用于将转移薄膜的转移层的至少一个表面部段加设至材料带上的装置以及其应用

摘要

本发明涉及一种用于将转移薄膜的转移层的至少一个表面部段加设至材料带上的装置，其中所述装置具有至少一个支承辊(1)和至少一个用于将材料带和转移薄膜压紧在所述至少一个支承辊(1)上的压紧辊(2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、20a、21a、22a、23a、24a、25a、26a)，其中所述至少一个压紧辊(2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、20a、21a、22a、23a、24a、25a、26a)借助于至少一个弹簧装置弹性地支承，并且所述装置具有至少一个调整装置，所述调整装置用于改变所述至少一个弹簧装置的弹簧常数并且因此用于调整所述至少一个压紧辊(2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、20a、21a、22a、23a、24a、25a、26a)在所述至少一个支承辊(1)上的压紧力。本发明还涉及这种装置的应用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将转移薄膜的转移层的至少一个表面部段加设至材料带上的装置，其中所述装置具有至少一个支承辊和至少一个用于将材料带和转移薄膜压紧在所述至少一个支承辊上的压紧辊，其中所述至少一个压紧辊借助于至少一个弹簧装置弹性地支承，并且所述装置具有至少一个调整装置，所述调整装置用于改变所述至少一个弹簧装置的弹簧常数并且因此用于调整所述至少一个压紧辊在所述至少一个支承辊上的压紧力。

背景技术

压紧辊在支承辊上的不同的压紧力导致转移层在材料层上不同的粘附，因此应当尽可能避免。已知应用盘形弹簧作为弹性的弹簧装置，其具有显著的缓冲并且在每个弹簧行程时压紧辊在支承辊上具有不同的压紧力。因此利用盘形弹簧不能获得压紧辊在支承辊上的压紧力的可重复性。因此应用弹性的螺旋弹簧作为用于这种类型的装置的弹簧装置，其在每个弹簧行程时压紧辊在支承辊上产生相同的压紧力。每个压紧辊分别设有一个螺旋弹簧，其设置在相应的压紧辊的附近并且必须单个地手动调节。因此必须完全停止这种装置所应用于的机器。

符合目的的机器的基本构造由DE3210551A1已知，其中可以看到被加热的压印或支承辊以及一组压紧辊对。一柔性的材料带从一存储辊上抽出并且经由转向辊与一由载体薄膜以及转移层构成的压印或转移薄膜会合，并且被输送穿过支承辊与压紧辊之间的间隙。压紧辊经由调整气缸压紧在转移薄膜、材料带以及支承辊上，从而产生将转移薄膜的转移层转移至材料带上所需要的压力。压紧辊在此这样设置，使得支承辊被材料带和转移薄膜缠绕约170°并且形成所谓辊笼(Rollenkorb)。在离开支承辊之后，部分表面或全部表面设有转移层的材料带与载体薄膜以及转移层的可能未转移的区域分离。压紧辊对支承在摆动杆(Wippen)上，摆动杆分别可翻转地支承在曲杆上。曲杆可以分别围绕一平行于支承辊旋转轴线的轴翻转。

如今压紧辊的宽度并不对应于支承辊的整个宽度，而是单个支承的压紧辊对用于每个待转移的痕迹(Spur)。为了补偿支承辊的载体沿支承辊的纵向轴线方向的偏移，通过螺旋弹簧设置支承辊的弹性支承。

在更换材料带和/或转移薄膜时需要调整每个压紧辊或压紧辊对在支承辊上的压紧力。为此，整个机器必须被停止并且从支承辊之下抽出辊笼。每个单个的压紧辊的螺旋弹簧必须手动调整，机器必须重新启动并且检查结果。压紧辊的压紧力的优化因此特别耗时，通常需要几天的时间。通常优化过程在到达最优化之前就已经停止了，以便控制时间以及材料消耗。

此外使用螺旋弹簧具有这样的缺点，即螺旋弹簧对于腐蚀十分敏感并且必须定期更换。例如由材料带或转移薄膜上逸出的蒸汽对螺旋弹簧起负面作用。由于维护工作，所以即使在没有更换材料带或转移薄膜的情况下也需要重新优化压紧力。

