-
Die Erfindung betrifft eine bogenverarbeitende Maschine enthaltend mindestens einen Trocknungsstrahler zur Erzeugung von Trocknungsstrahlung mit zugeordnetem Sensorsystem und ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines Trocknungsstrahlers in einer bogenverarbeitenden Maschine.
-
Alterungserscheinungen bei UV-Lampen, sowie die Sicherstellung der benötigten UV-Dosis zur Trocknung von UV-Farbfilmen und von UV-Lacken stellen ein großes Problem in Druckereien dar. Momentan gibt es nur wenige Möglichkeiten, die Leistung der UV-Lampen genau zu überprüfen. Verwendet werden z. B. Klebestreifen, welche auf das Papier geklebt werden und sich durch eine UV-Bestrahlung verfärben. Die Klebestreifen können anschließend ausgemessen werden. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass diese Messung sehr ungenau ist. Weiterhin sind die Klebestreifen sehr teuer und können leicht in der Maschine verloren gehen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen so genannten UV-Puck, einen integrierend messenden Strahlungssensor, unter den Strahler zu legen und die UV-Dosis damit zu messen. Aufgrund der Abmessungen des Gerätes ist dieses allerdings für den Bogenoffsetdruck nicht verwendbar. Es ist weiterhin bekannt, Messgeräte zur Leistungsmessung der UV-Lampen den Trocknern fest zuzuordnen, was wiederum Bauraum benötigt und nur unflexibel einsetzbar ist.
-
Aus der
WO 99/10717 A1 ist ein Sensorgehäuse für eine UV-Trockenkammer bekannt. Hierin wird vorgeschlagen, einem Trocknungsstrahler einen in einem Gehäuse untergebrachten Sensor zuzuordnen. Das Gehäuse des Sensors weist dabei eine verschließbare Öffnung für die zu messende Strahlung und eine Öffnung für eine Gaszufuhr auf. Über die Gaszufuhr kann ein Überdruck im Gehäuse erzeugt werden, der entsprechende Luftströmungen entstehen lässt. Diese Luftströmungen halten die stets vorhandenen Schmutzpartikel vom Sensor fern. Somit wird die Lebensdauer des Sensors verlängert.
-
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass der Sensor Bauraum beansprucht und mittels Überdruckumgebung gegen Verschmutzung gesichert werden muss. Dies vergrößert den nötigen Bauraum des Trockners und ist somit für einen Einsatz in einer Druckmaschine ungeeignet.
-
Aus der
DE 10 2006 015 277 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Druckmaschine bekannt, bei dem ein Qualitätskontrollverfahren beschrieben wird, bei dem der Polymerisationsgrad einer strahlenhärtenden Druckfarbe oder eines Lackes bestimmt wird. Aus den gewonnenen Messdaten werden Daten und Vorgaben für die Druckmaschinensteuerung, die Strahlersteuerung und die Markierungseinrichtungen gewonnen.
-
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass hierbei das von vielen Parametern bestimmte Endprodukt ausgemessen wird, was für eine reproduzierbare und normierte Strahlereinstellung nur unzureichend ist. Die bisherigen technischen Möglichkeiten schlossen eine direkte spektrale Analyse der Trockner aus, da keine Sensoren in der Nähe der Trockner angebracht werden können. Durch die zur Trocknung nötige Strahlungsleistung der Trockner werden die Sensoren thermisch überlastet, wodurch die direkte spektrale Messung der Trockner nicht möglich ist.
-
Aus der
DE 199 44 380 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln einer Materialbahn mit Strahlungsenergie bekannt, wobei im Bereich der Strahlungsquelle wenigstens ein Sensor zum Erfassen der emittierten Strahlungsintensität vorgesehen ist.
-
Nachteilig an dieser Lösung ist ebenfalls die thermische Überlastung des im Bereich der Strahlungsquelle angeordneten Sensors.
-
Aus der
EP 1 293 740 A2 ist eine Bestrahlungsvorrichtung mit veränderlichem Spektrum bekannt, bei der wenigstens eine Strahlungsquelle ein von den übrigen Strahlungsquellen zumindest teilweise abweichendes Spektrum aufweist und bei der die Leistung wenigstens einer Strahlungsquelle veränderlich ist.
