DE102023126326A1

DE102023126326A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Behandeln von Substraten

Info

Publication number: DE102023126326A1
Application number: DE102023126326.9A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Köhler; Jürgen Mann; Frank Schumann; Tilo Hanke; Erik BORMANN; Philipp Hoyer
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2023-09-27
Filing date: 2023-09-27
Publication date: 2025-03-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von Substraten umfassend zwei miteinander zusammenwirkende Bearbeitungszylinder, die über Lagerstellen in Gestellwänden gelagert sind und zwischen die das Substrat einführbar ist, wobei das Substrat beim Durchlaufen durch im Zylinderspalt wirksame Werkzeugteile aus der Gruppe der Schneidwerkzeuge, Stanzwerkzeuge, Rillwerkzeuge, Perforierwerkzeuge und/oder Nutwerkzeuge eine Bearbeitung erfährt, wobei eine Messbrücke ausgebildet ist, die mindestens einen Sensor trägt, der zur Erfassung des Abstandes der Messbrücke zu der Lagerstelle eines Bearbeitungszylinders oder Erfassung des Abstandes der Messbrücke zu einer mit einer Lagerstelle des anderen Bearbeitungszylinders verbundenen weiteren Messbrücke oder zur Erfassung des Abstandes zu einem an einem der Bearbeitungszylinder angeordneten Messring ausgebildet ist, wobei der Messbrücke eine zur Temperierung der Messbrücke ausgebildete Temperiereinrichtung zugeordnet ist. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Behandeln von Substraten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von Substraten.
Als Substrate werden insbesondere bogenförmige Substrate verstanden, die vorzugsweise bedruckbar oder bedruckt sind. Derartige Substrate werden durch einen oder mehrere Bearbeitungsvorgänge bearbeitet, wie z. B. durch Bedrucken und/oder Beschichten und/oder Lackieren und/oder Schneiden und/oder Stanzen und/oder Prägen und/oder Rillen und/oder Perforieren.
Für die kontinuierliche Bearbeitung der bogenförmigen Substrate sind rotativ arbeitende Systeme mit paarweise angeordneten Bearbeitungszylindern bekannt. Die Bearbeitungszylinder tragen Werkzeuge und bilden einen Zylinderspalt, in den die Substrate einführbar sind, wobei sie beim Durchlaufen des Zylinderspaltes eine Bearbeitung erfahren und die gegebenenfalls entstehenden Abfallteile geordnet abtransportiert und entsorgt werden können. Für eine hohe Bearbeitungsqualität ist eine genaue Positionierung der Bearbeitungszylinder relativ zu einander erforderlich.
Aus der DE 103 56 405 A1 ist eine Vorrichtung zum veredelnden Bearbeiten, z. B. Schneiden, Stanzen, Prägen, Folientransfer, und/oder Beschichtungen, von bedrucktem Papier, Karton, Kartonverpackungen, Wellpappe, Kunststoffe mittels eines Rotationsvorganges bekannt, bei dem das Substrat in Vorschubrichtung zwischen einer rotierenden Gegendruck-Bearbeitungswalze und einer rotierenden Bearbeitungswalze einführbar ist und beim Durchlaufen durch im Arbeitsspalt wirksame Werkzeugteile seine Bearbeitung erfährt. Der Bearbeitungswalze ist direkt ein Auslageförderband für formfreie Substrate nachgeordnet, das annähernd horizontal ausgerichtet ist.
Die Vorrichtung ist ausschließlich zur Bearbeitung von bahnförmigen Substraten ausgebildet.
Aus der DE 103 56 413 A1 ist eine Vorrichtung zum veredelnden Bearbeiten von bedrucktem Papier oder dergleichen bahnförmigen Substraten, mittels eines Rotationsvorganges, bei dem das Substrat in Vorschubrichtung zwischen einer rotierenden Gegendruck-Bearbeitungswalze und einer rotierenden Bearbeitungswalze einführbar ist und beim Durchlaufen durch im Arbeitsspalt wirksame Werkzeugteile seine Bearbeitung erfährt. Die Gegendruck-Bearbeitungswalze ist im Wesentlichen neben einer Bearbeitungswalze angeordnet und der Bearbeitungswalze direkt ein Auslageförderband für formfreie Substrate nachgeordnet, das annähernd horizontal ausgerichtet ist. Die Bearbeitungswalze ist doppeltgroß ausgebildet und weist Greifer auf.
Die EP 0 281 064 A1 , WO 2006/117646 A1 , DE 1 486 958 A und GB 969,753 A offenbaren Vorrichtungen zum Behandeln von Substraten mit Trenneinrichtungen.
Beim Betrieb der bekannten Vorrichtungen besteht das Problem, dass sich im Wesentlichen infolge der Antriebsreibung Teile der Vorrichtung erwärmen und ausdehnen, was zu einer unerwünschten Beeinflussung der Funktionsweise der bekannten Vorrichtungen führt. Besonders problematisch ist dabei die Wärmedehnung des Gestells zwischen den Lagerstellen miteinander zusammenwirkender Maschinenteile, wie beispielsweis Walzen oder Zylinder, die zusammen einen funktionswesentlichen Zylinderspalt bilden. Bei der Verwendung von Walzen oder Zylindern, die verstellbar gelagert sind, kann der Wärmedehnung durch Verstellen der Walzen oder Zylinder entgegengewirkt werden, was sich als aufwändig erweist, insbesondere wenn die Wärmedehnung nicht zeitlich konstant ist.
