DE102014222763B4

DE102014222763B4 - Vorrichtung zum Bestäuben eines Bedruckstoffes

Info

Publication number: DE102014222763B4
Application number: DE102014222763.1A
Authority: DE
Inventors: Steven Flemming
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2034-11-08
Also published as: DE102014222763A1

Abstract

Vorrichtung (11) zum Bestäuben eines Bedruckstoffes (17) mit Puder, mit wenigstens einer von einem Transportweg (10) des Bedruckstoffes (17) durch einen Zwischenraum (14) beabstandeten Bestäubungsdüse (12), gekennzeichnet durch eine in den Zwischenraum (14) emittierende schmalbandige Lichtquelle (15) und einen schmalbandigen Photodetektor (29, 30), der angeordnet ist, um Licht aus dem Zwischenraum (14) zu empfangen, wobei ein Spektralband, in dem die Lichtquelle (15) emittiert, und ein Spektralband, in dem der Photodetektor (29, 30) empfindlich ist, überschneidungsfrei sind, dass das Licht der Lichtquelle (15) zu einem Strahl (16) gebündelt ist, der sich parallel zur Oberfläche des Bedruckstoffs (17) ausbreitet, und dass die Bestäubungsdüsen (12) entlang des Strahls (16) verteilt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestäuben eines Bedruckstoffes mit Puder gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es ist an sich bekannt, einen frisch bedruckten Bedruckstoff wie etwa Bogen in einer Bogenoffsetmaschine mit Puder zu bestäuben, um in einer Bogenablage einen engen Kontakt zwischen der Druckfarbe eines frisch bedruckten Bogens und der Rückseite eines darüber abgelegten Bogens zu verhindern, um so eine oxidative Trocknung der Druckfarbe auch noch nach dem Ablegen der Bogen zu ermöglichen und eine Übertragung der frisch aufgedruckten Farbe auf eine gegenüberliegende Bogenoberfläche zu verhindern.
In der Praxis lagert sich nur ein kleiner Teil des von einer solchen Bestäubevorrichtung abgegebenen Puders tatsächlich bestimmungsgemäß auf dem Bedruckstoff ab, der überwiegende Rest wird verweht. Puder, der zu den Druckplatten der Druckmaschine gelangt, kann dort abrasiv wirken und die Lebensdauer der Druckplatten deutlich herabsetzen. Dass der Puder sich verteilt, kann auch durch Absaugen nicht vollständig verhindert werden. Um eine hohe Druckqualität aufrecht zu erhalten, ist es daher unumgänglich, die Druckmaschine von Zeit zu Zeit zu reinigen.
Durch die JP 2000-326 490 A ist eine Vorrichtung zum Bestäuben eines Bedruckstoffes mit Puder, mit wenigstens einer von einem Transportweg des Bedruckstoffes durch einen Zwischenraum beabstandeten Bestäubungsdüse bekannt.
Durch die US 5 870 189 A ist eine schmalbandige Lichtquelle und ein schmalbandiger Photodetektor bekannt, wobei ein Spektralband, in dem die Lichtquelle emittiert, und ein Spektralband, in dem der Photodetektor empfindlich ist, überschneidungsfrei sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bestäuben eines Bedruckstoffes zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Menge des Puders, die sich in dem durchstrahlten Zwischenraum befindet, anhand der Intensität seiner Ramanemission erfasst und berücksichtigt werden kann. Auf Grundlage dieser Messung können die Zeitabstände, in denen eine Reinigung erforderlich ist, exakt abgeschätzt werden. Besonders sinnvoll ist es, anhand dieser Messung die Abgabe von Puder in Echtzeit zu regeln und auf das zum Schutz der fertigen Druckerzeugnisse erforderliche Mindestmaß zu begrenzen.
Indem das Spektralband, in dem der Fotodetektor empfindlich ist, sich mit dem Spektralband, in dem die Lichtquelle emittiert, nicht überschneidet, können durch Ramanstreuung am Puder frequenzverschobene Photonen im Wesentlichen untergrundfrei nachgewiesen werden.
Da spontane Ramanstreuung überwiegend zu kleineren Wellenzahlen der Photonen hin stattfindet, sollte das Spektralband, in dem der Fotodetektor empfindlich ist, gegenüber dem Spektralband, in dem die Lichtquelle emittiert, zu kleineren Wellenzahlen verschoben sein.
Der Wellenzahlabstand zwischen den Spektralbändern kann einstellbar sein, um eine Anpassung an Puder von unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung zu ermöglichen. Um die Menge des Puders anhand der Intensität der Ramanstreuung effizient detektieren zu können, sollte der Wellenzahlabstand zwischen den Spektralbändern der Wellenzahl eines Phonons des Puders entsprechen.
Das Licht der Lichtquelle ist zu einem Strahl gebündelt, der sich parallel zur Oberfläche des Bedruckstoffes ausbreitet. Indem das Licht die Oberfläche des Bedruckstoffes selbst nicht erreicht, wird eine Verfälschung der Messung durch am Bedruckstoff oder der aufgebrachten Druckfarbe ramangestreutes Licht vermieden, und es werden nur Ramanphotonen erfasst, die an benachbart zur Oberfläche des Bedruckstoffes schwebenden Puderpartikeln gestreut worden sind.