-
Diese Lösung ist für den Einsatz in bogenverarbeitenden Maschinen nicht geeignet, da eine Anordnung von mehreren Strahlungsquellen, welche unterschiedliche Spektren aufweisen, aufwendig ist und eine Trocknung von bogenförmigen Substraten in bogenverarbeitenden Maschine bei den geforderten Trocknungsgeschwindigkeiten nur durch optimierte Spektren erfolgen kann. Ein abweichendes Spektrum verringert den Wirkungsgrad der Trocknung in unerwünschtem Ausmaß.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Überwachung von Trocknungsvorrichtungen in bogenverarbeitenden Maschinen zu verbessern.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des 1. und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des 14. Anspruchs gelöst.
-
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die als Trockner in einer Druckmaschine eingesetzten Strahler exakt überwacht werden können. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil, dass die Lampen der Strahler so lange verwendet werden können, bis die Messwerte eine festgelegte Toleranzgrenze überschreiten. Dies führt zu einer längeren Nutzung der Lampen und damit zur Kosteneinsparung. Durch die exakte Kontrolle der Alterung und der Lampenqualität erhöht sich somit die Standzeit der Lampen. Es können weiterhin genauere Aussagen über den Verschmutzungsgrad der Lampen getroffen werden, wodurch sich Reinigungs- und Wartungsarbeiten besser koordinieren lassen. Außerdem können die exakten Messwerte zur Verbesserung der Prozessführung herangezogen werden, was eine zusätzliche Prozesssicherzeit bedeutet. Vorteilhafter Weise wird durch die Messwerte eine Fehlerabschätzung vereinfacht und ein schnelleres Auffinden von Ursachen bei einer Störung ermöglicht.
-
Vorteilhafter Weise kann der Sensor zur Detektion der Strahlungsleistung an einem beliebigen Ort angeordnet werden, da sich die Strahlungsleitkabel flexibel verlegen lassen. Dies ermöglicht eine Anordnung der Messgeräte im Leitstand oder direkt an der Druckmaschine. In einer Weiterbildung wird für mehrere Strahler nur ein einziger Sensor benötigt, da diesem mehrere Strahlungsleitkabel zugeführt werden können. In einer bevorzugten alternativen Weiterbildung wird die Eingangsoptik eines Strahlungsleitkabels derart motorisch verfahren, dass alle Trockner überwacht werden können. Dies reduziert den Aufwand und damit die nötigen Kosten zur Überwachung der Trockner. Es können nicht nur Trockner im Ausleger sondern auch Zwischentrockner an beliebigen Stellen überwacht werden. Die Erfindung kann weiterhin auch in anderen Bereichen außerhalb der Druckindustrie für eine leichte und komfortable Strahlungsmessung eingesetzt werden, da auch in anderen Bereichen der Zwang zur Automatisierung und gleichzeitigen Miniaturisierung besteht.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht vorteilhafter Weise, dass die Trockner mit minimalem Energieverbrauch arbeiten können, wobei noch eine ausreichende Trocknung der Bogen stattfindet. Hierdurch kann Energie eingespart werden, was zu geringeren Betriebskosten führt. Nebenbei wird dadurch die thermische Belastung einzelnen Bauteile und damit der Druckmaschine gesenkt. Für bestimmte Bedruckstoffe, wie etwa für Nahrungsmittelverpackungen, kann ein gefordertes Energieniveau der Trocknungsstrahlung exakt eingestellt und genau überwacht werden. Vorzugsweise wird die Trocknerüberwachung zusätzlich zur Messung der Trocknungseigenschaften der Bogen vorgenommen. Die gestellten Anforderungen können so akkurat erfüllt werden. Dem Drucker ist es somit möglich, die Druckmaschine optimal zu steuern.
-
Im Folgenden soll die Erfindung beispielhaft erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen stellen dabei schematisch dar:
-
1: Ausschnitt eines Auslegers einer Bogenrotationsdruckmaschine mit über dem Bogenförderweg angeordneten UV-Trocknern, welche UV-Lampen enthaltenen;
-
2: Bogenführungszylinder mit zugeordnetem Zwischentrockner, welcher eine UV-Lampe enthält.