Aus der DE 10 2016 226 167 A1 ist eine Vorrichtung zum Behandeln von Substraten bekannt, bei der unerwünschten Wärmedehnungseffekten durch die Verwendung einer Temperiervorrichtung zur ausschließlichen Temperierung einer antriebsnahen Gestellwand entgegengewirkt wird.
Die DE 10 2018 219 708 B3 offenbart eine Vorrichtung zum Behandeln von Substraten, bei der eine Öffnung in der Stirnseite eines Bearbeitungszylinders von einem von Temperiermittel durchströmbaren Rohr durchgriffen ist, welches Bestandteil einer Temperiervorrichtung ist.
Gemäß der DE 10 2018 219 709 B3 wird einer unerwünschten Erwärmung eines Bearbeitungszylinders durch gezielte Erzeugung eines die Stirnseite des Bearbeitungszylinders überstreichenden Luftstroms entgegengewirkt.
Aus der DE 10 2018 219 710 B3 ist die Verwendung von wärmeisolierenden Schichten zur Verminderung der Wärmeausbreitung in Bearbeitungszylindern bekannt.
Die DE 10 2017 222 716 B3 beschreibt eine Bedruckstoff verarbeitende Maschine mit einer Vorrichtung zum Messen und Regeln des thermisch veränderlichen Abstands zweier Rotationsachsen von Stanzzylindern. Die Vorrichtung verwendet einen Stab, der an einem Lager eines Bearbeitungszylinders befestigt ist und mit einem Sensor zur Erfassung des Abstands zweier Rotationsachsen zusammenwirkt. Die Vorrichtung erfasst die Veränderungen der Gestellwände infolge von Wärmedehnung nicht ausreichend genau in Bezug auf den zwischen den Bearbeitungszylindern gebildeten Zylinderspalt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von Substraten zu schaffen, mit der die Bearbeitungsqualität beim Trennen oder beim Stanzen verbessert wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 11 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, dass Substrate mit guter Bearbeitungsqualität getrennt oder gestanzt werden können.
Die Vorrichtung zum Behandeln von Substraten kann einen doppeltgroßen Bearbeitungszylinder aufweisen, der Positioniermittel, ausgebildet zur Aufnahme von zwei in Umfangsrichtung des Bearbeitungszylinders hintereinander anordenbaren Werkzeugen, trägt und ein Bogenhaltesystem zum Fixieren der Vorderkanten des bogenförmigen Substrats aufweist und mit einem einfachgroßen Bearbeitungszylinder zusammenwirkt.
Die Erfindung ist auch auf beliebige andere Konstellationen von Bearbeitungszylindergrößen anwendbar, wie z. B. auch auf Systeme deren Bearbeitungszylinderpaarungen doppeltgroß/doppeltgroß oder einfachgroß/einfachgroß usw. ausgebildet sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Bogen verarbeitenden Maschine mit einer Vorrichtung zum Behandeln von Substraten in schematischer Darstellung;
2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Behandeln von Substraten in Seitenansicht gemäß einer ersten Ausführung;
3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Behandeln von Substraten in Seitenansicht gemäß einer zweiten Ausführung;
4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Behandeln von Substraten in Seitenansicht gemäß einer dritten Ausführung.

Die Vorrichtung zum Behandeln von Substraten kann als eigenständige Maschine ausgebildet sein.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Behandeln von Substraten Bestandteil einer substratverarbeitenden, insbesondere einer Bogen verarbeitenden Maschine und wird inline mit den Aggregaten der Bogen verarbeitenden Maschine betrieben. Als Bogen verarbeitende Maschine ist insbesondere eine Bogendruckmaschine vorgesehen, wie sie z. B. in 1 dargestellt ist. Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel einer Bogendruckmaschine, insbesondere einer Offsetbogendruckmaschine beschrieben, wobei diese Beschreibung sinngemäß auch für andere Bogen verarbeitende Maschinen, insbesondere Stanzmaschinen, sowie für eine Ausführung der Vorrichtung als eigenständige Maschine sinngemäß gelten soll. Eine Ausführung als Stanzmaschine kann insbesondere die Merkmale einer Bogendruckmaschine ohne Druckwerke aufweisen.
Die Bogendruckmaschine umfasst ein auch als Anleger 07 bezeichnetes Zuführsystem für Substrate. Als Substrate werden insbesondere bogenförmige Werkstücke aus Papier, Karton, Pappe, Wellpappe, Kunststoff oder dergleichen verstanden, die vorzugsweise bedruckbar oder bedruckt sind. Die Substrate liegen im Anleger 07 der Bogendruckmaschine als Stapel vor und werden von diesem vereinzelt und den dem Anleger 07 nachgelagerten Aggregaten der Bogendruckmaschine über ein Beschleunigungssystem 08 zugeführt und in einer Vorschubrichtung 11 durch die Aggregate der Maschine bewegt. Die Bogendruckmaschine umfasst mindestens ein vorzugsweise mehrere Druckwerke 06. Die Druckwerke 06 umfassen jeweils insbesondere einen Druckzylinder 41 und einen vorzugsweise als Übergabetrommel 42 ausgebildeten Bogenführungszylinder 42. Dem Druckzylinder 41 ist ein ein Gummituch tragender Gummituchzylinder 43 und diesem wiederum ein eine Druckplatte tragender Plattenzylinder 44 zugeordnet. Der Plattenzylinder 44 steht in Kontakt mit einem Farbwerk 45 und vorzugsweise auch einem Feuchtwerk. Im Druckwerk 06 wird der Substratbogen in an sich bekannter Weise von den am Druckzylinder 41 und Bogenführungszylinder 42 vorgesehenen Bogenhaltesystemen geführt, in dem zwischen Druckzylinder 41 und Gummituchzylinder 43 gebildeten Druckspalt bedruckt und an das sich anschließende Aggregat der Bogendruckmaschine, z. B. in Form des nächsten Druckwerks 06, übergeben. Im Anschluss an das oder die Druckwerke 06 oder zwischen den Druckwerken 06 kann eine oder können mehrere Bearbeitungswerke 46 ausgebildet sein.
