专利名称：将箔材料施用到连续片材上的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明大致涉及将箔材料施用到连续片材尤其是生产证券的片材上的方法和设 备。本发明特别是可应用于生产证券票据例如纸币的场合。
背景技术：
将箔材料施用于片材，尤其用于生产证券的片材上，在本领域已经很熟知。这样 的施用通常以提供具有更多安全元素例如特别是所谓的0VD(光学可变图像)的证券为目 标。OVD通常是片或箔层压物的形式，包括产生光学变化效果的光学衍射层(通常为金属化 层)。OVD 尤其以 KINEGRAM 而著称，KINEGRAM: 是 Leonhard Kurz Group 的子公司 OVD Kinegram AG的注册商标。OVD通常以带有转移元件(transfer element)的载体材料的连续膜或带的形式 被提供，该转移元件将最终形成实际的0VD。这些通常使用所谓的热箔烫印技术(hot-foil stamping technique)来施用，热箔烫印技术使用组合的压力和温度以激活设置在转移元 件上的粘合剂层，并引起转移元件从载体材料转移到正被处理的片材或卷筒纸上。实现热箔烫印技术的方法和设备在国际申请如WO 94/13487A1、WO 97/01442A1、 WO 97/35721AU WO 97/35794AU WO 97/35795A1、WO 97/36756AU WO 03/043823AU WO 2005/102733A2和欧洲专利申请EP 0 965 446A1中公开。除了将OVD应用到证券上之外，还提议在证券中切割窗口并用通常是透明的箔材 料的膜覆盖这些窗口。该解决方法例如在国际申请号WO 95/10420A1中提及。与OVD相比， 被施用以覆盖窗口的箔材料的层相对较厚并且更具有抵抗力，因为其需要在窗口范围内承 受更大的机械限制且必须是自支撑的。相似地，还提议通过将箔材料的膜供应到证券中产生的减小的厚度的区域来加强 所述区域。用于加强设置有至少一个区域的减少的厚度的证券票据的方法例如在国际申请 号 WO 2004/024464A1 中公开。在证券中提供窗口可通过不同的方法实现。利用机械切割工具在片材中切割 窗口的方法和设备在例如国际申请号WO 03/0^971Α1中公开。例如在国际申请号WO 2004/096482A1中公开了用于使用激光切割工具在片材中切割窗口的方法和设备。用箔材料覆盖窗口在国际申请号WO 2004/096541A1和WO 2005/068211A1中有更 详细的分析。依据国际申请号WO 2004/096M1A1，箔材料以在施用单元的上游被切割的箔材料 的连续条的形式被施用。该施用单元基本上与用于执行热箔烫印的施用单元相似，主要不 同是箔材料的条被完全转移到片材上。在该背景下，更合适的说法是，施用单元执行箔材料 到片材上的层压，而不是烫印，其过程包括元件从载体带向片材上的转移以及所使用的载 体带的收回。国际申请号WO 2004/096541A1的解决方法被发现较难执行，因为其需要精确的 切割以及层压物的切割条相对于片材的定位。这种现有技术方案特别需要专门设计的抽吸 系统(specifically-designed aspiration system)以便合适地抓取和传输层压物的条使得这些条于所需位置与片材相接触。此外，国际申请号WO 2004/096541A1的解决方法仅仅适用于具有最小长度的层 压物的条并且尤其不适合于将箔材料的小尺寸的片应用到片材上。因此，需要改进的用于把箔材料施用至连续片材上的方法和设备。这样的改进 的方法和设备形成了以本申请人的名义于2007年2月沈日提交的题为“METHOD AND INSTALLATION FOR APPLYING FOIL MATERIAL ONTO SUCCESSIVE SHEETS (用于把箔材料施 用至连续片材上的方法和设备)，，的欧洲专利申请第07103051. 4号的主题，以及要求EP 07103051. 4的优先权的2008年2月21日的国际申请第PCT/IB2008/0506^号的主题，这 两个申请的内容都以其全文以引用方式并入本文。这种改进的方法包括以下步骤。在第一步骤中，沿着片材输送路径连续地输送各 个片材。在第二步骤中，沿着基本上平行于各个片材的位移方向的方向把箔材料的至少一 个连续带施用至各个片材上，从而形成由所述箔材料的至少一个连续带彼此联接的片材的 连续流。在第三步骤中，切割所述箔材料的至少一个连续带，使得片材的连续流被再次分离 为各个片材，同时部分箔材料保持在片材上。所述箔材料的至少一个连续带的切割在位于 片材上的位置进行，使得保持在片材上的部分箔材料不延伸超出片材的前边缘和后边缘。用于实施以上的方法的设备包括(i)逐片材供入站(sheet-by-sheet feeding station)，其用于供入各个片材，(ii)箔施用单元，其用于把所述箔材料的至少一个连续带 施用至各个片材上，(iii)切割单元，其位于箔施用单元的下游，用于切割所述箔材料的至 少一个连续带，以及(iv)片材运送站(sheet delivery station)，其用于接收各个片材。