EP1500504A2 - Vorrichtung zum Bedrucken von flachen Werkstücken aus Holzwerkstoff - Google Patents

Vorrichtung zum Bedrucken von flachen Werkstücken aus Holzwerkstoff Download PDF

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EP1500504A2
EP1500504A2 EP04015715A EP04015715A EP1500504A2 EP 1500504 A2 EP1500504 A2 EP 1500504A2 EP 04015715 A EP04015715 A EP 04015715A EP 04015715 A EP04015715 A EP 04015715A EP 1500504 A2 EP1500504 A2 EP 1500504A2
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EP
European Patent Office
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workpiece
printing
drive
image
roller
Prior art date
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EP04015715A
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English (en)
French (fr)
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EP1500504A3 (de
EP1500504B1 (de
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Norbert Damm
Sascha Lämmle
Bernd Armbruster
Erich Schmider
Gerhard Dölker
Markus Heintel
Tobias Schreck
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Robert Buerkle GmbH
Original Assignee
Robert Buerkle GmbH
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Publication date
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Publication of EP1500504A3 publication Critical patent/EP1500504A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F21/00—Devices for conveying sheets through printing apparatus or machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F17/00—Printing apparatus or machines of special types or for particular purposes, not otherwise provided for
    • B41F17/24—Printing apparatus or machines of special types or for particular purposes, not otherwise provided for for printing on flat surfaces of polyhedral articles
    • B41F17/26—Printing apparatus or machines of special types or for particular purposes, not otherwise provided for for printing on flat surfaces of polyhedral articles by rolling contact
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41P—INDEXING SCHEME RELATING TO PRINTING, LINING MACHINES, TYPEWRITERS, AND TO STAMPS
    • B41P2213/00—Arrangements for actuating or driving printing presses; Auxiliary devices or processes
    • B41P2213/90—Register control

Definitions

  • the invention relates to a device for printing flat workpieces according to the preamble of claim 1.
  • such a device comprises an applicator roll on the zu unrolls the printing workpiece surface and this directly or indirectly depending according to whether the application roller itself is designed as a printing cylinder or as Transfer roller cooperates with such, a printed image on the Workpiece surface applies, as well as a counter-roller, in cooperation forms a nip with the applicator roll through which the workpiece moved through during the printing process.
  • Transport device for feeding and removing the workpiece in and out of the present by the applicator roll and the backing roll formed nip.
  • the present invention is therefore based on the object, a device for printing on flat workpieces of the type mentioned so too Improve that the print image is more accurate than previously possible on the workpiece surface is positioned.
  • the inventive measures for improving a generic Device therefore consist in that, seen in the transport direction of the workpiece, before the printing gap, a detection device for detecting the position of a Workpiece leading edge or a top mark is present and that this so cooperating with the transport device and / or the printing cylinder is designed that the transport of the workpiece even before reaching the printing gap accelerates or decelerates and / or the angular position of the printing cylinder by accelerating or decelerating the rotational movement can be changed to the beginning of the print image with the leading edge of the workpiece or the intended repeat length in accordance bring to.
  • the invention unfolds when multiple applicator rolls with in each case a counter-roller and a transport device in line one behind the other are arranged, which is the rule in multi-color printing.
  • the workpiece then goes through all formed between the applicator rolls and the counter rolls Pressure column in a single operation in succession and is in each pressure nip printed with a different color.
  • This continuous line process requires synchronous transport through the attachment by means of a parent Control.
  • each printing gap is preceded by its own Detection device for detecting the position of the workpiece leading edge or the image start mark provided, and each pressure cylinder or this directly assigned transport device can due to the detected sensor values briefly accelerated or delayed to the beginning of the image with to synchronize the workpiece and optionally outside the specified Correct tolerances lying displacements.
  • the messages of the Detection devices then solve a corrective intervention in selected Drives of the superordinated synchronized composite out.
  • This modular construction of a multicolour printing line ensures that the achievable Positional accuracy of the print image on the workpiece surface is not depends on the number of successive printing units.
  • the modular construction makes it possible for individual printing units to be used across the board Printing line can be extended to a color or roll change perform. If at the same time a simple distance distance in the pressure line is retracted, the production must not be significantly interrupted.
  • the acceleration section In front of the pressure line arranged flow can accelerate a longer distance or delaying the workpiece to be provided, which is for the Grobauscardi the workpiece naturally suitable.
  • the acceleration section be formed essentially by a calender, which is the Workpiece defined in the pass clamps and so provided by the controller Position correction without further friction can be transferred to the workpiece.
  • each with an inventive Forming control loop for the modular correction of the print image beginning due to the recurrent with each incoming workpiece control processes a vibratory system.
  • the individual control loops of the pressure column must then only each make even minor corrections.
  • the coarse alignment also prevents two workpieces from coming too close together, at the individual pressure gaps separated from each other finely adjusted to be able to. Normally, the coarse alignment ensures that the Distance between the individual workpieces a whole-line multiple of the provided image length is.
  • the preferably present coarse alignment of the workpieces by the flow sensor and the acceleration section thus decouples the pressure line from the normally preceding workstations.
  • Particularly preferred works the coarse alignment so that it basically accelerates the workpieces and does not slow down; because delaying would be a danger of backwater in the production line.
  • Both the applicator roll and the counter roll can each with a Drive be provided, as has been customary.
  • the drive of the Counter roll gives a lower torque than that of the applicator roll.
  • the drive the counter roller depending on any existing image distortions can be controlled to specifically prevent slippage between the applicator roll and to produce or eliminate the workpiece.
  • the image length during printing depends directly on the slippage of the applicator roll on the workpiece or also with the slip between the applicator roll and the transfer roller together.
