[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bedrucken eines Bauteils mittels eines
digitalen Druckverfahrens.
[0002] Mit Weiterentwicklung der elektronischen Datenverarbeitung, insbesondere von Graphikprogrammen,
werden aus unterschiedlichsten Materialien bestehenden Bauteile zunehmend mittels
digitaler Druckverfahren bedruckt, um sie mit vorbestimmten Mustern zu versehen, die
ihnen beispielsweise ein hochwertiges Aussehen verleihen. Um solche Bauteile kostengünstig
in großen Stückzahlen herzustellen, sind Druckvorrichtungen erforderlich, die kostengünstig
hohe Drucksätze auch beim Bedrucken von Bauteilen mit zueinander geneigten Oberflächenbereichen
ermöglichen.
[0003] Unter einem digitalen Druckverfahren werden in der vorliegenden Anmeldung Druckverfahren
verstanden, bei denen unter elektronischer Steuerung mittels wenigstens eines digitalen
Datensatzes aus wenigstens einer Spritzdüse eine Flüssigkeit in Form einzelner Flüssigkeitströpfchen
auf einzelne Oberflächenelemente einer zu bedruckenden Oberfläche gespritzt wird,
um auf der Oberfläche ein vorbestimmtes Muster, das auch das Aussehen einer homogenen
Färbung haben kann, zu erzeugen. Unterschiedliche Farben lassen sich durch unterschiedliche
Farbflüssigkeiten erzeugen, die in Form von Tröpfchen auf ein OberBächenelement oder
unmittelbar benachbarte Oberflächenelemente gespritzt werden. Unterschiedliche Farbintensitäten
lassen sich durch die Anzahl der auf ein Oberflächenelement oder unmittelbar benachbarte
Oberflächenelemente gelangenden Tröpfchen und/oder - in neuerer Zeit - durch unterschiedliche
Volumina der Flüssigkeitströpfchen erzeugen. Ein typisches Beispiel eines digitalen
Druckverfahrens ist das sog. Tintenstrahldruckverfahren, bei dem Tinten- bzw. Färbeflüssigkeitströpfchen
aus einem Druckkopf mit mehreren Spritzdüsen abgespritzt werden. Die Tröpfchen werden
durch thermische Verdampfung (bubblejet) oder mit Hilfe von Piezoelementen erzeugt
und abgespritzt.
[0004] Aus der
US 5,815,282 ist eine Druckvorrichtung mit einer Transporteinrichtung bekannt, auf der eine Mehrzahl
von neben- und hintereinander angeordneten zu bedruckenden Bauteilen angeordnet ist.
Quer über die Transportvorrichtung erstreckt sich ein Balken, der in seiner Höhe verstellbar
ist und längs dessen ein Düsenkopf mit mehreren Farbdüsen bewegbar ist Der Balken
ist höhenverstellbar, so dass auch Bauteile mit unterschiedlich hohen Oberflächenbereichen
bedruckt werden können.
[0005] Aus der
EP 1 038 689 A ist eine Vorrichtung zum Bedrucken von auf einer linear bewegten Transporteinrichtung
befindlichen Gegenständen bekannt, die mehrere, sich quer über die Transporteinrichtung
erstreckende ortsfeste Düsenbalken enthält. Jeder Düsenbalken ist mit Farbdüsenköpfen
derart bestückt, dass aus ihm ein Bedrucken von auf der Transporteinrichtung befindlichen
Gegenständen über deren gesamte Breite möglich ist.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bedrucken von Bauteilen
mittels eines digitalen Druckverfahrens zu schaffen, mit der auch Bauteile mit dreidimensionalen
Oberflächen mit stark zueinander geneigten Bereichen bedruckt werden können.
[0007] Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
[0008] Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Dreheinrichtung, mit der ein oder mehrere auf
der Transporteinrichtung angeordnete Bauteile um eine zur Abspritzrichtung von Spritzdüsen
geneigte Achse drehbar sind, ist es möglich, auch Bauteile mit dreidimensionalen Oberflächen
zu bedrucken, die stark zueinander geneigte Oberflächenbereiche aufweisen. Dabei erfolgt
das Bedrucken vorzugsweise derart, dass zunächst bei stillstehender Dreheinrichtung
ein zur Abspritzrichtung der Spritzdüsen etwa orthogonaler Oberflächenbereich bedruckt
wird, das oder die Bauteile dann gedreht werden und in einem weiteren Druckschritt
ein oder mehrere Oberflächenbereiche bedruckt werden, die nach Drehung des oder der
Bauteile orthogonal zur Spritzrichtung der Spritzdüsen sind In einer anderen Betriebsweise
kann die Dreheinrichtung bei stillstehender Transporteinrichtung während des Bedruckens
betätigt werden. Es ist auch möglich, während des Bedruckens die Dreheinrichtung und
die Transporteinrichtung gemeinsam zu betätigen.
