Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bedrucken und Stanzen einer Bahn, wobei die Vorrichtung mindestens eine Druckvorrichtung umfasst, wobei in der Druckvorrichtung die Bahn mit einem wiederkehrenden Druckbild mit einer Drucklänge Lb bedruckt wird, und wobei die Bahn im Bereich der mindestens einen Druckvorrichtung eine im Wesentlichen gleichmäßige Druck-Bahngeschwindigkeit v20 aufweist, und wobei die Vorrichtung ein Stanzwerk umfasst, wobei das Stanzwerk eine Stanzlänge Ls aufweist, und wobei mittels dem Stanzwerk ein Muster mit einer Musterlänge Lm ausstanzbar oder einprägbar ist, wobei die Musterlänge Lm kleiner oder gleich der Drucklänge Lb ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bedrucken und Stanzen einer Bahn, wobei die Bahn mittels mindestens einer Druckvorrichtung mit einem wiederkehrenden Druckbild mit einer Drucklänge Lb bedruckt wird, und wobei die Bahn im Bereich der mindestens einen Druckvorrichtung eine im Wesentlichen gleichmäßige Druck-Bahngeschwindigkeit v20 aufweist und in einer Bahnlaufrichtung LR die Druckvorrichtung durchläuft, und wobei die Bahn mittels einem Stanzwerk mit einer Stanzlänge Ls ein Muster mit einer Musterlänge Lm ausgestanzt oder eingeprägt wird, wobei die Musterlänge Lm kleiner oder gleich der Drucklänge Lb ist.
Aus dem Stand der Technik sind Stanzwerke oder Stanzvorrichtungen bekannt, bei denen insbesondere aus bedruckten Bahnen oder Bögen Formen wie beispielsweise Faltschachteln sowohl ausgestanzt als auch die zukünftigen Biegekanten, Aufreißperforationen oder ähnlichen eingeprägt werden.
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In der nachfolgenden Erfindung wird somit nicht zwischen dem Stanzen, bei welchem das Substrat der Bahn durchtrennt wird, und dem Prägen, bei welchem das Substrat der Bahn nicht durchtrennt aber verformt wird, unterschieden, da der einzige, hinsichtlich der vorliegenden Erfindung nicht relevante Unterschied ist, wie hoch die Muster auf der Stanz- oder Prägeform sind und wie tief diese in das Substrat eindringen. Deshalb wird nachfolgend nur der Begriff Stanzen verwendet, wenngleich der Begriff des Prägens eingeschlossen ist.
Bei derartigen Stanzwerken oder Stanzvorrichtungen wird zwischen Flachbettstanzen mit ebener Stanzform und Rotationsstanzwerken mit rotierendem Zylinder unterschieden. Eine Flachbettstanze weist eine maximale Arbeitsbreite auf, ferner weist diese eine maximale Stanzlänge Ls auf, was im Wesentlichen der maximalen Länge des Stanztisches in Durchlaufrichtung entspricht. Die Stanzlänge Ls beschränkt somit die maximal zu stanzende Musterlänge Lm.
Rotationsstanzwerke weisen einen rotierenden Stanzzylinder auf, der mit dem zu stanzenden Bogen oder der zu stanzenden Bahn in Wirkverbindung steht, und umfasst ferner einen Gegendruckzylinder, auf dem sich der zu stanzende Bogen oder die zu stanzende Bahn und teilweise auch das Stanzwerkzeug abstützt. Der Zylinderumfang des Stanzzylinders bestimmt somit die Stanzlänge Ls.
Auf der Mantelfläche des Stanzzylinders wird das Stanzwerkzeug ausgebildet. Dies kann entweder in der Form erfolgen, als dass ein gehärteter Zylinder mit exakt auf das zu stanzende Produkt abgestimmte Stanzlänge Ls auf seiner Oberfläche ein entsprechendes Muster eingearbeitet wird.
Die Herstellung eines derartigen Stanzzylinders mit unveränderlicher Stanzlänge ist extrem Kosten- und Zeitaufwändig. Bei sich ändernder Länge des zu stanzenden Produktes muss jedoch der Zylinderumfang wieder exakt auf die neue Produktlänge abgestimmt werden, es ist folglich ein neuer Stanzzylinder mit entsprechend abgestimmtem Umfang und neu eingearbeitetem Stanzwerkzeug erforderlich.