  • the goal in printing is therefore avoidance a slip; but more important is the correct position superimposed of different colors when in successive printing gaps is printed one after the other.
  • the invention is therefore a drive of a roller of a pressure nip, expediently the drive of the applicator roll, chosen as the master drive and its Torque taken as a reference value. All others interacting with this drive Drives of a pressure nip are then controlled so that the values of their torques keep their sign under all circumstances, So no zero passes of the torque values take place.
  • This side guide can be a simple ruler, but better a roller conveyor or a vertical conveyor belt. At the same time, it offers advantages when means for generating a perpendicular to the transport direction and to the side Guide out oriented transport force component for the workpiece available are.
  • Such means could for example be an inclined roller conveyor, a small entanglement of counter roll and applicator roll in the horizontal Axis position to each other or a slight inclination relative to the direction of passage be.
  • the impression cylinder be formed axially adjustable.
  • This transverse adjustment of the printing cylinder can also automatically via the feedback of an image recognition system done by the image recognition system on the on the workpiece surface transferred print image detects a need for correction and this to the axial adjustment the pressure cylinder returns.
  • the application roller with a Drive is provided for generating or eliminating a slip between the applicator roll and the workpiece and / or optionally between the printing cylinder and the application roller formed as a transfer roller is controllable. Because the inventive position detection of the workpiece leading edge or a beginning of the image marker relative to the position of the printed image Initially only the exact position of the print image beginning on the workpiece surface. The printed image length and thus the position of the image end is dependent on it from the relative speed between the applicator roll and the Workpiece surface or indirect pressure also from the relative speed between the impression cylinder and the transfer roller. Only if this Relative speeds are exactly equal to zero, so there is no slip is, the print image is transferred on a scale of 1: 1 to the workpiece surface.
  • a targeted generation of a "counter slip" between the applicator roll and the workpiece or even between the impression cylinder and an optionally existing transfer roller can eliminate this disturbance and keep the print image length almost at the level of a 1: 1 image.
  • the Pressure gap means for detecting image length tolerances are connected downstream, which preferably consist essentially of a digital camera. If Then there is an image processing device that is on hand of the obtained from the camera digital image on the regulation of the applicator roll acting to compensate for image length tolerances is an automatic control system given that minimizes the image length tolerances.
  • the digital camera and the associated image processing device also recognize the tolerance compliance in the lateral direction and correct by an axial adjustment of the impression cylinder.
  • the applicator roll is not designed as a printing cylinder, but it is a separate printing cylinder is present, which prints the image on the applicator roll transfers, after which this transmits the printed image on the workpiece surface.
  • the applicator roll is then designed as a transfer roller.
  • the printing cylinder is preferably a gravure roll with recesses, which are in Fill the inking unit with paint as you attach it to the transfer roller submit.
  • the transfer roller is expediently as rubberized Steel roller formed, the rubber outer surface was ground smooth.
  • the thus formed as a transfer roller applicator roller is then in simultaneous contact with the printing cylinder and the workpiece surface, while taking over the print image from the impression cylinder and onto the workpiece surface transfers.
  • a digital camera for image recognition and an image processing device are present, the latter can on the regulation of the printing cylinder and / or the applicator roll to compensate for image length tolerances.
  • This measure leads to an automatically controlled error correction method in terms of print image length.
  • a device according to the invention at least two in the transport direction the workpiece spaced apart detection devices are provided, these two can not only for location detection, but also used to measure the current transport speed of the workpiece become.
  • a device according to the invention not only a Pressure nip, but several consecutively arranged pressure column or Comprises printing units in which anyway each printing unit with its own Detection device according to the invention is provided, can for measuring the Transport speed of the workpiece even two such actually individually arranged detection devices cooperate.
  • Figure 1 shows a total of three as a transfer roller 1 for the indirect pressure trained application rollers, which each interact with a counter-roller 2 and form a pressure nip 3, which is traversed by a workpiece 4.
  • the print image is in each case by a printing cylinder 5 on the transfer roller 1 and transferred from this to the workpiece surface 6.
  • the workpiece 4 runs on a roller conveyor 7, wherein the transfer roller 1, the counter roll 2 and the pressure cylinder 5 are driven synchronously and thereby also produce the transport movement of the workpiece 4.
  • Each printing nip 3 is at least one detection device designed as an optical sensor 8 for detecting the position of the front edge 9 of the workpiece. 4 preceded, here is an approximately necessary corrective action to the situation perform the leading edge 9 relative to the angular position of the impression cylinder 5, by briefly accelerating or decelerating the impression cylinder 5 and the transfer roller 1 is made.
  • the printing line shown in Figure 1 in real time can, here are two detection devices 8 for the position detection of Leading edge 9 of the workpiece 4 is present.
  • the printing cylinders 5 are each provided with a registration mark 10, on hand which a arranged next to the print image marker in per se known Way can be applied to the workpiece surface 6.
  • This registration mark usually a color cross or a color lamp, allows one very fast detection of aberrations, which in particular to the invention Print image length correction is important.
  • Registration marks and, if necessary Adjacent prints can also easily from a digital Camera captured and evaluated automatically.
  • Figure 2 finally shows the flow of the device shown in Figure 1, wherein Here is a device for coarse alignment of the workpiece 4 is present.
  • a calender 11 precedes the first printing unit is to the acceleration or deceleration of the invention Workpiece 4 targeted and reproducible perform.
  • the device for coarse alignment has a calender 12, which the braking or acceleration of the workpiece 4 defined and without friction causes.
  • the calender 11 acts as acceleration for the first printing unit assigned to it. or delay line, so that the drives of the applicator roll or here the transfer roller 1, the impression cylinder 5 and the counter roll 2 not necessarily need to be addressed for corrective purposes.