Vorzugsweise ist der Fotodetektor nur für Licht aus einem eng begrenzten, um eine optische Achse zentrierten Winkelbereich empfindlich.
Wenn die optische Achse des Fotodetektors in Ausbreitungsrichtung des Strahls orientiert ist, wird durch den engen Winkelbereich die Empfindlichkeit des Fotodetektors gegen Fremdlicht reduziert, das aus nicht von dem Strahl beleuchteten Raumbereichen herrührt und folglich nur einen störenden Untergrund zur Messung beitragen kann.
Wenn die optische Achse den Strahl kreuzt, kann der enge Winkelbereich zusätzlich für eine ortsaufgelöste Messung der Ramanstreuung genutzt werden.
Eine solche ortsaufgelöste Messung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Vorrichtung mehrere Bestäubungsdüsen umfasst. Wenn ein Kreuzungsbereich der optischen Achse und des Strahls an jeder der Bestäubungsdüsen positionierbar ist, kann die Puderabgabe einer jeden dieser Bestäubungsdüsen einzeln erfasst werden.
Die Bestäubungsdüsen sind entlang des Strahls oder entlang der optischen Achse verteilt. So braucht im ersten Fall nur die optische Achse, im zweiten nur der Strahl verlagert zu werden, um nacheinander Messungen an den einzelnen Bestäubungsdüsen vorzunehmen.
Die Abgabe von Puder durch die wenigstens eine Düse ist vorzugsweise anhand der vom Fotodetektor erfassten Lichtstärke geregelt. Auf diese Weise kann die für einen ausreichenden Schutz der fertigen Druckerzeugnisse erforderliche Pudermenge systematisch ermittelt und anschließend die Abgabe des Puders auf diese Menge beschränkt werden. So kann nicht nur ohne Qualitätseinbuße der Puderverbrauch minimiert werden, sondern auch die Zeitabstände, in denen die Druckmaschine gereinigt werden muss, können verlängert werden, was die Verfügbarkeit der Druckmaschine verbessert und die Arbeitskosten reduziert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Bogenverarbeitungsmaschine mit einer Bestäubevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine Bestäubevorrichtung gemäß einer ersten Ausgestaltung in einer schematischen Draufsicht;
3 einen Schnitt durch die Bestäubevorrichtung entlang der Linie III-III aus 2;
4 ein Ramanspektrum von Ca(OH)₂;
5 einen schematischen Schnitt durch eine Bestäubevorrichtung gemäß einer zweiten Ausgestaltung; und
6 einen schematischen Schnitt durch eine Bestäubevorrichtung gemäß einer dritten Ausgestaltung.
Die in 1 dargestellte Bogenverarbeitungsmaschine umfasst einen Bogenanleger 01, eine Bogenanlage 03 und eine Bogenauslage 08. Zwischen dem Bogenanleger 01 und der Bogenauslage 08 sind sogenannte Werke angeordnet, die beispielsweise als Druckwerk, Lackwerk, Trockenwerk, Kalandrierwerk oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet sind. 1 zeigt exemplarisch zwei Druckwerke 05, 06 und ein Lackwerk 07.
Für Schön- und Widerdruck kann ein Bogenwender an geeigneter Stelle zwischen die diversen Werke eingefügt sein.
Die Bogenauslage 08 umfasst zwei endlos umlaufende Greiferketten 02, deren Greifer 04 fertig bedruckte Bogen vom letzten Werk der Druckmaschine, hier dem Lackwerk 07, übernehmen, um sie auf einen Bogenstapel 09 auszulegen. An einem Transportweg 10, den die Bogen in der Bogenauslage 08 durchlaufen, können an sich bekannte, hier nicht dargestellte Trocknereinrichtungen angeordnet sein. Am Transportweg 10 befindet sich ferner eine Bestäubevorrichtung 11. Die Bestäubevorrichtung 11 umfasst mehrere über die Breite des Transportwegs 10 hinweg verteilte Bestäubungsdüsen 12, die Luft und Puder gegen die an der Bestäubevorrichtung 11 vorbei transportierten Bogen blasen. Der sich dabei auf den Bogen ablagernde Puder dient dazu, einen allzu engen Kontakt der Bogen auf dem Bogenstapel 09 zu verhindern, durch den es zu einer Übertragung von noch nicht vollständig trockener Druckfarbe von einem Bogen auf den anderen oder zum Zusammenkleben von Bogen kommen könnte.
Die Düsen 12 sind hier in einem sich unter dem Transportweg 10 erstreckenden Leitblech 13 angeordnet, um den Puder gegen die Unterseite der Bogen 17 zu blasen und gleichzeitig ein Luftkissen zu erzeugen, das einen Zwischenraum 14 (siehe 3) zwischen den Bogen 17 und dem Leitblech 13 offenhält. 2 zeigt eine Draufsicht auf dieses Leitblech 13 gemäß einer ersten Ausgestaltung der Bestäubevorrichtung.
