Kantendruckmaschine

Abstract

 Die Kantendruckmaschine dient zum Aufdrucken von Prägefolien im Flachdruckverfahren auf den Randbereich einer bandförmigen textilen Stoffbahn (1). Sie weist einen ebenen Drucktisch (4) auf, sowie eine erste, unter dem Drucktisch (4) angeordnete stationäre Zugwalze (2) für die Zuführung, sowie eine zweite stationäre Zugwalze (7) für die Wegführung der Stoffbahn (1). Ein Wagen (8), der über den Zugwalzen (2,7) in deren Laufrichtung hin und her bewegbar geführt ist, ist endseitig mit je einer Leitwalze (5,6) bestückt. Deren Tangenten verlaufen längs der Oberfläche des Drucktisches (4), wobei die zugeführte Stoffbahn (1) nach Umwindung der ersten Zugwalze (2) an die Unterseite der ersten Leitwalze (5) und um diese herum auf den Drucktisch (4) geführt ist. Hinter dem Drucktisch (4) ist die Stoffbahn (1) um die dortige zweite Leitwalze (6) geführt und hernach von oben um die zweite Zugwalze (7) weggeführt. Der Wagen wird über über einen Exzenterhebel hin und her bewegt, sodass mit jeder Pendelbewegung des Wagens ein temporärer Stoffbahnstillstand auf den Drucktisch (4) bewirkt wird, der für die Durchführung des Kantendruckvorganges nötig ist.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kantendruckmaschine, mit welcher die Kantenbereiche eines bandförmigen Textilstoffes einfach und kostengünstig bedruckbar sind.

[0002] Der Kantendruck bei Textilstoff ist heute mehr gefragt denn je und nimmt ständig an Bedeutung zu, sei es zur Qualitätsbezeichnung (Image) oder zur Bezeichnung des Waren-Ursprungs infolge der Globalisierung der Wirtschaft und damit auch zur Bezeichnung der Textilhersteller. Der Einsatz einer effizient arbeitenden Kantendruckmaschine am Ausgang einer Produktionslinie wird heute oftmals geradezu unentbehrlich.

[0003] Die Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, eine Kantendruckmaschine anzugeben, welche ohne Überwachung effizient arbeitet, eine saubere DruckQualität bietet, sei es in Goldfarbe oder jeder anderen beliebigen Farbe, und die im Flachdruckverfahren mit Prägefolien arbeitet, weil mit solchen eine unabhängig vom Bedruckstoff in gleicher Weise hervorragende Druckqualität erzielbar ist, egal ob der Druck auf feinste Seide, Wollstoffe, Baumwollstoffe oder selbst auf dickste Filze aufgebracht wird.

[0004] Diese Aufgabe wird gelöst von einer Kantendruckmaschine zum Aufdrucken von Prägefolien im Flachdruckverfahren auf den Randbereich einer bandförmigen textilen Stoffbahn, welche Kantendruckmaschine einen ebenen Drucktisch aufweist, sowie eine erste, unter dem Drucktisch angeordnete stationäre Zugwalze für die Zuführung, sowie eine zweite stationäre Zugwalze für die Wegführung der Stoffbahn, wobei sich diese Kantenmaschine durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 auszeichnet.

[0005] In den Zeichnungen ist eine solche Maschine in mehreren Ausführungen schematisch dargestellt und sie wird nachfolgend anhand dieser Zeichnungen beschrieben und ihre Funktion wird erläutert. Dazu werden auch die geometrischen Grundlagen geliefert, welche die Steuerung der Stoffzuführung verständlich machen.
Es zeigt:

Figur 1:

Eine Kantendruckmaschine in einer Basisausführung von der Seite her gesehen;

Figur 2:

Die Geometrie des Antriebs der Laufwalzen des Wagens;

Figur 3:

Ein Schema zum Aufzeigen der Wegstreckenverlängerung der Stoffbahn beim Verschieben der Laufwalze des Wagens nach links;

Figur 4:

Eine Kantendruckmaschine für eine Arbeitsweise von Rolle zu Rolle bzw. Grosskaule zu Grosskaule;

Figur 5:

Eine Kantendruckmaschine für eine Arbeitsweise von Stapel zu Stapel.

