Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bedrucken eines dreidimensionalen Gegenstands,
insbesondere Behälters und/oder Werkstücks, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Stand der Technik
[0002] Dreidimensionale Gegenstände, wie beispielsweise plattenförmige Werkstücke aus dem
Bereich der Möbelindustrie, werden zunehmend mit verschiedenen, von den Kunden gewünschten
Mustern bedruckt, beispielsweise mittels einer Ink-Jet-Druckvorrichtung. So offenbart
beispielsweise die
EP 1 726 443 A eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Bedrucken von Werkstücken im Bereich einer Schmalfläche,
mit der sich qualitativ hochwertige Bemusterungen erstellen lassen. Allerdings hat
sich gezeigt, dass die gewünschte Qualität des Druckbildes in manchen Fällen, beispielsweise
bei verformbaren oder unregelmäßigen Werkstücken, nicht erreicht werden kann.
Darstellung der Erfindung
[0003] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen,
die auch bei verformbaren oder unregelmäßigen dreidimensionalen Gegenständen eine
qualitativ hochwertige Bemusterung der Gegenstände ermöglicht.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Bedrucken eines dreidimensionalen
Gegenstands nach Anspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
[0005] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer Vorrichtung der eingangs
genannten Art die Bemusterungsqualität wesentlich von dem Abstand zwischen der Druckeinrichtung
und der zu bemusternden Oberfläche des Gegenstands abhängig ist. Zu diesem Zweck ist
erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Vorrichtung ferner eine Positioniereinrichtung
aufweist, die eingerichtet ist, die zu bedruckende Oberfläche des dreidimensionalen
Gegenstands in eine vorbestimmte Relativbeziehung, insbesondere einen vorbestimmten
Abstand, zur Druckeinrichtung zu bringen. Auf diese Weise kann selbst bei verformbaren
oder unregelmäßigen dreidimensionalen Gegenständen stets ein optimaler Abstand zwischen
der Druckeinrichtung und der zu bemusternden Oberfläche des Gegenstands sichergestellt
werden, wodurch eine qualitativ hochwertige Bemusterung erzielt werden kann.
[0006] Gleichzeitig ergeben sich ein einfacher Betrieb und eine einfache Konstruktion der
erfindungsgemäßen Vorrichtung, da ein präzises Auflegen des zu bedruckenden Gegenstands
oder eine Positionserfassung mittels Sensoren oder dergleichen nicht unbedingt erforderlich
ist.
[0007] Die Positioniereinrichtung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf unterschiedlichste
Art und Weise ausgestaltet sein. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Positioniereinrichtung mindestens ein Anschlagelement aufweist, wodurch sich
bei einfacher Konstruktion eine wirksame Relativpositionierung erzielen lässt. Es
ist jedoch zu beachten, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch berührungslos
arbeitende Positioniereinrichtungen zum Einsatz kommen können, die beispielsweise
magnetisch oder auf sonstige Weise arbeiten können.
[0008] Alternativ oder zusätzlich weist die Positioniereinrichtung gemäß einer Weiterbildung
der vorliegenden Erfindung mindestens ein endlos umlaufendes oder rotierendes Anschlagelement
auf, insbesondere einen Führungsriemen oder eine Anschlagrolle. Derartige Anschlagelemente
verbinden eine präzise Positionierung mit einem reibungsarmen und zügigen Förderbetrieb
der zu bedruckenden Gegenstände in der Vorrichtung.
[0009] Bei allen Gestaltungen der Positioniereinrichtung ist es im Rahmen der vorliegenden
Erfindung gemäß einer Weiterbildung bevorzugt, dass die Positioniereinrichtung in
Bezug auf die Relativbewegung zwischen der Druckeinrichtung und dem zu bedruckenden
dreidimensionalen Gegenstand zumindest abschnittsweise stromaufwärts der Druckeinrichtung
angeordnet ist. Hierdurch kann die zu bedruckende Oberfläche besonders wirksam in
die gewünschte Relativbewegung zu der Druckeinrichtung gebracht werden, sodass sich
eine hohe Druckqualität ergibt.
[0010] Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Positioniereinrichtung mindestens
zwei Anschlagelemente auf. Hierdurch ergibt sich eine besonders präzise Festlegung
der Relativpositionierung zwischen zu bedruckender Oberfläche und Druckeinrichtung.
Dabei ist es besonders bevorzugt, dass mindestens ein Anschlagelement verfahrbar ist.