由于以上的方法和设备，确保了箔材料向连续片材上的精确的施用，同时保证了 施用的箔材料在片材在下游的工艺中进一步处理期间不引起扰动。实际上，由于箔材料的 切割在位于片材上的位置进行，使得保持在片材上的部分箔材料不延伸超出片材的前边缘 和后边缘，所以不影响片材在下游的工艺中的合适的对准(该对准使用片材的前边缘作为 基准，或可以根据情况以后边缘作为基准)。根据以上的方法和设备的一个实施方案，可以例如由机械切割工具进行切割而不 引起对片材的破坏。根据可选择的实施方案，并且假设箔材料由塑料或任何其他可以被熔 融的材料制造，可以通过使用加热元件(例如热电线)熔融箔材料来实施切割。再根据可 选择的实施方案，可以使用激光束实施箔材料的切割。由本申请人实施的测试已经证明，激 光切割对于选择性地切割箔材料而不破坏片材来说是非常高效率的。激光切割的主要优点在于，可以以“非接触”方式进行切割过程，即严格意义上激 光切割单元不接触箔材料，而是仅由激光切割单元产生的激光束接触箔材料。然而，出现了与箔材料的连续带的不保持在片材上的废弃部分的撤离有关的困 难。这样的撤离优选通过抽吸进行，如在欧洲专利申请第07103051. 4号和国际申请第PCT/ IB2008/050626号中提出的。对于借助于激光切割箔材料的情况，这样的困难加大，因为需 要设置特殊的装置来实施这样的撤离。发明_既述因此，本发明的大体目的是进一步改进已知的用于把箔材料施用至连续片材上的 方法和设备。特别地，本发明的一个目的是提供比已知的解决方案更容易实施的解决方案。
本发明的进一步的目的是提供允许以精确的方式把箔材料施用至片材上的解决方案。本发明的又一个目的是提供允许把箔材料施用至片材上而不影响所述片材在下 游的工艺中进一步的处理的解决方案。本发明的再一个目的是提供能够把箔材料的很多种大小的部分施用至片材上的
解决方案。更确切地说，本发明的特定的目的是提出在欧洲专利申请第07103051. 4号和国 际申请第PCT/IB2008/050626号中提出的类型的解决方案，其中借助于激光束进行切割过 程，并且其中箔材料的连续带的不保持在片材上的废弃部分被适当地撤离。由于权利要求中限定的解决方案，实现了这些目的。根据本发明的方法包括以下步骤。在第一步骤中，沿着片材输送路径连续地输送 各个片材。在第二步骤中，沿着基本上平行于各个片材的位移方向的方向把箔材料的至少 一个连续带施用至各个片材上，从而形成由所述箔材料的至少一个连续带彼此联接的片材 的连续流。在第三步骤中，借助于激光束切割所述箔材料的至少一个连续带，使得片材的连 续流被再次分离为各个片材，同时部分箔材料保持在片材上。所述箔材料的至少一个连续 带的切割在位于片材上的位置进行，使得保持在片材上的部分箔材料不延伸超出片材的前 边缘和后边缘。此外，所述箔材料的至少一个连续带的不保持在片材上的废弃部分通过在 利用激光束切割之前抓取该废弃部分来撤离并且在整个切割过程中保持住。基于以上方 法，确保了废弃部分的适当撤离。本发明的有利实施方案形成了从属权利要求的主题。依据优选的实施方案，废弃部分通过抽吸而被抓取和保持。依据另一个实施方案，废弃部分被输送到废弃部分被释放和撤离的撤离出口 (evacuation outlet)0根据有利的实施方案，所述箔材料的至少一个连续带的切割在箔材料的连续带的 整个宽度上紧接片材的前边缘之后并且紧接片材的后边缘之前进行，使得箔材料的连续部 分被留下保持在每个片材上。在这样的情况下，在片材的未印刷的边际中实施切割是特别 优选的。本发明的上下文中，箔材料的连续带能有利地以箔材料的卷的形式提供。在票据，例如证券票据的生产环境中，其中片材每个载有以行和列的矩阵布置的 印记的阵列，箔材料的至少一个连续带沿着每列印记施用。本发明对于覆盖在箔材料的连续带的施用之前在片材中切割的窗口或开口是特 别适用的。特别在这种情况下，施用基本上透明的箔材料是有利的。箔材料优选是包括与片材的表面接触的粘合剂层的塑料层压物。这种粘合剂层有 利地是压力活化粘合剂层和/或热活化粘合剂层，在施用期间，其仅在相应于保持在片材 上的部分箔材料的地点被活化。在这种情况下，切割优选地在粘合剂层没有被活化的地点 实施，有利地在紧邻保持在片材上的部分箔材料处实施。在这种情况下，尽管箔材料的外周 部分在施用过程之后不粘合于片材，但是外周部分的尺寸可以被最小化。此外，通常的做法 是，在箔材料的施用之后使片材经受凹版印刷工艺，特别是为了套印箔材料。作为凹版印刷 的结果，由于凹版印刷固有的温度和压力的组合效果，箔材料的外周部分被粘合于片材。