Figur 6:

Schematisch den Aufbau des Druckhubes;

Figur 7:

Den Druckaufbau und seine Geometrie.

[0006] Die Figur 1 zeigt eine einfachste Ausführung der Kantendruckmaschine, das heisst die Basisausführung von der Seite her gesehen. Der Textilstoff 1 wird hier von links über eine angetriebene Zugwalze 2, ab einer Kleinrolle, ab einem Stapel oder ab einer Grosskaule der Maschine kontinuierlich zugeführt, und das Bedrucken erfolgt hernach mittels eines Druckapparates 3 mit Druckstempel von oben auf den ebenen Drucktisch 4. Weil der Textilstoff 1 kontinuierlich fährt, muss künstlich ein kurzer Stillstand des Textilstoffes 1 auf dem Drucktisch 4 bewirkt werden, während dessen der Druckvorgang abgewickelt werden kann. Dieser kurzzeitige Stillstand des vorbeifahrenden Textilbandes 1 wird erzeugt, indem zwei in einem bestimmten Rhythmus pendelnde, antriebslose Leitwalzen 5,6 in einer ganz bestimmten Weise auf einem Wagen in einer Pendelbewegung hin und her bewegt werden, wonach die Stoffbahn über die zweite Zugwalze 7 direkt zur Aufrollung geführt wird. Der Wagen wird durch einen Kurbeltrieb angetrieben bzw. gesteuert, wie er aus Figur 2 hervorgeht. Der Wagen ist auf Rollen gelagert und möglichst leicht gebaut, damit die Beschleunigungskräfte möglichst gering bleiben. Die Leitwalzen 5,6 bewirken durch die ganz spezifische Pendelbewegung des Wagens, dass die Stoffbahn im Bereich des Druckapparates 3 für einen Moment lange stillsteht, während auf der anderen Seite der Maschine die Stoffbahn die Maschine wiederum kontinuierlich verlässt. Während des kurzen Stoffstillstandes läuft also die Abrollung aus der Zugwalze 2 einerseits sowie hinter dem Druckapparat 3 die Aufrollung über die als Nachzugwalze wirkende Zugwalze 7 kontinuierlich ohne jeglichen Stoffverzug weiter, das heisst dort bewegt sich die Stoffbahn stets gleichförmig. Die Geschwindigkeit der einlaufenden Stoffbahn muss so kompensiert werden, dass sich nach dem Abrollen ab der Laufwalze 5 aufgrund der Bewegung derselben eine Geschwindigkeit Null relativ zum Drucktisch 4 einstellt. Um das zu erreichen, muss sich zunächst die lose Leitwalze 5 links im Bild so rasch nach links verschieben, dass Stoffbahn auf ihrer Oberseite relativ zum Drucktisch 4 stillsteht. Und diese Verschiebebewegung muss so lange anhalten, wie der Druckvorgang Zeit erfordert. Gleichzeitig muss sich auch die Laufwalze 6 rechts im Bild ebenfalls nach links bewegen, um gerade soviel Stoff zum Aufrollen gegen rechts hin freizugeben, dass diese Aufrollung während des Stillstandes kontinuierlich verläuft. Weil diese Laufwalze 7 zuvor nach rechts pendelte, wurde dabei eine Stoffbahn-Längenreserve geschaffen, die jetzt während des Stoffbahnstillstandes wieder aufgebraucht wird, um die kontinuierliche Aufrollung zu gewährleisten. Diese parallele Pendelbewegung der beiden Zugwalzen 5,6 ist komplett mechanisch gesteuert und daher in der Konstruktion einfach, wenngleich die Steuerung aufgrund der geometrischen Verhältnisse so einfach nicht ist. Sie wird später noch genau erläutert.