Hierdurch lassen sich verschiedene Vorteile erzielen. Einerseits ermöglicht die Verfahrbarkeit
mindestens eines Anschlagelements die Anpassung der Vorrichtung an unterschiedliche
Abmessungen der zu bedruckenden Gegenstände, andererseits kann die Verfahrbarkeit
mindestens eines Anschlagelements auch dazu genutzt werden, eine Andruckkraft zwischen
den Anschlagelementen und den zu bedruckenden Oberflächen zu erzeugen, um hierdurch
die Gegenstände besonders stabil zu führen und die Druckqualität weiter zu verbessern.
[0011] Die Druckeinrichtung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf unterschiedlichste
Art und Weise ausgestaltet sein und beispielsweise auch eine Mehrzahl von Druckeinheiten
aufweisen, um den jeweiligen Gegenstand nicht nur an einer, sondern an mehreren oder
gegebenenfalls allen Oberflächen zu bedrucken. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass
jeder Druckeinheit mindestens ein Anschlagelement zugeordnet ist, sodass für jede
Druckeinheit die erfindungsgemäße, genaue Relativpositionierung erreicht werden kann,
obgleich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch Druckeinheiten ohne Anschlagelement
aufweisen kann.
[0012] Dabei ist es besonders bevorzugt, dass mindestens eine Druckeinheit verfahrbar ist,
und zwar bevorzugt synchron mit dem mindestens einen, zugeordneten Anschlagelement.
Hierdurch lässt sich die Vorrichtung einfach und präzise an unterschiedlichste Abmessungen
und Ausgestaltungen zu bedruckender Gegenstände anpassen, ohne dass hiermit ein Verlust
an Druckqualität verbunden wäre.
[0013] Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders gut zum Bedrucken von Behältern.
Ein entsprechendes, erfindungsgemäßes Verfahren ist Gegenstand von Anspruch 8. Dieses
zeichnet sich dadurch aus, dass der Behälter in einem Zustand bedruckt wird, in welchem
er bereit zur Aufnahme von Inhalten, insbesondere Werkstücken, ist. Hierdurch ergeben
sich primär zwei Hauptvorteile. Zunächst ermöglicht das Bedrucken eines aufnahmebereiten
Behälters, dass dieser zu einem sehr späten Zeitpunkt in der Wertschöpfungskette bedruckt
werden kann, so dass nicht eine große Anzahl von Behälterrohlingen (z. B. Kartonzuschnitten)
pauschal vorgedruckt werden muss, sondern beispielsweise erst kurz vor dem Befüllen
der Behälter ein entsprechender Aufdruck angebracht wird. Darüber hinaus wird durch
das erfindungsgemäße Verfahren sichergestellt, dass die aufgebrachte Bemusterung nicht
durch nachfolgende Verarbeitungsschritte zum Fertigstellen des Behälters (z. B. Faltvorgänge
eines Kartonzuschnitts) beeinträchtigt (z. B. zerkratzt) wird. Insgesamt ermöglicht
das erfindungsgemäße Verfahren somit ein qualitativ hochwertiges und variables (an
wechselnde Behälterinhalte anpassbares) Bedrucken der Behälter.
[0014] Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass der
Behälter vor dem Bedrucken mit Inhalten, insbesondere Werkstücken beschickt wird.
Hierdurch werden völlig neue Möglichkeiten bei der Individualisierung der Behälter
eröffnet. So wird es beispielsweise möglich, Behälter mit jeweiligen Inhalten in Großserie
zu befüllen und gegebenenfalls schon zu verschließen, und erst bei Vorliegen eines
entsprechenden Kundenauftrages die befüllten Behälter abzurufen und mit der vom Kunden
gewünschten Bemusterung zu versehen, die beispielsweise das Logo des Kunden etc. zeigt.
Auf diese Weise wird jeglicher Ausschuss an Behältern vermieden, der bisher dadurch
entstanden ist, dass bedruckte Behälterrohlinge in großen Stückzahlen vorgefertigt
wurden, ohne dass ein entsprechender Kundenauftrag vorlag bzw. ausreichend präzisiert
war. Insgesamt wird hierdurch bei weiterhin qualitativ hochwertiger Bedruckung ein
extrem variables und kundenindividualisiertes Bedrucken der Behälter mit geringem
Ausschuss ermöglicht.