用于实施以上的方法的设备形成从属权利要求的主题，该设备大体上包括(i) 逐片材供入站，其用于供入各个片材，( )箔施用单元，其用于把所述箔材料的至少一个连 续带施用至各个片材上，(iii)激光切割单元，其位于箔施用单元的下游，用于切割所述箔 材料的至少一个连续带，以及(iv)片材运送站，其用于接收各个片材。所述设备还包括: (ν)废弃物处理单元(waste handling unit)，其用于抓取和保持所述箔材料的至少一个连 续带的废弃部分，该废弃物处理单元包括至少一个保持元件，该至少一个保持元件靠近片 材的表面移置，以用于在通过激光束切割之前抓取废弃部分并且在整个切割过程中保持该 废弃部分。保持元件有优势地包括至少一个吸收头(suction head)，用于通过抽吸来抓取和 保持废弃部分。依据设备的另一个优选实施方案，废弃物处理单元包括用于移置保持元件的输送 系统，该输送系统布置在片材表面上方并且沿与片材位移方向相平行的方向延伸。在本文 中，输送系统有利地包括至少第一旋转体和第二旋转体，用于驱动携带保持元件的至少一 个链或带，该链或带与片材的位移同步地被驱动。优选地，保持元件包括至少一个吸收头， 用于通过抽吸来抓取和保持废弃部分，该吸收头包括用于与废弃部分配合的第一吸收部分 和第二吸收部分，第一吸收部分适于耦合到设置在第一旋转体上的第一旋转空气接头，而 第二吸收部分适于耦合到设置在第二旋转体上的第二旋转空气接头。本文中，第一吸收部 分能通过由链或带携带的第一连接部分间歇地耦合到第一旋转空气接头，该第一连接部分 周期性地耦合到第一旋转空气接头的空气导管。相似地，第二吸收部分能通过由链或带携 带的第二连接部分间歇地耦合到第二旋转空气接头，该第二连接部分周期性地耦合到第二 旋转空气接头的空气导管。依据另一个实施方案，保持元件能横向于片材的位移方向延伸并且能适合于抓取 并保持箔材料的至少两个相邻带的废弃部分。本发明的进一步实施方案形成了从属权利要求的主题并且将在下面讨论。
本发明的其他特征和优点将从阅读以下的完全借助非限制性的实施例表示的并 且由附示的本发明的实施方案的详述更清楚地体现，在附图中图1是如在欧洲专利申请第07103051. 4号和国际申请第PCT/IB2008/050626号 中讨论的用于把箔材料施用至连续片材上的供入片材处理机的示意性的侧视图；图2是由箔材料的多个连续带彼此联接的两个连续片材的示意性的俯视图，箔材 料的多个连续带沿着平行于片材的位移方向的方向被施用至片材上；图3是在图2的箔材料的多个连续带的切割之后的单一片材的示意性的俯视图；图4是根据本发明的一个实施方案的用于把箔材料施用至连续片材上的供入片 材处理机的示意性的侧视图；图5到16是阐述了根据本发明的废弃物处理单元的优选实施方案的连续操作状 态的示意侧视图，该废弃物处理单元被设计成在切割过程之前抓取施用到连续片材上的箔 材料的连续带的废弃部分并在整个切割过程中保持该废弃部分以便被撤离。图17是图5到16中废弃物处理单元的一部分的底侧示意图；和
图18是从图17中取得的废弃物处理单元的保持元件的放大图。发明实施方式详述 图1是如在上文讨论的欧洲专利申请第07103051. 4号和国际申请第PCT/ IB2008/0506^5号中讨论的用于把箔材料施用至连续片材上的供入片材处理机的示意 性的侧视图。其配置与现有技术的热箔烫印机是几乎相同的，如例如在国际申请第WO 97/35721A1 号、第 WO 97/;35794Α1 号、第 WO 97/35795A1 号和第 WO 97/36756A1 号中公开 的，这些国际申请的公开内容以引用方式并入本文。它包括用于把各个片材S供入至箔施 用单元2的逐片材供入站1，所述箔施用单元2基本上包括施用筒21 (在这种情况下是具有 四个区段的四区段筒，四个区段每个能够抓取和输送来自逐片材供入站1的片材)，施用筒 21配合借助于气压缸(未指出)弹性地压在施用筒21的圆周上的多行压力辊22。在这种 情况下，三对的压力辊22的行被压在施用筒21的圆周上。箔材料以箔材料200的连续带的形式从供给辊20方便地供给。该连续带200被 供入施用筒21，以被夹在施用筒21的圆周和片材S之间。在证券票据例如纸币的生产环境 中，每个片材S通常设置有以行和列的矩阵布置的印记P的阵列(如例如在图2和图3中 图示的)。因此，人们将理解，将设置至少一个供给辊20，以沿着每列印记P供给相应的箔 材料200的带。箔材料200优选由塑料层压物，优选基本上透明的塑料层压物制造，例如但不限 于聚酯(PET)或聚碳酸酯(PC)材料，包括与片材的表面接触的粘合剂层。该箔材料200可 以可选择地设置有部分脱金属层(partially demetallized layer)，如例如以KINEGRAM zero, zero 丨 的名称出售的，KINEGRAM zero, zero 丨 是 OVD Kinegram AG 的注册商标。这种粘合剂层优选是压力活化粘合剂层和/或温度活化粘合剂层，在施用期间， 其仅在相应于箔材料的保持在片材上的部分的地点被活化。可选择地，可以使用二组分粘 合剂(two-compound adhesive)，其中在箔施用之前，把一种粘合剂组分施用在箔材料上并 且把另一种粘合剂组分施用至片材上(例如在例如国际申请第WO 2005/068211A1号中讨 论的)。施用筒21在箔材料200待施用至片材S上的地点设置有多个受热烫印构件(未 示出)。国际申请第WO 2005/102733A2号，其公开内容以引用方式并入本文，提供了对配备 这样的烫印构件的施用筒21的详细描述。足以理解的是，烫印构件的尺寸根据粘合剂层的 待在箔材料200上活化的部分确定，并且压力辊22被设计成与所述烫印构件滚动接触。