Eine andere Alternative ist die Verwendung sogenannter Magnetzylinder, das heißt Stanzzylinder mit eingearbeiteten Magneten, so dass als Stanzwerkzeug ein ferromagnetisches Blech mit eingearbeitetem oder aufgebrachtem Stanzwerkzeug verwendet werden kann.
Zwar ist die Herstellung derartiger Stanzbleche als Stanzwerkzeug wesentlich preiswerter als die Herstellung gehärteter Stanzzylinder mit eingearbeitetem zu stanzendem Muster, aber die Problematik ist auch hier, dass aufgrund der anhand des Zylinderdurchmessers vorgegebenen Stanzlänge Ls bei Änderung der Produktlänge ein neuer Magnetzylinder mit entsprechend passendem Umfang und somit mit entsprechend angepasstem Stanzzylinder erforderlich ist, was bei unterschiedlichen zu stanzenden Produktlängen das Vorhandensein, das heißt die Anschaffung, die Bevorratung und die Wartung einer Vielzahl unterschiedlicher Magnetzylinder erforderlich macht, was sehr kostenintensiv ist.
Bei Flachbettstanzen sind im Wesentlichen dieselben Anforderungen wenngleich mit ebenen Stanzwerkzeugen erforderlich.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit welchem mit einer Stanzlänge Ls, wie beispielsweise einem Stanzzylinder mit einem definierten wirksamen Durchmesser und folglich mit einer definierten Stanzlänge Ls, unterschiedlich lange auszustanzende Produkte beziehungsweise unterschiedlich lange Stanzmuster beziehungsweise unterschiedlich lange Musterlängen Lm ohne Tausch des Zylinders bearbeitet werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum formatvariablen Stanzen gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum formatvariablen Stanzen gemäß Anspruch 10 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzlänge Ls des Stanzwerkes größer als die Musterlänge Lm ist, und wobei die Vorrichtung mindestens eine Auslenkvorrichtung zur zyklischen Veränderung der Bahngeschwindigkeit v umfasst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Stanzlänge Ls des Stanzwerkes größer als die Musterlänge Lm ist und wobei die Bahn zur Kompensation der Längendifferenz der Musterlänge Lm zur Stanzlänge Ls durch eine Auslenkvorrichtung zur zyklischen Veränderung der Bahngeschwindigkeit v geführt wird.
Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren haben den Vorteil, dass mit einem Stanzbett oder mit einem Stanzzylinder einer bestimmten Stanzlänge Ls für unterschiedliche Längen von auszustanzenden Produkten beziehungsweise für unterschiedliche Musterlängen Lm und somit für eine Mehrzahl von Produktlängen verwendet werden können, was den Aufwand zur Anschaffung, Bevorratung und Wartung entsprechender Stanzzylinder oder Stanzbette minimiert. Darüber hinaus ist nicht zwingend bei einer Änderung der Produktlänge beziehungsweise der Musterlänge Lm der Stanzzylinder oder das Stanzbett zu tauschen, was die Rüstzeiten deutlich senkt.
Gemäß einer Ausgestaltung umfasst die mindestens eine Auslenkvorrichtung mindestens eine Auslenkwalze, wobei die Auslenkwalze eine dem Stanzzyklus entsprechende Hubbewegung ausführt.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Bahn stromabwärts der Auslenkvorrichtung einen zyklischen Geschwindigkeitsverlauf aufweist, so dass im Falle einer Rotationsstanze die Bahn während der höheren Bahngeschwindigkeit gestanzt werden kann und dass im Falle einer Flachbettstanze die Bahn bei einer Bahngeschwindigkeit von Null gestanzt werden kann, und dass gleichzeitig die Bahn dennoch registerhaltig gestanzt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Auslenkvorrichtung in der Form ausgestaltet ist, dass die Stanz-Bahngeschwindigkeit v10 in Bahnlaufrichtung LR gesehen stromabwärts der Auslenkvorrichtung maximal auf den Wert Null abbremsbar ist.