Die Bearbeitungswerke 46 umfassen vorzugsweise zwei Bearbeitungszylinder 96; 97, von denen einer, vorzugsweise der untere, ein Bogenhaltesystem und der andere, vorzugsweise der obere, einen Werkzeugträger aufweist. Das Bogenhaltesystem des Bearbeitungszylinders 96 kann als Klemmgreifersystem oder als Sauggreifersystem ausgebildet sein. Die Bearbeitungszylinder 96; 97 können seitliche Messringe 196; 197 aufweisen.
Die Bearbeitungszylinder 96; 97 sind unter Bildung eines Zylinderspaltes einander zugeordnet. Mindestens einer der Bearbeitungszylinder 96; 97 trägt ein Werkzeug, das vorzugsweise aus der Gruppe der Schneidwerkzeuge, Stanzwerkzeuge, Rillwerkzeuge, Perforierwerkzeuge oder Nutwerkzeuge stammt.
Ein Bearbeitungszylinderpaar 96; 97 ist im einfachsten Fall durch den Druckzylinder 41 und Gummituchzylinder 43 eines Druckwerks 06 gebildet. In diesem Fall dient ein Druckwerk 06 als Bearbeitungswerk 46. Zum Befestigen des Werkzeugs auf dem Gummituchzylinder 43 dient in diesem Fall die Spanneinrichtung für das Gummituch.
Die Bearbeitungszylinder 96; 97 können auf vielfältige Weise ausgebildet sein.
Nach einer Ausführungsform, die sich besonders für Stanz- und Perforieranwendungen eignet, ist der obere Bearbeitungszylinder 97 als voller Magnetzylinder oder Trägerzylinder mit Magnetsegmenten zur Aufnahme von magnetischen Blechen oder Magnetblechen und der untere Bearbeitungszylinder 96 als oberflächengehärteter Zylinder oder mit einem darauf befestigten gehärteten Blech ausgebildet.
Nach einer anderen Ausführungsform, die sich besonders für Präge- oder Rill- oder Nutanwendungen eignet, ist der obere Bearbeitungszylinder 97 als voller Magnetzylinder oder Trägerzylinder mit Magnetsegmenten zur Aufnahme von magnetischen Blechen oder Magnetblechen und der untere Bearbeitungszylinder 96 als oberflächengehärteter Zylinder oder mit einem darauf befestigten gehärteten Blech oder mit einem Blech mit Hartgummi / Kunststoff ausgebildet.
Der untere Bearbeitungszylinder 96 kann dabei in allen genannten Fällen mit mechanisch, insbesondere form- oder kraftschlüssig wirkenden Werkzeugträgern oder Aufzugträgern versehen sein. Die kraftschlüssig wirkenden Werkzeugträger oder Aufzugträger sind insbesondere magnetisch wirkend ausgebildet.
Dem Bearbeitungszylinder 97 kann auf dessen dem Bearbeitungszylinder 96 abgewandter Seite ein Gegenzylinder 98 zugeordnet sein, der mit dem zweiten Bearbeitungszylinder 97 in Oberflächenkontakt steht. Der Gegenzylinder 98 wird beispielhaft schematisch nur in 1 dargestellt.
Der Gegenzylinder 98 ist dem Bearbeitungszylinder 97 derart zugeordnet, dass bei einer Durchbiegung des Bearbeitungszylinders 97, wie sie bei einer Bearbeitung von Substratbogen im Spalt zwischen den beiden Bearbeitungszylindern 96; 97 auftritt, die Kraftwirkung der resultierenden Biegekraft des zweiten Bearbeitungszylinders 97 den Gegenzylinder 98, vorzugsweise in dessen Mitte oder nahe seiner Mitte trifft.
Der Gegenzylinder 98 kann den gleichen Durchmesser aufweisen, wie der zweite Bearbeitungszylinder 97.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zum Behandeln von Substraten, eine Trenneinrichtung 02 mit einen Transportzylinder 03 und einen Ausbrechzylinder 04, zwischen die das Substrat einführbar ist. Die Trenneinrichtung 02 kann Bestandteil eines Trennwerks 02, insbesondere eines Ausbrechwerks, sein. Das Substrat wird beim Durchlaufen durch den Zylinderspalt zwischen Transportzylinder 03 und Ausbrechzylinder 04 durch mindestens einen Aufzug in mindestens ein Abfallteil und mindestens einen Nutzen getrennt. Der Transportzylinder 03 und/oder der Ausbrechzylinder 04 sind vorzugsweise als Magnetzylinder ausgebildet. Dem Transportzylinder 03 und/oder dem Ausbrechzylinder 04 und/oder den Bearbeitungszylindern 96; 97 kann eine Abschäleinrichtung, die an die Zylinder wahlweise an- oder abstellbar ist, zugeordnet sein.
In der Mantelfläche des Transportzylinders 03 sind vorzugsweise mit Luftversorgungsmittel versorgbare Öffnungen ausgebildet.
Um das Auswechseln von Werkzeugteilen oder Aufzügen zu erleichtern, kann einem oder beiden Bearbeitungszylindern 96; 97 eine Abschäleinrichtung zum Abschälen mindestens eines Werkzeugteils zugeordnet sein.