Landscapes

  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Printing Methods (AREA)

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Bedrucken von flächigen Werkstücken vorgeschlagen, umfassend eine Auftragswalze, die auf der zu bedruckenden Werkstückoberfläche 6 abrollt und hierbei ein Druckbild auf die Werkstückoberfläche 6 aufbringt, wobei die Auftragswalze ein Druckzylinder 5 oder eine mit einem Druckzylinder 5 zusammenwirkende Übertragungswalze 1 ist, eine Gegenwalze 2, die im Zusammenwirken mit der Auftragswalze einen Druckspalt 3 bildet, durch den sich das Werkstück 4 während des Druckvorgangs hindurchbewegt, und eine Transporteinrichtung 7 zum Zu- und Abführen des Werkstücks 4 in den und aus dem durch die Auftragswalze und die Gegenwalze 2 gebildeten Druckspalt 3. Erfindungsgemäß ist, in Transportrichtung des Werkstücks 4 gesehen, vor dem Druckspalt 3 eine Detektionseinrichtung 8 zur Lageerkennung einer Werkstückvorderkante 9 oder einer Bildanfangsmarke vorhanden, wobei diese derart mit der Transporteinrichtung 7, 11 und/oder dem Druckzylinder 5 zusammenwirkend ausgebildet ist, dass der Transport des Werkstücks 4 noch vor dem Erreichen des Druckspalts 3 beschleunigt oder verzögert und/oder die Winkellage des Druckzylinders 5 durch Beschleunigen oder Verzögern der Rotationsbewegung verändert werden kann, um den Anfang des Druckbildes mit der Werkstückvorderkante 9 oder der vorgesehenen Rapportlage in Übereinstimmung zu bringen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bedrucken von flächigen Werkstücken nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Demnach umfasst eine solche Vorrichtung eine Auftragswalze, die auf der zu bedruckenden Werkstückoberfläche abrollt und hierbei direkt oder indirekt je nach dem, ob die Auftragswalze selbst als Druckzylinder ausgebildet ist oder als Übertragungswalze mit einem solchen zusammenwirkt, ein Druckbild auf die Werkstückoberfläche aufbringt, sowie eine Gegenwalze, die im Zusammenwirken mit der Auftragswalze einen Druckspalt bildet, durch den sich das Werkstück während des Druckvorgangs hindurchbewegt. Darüber hinaus ist eine Transporteinrichtung zum Zu- und Abführen des Werkstücks in den und aus dem durch die Auftragswalze und die Gegenwalze gebildeten Druckspalt vorhanden.
Insbesondere um Holzwerkstoffplatten das Aussehen von Echtholz zu geben, werden aufgrund der Kostenvorteile gegenüber einem Echtholzfurnier oder Folienbeschichtungen zunehmend Druckbilder von Dekoren und Maserungen direkt auf die Holzwerkstoffplatten aufgebracht.
Für eine möglichst hohe Qualitätsanmutung reicht allerdings ein einfacher Einfarbendruck nicht aus. Es ist vielmehr erwünscht, die Maserung oder das Dekor in Mehrfarbendruck auf die Werkstoffplatte aufzubringen. Dies ist durchaus nicht nur bei Holzwerkstoffen der Fall; auch Anwendungen bei anderen Werkstoffen, die durch einen Oberflächendruck qualitativ verbessert werden können, wie beispielsweise Stein oder Kunstleder, können durch einen Mehrfarbendruck aufgewertet werden.
Gerade für einen qualitativ hochwertigen Mehrfarbendruck ist es jedoch unabdingbar, dass das Druckbild auf dem Werkstück innerhalb sehr enger Toleranzen typischerweise im Bereich von ± 0,1 mm positioniert wird. Nur so kann eine mit der herkömmlichen Folienbeschichtung vergleichbare optische Qualität erzielt werden.
Diese Anforderungen sind bei den hier vorliegenden flächigen Werkstücken allerdings ungleich schwerer einzuhalten, als bei Maschinen für Papier oder Folien. Denn die hier vorliegenden flächigen Werkstücke laufen nicht endlos durch die Druckmaschine, und ein Drucken nach dem Vorbild von Papier-Bogendruckmaschinen ist in aller Regel wegen der Unnachgiebigkeit der betreffenden flächigen Werkstücke nicht möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Bedrucken von flächigen Werkstücken der Eingangs genannten Art so zu verbessern, dass das Druckbild genauer als bislang möglich auf der Werkstückoberfläche positioniert wird.
Gelöst ist diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 24 niedergelegt.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Verbesserung einer gattungsgemäßen Vorrichtung bestehen also darin, dass, in Transportrichtung des Werkstücks gesehen, vor dem Druckspalt eine Detektionseinrichtung zur Lageerkennung einer Werkstückvorderkante oder einer Bildanfangsmarke vorhanden ist und dass diese derart mit der Transporteinrichtung und/oder dem Druckzylinder zusammenwirkend ausgestaltet ist, dass der Transport des Werkstücks noch vor dem Erreichen des Druckspalts beschleunigt oder verzögert und/oder die Winkellage des Druckzylinders durch Beschleunigen oder Verzögern der Rotationsbewegung verändert werden kann, um den Anfang des Druckbildes mit der Vorderkante des Werkstücks oder der vorgesehenen Rapportlänge in Übereinstimmung zu bringen.