[0015] Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darüber hinaus vorgesehen,
dass die zu bedruckende Oberfläche des Behälters vor dem Bedrucken durch die Positioniereinrichtung
verformt wird. Auf diese Weise können gekrümmte Oberflächen des Behälters vor dem
Bedrucken in einen ebenen Zustand gebracht werden, der sich besonders gut für eine
qualitativ hochwertige Bedruckung eignet. Dies kann beispielsweise bei mit Werkstücken
befüllten Behältern vorteilhaft sein, da sich gezeigt hat, dass sich durch den Befüllvorgang
des Behälters in manchen Fällen eine unerwünschte Verformung des Behälters ergibt,
die den Druckvorgang beeinträchtigen kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0016]
- Fig. 1
- zeigt schematisch eine Draufsicht einer Vorrichtung zum Bedrucken von Behältern gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung;
- Fig. 2
- zeigt schematisch eine Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, wobei der
Schnitt in Fig. 1 entlang der Linie II-II geführt ist.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
[0017] Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlich
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
[0018] Eine Vorrichtung 1 zum Bedrucken von Behältern 2 ist in Fig. 1 und 2 schematisch
in einer Draufsicht bzw. einer Schnittansicht gezeigt. Bei dem Behälter 2 handelt
es sich in der vorliegenden Ausführungsform um einen Karton mit einer oben gelegenen
Einfüllöffnung, der zuvor aus einem Kartonzuschnitt gefaltet wurde. Es ist jedoch
zu beachten, dass die vorliegende Erfindung auch auf völlig andersartige Behälter
sowie auch auf völlig andersartige, dreidimensionale Gegenstände anwendbar ist, wie
beispielsweise platten- oder leistenförmige Werkstücke, wie sie im Bereich der Möbelindustrie
zum Einsatz kommen und häufig aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoffen, etc. oder Kombinationen
hiervon bestehen können.
[0019] Die Vorrichtung 1 besitzt in der vorliegenden Ausführungsform eine Druckeinrichtung
10 mit zwei Druckeinheiten 12, 14, die in der vorliegenden Ausführungsform als Ink-Jet-Druckköpfe
mit einer Mehrzahl von Tintenaustrittsöffnungen ausgebildet sind. Die Druckeinheiten
12, 14 stehen jeweils über eine Zuleitung 18 mit einem Tintenvorratsbehälter 16 in
Verbindung, obgleich der Tintenvorratsbehälter 16 selbstverständlich auch unmittelbar
am Druckkopf 12, 14 angeordnet sein kann.
[0020] Ferner stehen die Druckeinheiten 12, 14 jeweils mit einer Druckersteuerung 12', 14'
in Verbindung, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine einzelne, integrierte
Druckersteuerung vorgesehen sein kann, die gegebenenfalls auch die Steuerung der gesamten
Vorrichtung übernehmen kann. Ferner ist zu beachten, dass im Rahmen der vorliegenden
Erfindung auch andersartige Druckeinrichtungen zum Einsatz kommen können.
[0021] Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 1 eine Fördereinrichtung 20, um die zu bedruckenden
Gegenstände 2 an den Druckeinheiten 12, 14 entlang zu fördern. Dabei ist die Fördereinrichtung
20 in der vorliegenden Ausführungsform als Riemenförderer mit zwei Förderriemen 22
ausgebildet, obgleich selbstverständlich auch andere Fördereinrichtungen zum Einsatz
kommen können, wie Kettenförderer, Schlittenförderer, Luftkissenförder und dergleichen.
[0022] Darüber hinaus ist zu beachten, dass die Fördereinrichtung auch derart ausgebildet
sein kann, dass alternativ oder zusätzlich zu einem Fördern des zu bedruckenden Gegenstands
die Druckeinrichtung verfahren wird. Die vorliegende Erfindung kann sich somit sowohl
auf Durchlaufmaschinen als auch auf Stationärmaschinen sowie auf Kombinationen hiervon,
wie beispielsweise getaktet arbeitende Maschinen, beziehen.
[0023] Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 eine Positioniereinrichtung
30, die in der vorliegenden Ausführungsform durch zwei seitliche Führungsriemen 32,
34 gebildet ist. Dabei erstreckt sich die Führungsfläche der Führungsriemen 32, 34
im wesentlich senkrecht zur Förderebene der Fördereinrichtung 20. Allgemeiner ausgedrückt
erstreckt sich die Führungsfläche der Führungsriemen 32, 34 bzw. allgemeiner Anschlagelemente
im wesentlichen parallel zu einer Druckausgabefläche (z. B. Fläche mit Düsenaustrittsöffnungen)
der zugeordneten Druckeinheit 12 bzw. 14.