Die Bearbeitungszylinder 96; 97 sind über Lagerstellen 111; 112 in einem Gestell gelagert. Das Gestell kann als monolithische Gußbox, als Schweißteil oder in anderer geeigneter Form ausgebildet sein. Das Gestell umfasst seitliche Gestellwände 109; 110 in denen die Lagerstellen 111; 112 ausgebildet sind. Die Lagerstellen 111; 112 sind vorzugsweise als Mehrringlager, insbesondere Dreiringlager ausgebildet.
Jedem Bearbeitungszylinder 96; 97 oder einem einzelnen Bearbeitungszylinder 96; 97 kann eine Verstelleinrichtung, insbesondere ein Stellglied, zugeordnet sein, mit der die Rotationsachse 203; 204 des jeweiligen Bearbeitungszylinders 96; 97 in Bezug auf die Rotationsachse 204; 203 des jeweils anderen Bearbeitungszylinders 97; 96 verlagert werden kann. Die Verstelleinrichtung ermöglicht eine Einstellung des Zylinderspalts zwischen den Bearbeitungszylindern 96; 97, z. B. zur Anpassung an die Dicke des zu verarbeitenden Substrates. Die Verstelleinrichtung ist insbesondere derart ausgebildet, dass der Abstand der Bearbeitungszylinder 96; 97 im Bereich der antriebsnahen Gestellwand 109 unabhängig vom Abstand der Bearbeitungszylinder 96; 97 im Bereich der antriebsfernen Gestellwand 110 einstellbar ist. Mit anderen Worten kann durch die Verstelleinrichtung eine Schrägstellung der Bearbeitungszylinder 96; 97 zueinander hergestellt oder ausgeglichen werden.
Die Bearbeitungszylinder 96; 97 werden vorzugsweise einseitig angetrieben, d. h., dass ein Antriebsmoment jeweils nur an einem Ende des jeweiligen Bearbeitungszylinders 96; 97 eingeleitet wird. Zum Antreiben kann ein gemeinsamer Antrieb mit einem Antriebszahnräder umfassenden Zahnradzug oder können mehrere einzelne Antriebe vorgesehen sein. Falls Antriebszahnräder vorgesehen sind, ist vorzugsweise jeweils ein Antriebszahnrad auf einem Schenkel des jeweiligen Bearbeitungszylinders 96; 97 vorzugsweise außerhalb des Gestells oder in einem Hohlraum des Gestells angeordnet. Der Hohlraum kann von einer Gestellwand 109; 110 gegenüber dem Raum des Gestells, der die Bearbeitungszylinder 96; 97 aufnimmt, abgegrenzt sein. Die Antriebszahnräder der beiden Bearbeitungszylinder 96; 97 kämmen vorzugsweise miteinander und sind vorzugsweise über nicht dargestellte weitere Getriebeglieder, insbesondere Zahnräder, mit einem Antriebsmotor verbunden, der als Zentralantrieb ausgebildet sein kann.
Aufgrund der Abhängigkeit der Lage der Bearbeitungszylinder 96; 97 von der Wärmedehnung der Gestellwände 109; 110 ist es erforderlich die Lage der Bearbeitungszylinder 96; 97 relativ zueinander zu erfassen.
Zu diesem Zweck ist eine Messbrücke 199 ausgebildet, die mindestens einen Sensor 201 trägt.
Die Messbrücke 199 kann einer Gestellwand 109; 110 fest zugeordnet sein. Alternativ kann die Messbrücke 199 auch mit einer Lagerstelle 111; 112 eines der Bearbeitungszylinder 96; 97 verbunden sein und über diese jeweilige Lagerstelle 111; 112, insbesondere über deren Außenring, gelagert sein.
Vorzugsweise ist jeder Gestellwand 109; 110 eine jeweilige Messbrücke 199 zugeordnet. Alternativ kann nur eine von zwei dieselben Bearbeitungszylinder 96; 97 tragenden Gestellwänden 109; 110 eine Messbrücke 199 aufweisen.
Der mindestens eine Sensor 201 ist zur Erfassung des Abstandes der Messbrücke 199 zu der Lagerstelle 112; 111 eines Bearbeitungszylinders 97; 96 oder zur Erfassung des Abstandes der Messbrücke 199 zu einer mit einer Lagerstelle 111; 112 des anderen Bearbeitungszylinders 96; 97 verbundenen weiteren Messbrücke 200 oder zur Erfassung des Abstandes zu einem an einem der Bearbeitungszylinder 96; 97 angeordneten Messring 196; 197 ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform, bei der der mindestens eine Sensor 201 zur Erfassung des Abstandes der Messbrücke 199 zu der Lagerstelle 112; 111 eines Bearbeitungszylinders 97; 96 ausgebildet ist, ist die Messbrücke 199 auf der dem Sensor 201 abgewandten Seite mit der Lagerstelle 111; 112 des anderen Bearbeitungszylinders 96; 97 verbunden.
Die Messbrücke 199 kann bei einer Ausführungsform, bei der der mindestens eine Sensor 201 zur Erfassung des Abstandes zu einem an einem der Bearbeitungszylinder 96; 97 angeordneten Messring 196; 197 ausgebildet ist, einer der Gestellwände 109; 110 fest zugeordnet sein und einen zweiten Sensor 202 aufweisen, der zur Erfassung des Abstandes der Messbrücke 199 zu einem an dem anderen der Bearbeitungszylinder 96; 97 angeordneten Messring 196; 197 ausgebildet ist.