-
In Bogenrotationsdruckmaschinen werden Bedruckstoffbogen von Zylindern oder auch Trommeln an der Vorderkante gegriffen und während der Rotation der Zylinder durch die Druckmaschine gefördert. Zwischen den Zylindern werden die Bedruckstoffbogen im Greiferschluss übergeben. Auf dem Förderweg durchlaufen die Bedruckstoffbogen verschiedene Druckwerke, in denen diese entsprechend dem gewünschten Motiv mit jeweils einer Druckfarbe bedruckt werden. Jedes der Druckwerke umfasst unter anderem einen Plattenzylinder, der von einem Farbwerk mit der verwendeten Druckfarbe eingefärbt wird.
-
Dieser eingefärbte Plattenzylinder überträgt die Druckfarbe motivgerecht auf einen mit einem Gummituch versehenen Gummizylinder, der mit einem den Bedruckstoffbogen fördernden Druckzylinder einen Druckspalt bildet. Beim Durchlaufen des Druckspalts wird das entsprechende Motiv vom eingefärbten Gummituch des Gummizylinders auf die Bedruckstoffbogen übertragen. Es können auch Kurzfarbwerke in der Druckmaschine eingesetzt werden.
-
Nach dem letzten Druckwerk der Druckmaschine können die fertig bedruckten Bedruckstoffbogen im Ausleger der Druckmaschine zu einem Auslegerstapel ausgelegt oder vor der Auslage weiterbearbeitet werden. Dem letzten Druckwerk können sich beispielsweise ein oder mehrere Lackwerke anschließen, die die bedruckten Bedruckstoffbogen mit einem Schutzlack oder Glanzlack versehen. Vorzugsweise werden in den Druckwerken UV-Farben und in den Lackwerken UV-Lacke verwendet. Für einen beidseitigen Schön- und Widerdruck kann die Druckmaschine eine Wendeeinrichtung enthalten.
-
1 zeigt in einer ersten Ausführungsform der Erfindung einen Teil des Auslegers der Bogenoffsetrotationsdruckmaschine mit oberhalb eines Bogenförderweges angeordneten Trocknungsstrahlern 1. Im Ausleger der Druckmaschine sind an Ketten umlaufende Greiferwagen 3 vorgesehen, die die Bogen 6 an deren Vorderkanten vom letzten Zyfinder übernehmen und auf dem Bogenförderweg zum nicht dargestellten Auslegerstapel fördern. Die Trocknungsstrahler 1 werden in einem festgelegten Abstand zum Bogenförderweg angeordnet, damit sich die umlaufenden Greiferwagen 3 ungehindert bewegen können. Während des Transportes durch den Ausleger werden die Bogen 6 über Bogenleitbleche 4 geführt, wobei zwischen den Bogen 6 und den Bogenleitblechen 4 ein Luftpolster ausgebildet sein kann. Alternativ können die Trocknungsstrahler 1 auch im nicht dargestellten aufsteigenden Ast der umlaufenden Ketten im Ausleger angeordnet sein. Die Trocknungsstrahler 1 können auch an Kettenfördersystemen zwischen den Druckwerken eingesetzt werden. In einer nicht dargestellten Weiterbildung der ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, die Bogen von Greiferwagen an Vorder- und Hinterkante zu fixieren und so an beiden Kanten zum Auslegerstapel zu fördern. Hierbei können die Leitbleche entfallen und somit auch Trockner für die Bogenunterseite angeordnet werden. Unterhalb des Bogenförderweges können auch Reflektoren angeordnet werden, die die durch die Bedruckstoffbogen dringenden Strahlungsanteile zur Trocknung der Bogenunterseite reflektieren.