[0009] Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung gerichtet.
[0010] Der Anspruch 2 kennzeichnet eine Ausführuhgsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei der zwei aufeinanderfolgende Druckschritte unter entgegen gesetzter Relativbewegung
zwischen dem oder den Bauteilen und den Spritzdüsen erfolgen, so dass für die beiden
aufeinanderfolgenden Druckschritte dieselben Spritzdüsen verwendbar sind.
[0011] Der Anspruch 3 kennzeichnet einen Ablauf, bei dem sich die Richtung der Relativbewegung
zwischen den Spritzdüsen und dem oder den Bauteilen zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Druckschritten nicht ändert, so dass für aufeinanderfolgende Druckschritte unterschiedliche
Spritzdüsen verwendet werden.
[0012] Die Ansprüche 4 und 5 kennzeichnen zwei weitere vorteilhafte Ausführungsformen der
Vorrichtung.
[0013] Mit den Merkmalen des Anspruchs 6 wird erreicht, dass in ihrer Höhe abgestufte Oberflächenbereiche
bedruckt werden können.
[0014] Gemäß dem Anspruch 7 entspricht der Drehwinkel, um den das oder die Bauteile zwischen
zwei Druckschritten gedreht werden, dem Neigungswinkel zwischen den in den beiden
Druckschritten zu bedruckenden Oberflächen.
[0015] Mit den Merkmalen des Anspruchs 8 können Bauteile mit kreisrundem Querschnitt be-druckt
werden.
[0016] Der Anspruch 10 kennzeichnet eine Ausführungsform einer Vorrichtung, die besonders
flexibel einsetzbar ist.
[0017] Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und
mit weiteren Einzelheiten erläutert.
[0018] In den Figuren stellen dar:
- Fig. 1
- eine perspektivische schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einer Mehrzahl zu bedruckender Bauteile,
- Fig. 2
- eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, bei verdrehten Bauteilen,
- Fig. 3
- Teilansichten zur Erläuterung der Funktionsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und
2,
- Fig. 4
- eine schematische Stirnansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 zur Erläuterung einer
Dreheinrichtung,
- Fig. 5 und 6
- den Fig. 1 und 2 entsprechende Ansichten einer modifizierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
- Fig. 7
- eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
- Fig.8
- eine Teilansicht der Fig. 7 zur Erläuterung einer in der Vorrichtung gemäß Fig. 6
enthaltenen Dreheinrichtung,
- Fig. 9
- eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
- Fig. 10
- eine Teilansicht der in Fig. 10 zur Erläuterung einer der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gemäß Fig. 10 enthaltenen Dreheinrichtung,
- Fig. 11
- eine Seitenansicht eines konischen zu bedruckenden Bauteils mit Druckkopf und einer
Skizze der zweidimensionalen Abwicklung eines auf das dreidimensionale Bauteil aufzudruckenden
Musters,
- Fig. 12
- eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit der ein längliches Bauteil
mit dreidimensionaler Oberfläche mit einem einzigen Satz von Druckbalken bedruckt
werden kann, die verschwenkbar sein können,
- Fig. 13
- eine Ausführungsform einer Vorrichtung, bei der mehrere längliche Bauteile ohne Umkehr
ihrer Bewegung relativ zu Spritzdüsen gleichzeitig bedruckt werden kann,
- Fig. 14
- eine Ausfiihrungsform eines Drucksbalkens, mit dem ein mit kreisrundem Querschnitt
ausgebildetes Bauteil bedruckbar ist, und
- Fig. 15
- eine Anordnung mehrerer Druckbalken, mit denen ein im Querschnitt kreisrundes Bauteil
bedruckbar ist.
[0019] Das digitale Druckverfahren wird im Folgenden der Einfachheit halber als Druckverfahren
bezeichnet, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist.