Wesentlich ist also, dass mittels der Detektionseinrichtung eine eindeutige Lagebestimmung der Vorderkante des Werkstücks oder einer entsprechenden Bildanfangsmarke relativ zur in der Steuerung der Vorrichtung bekannten Drehwinkellage des Druckzylinders möglich ist, so dass unter Berücksichtigung der festen Entfernung zwischen dem Detektionsort und dem Druckspalt die Lage des Druckbildanfangs auf dem Werkstück genau errechnet und gegebenenfalls durch kurzzeitiges Abbremsen bzw. Beschleunigen der Transportbewegung des Werkstücks, oder aber durch kurzzeitiges Abbremsen bzw. Beschleunigen des Druckzylinders korrigiert werden kann. Selbstverständlich ist auch eine Kombination dieser beiden Maßnahmen möglich.
Besondere Vorteile entfaltet die Erfindung, wenn mehrere Auftragswalzen mit jeweils einer Gegenwalze und einer Transporteinrichtung in Linie hintereinander angeordnet sind, was beim Mehrfarbendruck die Regel ist. Das Werkstück durchläuft dann alle zwischen den Auftragswalzen und den Gegenwalzen gebildete Druckspalte in einem Arbeitsgang nacheinander und wird in jedem Druckspalt mit einer anderen Farbe bedruckt. Dieser kontinuierliche Linienprozess erfordert einen synchronen Transport durch die Anlage mittels einer übergeordneten Steuerung. Gleichwohl ist jeder Druckspalt mit einer eigenen vorgeschalteten Detektionseinrichtung zur Lageerkennung der Werkstückvorderkante oder der Bildanfangsmarke versehen, und jeder Druckzylinder bzw. die diesem unmittelbar zugeordnete Transporteinrichtung kann aufgrund der detektierten Sensorwerte kurzzeitig beschleunigt oder verzögert werden, um den Bildanfang mit dem Werkstück zu synchronisieren und gegebenenfalls außerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegende Verschiebungen zu korrigieren. Die Meldungen der Detektionseinrichtungen lösen dann also einen korrigierenden Eingriff in ausgewählte Antriebe des übergeordnet synchronisierten Verbundes aus.
Dieser modulare Aufbau einer Mehrfarben-Drucklinie stellt sicher, dass die erreichbare Lagegenauigkeit des Druckbildes auf der Werkstückoberfläche nicht von der Anzahl der hintereinander geschalteten Druckwerke abhängt. Der modulare Aufbau ermöglicht darüber hinaus, dass einzelne Druckwerke quer zur Drucklinie ausgefahren werden können, um einen Farb- oder Walzenwechsel durchzuführen. Wenn gleichzeitig eine einfache Distanzstrecke in die Drucklinie eingefahren wird, muss die Produktion nicht nennenswert unterbrochen werden.
Bei einer Drucklinie mit mehreren erfindungsgemäßen Druckwerken bringt es besondere Vorteile, wenn vor der ersten Auftragswalze ein Vorlaufsensor zur Lageerkennung der Werkstückvorderkante oder einer Bildanfangsmarke und eine mit diesem zusammenwirkende Beschleunigungs- oder Verzögerungsstrecke zur Grobausrichtung des Werkstücks an die Druckbildlage des ersten Druckzylinders vorgesehen ist. Die modulare Korrekturmöglichkeit vor jedem weiteren Druckspalt muss dann also nur noch die Feinjustierung und die Feinkorrektur übernehmen.
Im vor der Drucklinie angeordneten Vorlauf kann eine längere Strecke zum Beschleunigen oder Verzögern des Werkstücks vorgesehen sein, was sich für die Grobausrichtung des Werkstücks naturgemäß eignet. Um in jedem Fall definierte Verhältnisse beim Grobausrichten zu gewährleisten, kann die Beschleunigungsstrecke im wesentlichen durch einen Kalander gebildet sein, der das Werkstück definiert im Durchlauf einspannt und so die von der Steuerung vorgesehene Lagekorrektur ohne weitere Friktion auf das Werkstück übertragen kann.
Bei der vorliegenden Technik des Bedruckens von flächigen Werkstücken, insbesondere Holzwerkstoffplatten, durchlaufen diese in aller Regel zunächst mehrere andere Bearbeitungsstationen in Linie, bevor sie am Vorlaufsensor zur Grobausrichtung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ankommen. Dies macht es schwer, das Aufgeben der einzelnen Werkstücke ganz am Anfang der Bearbeitungslinie mit der Drucklinie zu synchronisieren, insbesondere in der notwendigen Genauigkeit. Dies zum einen, weil die Aufgabestelle für die Werkstücke in aller Regel räumlich weit entfernt ist und ansonsten keinen Präzisionsanforderungen genügen muss. Zum anderen sind die der Drucklinie vorgeschalteten Bearbeitungsstationen hinsichtlich der Lage und Ausrichtung der flächigen Werkstücke ständige Fehlerquellen. Eine sehr gleichmäßige Abfolge der Werkstücke auf der Transportvorrichtung beim Heranführen an die Drucklinie wird hierdurch nahezu unmöglich.
Eine aus mehreren Druckwerken bestehende Drucklinie mit jeweils einem erfindungsgemäßen Regelkreis zur modularen Korrektur des Druckbildanfangs bildet aufgrund der mit jedem ankommenden Werkstück wiederholt ablaufenden Regelprozesse ein schwingungsfähiges System. Die vorzugsweise vorgesehene Grobausrichtung der Werkstücke vor Erreichen der eigentlichen Drucklinie hält hierbei die Schwingungsamplituden klein und verhindert ein mögliches Aufschaukeln. Die einzelnen Regelkreise der Druckspalte müssen dann jeweils nur noch geringe Korrekturen vornehmen.
Die Grobausrichtung verhindert auch, dass zwei Werkstücke zu nahe aufeinanderfolgen, um bei den einzelnen Druckspalten voneinander getrennt feinjustiert werden zu können. Normalerweise sorgt die Grobausrichtung dafür, dass der Abstand zwischen den einzelnen Werkstücken ein ganzzeiliges vielfaches der vorgesehenen Bildlänge ist.