Dies hat den Vorteil, dass ein Zurückziehen der Bahn nicht erforderlich ist, was insbesondere bei Vorhandensein einer dem Stanzwerk stromabwärts nachfolgenden Querschneideinrichtung oder einem Wiederaufwickler zu Problemen führen kann, da beispielsweise ohne zusätzliche Einrichtung zur Kompensation des Rücklaufes diese Komponenten ein Zurückziehen der Bahn entgegen der Bahnlaufrichtung zu bewältigen hätten.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Das Stanzwerk 10 umfasst einen Stanzzylinder 11 mit einem wirksamen Stanzzylinderdurchmesser ds. Dieser Stanzzylinder 11 trägt zumindest auf einem Teil seiner Mantelfläche ein Stanzwerkzeug 16, welches als Muster entweder in die Mantelfläche des gehärteten Stanzzylinders 11 eingearbeitet ist, oder aber das Stanzwerkzeug 16 ist eine auf einem ferromagnetischen Blech aufgebrachte Stanzform, auf der das Muster angebracht ist. Im zweiten Fall ist der Stanzzylinder 11 ein Magnetzylinder.
Das auf dem Stanzzylinder 11 aufgebrachte Stanzwerkzeug 16 ist beim Stanzen in Wirkverbindung mit dem durch den Stanzzylinder 11 und dem Gegendruckzylinder 13 hindurchlaufenden bahn- oder bogenförmigem Substrat. Bei manchen Stanzwerken 10 kommt noch eine zusätzliche Antriebs- oder Stützwalze zum Einsatz. Antriebsmittel zum rotativen Antreiben der einzelnen Zylinder sind in
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Durch den Stanzzylinderdurchmesser ds ist folglich anhand der Formel Ls = ds x π die Stanzlänge Ls bestimmt. Nach jeder Umdrehung des Stanzzylinders 11 wiederholt sich somit das Muster des Stanzwerkzeuges 16 erneut, so dass der Stanzzylinderdurchmesser ds bei aus dem Stand der Technik bekannten Stanzwerken 10 exakt an die Produktlänge beziehungsweise an die Bogenlänge Lb oder aber an die Drucklänge einer Rollendruckeinheit angepasst werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Stanzlänge Ls ein ganzzahliges Vielfaches der Bogenlänge Lb oder ein ganzzahliges Vielfaches der Drucklänge einer Rollendruckeinheit darstellt, aber eine Veränderung der Bogenlänge Lb, also der Länge des zu stanzenden Musters erfordert in jedem Fall eine Anpassung des Stanzzylinderdurchmessers ds.
Die Bahn 2 wird in der Druckvorrichtung 20 bedruckt. Hierbei ist die zu bedruckende Bahn 2 in Kontakt mit einem Druckzylinder 21. Die Druckvorrichtung 20 ist eine sogenannte formatvariable Druckeinrichtung 20, da diese unterschiedliche Drucklängen Lb verdrucken kann, indem die Druckzylinder 21 getauscht oder Sleeves der Druckzylinder 21 getauscht werden können.
Für die Erläuterung der Erfindung ist es irrelevant, mit welchem Druckverfahren die Bahn 2 bedruckt wird. Ferner ist es für die Erläuterung irrelevant, ob die Bahn 2 mit nur einer Farbe und somit mit nur einem Druckwerk 20 oder mehrfarbig und somit mit einer Mehrzahl von in Laufrichtung LR hintereinander angeordneten Druckwerken 20 bedruckt wird. So kann die Druckvorrichtung 20 beispielsweise als Offsetdruckeinheit und/oder Tiefdruckdruckeinheit und/oder Flexodruckeinheit und/oder als Digitaldruckeinheit wie beispielsweise eine Inkjet-Druckeinheit ausgebildet sein.
Der besseren Anschaulichkeit wegen ist in
Durch den Druckzylinder 21 wird ein Druckbild mit einer Drucklänge Lb auf die Bahn 2 gedruckt, wobei sich die Drucklänge Lb im Wesentlichen nach der Formel Lb = dd x π berechnet.
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Die weitere Wirkungsweise wird nachfolgend zunächst am Beispiel von Druckprodukten mit einer ersten Drucklänge Lb1 erläutert, wobei dem besseren Verständnis wegen die erste Drucklänge Lb1 identisch mit der ersten Musterlänge Lm1 ist.