发明内容

本发明的目的是，提供一种改善的装置以及其应用，所述装置具有不复杂的结构并且特别是使得可以快速优化至少一个压紧辊在支承辊上的压紧力。

装置方面的上述目的这样实现，所述至少一个弹簧装置由膜片弹簧构成，其中膜片弹簧具有一膜片腔；一将膜片腔划分成第一侧和第二侧的膜片；一在第二侧上的与膜片刚性连接的活塞，用于将弹簧力传递到所述至少一个压紧辊上。

通过气动或液压压力的改变，压紧辊的压紧力在机器运行期间可以以简单的方式调整和改变，因为压紧辊为此无须从支承辊下方抽出。传统的压紧辊可以通过气动或液压地弹性支承的压紧辊简单以及容易地更换。在启用新的材料带和/或新的转移薄膜时所取得的时间节约是巨大的。在使用气动或液压地弹性支承的压紧辊时维护费用也显著降低。此外根据本发明的装置也可以应用在业已存在的机器中，因为非弹性支承的或经由盘形弹簧或螺旋弹簧弹性支承的压紧辊可以轻易地通过气动或液压地弹性支承的压紧辊进行更换。

膜片弹簧具有这样的优点，即它需要较小的空间并且在最小的活塞运动时无延迟地工作，所述最小的活塞运动几乎唯一出现在这个应用领域。此外可以使用具有可自由选择的横截面的活塞，例如圆形或有角的横截面。这使得这种膜片弹簧在具有较小的或多角落的可用空间的位置处的应用变得容易。

为了在活塞或压紧辊弹性移动时避免在膜片弹簧中的不可靠的压力上升，在气动地弹性支承时优选在第一侧上设置气垫或使用在第二侧上卸载的压力调节器。在液压系统中优选使用弹性加载的存储器或使用在第二侧上卸载的压力调节器。

大量制造的气动或液压缸比膜片弹簧具有大得多的空间需求，从而它们的应用是特别有限的，因为在已知机器中通常具有非常有限的可使用空间。通常在利用膜片弹簧的本装置中，根据所应用的膜片可以获得3至4mm的弹簧行程，然而在本应用领域中0.1至0.2mm的膜片行程大多就已经完全足够。所使用的膜片的大小可以与存在的可用空间相协调。

已经证明有利的是，当所述至少一个调整装置具有至少一个通过至少一个调节阀、优选为比例压力调节阀和至少一个供给管道对弹簧常数进行调整的控制单元，并且所述供给管道中的至少一个与所述至少一个弹簧装置连接，以便给所述至少一个弹簧装置供给由压缩空气和液压流体构成的调整介质。控制单元可以远离本发明的装置或具有本发明的装置的机器放置，其中供给管道确保永久供给弹簧装置以调整介质。因此本发明的一个特别优点在于，所述至少一个弹簧装置可以通过所述至少一个控制单元进行远程控制。调节阀当然也可以直接手动调节，从而可以放弃一个单独的调整单元。必要时可以应用一个压力增强器来提高调整介质可供使用的压力。这特别是在气动弹簧装置时是优选的。

特别优选的是，控制单元适合于处理数字的预置值。这使得输入和存储业已已知的单个参数作为软件程序用于材料带和转移薄膜的已知的组合，从而可以完全省略用于调整压紧辊的压紧力的试运行。

此外优选的是，膜片弹簧在第二侧具有一密封装置，该密封装置保护膜片弹簧免受侵入的灰尘和腐蚀性的介质的伤害。特别是已经证明有利的是，当密封装置由弹性的密封件和密封盖构成，其中活塞在其背对膜片的一侧或与其固定连接的部件通过密封件引导。在膜片腔内的活塞区域内的灰尘或活塞的腐蚀或膜片腔内壁的腐蚀例如可能导致阻碍活塞运动，这阻碍了压紧力的可重复的调整并且使得膜片弹簧的更换成为必要。