例如，在图2和图3图示的将在下文讨论的实施方案的内容中，设想施用箔材料 200的每个连续带，使得其由参考数字200*指代的连续部分被留下保持在每个片材S上。换 句话说，施用筒21上的每个烫印构件的尺寸制定成使得展现出具有条的形状，该条的长度 相应于待在箔材料200的带上活化的粘合剂层的长度。在把箔材料200的连续带施用至各个片材S上之后，形成了由箔材料200的连续 带彼此联接的片材S的连续流，如图2中示意性地图示的。再次参照图1，由箔材料200的连续带联接的片材S的连续流被供入包括配合输送 带M的冷却辊23的冷却装置。在所示出的实施方案中，输送带M被驱动为旋转，从而以 图1中的逆时针方向转动并且拉动片材S的连续流远离施用筒21的表面，紧贴冷却辊23 的圆周(所述辊23以图1中的顺时针方向旋转)，并且到达水平引导板25上。
冷却装置因此不是必需的，并且可以省去。然而，测试已经显示，冷却装置可能是 有利的，因为它使对处理的片材S的温度的稳定化和控制以及对箔施用单元2的作为由参 考数字5指代的切割单元所处的下游部分的稳定化和控制成为可能。切割单元5位于箔施用单元2的下游，在水平引导板25的附近，用于切割箔材料 200的连续带。在图1的图示中，切割单元5是包括切割筒50的机械切割单元，如在欧洲专 利申请第07103051. 4号和国际申请第PCT/IB2008/050626号中更详细地描述的。作为这种切割的结果，片材S的连续流被再次分离为各个片材S，同时由图3中的 参考数字200*指代的箔材料的部分保持在片材S上。这样的分离是必要的，因为片材S将 被转移至位于下游的通常由图1中的参考数字3指代的链式输送系统。如图1图示的，抽吸滚筒沈位于输送带M下方，在引导板25和切割单元5的下 游。抽吸滚筒沈的圆周表面与片材S在该区域中传递的平面成切线。抽吸滚筒沈优选具 有专用的速度可控的和/或位置可控的驱动器(未示出)，包括例如速度可以调整的电动 机。抽吸滚筒沈的圆周速度被以这样的方式控制，即使得抽吸滚筒沈初始地以输送带M 的输送速度，然后被加速至略大于链式输送系统3的速度，并且然后被再次减速以允许片 材S的转移，对于片材S的转移，抽吸滚筒沈与链式输送系统3的夹持棒30中的相应的一 个配合。一旦被转移至链式输送系统3，然后，处理的片材被传递至片材运送站4的运送堆 单元。图2是片材S的在其将作为在图1的施用筒21的下游施用箔材料200的连续带 的结果而形成时的流的示意图。在图2中，参考数字100指代在箔材料200的连续带的施 用之前已经被设置在片材S中的窗口。这样的窗口 100可以在施用箔材料200的同一个处 理机中在线提供(如例如在国际申请第WO 2004/096541A1号中提出的)或在单独的机器
中提供。在图示了片材S的图2中，每个片材S载有以八行和五列布置的印记P的阵列(该 矩阵布置完全是阐述性的)，箔材料200的五个连续带沿着平行于片材输送方向的方向(由 图2中的竖直箭头A表示)被施用，即每列印记P有一个连续带200。应意识到，可以在每 列印记P施用箔材料200的多于一个连续带，例如在沿着每个印记P的长度(即横向于片 材输送方向)的多于一个地点设置窗口 100的情况下。在图示的实施例中，每个印记P设 置有被箔材料200的同一个带覆盖的两个窗口 100。在图2中，参考Im和tm分别指代片材S的前边际和后边际，即片材的不载有任何 印记P的部分。虽然这些边际将也被称为“未印刷的边际”，但是应当理解，然而，这样的边 际可以设置有印刷的标记，例如在片材的物流管理和/或质量管理的过程中利用的标记。在图2中，在片材的后部分和前部分的由参考Cl和C2指代的虚线分别表示在该 实施方案的过程中待实施切割操作的地点。换句话说，根据该实施方案，箔材料200的连续 带跨越连续带200的整个宽度紧接片材S的前边缘(更精确地在未印刷的前边际Im内) 之后并且紧接片材S的后边缘之前(更精确地在未印刷的后边际tm内)被切割。因此，如 图3图示的，箔材料的由参考数字200*指代的连续部分被留下保持在每个片材S上。图4示意性地图示了用于实施本发明的方法的设备的实施方案，该实施方案不同 于图1中图示的实施方案，因为机械切割系统5、50被激光切割单元5*代替。设备的所有其 他组成零件与图1中图示的设备的那些组成零件相同，并且因此由与图1中相同的参考数字指代。如在下文中将变得明显的，在本实施方案中，激光切割单元5*包括被布置在水平 弓I导板25上方的多个激光单元500 (即三个单元)，由激光单元500产生的激光束被向下引 导朝向正在激光单元500下方被输送的片材S的表面。用于抓取和保持由激光切割单元5* 切割的箔材料200的连续带的废弃部分的废弃物处理单元600被布置成紧接在片材S的路 径之上，激光切割单元5*下方。废弃物处理单元600的目的是在切割之前抓取箔材料200 的连续带的废弃部分并且在整个切割过程中保持这些废弃部分，使得废弃部分被适当地撤离。这些激光单元500可以是任何合适的激光单元，例如(X)2型激光单元或Nd-YAG型 激光单兀，如可从 Macsa Laser Solutions (www, macsalaser. com)禾口 KBA-Metronic (www, kba-metronic. com)商购获得的。