Bei einer Ausführungsform, bei der der mindestens eine Sensor 201 zur Erfassung des Abstandes der Messbrücke 199 zu einer mit einer Lagerstelle 111; 112 des anderen Bearbeitungszylinders 96; 97 verbundenen weiteren Messbrücke 200 ausgebildet ist, können die Messbrücke 199 und die weitere Messbrücke 200 zueinander teleskopierbar ausgebildet sein. Die Messbrücke 199 und die weitere Messbrücke 200 sind dabei insbesondere nicht mit einer jeweiligen Gestellwand 109; 110 fest verbunden.
Für die Funktion der Messbrücke 199 und der weiteren Messbrücke 200 ist es unerheblich ob die Messbrücke 199 mit der Lagerstelle 112 des Bearbeitungszylinders 97 oder mit der Lagerstelle 111 des Bearbeitungszylinders 96 oder mit einer der Gestellwände 109; 110 verbunden ist.
Die Messbrücke 199 erstreckt sich vorzugsweise entlang einer virtuellen, rechtwinklig zu den Rotationsachsen 203; 204 der Bearbeitungszylinder 96; 97 zwischen den Rotationsachsen 203; 204 der Bearbeitungszylinder 96; 97 verlaufenden Verbindungslinie. Die Verbindungslinie ist insbesondere eine Verbindungsgerade.
Auch die weitere Messbrücke 200 erstreckt sich, falls eine solche ausgebildet ist, entlang einer virtuellen, rechtwinklig zu den Rotationsachsen 203; 204 der Bearbeitungszylinder 96; 97 zwischen den Rotationsachsen 203; 204 der Bearbeitungszylinder 96; 97 verlaufenden Verbindungslinie, insbesondere Verbindungsgeraden. Die Messbrücke 199 und die weitere Messbrücke 200 sind insbesondere mit zueinander fluchtenden Längsachsen ausgebildet. Die Messbrücke 199 und die weitere Messbrücke 200 können in an den Gestellwänden 109; 110 angeordneten Führungen, insbesondere Linearführungen, geführt sein. Sind die Messbrücke 199 und die weitere Messbrücke 200 zueinander teleskopierbar ausgebildet, können Teile der Messbrücken 119; 200 Führungen, insbesondere Linearführungen, bilden.
Der Messbrücke 199; 200 ist eine zur Temperierung der Messbrücke 199; 200 ausgebildete Temperiereinrichtung 205 zugeordnet. Die Temperiereinrichtung 205 umfasst vorzugsweise mindestens einen von Kühlmittel durchströmten oder durchströmbaren Kanal, der mit der Messbrücke 199 und/oder der weiteren Messbrücke 200 verbunden ist. Der von Kühlmittel durchströmbare oder durchströmte Kanal kann im Inneren der Messbrücke 199 und/oder im Inneren der weiteren Messbrücke 200 ausgebildet sein. Statt eines einzelnen Kanals kann auch eine Vielzahl von Kanälen ausgebildet sein. Ebenso können die Messbrücke 199 und die weitere Messbrücke 200 eigenständig und unabhängig voneinander über Kanäle temperiert werden. Eine Anordnung eines oder mehrerer Kanäle auf der Außenseite einer oder aller Messbrücken 199; 200 ist ebenso möglich.
Die Temperiereinrichtung 205 umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Kühleinrichtungen und/oder eine oder mehrere Heizeinrichtungen. Die eine oder mehrere Kühleinrichtungen und/oder die eine oder mehrere Heizeinrichtungen sind insbesondere an der Messbrücke 199 beziehungsweise der weiteren Messbrücke 200 oder beabstandet von diesen angeordnet. Die Temperiereinrichtung 205 kann einen Temperiermittelkreislauf oder eine an der Messbrücke 199 beziehungsweise der weiteren Messbrücke 200 fixierte Heizplatte oder eine an der Messbrücke 199 beziehungsweise der weiteren Messbrücke 200 fixierte, insbesondere aufgeklebte, Induktionsspule oder ein an der Messbrücke 199 beziehungsweise der weiteren Messbrücke 200 fixiertes, insbesondere aufgeklebtes, Induktionspad oder ein an der Messbrücke 199 beziehungsweise der weiteren Messbrücke 200 fixiertes Peltierelement aufweisen.
Der Sensor 201 ist vorzugsweise ein optischer Sensor oder ein kapazitiver Sensor oder ein induktiver Sensor oder ein Dehnmessstreifen. Wenn der Sensor 201 ein induktiver Sensor ist, kann dieser insbesondere zur Erfassung eines Wirbelfeldes ausgebildet sein.
Insbesondere ist der Sensor 201 zur Erfassung des Abstandes entlang der virtuellen Verbindungslinie, insbesondere Verbindungsgeraden, oder parallel zur virtuellen Verbindungslinie, insbesondere Verbindungsgeraden, ausgebildet.
Im Fall der Ausbildung des Sensors 201 als Dehnmessstreifen, kann eine Seite des Sensors 201 mit der Messbrücke 199 und die andere Seite des Sensors 201 mit der weiteren Messbrücke 200 verbunden sein.
Im Fall der Ausbildung des Sensors 201 als optischer Sensor kann insbesondere ein Lichtstrahl seitlich in einen zu messenden Spalt hinein gerichtet und auf der Lichtquelle gegenüberliegenden Seite des zu messenden Spalts der Sensor 201 angeordnet sein. Der Sensor 201 ist bei dieser Ausführung zur Erfassung der Breite des den Spalt passierenden Lichtstrahls ausgebildet.