Die vorzugsweise vorhandene Grobausrichtung der Werkstücke durch den Vorlaufsensor und die Beschleunigungsstrecke entkoppelt also die Drucklinie von den normalerweise vorausgehenden Arbeitsstationen. Besonders bevorzugt arbeitet die Grobausrichtung so, dass sie die Werkstücke grundsätzlich beschleunigt und nicht abbremst; denn ein Verzögern würde eine Gefahr eines Rückstaus in der Produktionslinie bergen.
Sowohl die Auftragswalze als auch die Gegenwalze können jeweils mit einem Antrieb versehen sein, wie dies auch bislang üblich ist. Zur Erhöhung der Genauigkeit des Bildauftrags auf die Werkstückoberfläche sowie zur Vermeidung von unerwünschten Bildverzerrungen ist es vorteilhaft, wenn der Antrieb der Gegenwalze ein geringeres Drehmoment als derjenige der Auftragswalze abgibt. So kann gewährleistet werden, dass die Auftragswalze ohne Schlupf auf der Werkstückoberfläche abrollt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Antrieb der Gegenwalze abhängig von gegebenenfalls vorhandenen Bildverzerrungen geregelt werden kann, um gezielt einen Schlupf zwischen der Auftragswalze und dem Werkstück zu erzeugen oder zu beseitigen.
Die Bildlänge beim Druck hängt unmittelbar mit dem Schlupf der Auftragswalze auf dem Werkstück bzw. außerdem mit dem Schlupf zwischen der Auftragswalze und der Übertragungswalze zusammen. Das Ziel beim Druck ist daher die Vermeidung eines Schlupfs; aber wichtiger noch ist das lagerichtige Übereinanderliegen der verschiedenen Farben, wenn in aufeinanderfolgenden Druckspalten nacheinander gedruckt wird. Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird daher ein Antrieb einer Walze eines Druckspalts, zweckmäßigerweise der Antrieb der Auftragswalze, als Masterantrieb gewählt und dessen Drehmoment als Referenzwert genommen. Alle anderen mit diesem Antrieb zusammenwirkenden Antriebe eines Druckspalts werden dann so geregelt, dass die Werte ihrer Drehmomente unter allen Umständen ihr Vorzeichen beibehalten, also keine Null-Durchgänge der Drehmomentwerte erfolgen. Dies kann am einfachsten durch eine Art Drehmomentkaskade erzielt wurden, also durch eine bewusste absteigende Wahl der Drehmomente aller Antriebe gegenüber dem Masterdrehmoment. Durch das Verhindern von Null-Durchgängen wird erreicht, dass alle Antriebsstränge der Antriebe spielfrei laufen, da sie permanent "auf Zug" gehalten werden. Oszillationen in den Antriebssträngen etwa durch Zahnflankenspiel, Kupplungsspiel, Torsion etc., die in Bildverzerrungen resultieren würden, werden hierdurch auf einfachste Weise, ohne großen Regelaufwand oder Absolutwertmessungen, ausgeschlossen. Auch Schwankungen im Wirkradius der beteiligten Walzen, die aufgrund der Nachgiebigkeit der Walzenoberflächen und der Dickentoleranzen der Werkstücke vorhanden sind, können durch diese Maßnahme der Drehmomentenregelung nicht zu Bildlängenverzerrungen, und insbesondere nicht zu unterschiedlichen Bildlängenverzerrungen bei verschiedenen Farben führen.
Um auch in seitlicher Richtung die engen Lagetoleranzen für den Druck einhalten zu können, kann eine seitliche Führung für die Werkstücke vorhanden sein, wobei die Werkstücke an dieser Führung anliegend durch die Vorrichtung transportiert werden. Hierdurch werden die Werkstücke seitlich exakt ausgerichtet.
Diese seitliche Führung kann aus einem simplen Lineal, besser aber einer Rollenbahn oder einem Vertikalförderband bestehen. Gleichzeitig bietet es Vorteile, wenn Mittel zum Erzeugen einer senkrecht zur Transportrichtung und zur seitlichen Führung hin orientierten Transportkraftkomponente für das Werkstück vorhanden sind. Solche Mittel könnten beispielsweise eine Schrägrollenbahn, eine geringe Verschränkung von Gegenwalze und Auftragswalze in der horizontalen Achslage zueinander oder eine geringe Schiefstellung gegenüber der Durchlaufrichtung sein.
Zur Feinjustierung der seitlichen Lage der Werkstücke kann der Druckzylinder axial verstellbar ausgebildet sein. Diese Querverstellung des Druckzylinders kann auch automatisch über die Rückmeldung eines Bilderkennungssystems erfolgen, indem das Bilderkennungssystem an dem auf die Werkstückoberfläche übertragenen Druckbild einen Korrekturbedarf erkennt und diesen an die Axialverstellung des Druckzylinders rückmeldet.