考虑到可能需要的维护工作，证明有利的是，当所述至少一个压紧辊和因此所述至少一个弹簧装置设置在至少一个滑座上，所述至少一个滑座可以朝向所述至少一个支承辊的纵轴线运动。在此特别有利的是，当所述至少一个滑座可以朝向所述至少一个支承辊的纵轴线至少运动所述至少一个支承辊的长度，从而所述至少一个压紧辊和所属的弹簧装置可以完全从支承辊之下抽出。这例如可能是必须的，当需要更换或清洁压紧辊时。证明有利的是，当滑座由其工作位置驶出时用于调整介质的供给管道自动经由耦合器分离并且在滑座退回工作位置时自动重新连接。在液压系统中必须使用无泄漏的耦合器。

优选的是，压紧辊的至少一个压紧辊轴安装在一轴承装置中，所述轴承装置在垂直于压紧辊轴的纵轴线的方向上看具有U形的横截面。这使得压紧辊可以特别节省空间地悬挂。

此外证明有利的是，轴承装置经由一轴承装置轴与一底板连接，其中所述轴承装置轴平行于压紧辊轴设置。轴承装置轴在底板上的固定类似于压紧辊轴在底板上的固定，优选借助于螺纹销实现。轴承装置因此可以围绕轴承装置轴转动，从而压紧辊的位置可以经由轴承装置的位置改变进行调节。

已经证明有利的是，轴承装置具有一个位移传感器，所述位移传感器这样松动地放置在膜片弹簧的活塞或与之固定连接的部件上，使得当活塞的位置发生改变时压紧辊轴可以在一圆形轨道上围绕轴承装置轴运动。此外适用的是，轴承装置与活塞这样铰接连接，使得当活塞的位置发生改变时压紧辊轴可以在一圆形轨道上围绕轴承装置轴运动。膜片弹簧的膜片的偏移导致活塞在膜片腔内运动并且因此导致位移传感器的偏移，这导致轴承装置和因此压紧辊的偏移。

优选的是，在轴承装置和/或底板上设置一间隔件，所述间隔件阻止轴承装置与底板之间的直接接触。间隔件用作保护膜片弹簧的止挡。

优选的是，至少两个压紧辊彼此平行地沿着所述至少一个支承辊的纵轴线设置。每个平行的压紧辊将一个转移薄膜的转移层的痕迹转移到一材料带上。因此支承辊的宽度可以被多次用来转移一个或不同的转移层，所述转移层可以设置在一个或多个转移薄膜上。

利用本发明的装置可以用简单的方式将所述至少两个平行的压紧辊的弹簧装置分别连接至一个单独的用于调整介质的供给管道，从而可以产生不同的压紧力。这是期望的，特别是当需要在材料带上并排地产生一个转移层的不同的痕迹宽度时。

已经证明有利的是，所述至少两个平行的压紧辊的弹簧装置连接至一个共同的用于调整介质的供给管道时。这是有利的，特别是当需要将转移薄膜的相同的痕迹并排地转移到材料带上时。

为了使得两个平行的压紧辊的维护工作变得容易，证明有利的是，所述至少两个平行的压紧辊设置在一第一滑座上，所述滑座可以在支承辊之下抽出。

此外证明有利的是，至少两个压紧辊并排地沿着支承辊的直径设置，从而构成一辊笼。这显著改善了转移结果以及转移层在材料带上的粘附。

优选所述至少两个并排设置的压紧辊的弹簧装置分别连接至一个单独的用于调整介质的供给管道。从而相继的、依次将转移层的相同痕迹压紧在支承辊上的压紧辊的压紧力可以不同地调整。特别优选的是，当并排设置的压紧辊的压紧力依次增加时。这产生了完美的转移结果以及转移层在材料带上特别良好的粘附。

特别优选的是，在底板上沿着支承辊的直径并排设置两个压紧辊作为压紧辊对。由此压紧辊对的压紧辊彼此之间的距离很小并且附加地改善转移层在材料带上的粘附。压紧辊对设置在一滑座上，压紧辊经由该滑座可以朝向支承辊的纵向轴线方向运动。

在此证明有利的是，所述两个并排设置的压紧辊的所述至少一个弹簧装置整合在底板中。在此合适的是，为所述两个压紧辊设置一个共同的弹簧装置；也合适的是，为所述两个压紧辊分别设置一个单独的弹簧装置。