可从上述的供应商以产品名“K_1060Plus”获得的60W CO2型激光单元被成功地用于实施切割过程。在优选的实施方案中，使用一个激光单元500进行被施用在片材上的箔材料200 的两个相邻的连续带的切割。取决于施用，可以用同一个激光单元500切割箔材料200的仅 一个或多于两个相邻的带。每个激光单元500可以在横向于片材的位移方向的约200毫米 至250毫米的距离上实施切割操作。换句话说，三个激光单元500可以共同地覆盖600毫 米至750毫米的距离，这足以处理在证券票据的生产的过程中使用的大多数片材型式。当 然可以在必要的情况下使用多于三个激光单元。现在参照图5到18描述废弃物处理单元600的实施方案。废弃物处理单元600的实施方案包括多个相同结构的子单元601，如图17所示的 是废弃物处理单元600的底侧视图，该多个相同结构的子单元601 —个挨一个地布置并且 沿着与片材S的位移方向平行的方向延伸，片材S的位移方向在图5到18中通过箭头A表 示(即，在图5到18中，片材S以及箔材料200的连续带从右向左移动)。图17中仅仅图 示了两个子单元601，但依据加工的箔材料200的连续带的数量，可以提供多于两个这样的 子单元。如图17所图示的，每个子单元601有利地适合于与箔材料200的两个相邻的连续 带配合。为此目的，废弃物处理单元600的每个子单元601包括至少一个保持元件610，该 至少一个保持元件610与片材S的表面相邻地移置，用于抓取和保持由于切割过程所产生 的箔材料200的连续带的废弃部分205。尽管不特别地阐述，但是可以理解为，每个激光单 元500布置在子单元601上方，使得对子单元601之间的箔材料200的两个相邻的连续带 进行激光切割，如上所述。在本实施方案中，保持元件610横向于片材S的位移方向延伸且适合于抓取和保 持箔材料200的两个相邻带的废弃部分205(见与图17中矩形B内所表示的部分相对应的 图18的放大图)。废弃部分205通过保持元件610输送到相应的撤离出口 650，该撤离出 口 650在沿箔材料200的连续带的路径上设置在每个子单元601的下游端。每个保持元件610的位移通过环形输送系统605确保，该输送系统605布置在片 材S的表面之上并且沿与片材的位移方向A平行的方向延伸。该环形输送系统605优选地 通过独立驱动器(未示出)驱动，例如伺服电机。输送系统605包括至少第一旋转体和第二旋转体606、608，如轮或筒，该第一旋转 体和第二旋转体606、608驱动携带保持元件610的至少一个环形链615，该链615与片材S的位移同步地被驱动。带或任何其它类型的环形输送设备能够可选择地用于替换链615。 依据图5到18所阐述的实施方案，每个子单元601包括驱动一对链615的一对第一旋转体 606和一对第二旋转体608，保持元件610被保持在该对链615之间(见图17和18)。独立 驱动器(未示出)优选地被提供以驱动所有的子单元601的第一旋转体606(或第二旋转 体608)，使得保持元件610与片材S和箔材料200的连续带的通过同步地被移置。在图5 到16中，旋转体606、608和链615以顺时针方向旋转。每个保持元件610优选地包括用于通过抽吸来抓取和保持箔材料的废弃部分的 至少一个吸收头。在图5到18所阐述的实施方案中，每个保持元件610包括两个吸收头 610a、610b，每个吸收头包括第一吸收部分和第二吸收部分611、612，用于与废弃部分205 相配合。有利地，第一吸收部分611适合于耦合到设置在第一旋转体606上的第一旋转空 气接头607，而第二吸收部分612适合于耦合到设置在第一旋转体608上的第二旋转空气接 头609。因此，每个吸收部分611、612与其各自的旋转空气接头607、609相配合，以可选择 地抽吸废弃部分205相应的部分，这些将在后面描述。有利地，第一吸收部分611通过由链615携带的第一连接部分621间歇地耦合到 第一旋转空气接头607 (并且因此与保持元件610同步地移动)。该第一连接部分621根据 其相对于第一旋转体606的位置周期性地耦合到第一旋转空气接头607的空气导管607a。 第一连接管631 (图5到16中未示出但在图17和18中可见)将第一连接部分621永久 性地耦合到吸收头610a、610b的第一吸收部分611。当第一连接部分621机械地耦合到第 一旋转空气接头607时，能经由第一连接管631、第一连接部分621以及第一旋转空气接头 607的空气导管607a通过保持元件610的第一吸收部分611抽吸空气。相似地，第二吸收部分612通过也由链615携带的第二连接部分622间歇地耦合 到第二旋转空气接头609。该第二连接部分622根据其相对于第二旋转体608的位置而周 期性地耦合到第二旋转空气接头609的空气导管609a。第二连接管632 (在图5到16中未 示出但在图17和18中可见)将第二连接部分622永久性性地耦合到吸收头610a、610b的 第二吸收部分612。