-
Die Bogen 6 werden auf dem Weg zum Auslegerstapel an den die Bogen 6 trocknenden Trocknungsstrahlern 1 vorbeigeführt. Die Trocknungsstrahler 1 weisen UV-Lampen 1.1 auf, deren UV-Strahlung direkt oder über Reflektoren 1.2 auf die Oberfläche der Bogen 6 gerichtet ist. Über diese auf die Bogen 6 wirkende UV-Strahlung wird die UV-Farbe bzw. der UV-Lack getrocknet bzw. ausgehärtet. Vorzugsweise werden in den Trocknungsstrahlern 1 Quecksilberdampflampen eingesetzt. Es sind aber auch andere Strahlungsquellen, wie etwa Elektronenstrahl-Strahlungsquellen, Laser oder Dioden einsetzbar. In anderen Ausführungsformen können auch Strahler mit anderen Wellenlängen, wie z. B. Infrarottrockner, zur Trocknung eingesetzt werden, solange eine Abstimmung mit den Druckfarben bzw. Lacken erfolgt.
-
Den Trocknungsstrahlern 1 wird mindestens ein Sensorsystem 2 zugeordnet, das ein mit einer Eingangsoptik 2.1 versehenes Strahlungsleitkabel 22 umfasst, das mit einem Sensor eines UV-Messgerätes 2.3 in Verbindung steht. In 1 ist beispielhaft nur ein Sensorsystem 2 für einen Trocknungsstrahler 1 dargestellt. Die Eingangsoptik 2.1 des Strahlungsleitkabels 2.2 wird auf Löcher in den Bogenleitblechen 4 des Auslegers gestellt, damit die Strahlungseintrittsöffnung zu den Trocknungsstrahlern 1 ausgerichtet ist, derart, dass deren UV-Strahlung in das Strahlungsleitkabel 2.2 eintritt. Die von den Trocknungsstrahlern 1 ausgehende UV-Strahlung tritt zwischen den jeweiligen Bogenenden und den nachfolgenden Greiferwagen 3, also während der Bogenlücke, in die Eingangsoptik 2.1 des Strahlungsleitkabels 2.2 ein und folgt anschießend dem Verlauf des Strahlungsleitkabels 2.2. Der Sensor des UV-Messgerätes 2.3 ist als spezieller Detektor für UV-Strahlung ausgebildet.
-
Die Eingangsoptik 2.1 des Sensorsystems 2 wird vorzugsweise mit einem Filter versehen, der insbesondere als Bandpass für die ausgestrahlte UV-Strahlung wirkt. Durch einen zusätzlichen Knickschutz kann das Strahlungsleitkabel 2.2 stabilisiert sein. Es können auch Bündel von Strahlungsleitkabeln 2.2 verwendet werden. Alternativ können die Strahlungsleitkabel 2.2 den Trocknungsstrahlern 1 auch seitlich oder von der Rückseite zugeführt werden, so dass die Strahlung der Trocknungsstrahler 1 ununterbrochen detektiert werden kann.
-
Vorzugsweise wird das Sensorsystem 2 mit einer motorisch verfahrbaren Eingangsoptik 2.1 ausgerüstet. Die Eingangsoptik 2.1 kann somit, wie in 1 angedeutet, auf die gewünschte Stelle des jeweils ausgewählten Trocknungsstrahlers 1 gestellt werden. Hierfür können beliebige Antriebe verwendet werden. Der Verstellmechanismus ähnelt somit einem Koordinatenmesstisch, der beliebige Positionen anfahren kann. In alternativen Ausführungsformen können auch mehrere Strahlungsleitkabel 2.2 an den Bogenleitblechen 4 oder Trocknungsstrahlern 1 dauerhaft fixiert werden.
-
In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind im Ausleger Einschubschächte vorgesehen, in denen die Trocknungsstrahler 1 einsteckbar sind. Die Trocknungsstrahler 1 können in diesen Einschubschächten fixiert werden, wodurch eine Austauschbarkeit der Trocknungsstrahler 1, z. B. bei Verschleiß der UV-Lampen 1.1, gewährleistet ist. In mindestens einem der Einschubschächte für die Trocknungsstrahler 1 werden an geeigneter Stelle über oder unter den Strahler ein oder mehrere Strahlungsleitkabel 2.2 angebracht. Der Drucker kann den Trocknungsstrahler 1 mit der UV-Lampe 1.1, welche er messen möchte, in diesen Einschub stecken und ausmessen. Alternativ ist es auch denkbar einen separaten Einschubschacht vorzusehen, der als spezieller Messplatz für eingesteckte Trocknungsstrahler 1 dient. Dieser extra angeordnete Einschub kann an einer leicht zugänglichen Stelle untergebracht werden, so dass sich eine einfache Bedienung ergibt.