Sind der Messbrücke 199 zwei Sensoren 201; 202 fest zugeordnet, die jeweils zur Erfassung des Abstandes der Messbrücke 199 zu einer vorzugsweise als Messring 196; 197 ausgebildeten Außenkontur eines jeweiligen Bearbeitungszylinders 96; 97 ausgebildet sind, ist eine vorzugsweise gleichartige Ausbildung der beiden Sensoren 201; 202 als optische Sensoren oder kapazitive Sensoren oder induktive Sensoren vorgesehen.
Vorzugsweise sind die Messbrücke 199 und/oder die weitere Messbrücke 200 aus einem Material gebildet, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten kleiner als 3 × 10^-6 K^-1 aufweist.
Insbesondere kann die Messbrücke 199 und/oder die weitere Messbrücke 200 aus Invar bestehen oder aus einer Legierung bestehen, die den Invareffekt aufweist.
Vorzugsweise besteht die Messbrücke 199 und/oder die weitere Messbrücke 200 aus einer Legierung, die Eisen und Nickel enthält.
Insbesondere kann die Messbrücke 199 und/oder die oder eine weitere Messbrücke 200 aus einer Legierung bestehen, die mehr als fünfzig Prozent Eisen oder die mehr als sechzig Prozent Eisen oder genau vierundfünfzig Prozent Eisen oder genau vierundsechzig Prozent Eisen enthält.
Der Nickelgehalt der Legierung beträgt vorzugsweise fünfundzwanzig Prozent oder mehr als dreißig Prozent oder genau neunundzwanzig Prozent oder genau sechsunddreißig Prozent. Neben Eisen und Nickel kann die Legierung auch Kobalt enthalten.
Vorzugsweise besteht die Legierung zu mehr als fünfzehn Prozent oder zu genau siebzehn Prozent aus Kobalt.
Die Messbrücke 199 und/oder die weitere Messbrücke 200 können auch aus einem Material bestehen, dass einen größeren einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten als 3 × 10^-6 K^-1 aufweist. Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials der Messbrücke 199 beziehungsweise der weiteren Messbrücke 200 kann dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Stahl oder Gusseinsen entsprechen.
Die Messbrücke 199 und/oder die weitere Messbrücke 200 können auch aus einem Kunstsoff, insbesondere einem kohlefaserverstärkten Kunststoff bestehen.
Aufbauend auf der Erkenntnis, dass sich eine jeweilige Gestellwand 109; 110 auch wegen unterschiedlicher Materialdicken, unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit und der sich daraus ergebenden lokal unterschiedlichen Wärmeleiteigenschaften lokal ungleichmäßig verformen, insbesondere ausdehnen kann, sind die Messbrücke 199 und/oder die weitere Messbrücke 200 derart angeordnet, dass nur die für die Bearbeitungsqualität relevanten Anteile der Verformung, insbesondere Ausdehnung, erfasst werden.
Nach einem Verfahren, das die vorstehend beschriebene Vorrichtung verwenden kann, wird ein den Abstand der Lagerstellen 111; 112 repräsentierender Wert von mindestens einem auf einer Messbrücke 199 angeordneten Sensor 201; 202 erfasst und einer Steuer- oder Regeleinrichtung zum Steuern- oder Regeln des Abstands von Rotationsachsen 203; 204 der Bearbeitungszylinder 96; 97 zuführt, wobei die Messbrücke 199 während der Erfassung des Abstands der Rotationsachsen 203; 204 der Bearbeitungszylinder 96; 97 temperiert wird.
Vorzugsweise wird der den Abstand der Lagerstellen 111; 112 repräsentierende Wert entlang einer virtuellen, rechtwinklig zu den Rotationsachsen 203; 204 der Bearbeitungszylinder 96; 97 zwischen den Rotationsachsen 203; 204 der Bearbeitungszylinder 96; 97 verlaufenden Verbindungslinie erfasst.
Die Steuer- oder Regeleinrichtung umfasst vorzugsweise mindestens ein Stellglied beziehungsweise einen Aktor mit dem die Lage der Rotationsachse 203; 204 des einen Bearbeitungszylinders 96; 97 relativ zu der Lage der Rotationsachse 204; 203 des anderen Bearbeitungszylinders 97; 96 einstellbar ist oder eingestellt wird.
Das Stellglied oder der Aktor kann durch ein oder mehrere verstellbare Lager gebildet sein, wobei das eine oder mehrere Lager eine oder mehrere Lagerstellen 111; 112 eines oder beider Bearbeitungszylinder 96; 97 bilden.
Der Sensor 201 kann den den Abstand repräsentierenden Wert auch mehrfach pro Umdrehung oder in vorgegebenen zeitlichen Abständen oder jeweils nach einer bestimmten Anzahl an Umdrehungen erfassen. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor 201 auch zur Erfassung des Abstandes während des Stillstandes der Bearbeitungszylinder 96; 97 ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist die Mantelfläche eines oder beider Bearbeitungszylinder 96; 97 durch einen austauschbaren Aufzug oder austauschbare Aufzüge gebildet.
Vorzugsweise wird der den Abstand der Lagerstellen 111; 112 repräsentierende Wert mit einem Referenzwert verglichen. Die Steuer- oder Regeleinrichtung steuert vorzugsweise das Stellglied in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleichs an, dass die Lage der Rotationsachse 203; 204 des einen Bearbeitungszylinders 96; 97 relativ zu der Lage der Rotationsachse 204; 203 des anderen Bearbeitungszylinders 97; 96 einstellt oder verändert.