Ein Laser 15 ist neben dem Transportweg 10 angeordnet, um einen schmalbandigen monochromatischen Strahl 16 in den Zwischenraum 14 zu emittieren. Der Strahl könnte unmittelbar über den Austrittsöffnungen der Düsen 12 entlang geführt sein; im hier betrachteten Fall und wie auch anhand des schematischen Querschnitts der 3 deutlich zu erkennen, verläuft der Strahl 16 in Laufrichtung L der Bogen 17 kurz hinter der Reihe von Düsen 12, in einer Vertiefung 18 des Leitblechs 13, wo er von den Düsen 12 ausgehende, durch die bewegten Bogen 17 in deren Laufrichtung L abgelenkte Puderfahnen 19 kreuzt und darin enthaltene Puderpartikel zur Ramanstreuung anregt.
Ein dichroitischer Spiegel 20 lenkt den Strahl 16 in den Zwischenraum 14. An den Puderpartikeln ramangestreutes Licht, das sich entgegengesetzt zum Strahl 16 ausbreitet, passiert den Spiegel 20, um von einem schmalbandigen Photodetektor 29, hier gebildet durch ein Spektrometer 22 und ein lichtstarkes Teleobjektiv 21, dessen optische Achse sich mit dem Strahl 16 deckt und das das ramangestreute Licht auf den Eingang des Spektrometers 22 bündelt.
Das Spektrum des ramangestreuten Lichtes ist charakteristisch für das Material, aus dem der Puder besteht. In Betracht kommen insbesondere kalk- oder stärkehaltige Puder. 4 zeigt exemplarisch das Ramanspektrum von Ca(OH)₂. Die stärkste Linie dieses Spektrums findet sich bei einer Wellenzahl von ca. 360 cm^–1, sie entspricht einem Phonon der Streckschwingung der OH-Bindung des Ca(OH)₂. Wenn das Spektrometer 22 auf diese Linie abgestimmt ist, ist sein Ausgangssignal repräsentativ für die Konzentration von Ca(OH)2-haltigem Puder im Zwischenraum 14.
Um mit hoher Empfindlichkeit nachweisbar zu sein, sollte diese stärkste Linie des Ramanspektrums im sichtbaren oder NIR-Wellenlängenbereich, bei einer Wellenzahl von mindestens 1000 cm^–1, liegen. Folglich sollte die Wellenzahl des anregenden Lasers 15 mindestens 1360 cm^–1 betragen. Ein frequenzverdoppelter Nd:YAG-Laser oder ein Halbleiterlaser auf InGaN-Grundlage ist hier geeignet.
Das Ausgangssignal des Spektrometers 22 kann von einer Regelschaltung 23 genutzt werden, um die Abgabe des Puders in den Zwischenraum 14 auf einen Sollwert zu regeln, zum Beispiel durch Regeln der Leistung eines Kompressors 24, der die Düsen 12 mit Druckluft beaufschlagt, oder Regeln des Durchsatzes einer Fördervorrichtung 25, die den Puder in eine sich vom Kompressor 24 zu den Düsen 12 erstreckende Verteilerleitung 26 einspeist.
5 zeigt eine zweite Ausgestaltung der Bestäubevorrichtung in einem Schnitt senkrecht zur Laufrichtung L der Bogen 17. Auch hier sind die Düsen 12 wie in 3 gezeigt in ein Leitblech 13 eingelassen, um im Zwischenraum 14 zwischen diesem und den Bogen 17 ein Luftkissen aufzubauen und den Puder von unten gegen die Bogen 17 zu blasen, und in Laufrichtung der Bogen 17 hinter den Düsen 12 ist in dem Leitblech 13 eine Vertiefung 18 gebildet, durch die die Schnittebene der Fig. verläuft und in der sich der Laserstrahl 16 parallel zu den Bogen 17 und quer zur Laufrichtung L ausbreitet.
Ein schmalbandiger Photodetektor 30 umfasst hier ein Objektiv 28, einen Umlenkspiegel 27 und ein Spektrometer 22. Das Objektiv 28 und der Umlenkspiegel 27 sind in der Vertiefung 18 angeordnet, um Ramanstreulicht aufzufangen, das sich quer zum Strahl 16 ausbreitet. Der Blickwinkel des Objektivs 28 ist eng um seine senkrecht zum Strahl 16 ausgerichtete optische Achse 31 begrenzt, so dass es jeweils nur einen kurzen Abschnitt des Strahls 16 auf den Eingang des Spektrometers 22 abbildet. Wenn dieser Abschnitt nicht länger ist als der Abstand zwischen zwei benachbarten Düsen 12, dann kann die Puderfahne 19 einer jeden Düse 12 einzeln untersucht werden, indem das Objektiv 28 und der Umlenkspiegel 27 in der Vertiefung in Richtung des Strahls 16 von einer Puderfahne 19 zur anderen verfahren werden. Auf diese Weise kann nicht nur die Gesamtpuderabgabe überwacht werden, sondern die Dichte der Puderfahne 19 jeder einzelnen Düse 12, so dass, falls an einer Düse 12 zum Beispiel eine Verstopfung sich abzeichnet, geeignete Maßnahmen zu deren Beseitigung veranlasst werden können.
6 zeigt in einem zu 5 analogen Schnitt eine Variante der Bestäubevorrichtung, bei der in das Leitblech 13 eingelassene Düsen lediglich zur Erzeugung eines Luftkissens unter den Bogen 17 dienen, während Puder ausstoßende Düsen 12 über dem Transportweg 10 der Bogen 17 angeordnet sind. Dieser Aufbau bietet die Möglichkeit, den Laserstrahl 16 unmittelbar an den Austrittsöffnungen der Düsen 12 entlang zu führen, wo die Puderdichte am höchsten und dementsprechend auch das stärkste Ramansignal zu gewinnen ist. Das Objektiv 28 und der Umlenkspiegel 27, die das Ramanstreulicht auf das Spektroskop 22 lenken, sind bezogen auf die Laufrichtung der Bogen 17 vor den Düsen 12 angeordnet, so dass sich deren Puderfahnen im Wesentlichen vom Objektiv 28 fort ausbreiten.
Bezugszeichenliste