-
2 zeigt in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung einen Bogenführungszylinder 5 und einen dem Bogenführungszylinder 5 zugeordneten Trocknungsstrahler 1, der als Zwischentrockner ausgebildet ist. Dem Trocknungsstrahler 1 ist auf der Rückseite ein Sensorsystem 2 mit Eingangsoptik 2.1 und Strahlungsleitkabel 2.2 zugeordnet. Der Bogenführungszylinder 5 kann in einem Druck-, Lack-, Trocken- oder Bearbeitungswerk usw. angeordnet sein. Der Zwischentrockner wird zwischen den Druckwerken zum Trocknen von einer oder mehreren Farben oder Lacken verwendet. Es können auch weitere Zwischentrockner an vorgesehenen Positionen in der Druckmaschine angeordnet sein, denen Sensorsysteme 2 zugeordnet werden können. Der in der 2 dargestellte Bogenführungszylinder 5 enthält nicht weiter bezeichnete Greifersysteme, die als Klemmgreifer mit Greiferfingern und Greiferaufschlägen ausgebildet sind. Die Greiferfinger fixieren die Bogenvorderkante durch eine Greifbewegung auf den Greiferaufschlägen. Die Bogen 6 werden somit für den Transport auf der Mantelfläche des in der dargestellten Richtung rotierenden Bogenführungszylinders 5 fixiert.
-
Der Trocknungsstrahler 1 enthält zwischen den Reflektoren 1.2 eine Öffnung, durch die die von der UV-Lampe 1.1 emittierte UV-Strahlung zur Rückseite des Trocknungsstrahlers 1 gelangt. In diesem Bereich ist die Eingangsoptik 2.1 des Sensorsystems 2 angeordnet, die mit dem Strahlungsleitkabel 2.2 verbunden ist. Durch die Eingangsoptik 2.1 tritt die UV-Strahlung in das Strahlungsleitkabel 2.2 ein. Die Eingangsoptik 2.1 kann einen entsprechenden Filter enthalten. Alternativ kann das Strahlungsleitkabel 2.2 auch seitlich oder an anderer Stelle in den Trocknungsstrahler 1 eingeführt werden, solange der Eintritt der UV-Strahlung gesichert ist.
-
Zur Wirkungsweise: Die in den Ausführungsformen und den Weiterbildungen beschriebenen Strahlungsleitkabel 2.2 sind an der Strahlungsaustrittsöffnung mit einem Detektor eines UV-Messgerätes 2.3, vorzugsweise einem UV-Spektrometer, verbunden. Dieses UV-Messgerät 2.3 kann direkt in der Druckmaschine, z. B. im Ausleger bzw. im Druckwerk, oder im Leitstand der Druckmaschine angeordnet sein. Vorzugsweise werden Glasfaserkabel als Strahlungsleitkabel 2.2 eingesetzt. In speziellen Fällen könnten auch Glasstäbe benutzt werden. Die Strahlungsleitkabel 2.2 sind dabei als optische Leiter für die typischen Wellenlängen der UV-Strahlung ausgelegt, so dass ein verlustarmer Transport gewährleistet ist. Je nach Anwendung ist eine Auslegung der Lichtwellenleiter auch für andere Wellenlängenbereiche wie z. B. Infrarot- oder sichtbares Licht möglich, wenn eine Trocknung mit diesen Wellenlängen erfolgt.
-
Das als UV-Spektrometer ausgebildete UV-Messgerät 2.3 detektiert die Leistung bzw. Intensität der jeweiligen Wellenlängen, wodurch der Spektralbereich des Trocknungsstrahlers 1 exakt abgebildet wird. Dies erlaubt eine wesentlich umfangreichere Auswertung als eine rein integrierende Messung ermöglicht. Es können aber auch andere Sensoren, wie Radiometer eingesetzt werden. Die Messung kann bei voller Druckgeschwindigkeit während des Betriebes der Druckmaschine ohne Einschränkung des Druckbetriebes erfolgen.