优选所述至少一个支承辊被加热，以便将转移薄膜最佳地转移到材料带上并且尽可能减小完好地将转移层转移到材料带上所需的时间。设置在转移层上的粘附层可以通过热量被融化并且在材料带和转移层之间建立粘结牢固的连接。辊笼包围被加热的支承辊，由此延长了接触距离并且因此延长了带与支承辊之间的接触时间，从而即使在很高的带速度时也可以实现转移层在材料带上的完美转移。

本发明的装置理想地用于将压印薄膜的转移层的至少部分区域转移至一待压印的材料上，优选用于构成有价文件例如证件、卡片或纸币上的安全元件；特别是在建筑或其它的技术领域用于构成部件或装饰元件；特别是在医药或食品工业领域构成包装材料；在电气或电子工业领域用于构成构件。

附图说明

图1至图10示例性地阐述本发明的装置，其中：

图1装置沿支承辊的纵轴线的视图；

图2图1中的装置沿垂直于支承辊的纵轴线的视图；

图3图1中的第一滑座的详细剖视图；

图4图3中的第一滑座的放大视图；

图5图1在压紧辊区域内的放大视图；

图6图2在压紧辊区域内的放大视图；

图7在图6的压紧辊区域内的剖视图；

图8图4的底板的俯视图；

图9调整介质的压力与根据图1至7的气动地弹性支承的压紧辊的压紧力之间的关系的图表；

图10根据DE 3210 551 A1的机器，用于阐述一设备的功能原理，本发明的装置优选应用于所述设备中。

具体实施方式

图1示出了装置沿一被加热的支承辊1的纵轴线1a的视图。可以看到四个滑座8a、8b、8c、8d，所述滑座设有构成辊笼的压紧辊2a、20a、21a、22a、23a、24a、25a、26a，它们依次相继地压紧在支承辊1的直径上。

压紧辊2a、20a作为压紧辊对设置在第一滑座8a上；压紧辊21a、22a作为压紧辊对设置在滑座8b上；压紧辊23a、24a作为压紧辊对设置在滑座8c上；压紧辊25a、26a作为压紧辊对设置在滑座8d上。压紧辊在此安装在轴承装置9中并且优选由酚醛树脂压缩材料或类似的材料制成。一个未示出的转移薄膜和一个未示出的材料带在支承辊1和压紧辊2a、20a、21a、22a、23a、24a、25a、26a之间引导，以便将转移薄膜的转移层转移到材料带上，其中材料带和转移薄膜借助于压紧辊2a、20a、21a、22a、23a、24a、25a、26a被压紧在被加热的支承辊1上。就基本原理参见图10，其在DE 32 10 551 A1中描述。压紧辊2a、20a、21a、22a、23a、24a、25a、26a借助于一个弹簧装置(见图3或图4中的膜片弹簧5)气动弹性地支承。一个在此未示出的用于改变压紧辊2a、20a、21a、22a、23a、24a、25a、26a的弹簧装置的弹簧常数的调整装置使得可以调整压紧辊在支承辊1上的压紧力。供给管道4、4a、4b、4c与弹簧装置相连接，所述供给管道提供压缩空气作为调整介质。