Weitere besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Auftragswalze mit einem Antrieb versehen ist, der zum Erzeugen oder Beseitigen eines Schlupfs zwischen der Auftragswalze und dem Werkstück und/oder gegebenenfalls zwischen dem Druckzylinder und der als Übertragungswalze ausgebildeten Auftragswalze regelbar ist. Denn die erfindungsgemäße Lageerkennung der Werkstückvorderkante bzw. einer Bildanfangsmarke relativ zur Lage des Druckbildes beeinflusst zunächst nur die exakte Lage des Druckbildanfangs auf der Werkstückoberfläche. Die gedruckte Bildlänge und damit die Lage des Bildendes ist dagegen abhängig von der Relativgeschwindigkeit zwischen der Auftragswalze und der Werkstückoberfläche bzw. beim indirekten Druck auch von der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Druckzylinder und der Übertragungswalze. Nur wenn diese Relativgeschwindigkeiten exakt gleich null sind, also keinerlei Schlupf vorhanden ist, wird das Druckbild im Maßstab 1:1 auf die Werkstückoberfläche übertragen. Durch unterschiedliche Parameter, wie die Vordruck-Einstellung der Auftragswalze, die Werkstückdickentoleranz oder die Inhomogenität der Auftragswalzenoberfläche wird Schlupf und hierdurch Ungenauigkeiten im Druckbild erzeugt. Ein gezieltes Erzeugen eines "Gegenschlupfs" zwischen der Auftragswalze und dem Werkstück oder auch zwischen dem Druckzylinder und einer gegebenenfalls vorhandenen Übertragungswalze kann diese Störgröße eliminieren und die Druckbildlänge nahezu auf dem Niveau einer 1:1-Abbildung halten.
Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Justierung des Druckbildanfangs auf der Werkstückoberfläche wirkt die Schlupferzeugung zwischen der Auftragswalze und dem Werkstück bzw. zwischen dem Druckzylinder und einer als Übertragungswalze ausgebildeten Auftragswalze zum Ausgleichen von Fehlern in der Druckbildlänge erst auf die nachfolgenden Werkstücke; es handelt sich hierbei also um eine Tendenzkorrektur.
Das Erkennen von Druckbildlängen-Fehlern nach dem erfolgten Druck und die entsprechende Korrektur durch Erzeugen oder Beseitigen eines Schlupfs kann per Augenschein und von Hand erfolgen. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn dem Druckspalt Mittel zum Erkennen von Bildlängentoleranzen nachgeschaltet sind, die vorzugsweise im wesentlichen aus einer digitalen Kamera bestehen. Wenn dann noch eine Bildverarbeitungseinrichtung vorhanden ist, die an Hand des von der Kamera erhaltenen digitalen Bildes auf die Regelung der Auftragswalze einwirkt, um Bildlängentoleranzen auszugleichen, ist ein automatisches Regelsystem gegeben, das die Bildlängentoleranzen unter ein Mindestmaß drückt.
Wie oben bereits erwähnt, kann die digitale Kamera und die zugeordnete Bildverarbeitungseinrichtung auch die Toleranzeinhaltung in seitlicher Richtung erkennen und durch eine axiale Verstellung des Druckzylinders korrigieren.
Insbesondere Holzwerkstoff-Werkstücke weisen Dickentoleranzen auf, die einen direkten Druck mit einem Druckzylinder meist nicht zulassen. Daher wird vorzugsweise die Auftragswalze nicht als Druckzylinder ausgebildet, sondern es ist ein separater Druckzylinder vorhanden, der das Druckbild auf die Auftragswalze überträgt, wonach diese das Druckbild auf die Werkstückoberfläche überträgt. Die Auftragswalze ist also dann als Übertragungswalze ausgebildet. Der Druckzylinder ist bevorzugterweise eine Gravurwalze mit Vertiefungen, die sich im Farbwerk mit Farbe füllen, während sie diese nachfolgend an die Übertragungswalze abgeben. Die Übertragungswalze ist hierbei zweckmäßigerweise als gummierte Stahlwalze ausgebildet, deren Gummimantelfläche glatt geschliffen wurde.
Die somit als Übertragungswalze ausgebildete Auftragswalze befindet sich dann im gleichzeitigen Kontakt mit dem Druckzylinder und der Werkstückoberfläche, während sie das Druckbild vom Druckzylinder übernimmt und auf die Werkstückoberfläche überträgt.
Wie oben schon erwähnt, kann zur Druckbildlängenjustierung alternativ oder zusätzlich zum Erzeugen des Schlupfs zwischen der Auftragswalze bzw. Übertragungswalze und der Werkstückoberfläche auch ein Schlupf zwischen dem Druckzylinder und der Auftragswalze bzw. Übertragungswalze erzeugt werden. Denn ein etwa vorhandener, unbeabsichtigter Schlupf zwischen dem Druckzylinder und der Übertragungswalze resultiert in leichten Druckbildverzerrungen, was letztendlich zu Fehlern in der Druckbildlänge führt.
Insofern eine digitale Kamera zur Bilderkennung sowie eine Bildverarbeitungseinrichtung vorhanden sind, kann letztere auf die Regelung des Druckzylinders und/oder der Auftragswalze einwirken, um Bildlängentoleranzen auszugleichen. Diese Maßnahme führt zu einem automatisch geregelten Fehlerkorrekturverfahren hinsichtlich der Druckbildlänge.
Um die Qualitätsanmutung der bedruckten Oberfläche weiter zu erhöhen, kann es vorteilhaft sein, dieselbe mit einem Melaminharz zu beschichten und das so bedruckte und beschichtete Werkstück einer nachgeschalteten Prägeeinrichtung, beispielsweise eine Prägewalze oder Presse, zuzuführen. Diese prägt eine Struktur auf die Oberfläche auf, die dem zuvor aufgebrachten Druckbild allerdings genau entsprechen muss, um den beabsichtigten Effekt zu erreichen.
Wenn in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wenigstens zwei in Transportrichtung des Werkstücks voneinander beabstandete Detektionseinrichtungen vorgesehen sind, können diese beiden nicht nur zur Lageerkennung, sondern auch zur Messung der aktuellen Transportgeschwindigkeit des Werkstücks eingesetzt werden. Wenn eine erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur einen Druckspalt, sondern mehrere hintereinander angeordnete Druckspalte bzw. Druckwerke beinhaltet, bei denen ohnehin jedes Druckwerk mit einer eigenen Detektionseinrichtung erfindungsgemäß versehen ist, können zur Messung der Transportgeschwindigkeit des Werkstücks auch zwei solcher eigentlich einzeln angeordneten Detektionseinrichtungen zusammenwirken.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der beigefügten Zeichnungen beschrieben und näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
eine schematische seitliche Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit drei Druckwerken;
Figur 2
eine ebensolche Darstellung des Vorlaufs der Vorrichtung aus Figur 1.