Auch kann nach der Einrichtung der Vorrichtung für einen laufenden Produktionsauftrag der von dem Sensor 201 erfasste Abstandswert gespeichert und als Referenzwert, insbesondere unter Berücksichtigung einer Toleranz, für den Produktionsbetrieb verwendet werden.
Das Stellglied oder der Aktor kann auch als Temperiervorrichtung zur Temperierung einer oder beider Gestellwände 109; 110 auf eine vorgegebene Temperatur oder zu voneinander unabhängigen Temperierung beider Gestellwände 109; 110 und/oder zur Temperierung eines oder beider Bearbeitungszylinder 96; 97 ausgebildet sein.
Nach einer Ausführungsform kann die Temperiervorrichtung zur ausschließlichen Temperierung der antriebsnahen Gestellwand 109, das heißt ohne Temperierung der antriebsfernen Gestellwand 110, ausgebildet sein. In diesem Fall weist die andere Gestellwand 110 keine Temperiervorrichtung auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Temperiervorrichtung zur Temperierung der antriebsnahen Gestellwand 109 sowie zur Temperierung der antriebsfernen Gestellwand 110 ausgebildet sein. Die eine oder mehrere Temperiervorrichtungen sind dabei insbesondere zur Temperierung der jeweiligen antriebsnahen Gestellwand 109 und/oder der antriebsfernen Gestellwand 110 zwischen den Lagerstellen 111; 112 der Bearbeitungszylinder 96; 97 ausgebildet.
Vorzugsweise wird vor Inbetriebnahme oder nach einem längeren Stillstand eine der Gestellwände 109; 110 oder werden beide Gestellwände 109; 110 temperiert. Das Temperieren erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass die antriebsnahe Gestellwand 109 auf eine Temperatur oberhalb der Temperatur der antriebsfernen Gestellwand 110 erwärmt wird. Anschließend wird der Abstand zwischen den Bearbeitungszylindern 96; 97 eingestellt. Das erfolgt vorzugsweise derart, dass der Abstand überall gleiche Werte aufweist, bzw. die Bearbeitungszylinder 96; 97 parallel zueinander ausgerichtet sind. Anschließend kann das Substrat eingeführt und zwischen den Bearbeitungszylindern 96; 97 bearbeitet werden. Vorzugsweise wird die antriebsferne Gestellwand 110 während der Temperierung der antriebsnahen Gestellwand 109 auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur der antriebsnahen Gestellwand 109 temperiert. Die Temperatur der antriebsfernen Gestellwand 110 liegt dabei vorzugsweise über der Umgebungstemperatur. Insbesondere zur Unterstützung des Temperierens bzw. Vorwärmens können während des Temperierens auch die Bearbeitungszylinder 96; 97 angetrieben werden. Weiter bevorzugt wird die antriebsnahe Gestellwand 109 auf einen Sollwert zum Temperieren der antriebsnahen Gestellwand 109 und die antriebsferne Gestellwand 110 auf einen weiteren, von dem Sollwert zum Temperieren der antriebsnahen Gestellwand 109 verschiedenen Sollwert temperiert, wobei der Sollwert zum Temperieren der antriebsnahen Gestellwand 109 und der weitere Sollwert die Temperaturen repräsentiert, die sich bei einem dauerhaften Antreiben der Bearbeitungszylinder 96; 97 in der jeweiligen Gestellwand 109; 110, insbesondere bei einer Umgebungstemperatur zwischen 17 und 23 Grad Celsius, z. B. infolge der Reibungswärme des Antriebs und/oder der Lagerstellen 111; 112 und/oder durch andere Einflüsse, ergeben. Der Sollwert und der weitere Sollwert sind im Idealfall derart gewählt, dass im Dauerlauf die für die beiden Gestellwände 109; 110 eingestellten Temperaturen konstant bleiben, ohne dass es in diesem Zustand einer Temperierung durch die Temperiervorrichtung bedarf. Dieser Zustand wird erreicht, wenn die durch Reibung zugeführt Wärmemenge gleich der Wärmemenge ist, die infolge des Temperaturgefälles der Gestellwände 109; 110 zur Umgebung an die Umgebung abgegeben wird.