[0024] Die Führungsriemen 32, 34 sind, wie in Fig. 1 am besten zu erkennen ist, durch endlos
umlaufende Riemen 32' gebildet, die jeweils um zwei Umlenkrollen 32" gespannt und
dazwischen gegebenenfalls über eine Führungsschiene geführt werden. Alternativ oder
zusätzlich zu den gezeigten Führungsriemen 32, 34 können selbstverständlich auch andersartige
Anschlagelemente als Positioniereinrichtung zum Einsatz kommen, wie beispielsweise
Anschlagrollen, Anschlagplatten, Anschlagbolzen oder dergleichen.
[0025] Die Führungsriemen 32, 34 sind in Bezug auf die Förderrichtung der zu bedruckenden
Gegenstände 2 stromaufwärts der Druckeinheiten 12, 14 angeordnet. Dabei können die
Führungsriemen 32, 34 derart justiert werden, dass ihre den zu bedruckenden Gegenständen
2 zugewandte Führungsfläche sich in einem vorbestimmten (orthogonalen) Abstand von
den Tintenaustrittsöffnungen der Druckköpfe 12, 14 befindet.
[0026] Von den beiden Führungsriemen 32, 34 ist in der vorliegenden Ausführungsform der
Führungsriemen 34 verfahrbar, sodass der Abstand zwischen den Führungsriemen 32, 34
entsprechend der jeweiligen Breite der zu bedruckenden Gegenstände 2 variiert werden
kann. Dabei ist auch die Druckeinheit 14 gemeinsam mit bzw. simultan zu dem Führungsriemen
34 verfahrbar, um stets den gewünschten bzw. optimalen (orthogonalen) Abstand zwischen
den Tintenaustrittsöffnungen des Druckkopfes 14 und der zu bedruckenden Oberfläche
2' des jeweiligen Gegenstands 2 sicherzustellen.
[0027] Am stromaufwärts gelegenen Ende der Führungsriemen 32, 34 sind darüber hinaus trichterartige
Einlaufelemente 24 angeordnet, die dazu beitragen, die durch die Fördereinrichtung
20 geförderten Gegenstände sicher in den Bereich zwischen den Führungsriemen 32, 34
einzuführen.
[0028] Der Betrieb der Fördereinrichtung 20 und der Positioniereinrichtung 30 wird in der
vorliegenden Ausführungsform durch eine Maschinensteuerung 4 gesteuert, die jedoch,
wie bereits oben angedeutet, gegebenenfalls auch mit der Druckersteuerung 12', 14'
zu einer integralen Steuereinheit zusammengefasst sein kann. Dabei ist die Fördergeschwindigkeit
der Fördereinrichtung 20 vorteilhaft auf die Fördergeschwindigkeit der Führungsriemen
32, 34 abgestimmt.
[0029] Stromabwärts der Druckeinheiten 12, 14 sind darüber hinaus in der vorliegenden Ausführungsform
zwei Trocknungseinrichtungen 40 angeordnet, die dazu ausgelegt sind, die auf die jeweiligen
Gegenstände 2 aufgebrachte Tinte zügig zu trocknen bzw. auszuhärten. Obgleich im Rahmen
der vorliegenden Erfindung ein beliebiges Druckmedium bzw. eine beliebige Drucktinte
zum Einsatz kommen kann, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, insbesondere bei zu
bedruckenden Behältern 2 aus Karton oder dergleichen, eine ölbasierte Tinte einzusetzen.
Hierdurch werden mögliche Probleme beim Trocknen bzw. Aushärten von UV-Tinte mittels
einer UV-Trocknungseinrichtung vermieden, da sich gezeigt hat, dass die Tinte tief
in das Kartonmaterial eindringt und dann einem Trocknungs- bzw. Aushärtungsvorgang
durch die UV-Strahlen nicht mehr optimal zugänglich ist.
[0030] Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 vollzieht sich im Rahmen eines integrierten
Kundenauslieferungssystems beispielsweise wie folgt. In einem vorgelagerten Prozess
werden beispielsweise plattenförmige Werkstücke wie Fußbodenpaneele oder dergleichen
produziert, in Kartonbehältern 2 verpackt und zwischengelagert. Dabei werden die Kartonbehälter
2 beispielsweise vorab durch Falten von Kartonzuschnitten in eine Behälterform gebracht.