当第二连接部分622机械地耦合到第二旋转空气接头609时，能经由第 二连接管632、第二连接部分622以及第二旋转空气接头609的空气导管609a通过保持元 件610的第二吸收部分612抽吸空气。由于在每个旋转空气接头607、609处设置的合适对的相互配合的空气口 607b、 607c以及609b、609c的配合，确保了在适当的时间通过每个旋转空气接头607、609连接到 压缩空气源(未示出)。更确切地，口 607c和609c是静止的并且与压缩空气源相耦合，而 与相应的空气导管607a、609a相通的口 607b和609b与旋转空气接头607、609和相关联的 旋转体606、608 —起旋转。依据每个旋转空气接头607、609的角位置，口 607b和607c，相 应地609b和609c，能够彼此相连通，以允许空气通过相应的空气导管607a、609a被吸入，当 在相应的口 607b、607c，相应地609b、609c之间有重叠时，允许该连通。额外的空气口 609d被布置在第二旋转空气接头609上，该额外的口 609d也是静 止的，但与空气源(未示出)相耦合，以简单地将空气吹过保持元件610的第二吸收部分 612，这将在之后被解释。如所阐述的，第一和第二旋转空气接头607和609基本上各自包括空气口 607b、 607c，相应地609b、609c、609d所定位的中间区域，该中间区域与相关的空气导管607a，相应地609a相连通，其径向地朝相应旋转体606的外围，相应地608的外围延伸，用于与相关 的连接部分621，相应地622相协作。现在我们参照图5到16阐述上述废弃物处理单元600是如何操作的，图5到16 示出了废弃物处理单元600的连续操作状态。图5阐述了第一操作状态，其中第一连接部分621机械地耦合到设置在第一旋转 体606上相应的空气接头607。此时，口 607b和607c即将彼此相通。另一方面，保持元件 610即将与箔材料200的连续带的已经应用到连续片材S上的一部分相接触，且该部分在 切割过程之后最终将被撤离，而第二连接部分622与相应的旋转空气接头609机械地脱离。 在图5所示的操作状态中，空气因而即将通过保持元件610的第一吸收部分611吸入，而没 有空气通过保持元件610的第二吸收部分612吸入。图6阐述了随后的操作状态，其中保持元件610已经与箔材料200的连续带的相 关部分相接触，该部分通过经由第一吸收部分611、旋转空气接头607的彼此相通的空气口 607b和607c应用压缩空气而由保持元件610抓取并保持。在这个阶段，第二连接部分622 仍然与相应的旋转空气接头609相脱离并且没有空气通过第二吸收部分612吸入。如图6所阐述的，切割过程开始，激光切割单元5*相应的激光单元500被激活，使 得所产生的激光束L照向箔材料200的连续带的待切割的相关部分。这对应于在每个片材 S的后部分所进行的第一切割操作，如通过图2中的虚线Cl所描述的。该切割操作随着片 材S和箔材料200的连续带移动而继续进行，直到沿着图7所描述的切割线Cl完全被切割 掉。在该随后的操作状态，第二连接部分622即将与其相应的旋转空气接头609机械耦合。图8展示了紧接下来的操作状态，在该紧接下来的操作状态下，第二连接部分622 与其相应的旋转空气接头609机械耦合，且由于沿切割线Cl所进行的第一切割操作的结 果，在位于下游的片材S上形成了箔材料的连续部分200*。一旦实现了第二连接部分622和第二旋转空气接头609之间的机械耦合，空气能 通过保持元件610相应的吸收部分612被吸入，这作为图9所描述的操作状态中开始的第 二旋转空气接头609的口 609b和609c之间的相通的结果而发生。在这个阶段下，空气通 过保持元件610的两个吸收部分611和612被吸入。同时，如图9所阐述的，可在后续片材S的前缘部分开始进行第二切割操作，该第 二切割操作对应着图2中的切割线C2。该切割操作随着片材S和箔材料200的连续带移动 而继续进行，直到箔材料200沿着切割线C2完全被切割，如图10和11中描述的，从而形成 了箔材料的相应的废弃部分205。在如图10所示的操作状态，第一旋转空气接头607的口 607b和607c之间的相通 即将结束，从而中断了通过保持元件610的第一吸收部分611的抽吸，但是，由于通过连接 到第二旋转空气接头609的第二吸收部分612的抽吸的结果，箔材料200的废弃部分205 仍被适当地保持靠着保持元件610。在如图11所示的操作状态，通过保持元件610的第一吸收部分611的抽吸被完全 中断并且第一连接部分621将要与相应的旋转空气接头607机械地脱离。如图12和13所 示，当保持元件610向撤离出口 650移动时，第一连接部分621与第一旋转空气接头607的 这样的脱离发生。一旦保持箔材料200的废弃部分205的保持元件610到达撤离出口 650，通过第二吸收部分612的抽吸停止(如图15所示的口 609b和609c之间的相通被中断)，并且如 图16所示，由于口 609b和609d之间的协作，空气优选地简单地吹过吸收部分612以辅助 废弃部分205经由撤离出口 650的撤离。尽管已经描述了每个子单元601仅仅一个保持元件610，但是应理解，可以在每个 子单元601上提供两个或更多个保持元件610。