Bezugszeichenliste

01: -
02: Trennwerk, Trenneinrichtung
03: Transportzylinder
04: Ausbrechzylinder
05: -
06: Druckwerk
07: Anleger
08: Beschleunigungssystem
09: -
10: -
11: Vorschubrichtung
41: Druckzylinder
42: Bogenführungszylinder, Übergabetrommel
43: Gummituchzylinder
44: Plattenzylinder
45: Farbwerk
46: Bearbeitungswerk
96: Bearbeitungszylinder, erster
97: Bearbeitungszylinder, zweiter
98: Gegenzylinder
109: Gestellwand, antriebsnahe
110: Gestellwand, antriebsferne
111: Lagerstelle
112: Lagerstelle
196: Messring
197: Messring
198: -
199: Messbrücke
200: Messbrücke, weitere
201: Sensor
202: Sensor
203: Rotationsachse (96)
204: Rotationsachse (97)
205: Temperiereinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 103 56 405 A1 [0004]
DE 103 56 413 A1 [0006]
EP 0 281 064 A1 [0007]
WO 2006/117646 A1 [0007]
DE 1 486 958 A [0007]
GB 969,753 A [0007]
DE 10 2016 226 167 A1 [0009]
DE 10 2018 219 708 B3 [0010]
DE 10 2018 219 709 B3 [0011]
DE 10 2018 219 710 B3 [0012]
DE 10 2017 222 716 B3 [0013]

Claims

Vorrichtung zum Behandeln von Substraten umfassend zwei miteinander zusammenwirkende Bearbeitungszylinder (96; 97), die über Lagerstellen (111; 112) in Gestellwänden (109; 110) gelagert sind und zwischen die das Substrat einführbar ist, wobei das Substrat beim Durchlaufen durch im Zylinderspalt wirksame Werkzeugteile aus der Gruppe der Schneidwerkzeuge, Stanzwerkzeuge, Rillwerkzeuge, Perforierwerkzeuge und/oder Nutwerkzeuge eine Bearbeitung erfährt, wobei eine Messbrücke (199) ausgebildet ist, die mindestens einen Sensor (201) trägt, der zur Erfassung des Abstandes der Messbrücke (199) zu der Lagerstelle (112; 111) eines Bearbeitungszylinders (97; 96) oder Erfassung des Abstandes der Messbrücke (199) zu einer mit einer Lagerstelle (111; 112) des anderen Bearbeitungszylinders (96; 97) verbundenen weiteren Messbrücke (200) oder zur Erfassung des Abstandes zu einem an einem der Bearbeitungszylinder (96; 97) angeordneten Messring (196; 197) ausgebildet ist, wobei der Messbrücke (200) eine zur Temperierung der Messbrücke (200) ausgebildete Temperiereinrichtung (205) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung (205) mindestens einen von Kühlmittel durchströmten oder durchströmbaren Kanal umfasst, der mit der Messbrücke (199) und/oder einer oder der weiteren Messbrücke (200) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder der mindestens eine von Kühlmittel durchströmbare Kanal im Inneren der Messbrücke (199) und/oder im Inneren einer oder der weiteren Messbrücke (200) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messbrücke (199) sich entlang einer virtuellen, rechtwinklig zu den Rotationsachsen (203; 204) der Bearbeitungszylinder (96; 97) zwischen den Rotationsachsen (203; 204) der Bearbeitungszylinder (96; 97) verlaufenden Verbindungslinie erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messbrücke (199) an einem Ende mit der Lagerstelle (111) des einen Bearbeitungszylinders (96; 97) und am anderen Ende mit dem Sensor (201) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (201) ein optischer Sensor oder ein kapazitiver Sensor oder ein induktiver Sensor oder ein Dehnmessstreifen ist und der Sensor (201) zur Erfassung des Abstandes entlang der virtuellen Verbindungslinie oder parallel zur virtuellen Verbindungslinie ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oder eine weitere Messbrücke (200) ausgebildet ist und die weitere Messbrücke (200) mit der Lagerstelle (111) des anderen Bearbeitungszylinders (96; 97) und mit dem Sensor (201) verbunden ist und/oder die Messbrücke (199) und die weitere Messbrücke (200) zueinander teleskopierbar ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messbrücke (199) mit einer Gestellwand (109; 110) fest verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Messbrücke (199) zwei Sensoren (201; 202) fest zugeordnet sind und die Sensoren (201; 202) jeweils zur Erfassung des Abstandes der Messbrücke (199) zu einer vorzugsweise als Messring (196; 197) ausgebildeten Außenkontur eines jeweiligen Bearbeitungszylinders (96; 97) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Bearbeitungszylinder (96; 97) ein Bogenhaltesystem zum Fixieren der Vorderkanten von bogenförmigem Substrat aufweist.
Verfahren zum Behandeln von Substraten, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10, wobei zwei miteinander zusammenwirkende Bearbeitungszylinder (96; 97), die über Lagerstellen (111; 112) in Gestellwänden (109; 110) gelagert sind und einen Zylinderspalt bilden, in den Zylinderspalt eingeführtes Substrat beim Durchlaufen durch im Zylinderspalt wirksame Werkzeugteile bearbeiten und ein den Abstand der Lagerstellen (111; 112) repräsentierender Wert von mindestens einem auf einer Messbrücke (199) angeordneten Sensor (201; 202) erfasst und einer Steuer- oder Regeleinrichtung zum Steuern- oder Regeln des Abstands von Rotationsachsen (203; 204) der Bearbeitungszylinder (96; 97) zuführt wird, wobei die Messbrücke (199) während der Erfassung des Abstands der Rotationsachsen (203; 204) der Bearbeitungszylinder (96; 97) temperiert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der den Abstand der Lagerstellen (111; 112) repräsentierende Wert entlang einer virtuellen, rechtwinklig zu den Rotationsachsen (203; 204) der Bearbeitungszylinder (96; 97) zwischen den Rotationsachsen (203; 204) der Bearbeitungszylinder (96; 97) verlaufenden Verbindungslinie liegt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der den Abstand der Lagerstellen (111; 112) repräsentierende Wert mit einem Referenzwert verglichen und von der Steuer- oder Regeleinrichtung ein Stellglied in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleichs angesteuert wird, das die Lage der Rotationsachse (203; 204) des einen Bearbeitungszylinders (96; 97) relativ zu der Lage der Rotationsachse (203; 204) des anderen Bearbeitungszylinders (97; 96) einstellt oder verändert.
Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach Einrichtung der Vorrichtung für einen laufenden Produktionsauftrag der von dem Sensor (201; 202) erfasste Abstandswert gespeichert und als Referenzwert, insbesondere unter Berücksichtigung einer Toleranz, für den Produktionsbetrieb verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (201; 202) den Abstand der Messbrücke (199) zu der Lagerstelle (112; 111) des anderen Bearbeitungszylinders (97; 96) oder zu einer weiteren, mit der Lagerstelle (111; 112) des anderen Bearbeitungszylinders (96; 97) verbundenen Messbrücke (200) erfasst.