01: Bogenanleger
02: Greiferkette
03: Bogenanlage
04: Greifer
05: Druckwerk
06: Druckwerk
07: Lackwerk
08: Bogenauslage
09: Bogenstapel
10: Transportweg
11: Bestäubevorrichtung
12: Düse
13: Leitblech
14: Zwischenraum
15: Laser
16: Strahl
17: Bogen
18: Vertiefung
19: Puderfahne
20: Spiegel
21: Objektiv
22: Spektrometer
23: Regelschaltung
24: Kompressor
25: Fördervorrichtung
26: Verteilerleitung
27: Umlenkspiegel
28: Objektiv
29: Photodetektor
30: Photodetektor
31: Optische Achse

Claims

Vorrichtung (11) zum Bestäuben eines Bedruckstoffes (17) mit Puder, mit wenigstens einer von einem Transportweg (10) des Bedruckstoffes (17) durch einen Zwischenraum (14) beabstandeten Bestäubungsdüse (12), gekennzeichnet durch eine in den Zwischenraum (14) emittierende schmalbandige Lichtquelle (15) und einen schmalbandigen Photodetektor (29, 30), der angeordnet ist, um Licht aus dem Zwischenraum (14) zu empfangen, wobei ein Spektralband, in dem die Lichtquelle (15) emittiert, und ein Spektralband, in dem der Photodetektor (29, 30) empfindlich ist, überschneidungsfrei sind, dass das Licht der Lichtquelle (15) zu einem Strahl (16) gebündelt ist, der sich parallel zur Oberfläche des Bedruckstoffs (17) ausbreitet, und dass die Bestäubungsdüsen (12) entlang des Strahls (16) verteilt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektralband, in dem der Photodetektor (22) empfindlich ist, gegenüber dem Spektralband, in dem die Lichtquelle (15) emittiert, zu kleineren Wellenzahlen verschoben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenzahlabstand zwischen den Spektralbändern einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenzahlabstand der Wellenzahl eines Phonons des Puders entspricht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Photodetektor (29, 30) nur für Licht aus einem eng begrenzten, um eine optische Achse (31) zentrierten Winkelbereich empfindlich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (16) sich entlang der optischen Achse des Photodetektors (29) ausbreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse (31) des Photodetektors (30) den Strahl (16) kreuzt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Bestäubungsdüsen (12) umfasst und ein Kreuzungsbereich der optischen Achse (31) und des Strahls (16) an jeder der Bestäubungsdüsen (12) positionierbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabe von Puder durch die wenigstens eine Düse (12) anhand der vom Photodetektor (29, 30) erfassten Lichtstärke geregelt ist.