[0007] Der Druckapparat 3 arbeitet mit einem flachen Drucksatz. Dieser kann aus normalen Buchdrucktypen zusammengestellt werden oder aus einem LOGO bestehen. Es ist deshalb nicht erforderlich, spezielle Klischees gravieren zu lassen, wie dies beim Rotationsdruck nötig ist. Dies gibt der Maschine eine grössere Flexibilität und «Bewegungsfreiheit» und ermöglicht es, sämtliche Kundenwünsche in Bezug auf den Kantendruck zu erfüllen.

[0008] Beim Foliendruck wird das Satzschiff elektrisch geheizt. Da die Arbeitstemperatur bei verschiedenen Folienarten und auch bei verschiedenen Gewebequalitäten unterschiedlich ist, kann diese durch einen Regelthermostaten optimal eingestellt werden. Zur Kontrolle ist ein Thermometer eingebaut. Der Vorschub der Druckfolie erfolgt automatisch und kann je nach Schrifthöhe eingestellt werden. Der Folienverschleiss ist daher äusserst gering im Gegensatz zum Rotationsdruck-Verfahren. Alle Teile können mit wenigen Handgriffen ohne Werkzeuge ausgebaut werden. Eine mechanische Einrichtung ermöglicht ferner, dass wahlweise in Druckabständen von zum Beispiel 1, 2 oder 3 Metern (oder Yard) gestempelt wird. Damit der Druck genau auf die Webkante gerichtet werden kann, wird der Druckkopf automatisch der Kante entlang geführt, gesteuert durch einen optischen Kantenfühler. Die handelsübliche Abmessung von Druckfolie ist 60cm in der Breite und 122m lang auf einer Rolle. Der Anwender kann diese Rollen selbst auf die gewünschte Breite teilen, entsprechend der zu druckenden Textlänge (= X + 10mm). Die Fläche des Schriftzuges beträgt typischerweise 90mm x 5mm = 450mm².

[0009] Die nachfolgenden geometrischen Grundlagen werden anhand der Figur 2 aufgezeigt, welche den Antrieb der linken Laufwalze 5 zeigt. Dieser Antrieb erfolgt über einen Exzenter, wodurch ein Hebel 9 mit Länge r gebildet ist, welcher sich um eine Achse dreht, und der Winkel zwischen der Ebene, in welcher die Laufwalze 5 sich hin und her bewegt, und dem Hebel 9 mit Länge r ist mit ϕ bezeichnet. Der momentane Abstand zwischen der Achse des Hebels 9 und der Laufwalze 5 ist x. Wenn der Hebel 9 ganz in die Verschiebeebene der Laufwalzenachse abgeschwenkt ist, so beträgt der Abstand zwischen dem Nullpunkt der Laufwalzenachse und der Hebelachse s + x. Der kleine Buchstabe / bezeichnet den Abstand vom Ende des Hebels 9 bis zur Achse der Laufwalze 5. Dann gilt folgende Beziehung:


Für den Weg s der Laufwalze gilt dann folgende Formel, wobei die Beziehung gilt:




Oder auch in Anlehnung an die obere Formel:


Die Geschwindigkeit der Laufwalze ergibt sich dann zu


Und ihre Beschleunigung ergibt sich zu:

[0010] Die Figur 3 zeigt ein Schema der Zugwalze für die Stoffbahnzufuhr und die obere linke Laufwalze. Wird die innere Tangente C-D in Richtung B-D, um den Betrag r₁ parallel verschoben, so entsteht ein neues Dreieck ABE. Die Länge der Tangente zwischen den beiden Walzen misst dann:


Der Winkel β beträgt:

[0011] Somit beträgt die Stofflänge vom Punkt F in der Position 1500 Uhr an der unteren Zugwalze aus bis zur oberen Laufwalze, dann im Uhrzeigersinn um diese herum und tangential weg bis hin zum Punkt G:

[0012] Durch die Wagenbewegung verändern sich die Tangentenlänge zwischen den Walzen und das Mass der Umschlingung. Diese Änderung ist nicht linear, wie die nachstehende Grafik zeigt. Betrachtet man die Symmetrieachse der Maschine, so stellt man fest, dass die Längenänderung zwischen den Punkten F-G und F'-G nicht dieselbe ist. Das heisst, dass je nach Konstruktionsanordnung die Ware gespannt wird und über die Walzen rutscht. Der Stoffeinzug in der Endstellung beträgt 1676.4 mm unter Berücksichtigung den nachstehenden Eingabedaten. In der Mittelposition hat sich der Einzug um 3.0mm verringert. Das bedeutet einen Verzug von 0.18%. Elastische Ware wird problemlos laufen, bei unelastischer Ware dürfte es zum Durchrutschen kommen. Durch ein zusätzliches Walzenpaar resp. eine Erhöhung des Vertikalabstands auf 450 mm wird dieser Effekt beseitigt bzw. auf 1 mm reduziert.

Durchmesser grosse Walze	160.00 [mm]
Durchmesser kleine Walze	70.00 [mm]
Hub	80.00 [mm]
Abstand Walzenpaar Wagen	900.00 [mm]	(2 x a)
Abstand Walzenpaar Transport	535.00 [mm]	(2 x b)
Vertikalabstand Walzenpaare	200.00 [mm]	c
Länge	182.5 [mm]	d

[0013] Der bestehende Oszillator wird über eine gleichförmig angetriebene Welle angetrieben. Die Exzenterhebel 9 werden an den Wellenenden formschlüssig befestigt. Dieser Formschluss erfordert eine genaue Fertigung und erlaubt keine Justierung. Das hat den Vorteil, dass während dem Betrieb keine Veränderung der Einstellung möglich ist. Sowohl der Transportwalzenantrieb als auch der Wagenantrieb werden von derselben Welle angetrieben. Die Transportwalzen werden im Verhältnis 15:48 (0.3125) und der Wagenantrieb mit 32:40 21:43 20:50 (0.15627) angetrieben. Das ergibt in der Übersetzung den Faktor 2.0 (resp. 1.999). Der Druckkopf darf maximal während 60° der Hebelbewegung im Kontakt mit dem Material stehen. Die Daten gelten für den Rapport von 1.005m. Das heisst, dass während einem Sechstel der Hubzeit gedruckt werden kann. Bei 60m/min Stoffbahngeschwindigkeit verbleiben 0.16 Sekunden für den Druckprozess. Dieses Maschinenprinzip mit einer Kompensation des Wareneintrages durch eine Wagenbewegung mit zwei Laufwalzen kann an verschiedenen Kantendruckmaschinen eingesetzt werden.

[0014] In Figur 4 ist das Prinzip an einer Kantendruckmaschine für eine Arbeitsweise von Rolle zu Rolle oder Grosskaule 15 zu Grosskaule 15 realisiert. Das an den Kanten zu bedruckenden Textilband 1 wird also ab einer Textilrolle kontinuierlich zugeführt. Um die Kantendruckmaschine für eine kontinuierliche Arbeitsweise an einer Textilmaschine nachzuschalten, ist es nötig, mögliche Bahnlauf-Schwankungen aufzufangen. Hierzu sind hier eine Reihe von Ausgleichswalzen 10,11 installiert. Die unteren Ausgleichswalzen 10 sind an Hebeln 12 gelagert, die federbelastet sind. Auf der Gegenseite der Lagerung der Hebel können auch Gegengewichte 13 angeordnet sind, um die Stoffbahn nach bedarf zu belasten bzw. zu spannen. In Figur 5 ist die Kantendruckmaschine sie für eine Arbeitsweise von Stapel zu Stapel zwischen zwei solche Stapel 16,17 eingebaut.