[0031] Sobald ein konkreter Kundenauftrag vorliegt und die vom Kunden gewünschte Bemusterung
der Behälter 2 bekannt ist, wird die bestellte Anzahl von Behältern 2 der Vorrichtung
1 zugeführt und in den Bereich zwischen den Führungsriemen 32, 34 eingefördert. Dabei
kann die Vorrichtung 1 stromaufwärts der Führungsriemen gegebenenfalls die Breite
der zu bedruckenden Behälter 2 erfassen und die Position des Führungsriemens 34 zusammen
mit der Position der Druckeinheit 14 auf die entsprechende Breite einstellen. Beim
Einfördern der Behälter 2 in den Bereich zwischen den Führungsriemen 32, 34 werden
die seitlichen Abschnitte der Behälter 2, die durch die in dem Behälter 2 befindlichen
Gegenstände häufig seitlich abstehen, in der vorliegenden Ausführungsform verformt
und in eine genau definierte Relativpositionierung zu den Düsenaustrittsöffnungen
der Druckeinheiten 12 bzw. 14 gebracht. Alternativ ist es insbesondere bei formstabilen
Gegenständen wie Werkstücken möglich, dass diese durch die Führungsriemen 32, 34 nicht
verformt, jedoch in die gewünschte Relativposition verschoben werden.
[0032] Unmittelbar nachdem der Behälter 2 aus dem Bereich zwischen den Führungsriemen 32,
34 austritt, werden die Seitenflächen 2' des Behälters 2 unter Einsatz der Druckeinheiten
12, 14 bedruckt. Anschließend passieren die Behälter 2 die Trocknungseinrichtungen
40, mittels derer die durch die Druckeinheiten 12, 14 aufgebrachte Tinte getrocknet
wird, sodass die mit Werkstücken befüllten Behälter 2 unmittelbar anschließend weiterverarbeitet
werden können, beispielsweise in eine Klarsichtfolie eingeschweißt werden können.
1. Vorrichtung (1) zum Bedrucken eines dreidimensionalen Gegenstands (2), insbesondere
Behälters und/oder Werkstücks, umfassend:
eine Druckeinrichtung (10), insbesondere Ink-Jet-Druckeinrichtung, zum Bedrucken einer
Oberfläche (2') des dreidimensionalen Gegenstands (2), und
eine Fördereinrichtung (20) zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Druckeinrichtung
(10) und dem zu bedruckenden dreidimensionalen Gegenstand (2),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung ferner eine Positioniereinrichtung (30) aufweist, die eingerichtet
ist, die zu bedruckende Oberfläche (2') des dreidimensionalen Gegenstands (2) in eine
vorbestimmte Relativbeziehung, insbesondere einen vorbestimmten Abstand, zur Druckeinrichtung
(10) zu bringen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (30) mindestens ein Anschlagelement (32, 34) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (30) mindestens ein endlos umlaufendes oder rotierendes
Anschlagelement aufweist, insbesondere einen Führungsriemen (32, 34) oder eine Anschlagrolle.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (30) in Bezug auf die Relativbewegung zwischen der Druckeinrichtung
(10) und dem zu bedruckenden dreidimensionalen Gegenstand (2) zumindest abschnittsweise
stromaufwärts der Druckeinrichtung (10) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (30) mindestens zwei Anschlagelemente (32, 34) aufweist,
von denen bevorzugt mindestens eines (34) verfahrbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinrichtung eine Mehrzahl von Druckeinheiten (12, 14) aufweist, denen jeweils
mindestens ein Anschlagelement (32, 34) zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Druckeinheit (14) verfahrbar ist, und zwar bevorzugt synchron mit
dem mindestens einen, zugeordneten Anschlagelement (34).
8. Verfahren zum Bedrucken eines Behälters (2), insbesondere eines Kartonbehälters, unter
Einsatz einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2) in einem Zustand bedruckt wird, in welchem er bereit zur Aufnahme
von Inhalten, insbesondere Werkstücken, ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2) vor dem Bedrucken aus einem Rohling, insbesondere einem Kartonzuschnitt,
in die Behälterform gebracht, insbesondere gefaltet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2) vor dem Bedrucken mit Inhalten, insbesondere Werkstücken beschickt
wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bedruckende Oberfläche (2') des Behälters (2) vor dem Bedrucken durch die
Positioniereinrichtung (30) verformt wird.