Die bedruckte Bahn 2 wird zum Einstanzen des Stanzmusters mit der Länge Lm1 gleich Lb1 dem Stanzwerk 10 zugeführt. Auf dem Stanzzylinder 11 des Stanzwerkes 10 ist ein erstes Stanzwerkzeug 16-1 mit einer Stanzwerkzeuglänge Lw1 befestigt, wobei die Stanzwerkzeuglänge Lw1 gleich der ersten Musterlänge Lm1 ist. Der Stanzzylinderdurchmesser ds ist größer als der erste Druckzylinderdurchmesser dd1, weshalb die Stanzlänge Ls größer als die erste Musterlänge Lm1 ist.
Bei einem Durchlaufen der Bahn 2 durch das Stanzwerk 10 ohne zusätzliche Maßnahmen könnte folglich nicht auf jedes Druckbild ein Muster aufgestanzt werden, ferner wäre eine Registerhaltigkeit des Stanzmusters zum Druckbild aufgrund der Abweichung der ersten Drucklänge Lb1 gleich der ersten Musterlänge Lm1 zur Stanzlänge Ls nicht gegeben.
Zur Vermeidung dieser Problematik ist in Laufrichtung LR stromaufwärts des Stanzwerkes 10 eine Auslenkvorrichtung 30 angeordnet, welche beispielhaft zwei Leitwalzen 31 und eine Auslenkwalze 32 umfasst, wobei die Auslenkwalze 32 eine Hubbewegung 33 ausführt. Die Antriebsmittel zur Ausführung einer entsprechenden Hubbewegung 33 sind in
Die in
Bewegt sich jedoch die Auslenkwalze 32 von der punktiert dargestellt unteren Position in die bespielhaft dargestellte obere Position, wird bei entsprechender Geschwindigkeit der Hubbewegung 33 die zugeführte Bahn 2 in die beiden aufsteigenden Substratstrecken zwischen der in Laufrichtung LR gesehen ersten Leitwalze 31 und der Auslenkwalze 32 sowie zwischen der Auslenkwalze 32 und der in Laufrichtung LR gesehen zweiten Leitwalze 31 aufgenommen, so dass in Laufrichtung LR gesehen nach der Auslenkvorrichtung 30 die Bahngeschwindigkeit v entweder vermindert, auf den Wert Null abgebremst oder sogar in der Richtung umgekehrt wird, was einem negativen Wert einer Bahngeschwindigkeit v entspricht.
Wird die Auslenkwalze 32 von der dargestellten oberen Position in die punktiert dargestellte untere Position bewegt, so wird in der Auslenkvorrichtung 30 wieder eine Bahn 2 freigegeben, so dass während dieser Zeit die Bahngeschwindigkeit v10 stromabwärts der Auslenkvorrichtung 30, welche nachfolgend auch als Stanz-Bahngeschwindigkeit v10 bezeichnet wird, größer ist als die Bahngeschwindigkeit v stromaufwärts der Auslenkvorrichtung 30, welche nachfolgend als Druck-Bahngeschwindigkeit v20 bezeichnet wird.
Rotiert der Stanzzylinder 11 mit gleichbleibender Drehzahl, so kann bei Vorliegen der Stanz-Bahngeschwindigkeit v10 die Stanzung der Bahn 2 durch das Stanzwerkzeug 16-1 ausgeführt werden. Hierfür darf keine Relativgeschwindigkeit zwischen der Umfangsgeschwindigkeit des Stanzzylinders 11 und der Bahn 2 vorliegen.