图2示出图1中的装置的垂直于被加热的支承辊1的纵轴线的、面向第一滑座8a的视图。可以看到，沿着支承辊1并排设置总共8个压紧辊2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h，它们将一未示出的在支承辊1和压紧辊2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h之间穿过的转移薄膜压紧在一个同样在支承辊和压紧辊之间穿过的材料带上以及压紧在支承辊1上。转移薄膜的转移层向材料带的转移在这种情况下是以8个带的形式，它们的宽度对应于一压紧辊2a、2b、2 c、2d、2e、2f、2g、2h的宽度。一例如在压紧辊2a和支承辊1之间穿过的带沿着支承辊1随后经过7个其它的压紧辊20a、21a、22a、23a、24a、25a、26a。在此所示的辊笼总共配备了64个压紧辊(见图1)。滑座8a与两个压紧缸12连接，所述压紧缸可以将滑座8a包括压紧辊2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h移向支承辊1或将它们移离支承辊。压紧缸12和滑座8a之间的连接是可松开的，从而当滑座8a上的压紧辊2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h借助于压紧缸12移离支承辊1时，滑座8a可以沿箭头方向朝支承辊1的纵轴线1a方向运动。滑座可以沿箭头方向完全从支承辊1之下抽出，从而可以以简单的方式更换和维修滑座8a以及设置在滑座8a上的构件。在滑座8a上的压紧辊2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h的弹簧装置与一个供给压缩气体的供给管道4连接。设置一耦合器15，其在滑座8a沿箭头方向被抽出时自动切断和封闭供给管道4。在滑座8a被推至支承辊1之下时，经由耦合器15重新自动建立连接。此外在滑座8a上在侧向分别设置用于支承辊1的位置固定的托辊16a、16b，所述托辊只在压紧辊2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h之后置于支承辊1上，并且因此一方面使得可以调整压紧辊2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h在支承辊1上的压紧力，另一方面防止压紧辊2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h或膜片弹簧5过载。托辊16a、16b用作压紧辊2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h在支承辊1上的止挡并且定义压紧辊2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h的末端位置。

图3示出了图1中的滑座8a的详细剖视图。在此可以看到支承辊1面向压紧辊2a、20a的位置。压紧辊2a借助于平行于支承辊1的纵轴线1a设置的压紧辊轴2a′保持在轴承装置9中。压紧辊轴2a′经由螺纹销17固定。轴承装置9经由轴承装置轴9a与底板10铰接连接。由螺栓11a和固定螺母11b(见图4)构成的止挡11阻止轴承装置9与底板10之间的直接接触并且保护膜片弹簧5防止过载。膜片弹簧5具有膜片腔5a和膜片5b，所述膜片将膜片腔5a划分成第一侧5a′和第二侧5a″。在第二侧5a″上存在一个活塞5c，其经由螺钉5d与膜片5b固定连接。连接通道40建立两个膜片腔5a之间的连通，从而在两个膜片腔5a内存在相同的压力。

图4示出图3中的滑座8a的放大视图，其中可以看到两个压紧辊2a、20a和压紧辊轴2a′、20a′。底板10经由一夹板19和一盖板3与滑座8a连接。供给管道4经由一螺旋件6固定并且给两个存在的相同构成的膜片弹簧5供给相同的气动压力，所述膜片弹簧确定在其上设置的压紧辊2a、20a的位置。膜片5b在膜片腔5a内经由螺钉5d与活塞5c连接。膜片腔5a借助于一个密封装置7防止灰尘和蒸汽，所述密封装置由一个弹性的密封件7a和一个借助于螺钉13固定在底板10上的密封盖7b构成。轴承装置9具有一个位移传感器18，该位移传感器由调整螺钉18a和固定螺母18b构成并且通过活塞5c进行运动。活塞5c直接作用在位移传感器18上。密封件7a被扣在螺钉5d中的一凹槽中，螺钉5d与活塞5c固定连接并且因此应当算作活塞5c(由图3左侧也可以看到)。在膜片弹簧5的第一侧5a′上的压缩空气的压力改变时，膜片5b被偏移并且活塞5c被移动。由此位移传感器18以及与之固定连接的轴承装置9的位置发生改变，从而垂直设置在位移传感器18之上的压紧辊2a、20a的位置以及压紧辊2a、20a对支承辊1的压紧力发生改变。与所示的各活塞5c和位移传感器18的垂直于压紧辊轴2a′、20a′的构造相反，也是可能的是，将活塞5c和位移传感器18朝向止挡11偏移地设置或将活塞5c与轴承装置9铰接连接，从而力传递不在压紧辊轴2a′、20a′的垂直下方实现。由此可以获得较大的偏移。在所示的实施例中设置一个用于两个膜片弹簧5的共同的供给管道4，从而压紧辊2a、20a的位置仅可以分别改变相同的值，而不是不同的值。但是也可以通过简单的方式利用两个单独的供给管道4分别对两个膜片弹簧5进行供给，然而必须在滑座8a上设置多个耦合器15。