进一步应理解，输送系统605的尺寸(尤其 是旋转体606、608的尺寸和链615的长度)应优选地被选择以确保片材S的通过和相应的 保持元件610的通过之间的合适的同步性，使得每个保持元件610与箔材料200的连续带 的需要的部分相接触，该需要的部分在切割过程之后将被撤离。可选择地，保持元件610相 对于片材S以及箔材料200的连续带的位置和同步性可能通过对驱动输送系统605的独立 驱动器合适的控制而在运行中进行调节。在参考图5到18所论述的特定实施方案的背景下，尽管仅仅阐明了一个保持元 件610，但是在同一组链615上实际安装有两个保持元件610，这两个保持元件610安装在 链615的相对位置上，每个保持元件610与安装在链615上的其自身的一组连接部分621、 622相耦合并且与设置在旋转体606、608上相同的旋转空气接头607、609和安装在链615 上的连接部分621、622相配合。在这种情况下，链的长度(即，每个保持元件610所传输的 距离)相当于两个连续切割线Cl (或C2)之间的距离的两倍，而每个旋转体606、608实现 每个片材一整圈。在不偏离如附属权利要求所限定的本发明范围的情况下，可以对以上所描述的实 施方案进行多种修改和/或改进。特别的，箔材料的废弃部分205能通过与吸取相当的其他方式进行抓取和保持， 例如机械地通过合适的抓取元件，通过粘性头，通过静电吸附，或如果箔材料包括磁吸引部 件甚至通过磁吸引。在所声明的本发明的范围内，根据本发明的原理，可以使用任何合适的 装置，只要它们适合于在切割之前抓取箔材料的废弃部分并在整个切割过程中保持这些废 弃部分。进一步应当理解的是，虽然本发明优选为了覆盖在片材中切割的窗口而应用，但 是本发明同样适用于任何其他的人们希望通过层压而不是通过热箔烫印技术把箔材料施 用至片材上的情况。特别地，本发明也可以在增强减小的厚度的区域的环境中应用，例如WO 2004/024464A1 中讨论的。此外，可以提供用于检查箔材料200的废弃部分205已经被适当地撤离的检查装 置(未图示出)。这可以使用被朝向在其中箔材料200被施用的地点的片材S的表面引导 的简单发光装置以及用于检查由发光装置产生的光束的反射点的光感受器来进行。该检查 装置可以可选择地包括用于采集片材S的其中箔材料200被施用的地点的一部分的整体图 的照相机，以及用于探测箔材料200的存在或不存在的图像处理系统。另一个细化可以是提供用于检查片材S的前边缘和/或后边缘的通过并且根据所 述边缘的通过调整激光切割单元5*、500和废弃物处理单元600的操作的检查调整装置。这 样的装置可以包括用于产生垂直于片材S被输送的平面的光束的产生光束装置，以及用于 监测由所述产生光束装置产生的光束在片材S的表面上的反射点的检测装置。可选择地， 可以在片材的另一侧设置光感受器，以探测由片材S的通过导致的光束的中断。对片材S 的前边缘和/或后边缘的通过的探测可以用于校正激光切割单元的定时以及废弃物处理单元600的输送系统605的驱动并且确保激光束在合适的时间产生以及确保每个保持元件 610与箔材料的待撤离的相关部分接触。对在前的片材的后边缘和在后的片材的前边缘的 通过的探测可以提供对两个连续片材S之间的实际距离的指示。 最后，可能是有利的是，在切割单元的下游设置检查系统，用于检查片材的质量并 且探测片材上的缺陷，例如被不正确地切割的箔材料和/或附着于片材的箔材料的废弃部 分，视情况而定。
权利要求
1.一种将箔材料(200)施用至连续片材( 尤其是生产证券如纸币的片材上的方法， 包括以下步骤沿片材输送路径连续地输送各个片材(S)；沿与所述各个片材的位移方向(A)大致平行的方向将箔材料(200)的至少一个连续带 施用到所述各个片材( 上，由此形成通过所述箔材料O00)的至少一个连续带彼此相连 的片材的连续流；和通过激光束(L)切割所述箔材料O00)的至少一个连续带，使得所述片材的连续流被 分离成各个片材(S)，而部分箔材料QO(T)存留在所述片材(S)上，其中，切割在位于所述 片材( 上的位置进行，使得存留在所述片材上的所述部分箔材料OO(T)不延伸超出所述 片材(S)的前边缘以及后边缘，其中，所述箔材料O00)的至少一个连续带的废弃部分(20 在通过所述激光束(L) 切割之前被抓取并且在整个切割过程中被保持。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述废弃部分(205)通过抽吸而被抓取并保持。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述废弃部分(20 被输送到所述废弃部分 (205)被释放和撤离的撤离出口(650)。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其中，一个激光束(L)用于进行被施用至所述片材 (S)上的箔材料O00)的至少两个相邻的连续带的切割。
