   wobei der erste Bearbeitungszylinder auswechselbar gelagert ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
   wobei man den ersten Bearbeitungszylinder über einen Verspannmechanismus axial gegen die Kupplung verspannt.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
   wobei man den ersten Bearbeitungszylinder über einen Elektromotor in Rotation versetzt.
9. Bearbeitungszylinder zur rotativen Bearbeitung eines bahnförmigen oder bogenförmigen Substrats in einem Druckverfahren, umfassend zwei Achszapfen und eine Kupplung.
10. Bearbeitungszylinder nach Anspruch 9, umfassend wenigstens zwei Laufringe.
11. Druckmaschine, umfassend wenigstens eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
12. Druckmaschine nach Anspruch 11,
    wobei der erste Bearbeitungszylinder als Druckzylinder und der zweite Bearbeitungszylinder als Gegendruckzylinder ausgeführt ist.
13. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 11 und 12 für den Etikettendruck.

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