[0020] Gemäß Fig. 1 ist auf einer Plattform 10 eine Mehrzahl von zu bedruckenden Bauteilen
12 nebeneinander angeordnet. Auf der Plattform 10 sind, wie in Fig. 4 dargestellt,
Aufnahmeeinrichtungen für die Bauteile 12 angeordnet, die mit einer Dreheinrichtung
in Richtung der Pfeile B gedreht bzw. geschwenkt werden können. Die Bauteile 10 sind
im dargestellten Beispiel Profile mit in ihrer Längsrichtung konstantem Querschnitt,
wobei eine zu bedruckende Oberfläche einen insgesamt ebenen ersten Bereich 14 aufweist,
der über einen etwa um 90 Grad gekrümmten Übergangsbereich 16 in einen zweiten ebenen
Bereich 18 übergeht, der zum ersten Bereich um 90 Grad geneigt ist.
[0021] Die Bauteile 12 sind auf der Plattform 10 quer zur Bewegbarkeitsrichtung der Plattform
10 benachbart angeordnet, wobei in der dargestellten Stellung die ersten Bereiche
14 eine insgesamt ebene, durch die Abstände zwischen den Bauteilen unterbrochene Fläche
bilden. Die Plattform 10 ist mittels einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung,
die in ihrem Aufbau an sich bekannt sein kann, in Richtung des Doppelpfeils A linear
hin und her bewegbar und bildet zusammen mit der Antriebseinrichtung eine Transporteinrichtung.
[0022] Quer zur Richtung des Doppelpfeils A und parallel zu einer durch die Plattform 10
gebildeten Ebene erstreckt sich quer über die Plattform 10 ein Druckbalken 20, der
an seiner Unterseite längs seiner Länge mit Spritzdüsen 22 (schematisch angedeutet)
versehen ist, die zu einem in seinem Aufbau insgesamt bekannten Tintenstrahldrucksystem
bestehen, mit dem die Spritzdüsen 22 derart ansteuerbar sind, dass auf eine Oberfläche
ein vorbestimmtes, elektronisch gespeichertes Muster gedruckt werden kann. Der Druckbalken
enthält beispielsweise längs seiner Länge eine Mehrzahl von in gegenseitiger Überlappung
angeordneten Druckköpfen, so dass alle Bauteile gleichzeitig präzise mit vorbestimmten
Mustern bedruckt werden könne. Der Druckbalken 20 ist in Richtung des Doppelpfeils
C senkrecht zur Ebene der Plattform 10 bewegbar. Zur Steuerung der Bewegung der Plattform
10 in Richtung des Doppelpfeils A, der Drehung der Bauteile 12 um ihre Längsachse
in Richtung des Doppelpfeils B und der Bewegung des Druckbalkens 20 in Richtung des
Doppelpfeils C sowie zur Steuerung der Spritzdüsen 22 dient eine programmierbare elektronische
Steuereinrichtung 24, die in ihrem Aufbau an sich bekannt sein kann und deshalb nicht
im Einzelnen beschrieben wird. Mit den Spritzdüsen 22 sind in an sich bekannter Weise
unterschiedliche Farben abspritzbar, so dass Muster jedwelcher Art gedruckt werden
können.
[0023] Die Funktion der Vorrichtung ist folgende:
Die in Fig. 1 nach oben zeigenden ersten Bereiche 14 der Bauteile 12 sowie ein Teil
der Übergangsbereiche 16 werden in einem ersten Druckschritt I gleichzeitig bedruckt,
indem die Plattform 10 unter dem Druckbalken 20 hindurchbewegt wird, wobei die Bauteile
12 in Richtung von ihren vorderen Enden 26 zu ihren hinteren Enden 28 bedruckt werden.
[0024] Wenn die hinteren Enden 28 erreicht sind, werden die Bauteile 12 von der Dreheinrichtung
um 90 Grad gemäß Fig. 1 in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht, so dass die zweiten Bereiche
18 nach oben dem Druckbalken 20 zugewandt sind und die bereits bedruckten ersten Bereiche
in senkrechter Lage sind. Fig. 2 stellt die Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit verdrehten
Bauteilen 12 dar. Fig. 3 verdeutlicht die Verhältnisse. Wenn die Breite des ersten
Bereiches und des zweiten Bereichs unterschiedlich ist, wird der Druckbalken 20 in
Richtung des Pfeils.C derart verstellt, dass gemäß Fig. 1 und Fig. 2 der gleiche Abstand
zwischen den Spritzdüsen und der jeweils zu bedruckenden Oberfläche der Bauteile besteht.