Figur 1 zeigt insgesamt drei als Übertragungswalze 1 für den indirekten Druck ausgebildete Auftragswalzen, die jeweils mit einer Gegenwalze 2 zusammenwirken und einen Druckspalt 3 bilden, der von einem Werkstück 4 durchlaufen wird. Das Druckbild wird jeweils von einem Druckzylinder 5 auf die Übertragungswalze 1 und von dieser auf die Werkstückoberfläche 6 übertragen.
Das Werkstück 4 läuft auf einer Rollenbahn 7, wobei die Übertragungswalze 1, die Gegenwalze 2 und der Druckzylinder 5 jeweils synchron angetrieben sind und hierdurch auch die Transportbewegung des Werkstücks 4 erzeugen.
Jedem Druckspalt 3 ist mindestens eine als optischer Sensor ausgebildete Detektionseinrichtung 8 zur Lageerkennung der Vorderkante 9 des Werkstücks 4 vorgeschaltet, wobei hier ein etwa notwendiger Korrektureingriff, um die Lage der Vorderkante 9 relativ zur Winkelstellung des Druckzylinders 5 durchzuführen, durch kurzzeitiges Beschleunigen oder Verzögern des Druckzylinders 5 und der Übertragungswalze 1 vorgenommen wird. Um auch die aktuellen Transportgeschwindigkeit der in Figur 1 gezeigten Drucklinie in Echtzeit überwachen zu können, sind hier jeweils zwei Detektionseinrichtungen 8 zur Lageerfassung der Vorderkante 9 des Werkstücks 4 vorhanden.
Die Druckzylinder 5 sind jeweils mit einer Passermarke 10 versehen, an Hand welcher eine neben dem Druckbild angeordnete Markierung in an sich bekannter Weise auf die Werkstückoberfläche 6 aufgebracht werden kann. Diese Passermarkierung, in der Regel ein Farbkreuz oder eine Farbampel, ermöglicht eine sehr schnelle Erkennung von Abbildungsfehlern, was insbesondere zur erfindungsgemäßen Druckbildlängenkorrektur wichtig ist. Passermarken und gegebenenfalls daneben liegende Drucke können auch problemlos von einer digitalen Kamera erfasst und automatisch ausgewertet werden. Vorzugsweise werden sowohl am Bildanfang als auch am Bildende Passermarken gesetzt, wobei durch die ersteren die Toleranzen des Druckbildanfangs und durch die letzteren die Toleranzen der Druckbildlänge auf Einhaltung geprüft werden können.
Figur 2 schließlich zeigt den Vorlauf der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung, wobei hier eine Einrichtung zum Grobausrichten des Werkstücks 4 vorhanden ist. Darüber hinaus wird deutlich, dass dem ersten Druckwerk ein Kalander 11 vorgeschaltet ist, um die erfindungsgemäße Beschleunigung bzw. Abbremsung des Werkstücks 4 gezielt und reproduzierbar durchzuführen.
Auch die Einrichtung zum Grobausrichten weist einen Kalander 12 auf, welcher das Abbremsen bzw. Beschleunigen des Werkstücks 4 definiert und ohne Friktion bewirkt.
Der Kalander 11 wirkt für das ihm zugeordnete erste Druckwerk als Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsstrecke, so dass die Antriebe der Auftragswalze bzw. hier der Übertragungswalze 1, des Druckzylinders 5 und der Gegenwalze 2 nicht notwendigerweise zu Korrekturzwecken angesteuert werden müssen.
Abschließend sei bemerkt, dass es insbesondere bei Holzwerkstoffen aber auch anderen nicht biegsamen Werkstücken, zweckmäßig sein wird, das Prinzip des indirekten Drucks anzuwenden, wie es anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben ist; es wird hier das Druckbild vom Druckzylinder 6 auf die Übertragungswalze 1 übertragen und von dieser dann auf die Werkstückoberfläche 6. Gleichwohl kann die Erfindung auch bei einem direkten Druck eingesetzt werden; die Übertragungswalze 1 würde in dem Fall entfallen und der Druckzylinder 5 würde direkt als Auftragswalze eingesetzt und auf der Werkstückoberfläche 6 abrollen.