Ist das Stanzmuster mit der ersten Musterlänge Lm1 auf die Bahn 2 aufgebracht, so bewegt sich die Auslenkwalze 32 nach oben, so dass die Bahngeschwindigkeit v stromabwärts der Auslenkvorrichtung 30 verringert, auf den Wert Null gebracht oder sogar umgekehrt wird. Während dieser Zeitspanne rotiert der Stanzzylinder 11 entweder mit gleichbleibender Stanz-Bahngeschwindigkeit v10 als Umfangsgeschwindigkeit weiter oder die Umfangsgeschwindigkeit wird während dieser Zeitspanne sogar noch erhöht. So ist es möglich, dass der nicht mit einem Stanzwerkzeug 16-1 der Stanzwerkzeuglänge Lw1 belegte Abschnitt des Stanzzylinderumfangs eine Relativgeschwindigkeit zur Substratbahn aufweist, so dass bei entsprechender Abstimmung der Geschwindigkeit der Hubbewegung 33 der Auslenkwalze 32, dem Hub der Auslenkwalze 32 und der entsprechenden Taktung die vorlaufende Kante des Stanzwerkzeuges 16 wieder in Übereinstimmung mit der vorlaufenden Kante des Druckbildes gebracht werden kann, so dass das zu stanzende Muster wieder registerhaltig auf das Druckbild gebracht werden kann.
Wird wiederum der Fall angenommen, dass die zweite Musterlänge Lm2 identisch mit der zweiten Drucklänge Lb2 ist, so ist auf demselben Stanzzylinder 11 mit gleichbleibendem Stanzzylinderdurchmesser ds ein zweites Stanzwerkzeug 16-2 mit einer größeren zweiten Stanzwerkzeuglänge Lw2 erforderlich.
Aufgrund der nun geringeren Differenz zwischen der Stanzlänge Ls und der zweiten Musterlänge Lm2, welche im Wesentlichen der zweiten Stanzwerkzeuglänge Lw2 entspricht, ist bei dieser zweiten Produktion nur ein geringerer Hub der Auslenkwalze 32 im Vergleich zur ersten Produktion erforderlich.
Die strichlierte Linie stellt die Druck-Bahngeschwindigkeit v20 und somit die Bahngeschwindigkeit v in dem Bereich in Laufrichtung LR gesehen vor der Auslenkvorrichtung 30 dar. Hierbei ist zu sehen, dass diese Geschwindigkeit im Wesentlichen gleichmäßig ist, da dies in der Regel für den Druckprozess vorteilhaft ist. Der Begriff "im Wesentlichen" ist dahingehend auszulegen, dass aufgrund von Ungleichmäßigkeiten der Substratbahn, Schwankungen der Bahnspannung oder Regelungsungenauigkeiten äußerst geringfügig sein können. Diese sind jedoch in der Regel zu vernachlässigen, weshalb die Druck-Bahngeschwindigkeit v20 als konstant anzunehmen ist.
Die durchgezogene Linie stellt die Stanz-Bahngeschwindigkeit v10 dar, das heißt die Bahngeschwindigkeit v in Laufrichtung LR der Bahn 2 stromabwärts der Auslenkvorrichtung 30 gesehen.
Diese Stanz-Bahngeschwindigkeit v10 ist in dem in
Während dieser höheren Stanz-Bahngeschwindigkeit v10 erfolgt der Stanzvorgang bei einer als Rotations-Stanzwerk ausgebildetem Stanzwerk 10, das heißt, dass bei dieser Stanz-Bahngeschwindigkeit v10 das Stanzwerkzeug 16 in Wirkverbindung mit der Bahn 2 ist.
Nach Abschluss des Stanzvorganges bewegt sich die Auslenkwalze 32 in die obere Position. Während diesem Teil der Hubbewegung 33, nämlich der Aufwärtsbewegung bei der in
Liegt die vorlaufende Kante des Stanzwerkzeuges 16-2 auf der vorlaufenden Kante des Druckbildes und somit auf der Soll-Position für das Stanzmuster, bewegt sich die Auslenkwalze 32 wieder nach unten und gibt die in der Auslenkvorrichtdung 30 gespeicherte Bahn 2 wieder frei, so dass sich erneut die Stanz-Bahngeschwindigkeit v10 stromabwärts der Auslenkvorrichtung 30 einstellt.
Kommt anstelle eines Rotations-Stanzwerkes eine Flachbettstanze zum Einsatz, so ist die grundsätzliche Vorgehensweise identisch, wenngleich invers hinsichtlich der Stanz-Bahngeschwindigkeit v10, da bei einer Flachbettstanze der Stanzvorgang bei sehender Bahn 2 durchgeführt werden muss.
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