图5示出了图1在压紧辊2a区域内的放大视图，其中可以看到上述的压紧辊轴2a′和用于将其固定在轴承装置9上的螺纹销17。此外示出了轴承装置轴9a以及止挡11，轴承装置9经由所述轴承装置轴9a与底板10铰接连接，所述止挡11由螺栓11a和固定螺母11b构成。夹板19将底板10与滑座8a连接并且借助于螺钉19a与底板10拧接。

图6示出了图2在压紧辊2b区域内的放大视图，其中示出了压紧辊轴2b′，其经由螺纹销17与基本上U形的轴承装置9连接。此外可以看到轴承装置轴9a以及位移传感器18，轴承装置9经由所述轴承装置轴9a与底板10铰接连接。供给管道4′根据图2通向在邻近的压紧辊2c区域内的弹簧装置，而供给管道4″通向压紧辊2a、20a的弹簧装置。供给管道4′、4″与底板10经由螺旋件6连接。在底板10内设置供给管道4′、4″之间经由通道41的连接以及与两个膜片腔5a之间的连接。可以看到盖板3和用于固定盖板3的螺钉3a。

图7示出在图6的压紧辊2b区域内的剖视图。可以看到在压紧辊2b′和压紧辊2b之间的自动调位球轴承。已证明球轴承特别是适合于这个应用目的。

图8示出图4中的底板10的俯视图，其中在上部区域内省去压紧辊2a和压紧辊轴2a′并且在下部区域内省去压紧辊20a、压紧辊轴20a′以及轴承装置9。可以看到螺纹销17，其用于将压紧辊轴20a′固定在轴承装置9中。此外可以看到位移传感器18和间隔件11在轴承装置9上的位置。膜片5b在膜片腔5a内的位置通过虚线示出，其中膜片5b的周边为一圆。在各膜片腔5a之间延伸一连接通道40，其将调整介质的压力从一个膜片腔5a传递到另外一个膜片腔5a。在没有轴承装置9的情况下此外可以看到密封装置，所述密封装置由密封件7a和借助于螺钉13固定在底板10上的密封盖7b构成。

图9示出调整介质(在此为压缩空气)的压力与根据图1至7的气动地弹性支承的压紧辊(2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、20a、21a、22a、23a、24a、25a、26a)在支承辊1上的压紧力之间的关系的图表。压缩空气的压力P(bar)是通过压紧辊在支承辊上的压紧力F(N)施加的。为了操作膜片弹簧5，应用在最小为2.5bar、最大为6bar之间的压力，其中产生400至954N范围内的压紧力。

图10示出了根据DE 32 10 551 A1的机器，用于阐述一设备的功能原理，本发明的装置优选应用于所述设备中。一待压印的材料带101在一被刹止的存储辊102上提供并且经由转向辊103、104与压印薄膜带105会合。压印薄膜带105在一另外的存储辊106上提供并且经由转向辊107、108与待压印的材料带101会合。压印薄膜带105和待压印的材料带101经由一转向辊110被一起输送至压印辊115与压紧辊对111、112、113、114之间的间隙内。在这个设备部分内优选应用本发明的具有气动或液压地弹性支承的压紧辊的装置。压紧辊对111、112、113、114分别单个地支承在各个摆动杆111′、112′、113′、114′上并且经由气缸116、117、118、119压紧在压印辊115上，其中在压紧辊的宽度上压印薄膜带105的转移层的痕迹被转移到待压印的材料带101上。在离开间隙之后，带经由转向辊120、122、126以及松紧调节辊121输送，以便调整带应力。在一棱边127上压印有痕迹的材料带101与压印薄膜带105的转移层的未转移区域或与压印薄膜带105的载体薄膜分离。而后将压印过的材料带卷绕在卷绕辊131上并且将使用过的压印薄膜带卷绕在卷绕辊129上。

补充说明的是，了解本发明的专业人员可以得出许多实施本发明装置的可能性，其中各个在附图中示出的部件可以以其它方式进行构造或省去。例如图2中的压紧缸可以省去，并且取代滑座垂直于支承辊纵轴线方向的运动，可以实现支承辊在垂直支承辊纵轴线方向上的远离滑座的运动。本发明的这些变化方案自然包含在本发明的构思之内。