Bezugszeichenliste
1
Übertragungswalze
2
Gegenwalze
3
Druckspalt
4
Werkstück
5
Druckzylinder
6
Werkstückoberfläche
7
Rollenbahn
8
Detektionseinrichtung
9
Werkstückvorderkante
10
Passermarke
11
Kalander
12
Kalander

Claims (24)

  1. Vorrichtung zum Bedrucken von flächigen Werkstücken, mit einer Auftragswalze, die auf der zu bedruckenden Werkstückoberfläche (6) abrollt und hierbei ein Druckbild auf die Werkstückoberfläche (6) aufbringt, wobei die Auftragswalze ein Druckzylinder (5) oder eine mit einem Druckzylinder (5) zusammenwirkende Übertragungswalze (1) ist, mit einer Gegenwalze (2), die im Zusammenwirken mit der Auftragswalze einen Druckspalt (3) bildet, durch den sich das Werkstück (4) während des Druckvorgangs hindurchbewegt, und mit einer Transporteinrichtung (7) zum Zu- und Abführen des Werkstücks (4) in den und aus dem durch die Auftragswalze und die Gegenwalze (2) gebildeten Druckspalt (3),
    dadurch gekennzeichnet, dass, in Transportrichtung des Werkstücks (4) gesehen, vor dem Druckspalt (3) eine Detektionseinrichtung (8) zur Lageerkennung einer Werkstückvorderkante (9) oder einer Bildanfangsmarke vorhanden ist, welche derart mit der Transporteinrichtung (7, 11) und/oder dem Druckzylinder (5) zusammenwirkend ausgebildet ist, dass der Transport des Werkstücks (4) noch vor dem Erreichen des Druckspalts (3) beschleunigt oder verzögert und/oder die Winkellage des Druckzylinders (5) durch Beschleunigen oder Verzögern der Rotationsbewegung verändert werden kann, um den Anfang des Druckbildes mit der Werkstückvorderkante (9) oder der vorgesehenen Rapportlage in Übereinstimmung zu bringen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Auftragswalzen mit jeweils einer Gegenwalze (2) und einer Transporteinrichtung (7, 11) in Linie hintereinander angeordnet sind, wobei jedem Druckspalt (3) eine eigene Detektionseinrichtung (8) zur Lageerkennung der Werkstückvorderkante (9) oder einer Bildanfangsmarke zugeordnet ist, während die Transporteinrichtungen (7, 11) so aufeinander abgestimmt sind, dass das Werkstück (4) alle zwischen den Auftragswalzen und den Gegenwalzen (2) gebildete Druckspalte (3) in einem Arbeitsgang nacheinander durchläuft.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass vor dem ersten Druckspalt (3) ein Vorlaufsensor (8) zur Lageerkennung der Werkstückvorderkante (9) oder einer Bildanfangsmarke und eine mit diesem zusammenwirkende Beschleunigungs- oder Verzögerungsstrecke (12) zur Grobausrichtung des Werkstücks (4) an die Druckbildlage des ersten Druckzylinders (5) vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungsstrecke im wesentlichen durch einen Kalander (12) gebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufsensor (8) eine Aufgabeeinrichtung, welche die Werkstücke (4) auf die Transporteinrichtung (7) aufgibt, ansteuert.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragswalze und die Gegenwalze (2) jeweils mit einem Antrieb versehen sind, wobei der Antrieb der Gegenwalze (2) ein geringeres Drehmoment als derjenige der Auftragswalze erzeugt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragswalze und die Gegenwalze (2) sowie gegebenenfalls weitere Walzen eines Druckspalts (3) jeweils mit einem Antrieb versehen sind, wobei die Antriebe so geregelt werden, dass ein Antrieb einen Drehmomentwert vorgibt und alle anderen Antriebe in ihren Drehmomenten so geregelt werden, dass es beim Drehmomentwert keine Vorzeichenänderung während des Druckvorgangs gibt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die nach dem Vorgabewert des Drehmoments des Masterantriebs geregelten Antriebe jeweils mit einem Drehmoment beaufschlagt sind, das jeweils zumindest geringfügig unter dem Masterdrehmoment liegt.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragswalze und die Gegenwalze (2) jeweils mit einem Antrieb versehen sind, wobei der Antrieb der Gegenwalze (2) zum Erzeugen oder Beseitigen eines Schlupfs zwischen der Auftragswalze und dem Werkstück (4) regelbar ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine seitliche Führung für das Werkstück (4) vorhanden ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Führung aus einem Lineal, einer Rollenbahn oder einem Vertikalförderband gebildet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Erzeugen einer senkrecht zur Transportrichtung und zur seitlichen Führung hin orientierten Transportkraftkomponente für das Werkstück (4) vorhanden sind.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzylinder (5) zur Querjustierung des Druckbildes axial verstellbar ausgebildet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragswalze mit einem Antrieb versehen ist, der zum Erzeugen oder Beseitigen eines Schlupfs zwischen der Auftragswalze und dem Werkstück (4) regelbar ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass dem Druckspalt (3) Mittel zum Erkennen von Bildlängentoleranzen nachgeschaltet sind.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine digitale Kamera umfassen.
  17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 14 und 16 oder 9 und 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Bildverarbeitungseinrichtung vorhanden ist, die an Hand des von der Kamera erhaltenen digitalen Bildes auf die Regelung des Antriebs der Auftragswalze und/oder der Gegenwalze (2) einwirkt, um Bildlängentoleranzen auszugleichen.
  18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 und 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung auch auf die axiale Verstellung des Druckzylinders (5) einwirkt.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzylinder (5) eine Gravurwalze ist.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragswalze als Übertragungswalze (1) ausgebildet und mit einem Antrieb versehen ist, dass der Druckzylinder (5) mit einem eigenen Antrieb versehen ist und dass der Antrieb der Übertragungswalze (1) und/oder der Antrieb des Druckzylinders (5) regelbar ist, um einen Schlupf zwischen dem Druckzylinder (5) und der Übertragungswalze (1) zu erzeugen oder zu beseitigen.
  21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 und 20,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung an Hand des von der Kamera erhaltenen digitalen Bildes auf die Regelung des Druckzylinders (5) und/oder der Übertragungswalze (1) einwirkt, um Bildlängentoleranzen auszugleichen.
  22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
    dadurch gekennzeichnet, dass dem Druckspalt (3) eine Prägeeinrichtung nachgeschaltet ist.
  23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (4) aus Holz oder einem Holzwerkstoff besteht.
  24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei in Transportrichtung des Werkstücks (4) voneinander beabstandete Detektionseinrichtungen (8) vorgesehen sind, die so zusammenwirkend eingerichtet sind, dass sie die Transportgeschwindigkeit des Werkstücks (4) messen.
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