5.如权利要求1到4中任一项所述的方法，其中，所述箔材料(200)的至少一个连续带 在所述箔材料(200)的至少一个连续带的整个宽度上紧接所述片材( 的前边缘之后并且 紧接所述片材( 的后边缘之前被切割，使得连续的部分箔材料OO(T)被留存在每个片材 ⑶上。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述片材( 是载有以行和列的矩阵 布置的印记(P)的阵列的片材，并且其中，箔材料O00)的至少一个连续带沿着每列印记 ⑵施用。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括步骤在所述箔材料O00)的至少一 个连续带的施用之前向所述片材(S)中切割窗口或开口(100)，所述窗口或开口(100)由所 述箔材料O00)的至少一个连续带覆盖。
8.一种实现如前述权利要求中任一项所述的方法的设备，包括逐片材供入站(1)，其用于供入所述各个片材(S)；箔施用单元O)，其用于把所述箔材料O00)的至少一个连续带施用至所述各个片材 ⑶上；激光切割单元(5*、500)，其位于所述箔施用单元(2)的下游，用于借助于激光束(L)来 切割所述箔材料O00)的至少一个连续带；以及片材运送站G)，其用于接收所述各个片材(S)，所述设备还包括用于抓取和保持所述箔材料O00)的至少一个连续带的废弃部分 (205)的废弃物处理单元(600)，所述废弃物处理单元(600)包括至少一个保持元件(610)， 所述至少一个保持元件(610)沿与所述片材( 的位移方向(A)相平行的方向靠近所述片 材( 的表面移置，以在通过所述激光束(L)切割之前抓取所述废弃部分(20 并且在整 个切割过程中保持所述废弃部分(205)。
9.如权利要求8所述的设备，其中，所述保持元件(610)包括至少一个吸收头(610a， 610b)，用于通过抽吸来抓取并保持所述废弃部分(205)。
10.如权利要求8或9所述的设备，其中，所述废弃物处理单元(600)包括用于移置所 述保持元件(610)的输送系统(605)。
11.如权利要求10所述的设备，其中，所述输送系统(605)包括至少第一旋转体和第二 旋转体(606，608)，所述第一旋转体和第二旋转体(606，608)驱动携带所述保持元件(610) 的至少一个链或带(615)，所述链或带阳15)与所述片材(S)的位移同步地被驱动。
12.如权利要求11所述的设备，其中，所述保持元件(610)包括至少一个吸收头 (610a，610b)，以用于通过抽吸来抓取并保持所述废弃部分(205)，所述吸收头(610a， 610b)包括用于与所述废弃部分(205)相配合的第一吸收部分和第二吸收部分(611，612)， 所述第一吸收部分(611)适合于耦合到设置在所述第一旋转体(606)上的第一旋转空气接 头(607)，而所述第二吸收部分(61 适合于耦合到设置在所述第二旋转体(608)上的第二 旋转空气接头(609)。
13.如权利要求12所述的设备，其中，所述第一吸收部分(611)通过由所述链或带 (615)携带的第一连接部分(621)间歇地耦合到所述第一旋转空气接头(607)，所述第一连 接部分(621)周期性地耦合到所述第一旋转空气接头(607)的空气导管(607a)，并且其中，所述第二吸收部分(612)通过由所述链或带(615)携带的第二连接部分 (622)间歇地耦合到所述第二旋转空气接头(609)，所述第二连接部分(62 周期性地耦合 到所述第二旋转空气接头(609)的空气导管(609a)。
14.如权利要求8到13中任一项所述的设备，其中，所述废弃物处理单元(600)还包括 至少一个撤离出口(650)，在所述至少一个撤离出口(650)处，所述废弃部分(205)从所述 保持元件(610)释放并撤离。
15.如权利要求8到14中任一项所述的设备，其中，所述保持元件(610)横向于所述片 材(S)的位移方向(A)延伸，并且适合于抓取并保持箔材料O00)的至少两个相邻带的废 弃部分(205)。
全文摘要
描述了一种将箔材料(200)施用到连续片材(S)尤其是生产证券如纸币的片材上的方法。在第一步中，沿着片材输送路径连续地输送各个片材(S)。在第二步中，沿与各个片材的位移方向(A)大致平行的方向将箔材料(200)的至少一个连续带施用到各个片材(S)上，由此形成通过所述箔材料(200)的至少一个连续带彼此相连的片材的连续流。在第三步中，通过激光束(L)切割所述箔材料(200)的至少一个连续带，使得片材的连续流再次被分离成各个片材(S)，同时部分箔材料(200*)存留在片材上。切割在位于片材(S)上的位置进行，使得存留在片材上的所述部分箔材料(200*)不会延伸超出片材(S)的前边缘以及后边缘。所述箔材料(200)的至少一个连续带的未保留在片材(S)上的废弃部分(205)在通过激光束(L)切割之前被抓取并且在整个切割过程中被保持。还描述了一种用于实现上述方法的设备。
文档编号B32B37/22GK102083631SQ200980125822
公开日2011年6月1日 申请日期2009年6月26日 优先权日2008年7月3日
发明者乔安·埃米尔·艾特尔, 库尔特·格奥尔格·纳格勒, 马赛厄斯·盖吉 申请人:卡巴-乔利有限公司