-
Werden mehrere Strahlungsleitkabel 2.2 von unterschiedlichen Trocknungsstrahlern 1 an einem einzigen UV-Messgerät 2.3 angeschlossen, erfolgt die Kontrolle der Parameter der UV-Lampen 1.1 über eine optische Weiche des Sensorsystems 2 nacheinander. Genauso können mehrere Strahlungsleitkabel 2.2 an unterschiedlichen Stellen eines einzigen Trocknungsstrahlers 1 angeordnet sein. Alternativ können jedem Trocknungsstrahler 1 ein oder mehrere Strahlungsleitkabel 2.2 zugeordnet sein, die jeweils mit separaten UV-Messgeräten 2.3 verbunden sind. Wird demnach jedem Trocknungsstrahler 1 ein UV-Messgerät 2.3 zugeordnet, können die Messungen der Strahlungsleistungen und der Zustände der UV-Lampen 1.1 aller Trocknungsstrahler 1 parallel erfolgen. Es können auch mobile UV-Messgeräte 2.3 verwendet werden. Ein Filter für das zu detektierende Spektrum kann den Messgeräten 2.3 alternativ oder zusätzlich zugeordnet sein.
-
Die Messung der Parameter der Trocknungsstrahler 1 erfolgt durch eine Software-Routine des UV-Messgerätes 2.3, die bei der Messung einen Messzyklus startet, welcher dem Drucker Informationen über eingestrahlte UV-Leistung und den Alterungsgrad der UV-Lampe 1.1 zeigt. Das oder die UV-Messgeräte 2.3 können weiterhin mit einer elektronischen Rechnereinrichtung und/oder Auswerteeinheit in Verbindung stehen, die bei Überschreitung von Toleranzgrenzen Warnhinweise ausgeben und Einfluss auf die Steuerung oder Regelung der Trocknungsstrahler 1 nehmen. Die Anzeige wird vorzugsweise über eine rote Lampe und/oder ein akustisches Signal gegeben. Eine Protokollierung der von den UV-Messgräten 2.3 ermittelten Parameter ist ebenfalls möglich.
-
Die von den UV-Messgeräten 2.3 ermittelten Messwerte können demnach zur Regelung der Strahlungsleistung der Trocknungsstrahler 1 benutzt werden. Ein benötigtes Strahlungsspektrum, insbesondere eine spezielle Wellenlänge, kann somit auf einem nötigen Energieniveau gehalten werden. Dies geschieht durch Strom-, Spannungs- oder Frequenzregelung des Trocknungsstrahlers 1, wodurch Alterserscheinungen der UV-Lampen 1.1 oder Verschmutzungen kompensiert werden.
-
Der Energieverbrauch kann gesenkt werden, indem die eingestrahlten Energien bestimmter Spektralbereiche oder Wellenlängen des Trocknungsstrahlers 1 derart runtergeregelt werden, dass eine ausreichende Trocknung des Bogens 6 gerade noch stattfindet. Hierbei werden die Strahlungsparameter, insbesondere Verschiebung im Spektrum und Lampenleistung, ständig überwacht.
-
Durch die separat ermittelbaren Intensitäten der einzelnen Wellenlängen kann auch eine Optimierung des Druckprozesses erfolgen. Durch die alterungsbedingte mögliche Verschiebung der von den Trocknungsstrahlern 1 ausgestrahlten Wellenlängen und Leistungen kann jeweils eine Abstimmung mit Bedruckstoffen, Druckgeschwindigkeit, Druckfarben, Lacken und/oder Photoinitiatoren erfolgen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Trocknungsstrahler
- 1.1
- UV-Lampe
- 1.2
- Reflektoren
- 2
- Sensorsystem
- 2.1
- Eingangsoptik
- 2.2
- Strahlungsleitkabel
- 2.3
- UV-Messgerät
- 3
- Greiferwagen
- 4
- Bogenleitblech
- 5
- Bogenführungszylinder
- 6
- Bogen