[0015] Die Einstellung der Druckdauer ist für den möglichst effizienten Betrieb der Maschine notwendig. Durch eine Koppelung der Druckdauer an die Maschinengeschwindigkeit verändert sich die Anpressdauer und sie muss deshalb ebenfalls eingestellt werden können. Die Einstellung erfolgt über das Prinzip mit dem Begrenzen einer Sinuskuve oder der sinusähnlichen Kurve. Der Anpressdruck soll so eingestellt werden, dass möglichst hohe Drucke erzielt werden können. Eine Beschädigung des Mechanismus durch Fahren auf Block muss verhindert werden.

[0016] Mit einer Hebelanordnung wie sie in Figur 6 gezeigt ist, kann ein Verstellmechanismus erreicht werden. Unter der Annahme, dass Winkel α maximal ist, wenn der Exzenter auf der Position 0 steht, kann der Hub A mit folgender Formel ausgedrückt werden, wobei auch die Figur 7 herangezogen wird:


Nach dem Cosinus-Satz gilt:








Der Anpressdruck kann mittels des Winkels zwischen den Hebeln eingestellt werden.

Ansprüche

1. Kantendruckmaschine zum Aufdrucken von Prägefolien im Flachdruckverfahren auf den Randbereich einer bandförmigen textilen Stoffbahn (1), welche Kantendruckmaschine einen ebenen Drucktisch (4) aufweist, sowie eine erste, unter dem Drucktisch (4) angeordnete stationäre Zugwalze (2) für die Zuführung, sowie eine zweite stationäre Zugwalze (7) für die Wegführung der Stoffbahn (1),
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Wagen (8), der über den Zugwalzen (2,7) in deren Laufrichtung hin und her bewegbar geführt ist, endseitig mit je einer Leitwalze (5,6) bestückt ist, deren Tangenten längs der Oberfläche des Drucktisches (4) verlaufen, wobei die zugeführte Stoffbahn (1) nach Umwindung der ersten Zugwalze (2) an die Unterseite der ersten Leitwalze (5) und um diese herum auf den Drucktisch (4) geführt ist, und dass sie hinter dem Drucktisch (4) um die dortige zweite Leitwalze (6) und hernach von oben um die zweite Zugwalze (7) weggeführt ist, und wobei der Wagen über einen Exzenterhebel (9) hin und her bewegbar ist, sodass mit jeder Pendelbewegung des Wagens ein temporärer Stoffbahnstillstand auf den Drucktisch (4) bewirkbar ist, für die Durchführung des Kantendruckvorganges.

2. Kantendruckmaschine zum Aufdrucken von Prägefolien im Flachdruckverfahren auf den Randbereich einer bandförmigen textilen Stoffbahn (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Thermometer mit Regelthermostat eingebaut ist, zur Einstellung der optimalen Temperatur des Druckstockes für verschiedene zu bedruckende Gewebequalitäten.

3. Kantendruckmaschine zum Aufdrucken von Prägefolien im Flachdruckverfahren auf den Randbereich einer bandförmigen textilen Stoffbahn (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Vorschub der Druckfolie steuerbar ist, zur Realisierung verschiedener Schriftgrössen.

4. Kantendruckmaschine zum Aufdrucken von Prägefolien im Flachdruckverfahren auf den Randbereich einer bandförmigen textilen Stoffbahn (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine mechanische Einrichtung vorhanden ist, zum wahlweisen Einstellen der Druckabstände längs des Randes der zu bedruckenden Textilbahn.

5. Kantendruckmaschine zum Aufdrucken von Prägefolien im Flachdruckverfahren auf den Randbereich einer bandförmigen textilen Stoffbahn (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein optischer Kantenfühler vorhanden ist, zur Steuerung des Druckkopfes, sodass diese automatisch der Kante entlang führbar ist.

6. Kantendruckmaschine zum Aufdrucken von Prägefolien im Flachdruckverfahren auf den Randbereich einer bandförmigen textilen Stoffbahn (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Auffangen von möglichen Bahnlauf-Schwankungen eine Reihe von Ausgleichswalzen (10,11) installiert sind, wobei die unteren Ausgleichswalzen (10) an Hebeln (12) gelagert und federbelastet sind.

Zeichnung