[0025] Anschließend wird die Plattform 10 zurückbewegt, so dass die zweiten Bereiche 18
und zumindest ein Teil der Übergangsbereiche 16 ausgehend von den hinteren Enden 28
der Bauteile 12 zu den vorderen Enden 26 hin in einem zweiten Druckschritt II bedruckt
werden.
[0026] Es versteht sich, dass das auf die Bauteile zu druckende Muster derart verzerrt gespeichert
ist, das es bei der Bedruckung des dreidimensionalen Übergangsbereiches aus den zweidimensional
angeordneten Spritzdüsen unverzerrt erscheint. Des weiteren wird der Übergangsbereich
in dem jeweiligen Druckvorgang vorteilhafterweise jeweils nur soweit bedruckt, dass
die aus den Spritzdüsen abgegebenen Flüssigkeitströpfchen in ausreichend großem Winkel
auf den Übergangsbereich treffen und nicht abprallen oder zu stark verzerrt werden.
Beispielsweise wird im jeweiligen Druckvorgang der Teil des Übergangsbereiches, der
um weniger als 30 Grad zur Abspritzrichtung der Spritzdüsen geneigt ist, nicht bedruckt.
In dem in beiden Druckschritten I und II bedruckten Teil des Übergangsbereichs (Neigung
zwischen 30 Grad und 60 Grad) wird die Menge der abgespritzten Färbflüssigkeit derart
gesteuert, dass die Gesamtmenge der in beiden Druckvorgängen je Oberflächeneinheit
abgespritzten Färbeflüssigkeit nicht unterschiedlich zu der Menge ist, die auf die
ebenen Bereiche abgegeben wird.
[0027] Die beschriebene Vorrichtung kann in vielfältiger Weise abgeändert werden. Beispielsweise
müssen die Bauteile 12 nicht zwingend längs ihrer Länge mit gleichem Querschnitt ausgebildet
sein. Wenn die jeweils zu bedruckenden Oberflächenbereiche nicht parallel zur Oberfläche
der Plattform 10 sind, kann der Druckbalken 20 während der Bewegung der Plattform
10 in Richtung des Doppelpfeils C bewegt werden, so dass jeweils ein konstanter Abstand
zwischen den Spritzdüsen und der zu bedruckenden Oberfläche (mit Ausnahme des Übergangsbereiches)
erzielt wird. Des Weiteren kann der Winkel, den der erste Bereich 14 und der zweite
Bereich 18 miteinander bilden, von 90 Grad.verschieden-sein. Des Weiteren können,
da die Position der einzelnen Bauteile relativ zum Druckbalken bzw. den Spritzdüsen
in der Steuereinrichtung 24. mit Hilfe von Ausgangssignalen geeigneter Sensoren bekannt
ist, die Bauteile 12, obwohl sie gleichzeitig bedruckt werden, mit unterschiedlichen
Mustern bedruckt werden. Die Bauteile 12 müssen nicht zwingend einander gleich sein.
Sie sollten lediglich in den beiden Drehzuständen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 mit den
jeweils zu bedruckenden Oberflächen gleichweit von dem Druckbalken 20 beabstandet
sein. Beispielsweise können Seitenränder der Bauteile mit unterschiedlich geformten
Aussparungen ausgebildet sein. Die Form der Bauteile ist in der Steuereinrichtung
24 gespeichert, so dass die einzelnen Oberflächen auch wenn Sie voneinander verschieden
sind, gezielt mit vorbestimmten Mustern, die ebenfalls voneinander verschieden sein
können, bedruckbar sind.
[0028] Fig. 4 zeigt in einer schematischen Stirnansicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1
eine beispielsweise Ausführungsform einer Dreh- bzw. Schwenkeinrichtung zum Verdrehen
der Bauteile 12. An jeder Stirnseite der Plattform 10 (sichtbar ist nur die Vorderseite
der Plattform 10) sind eine Mehrzahl von mit Außenverzahnungen versehenen Zahnrädern
32 um plattformfeste Achsen, die in der Bewegbarkeitsrichtung der Plattform verlaufen,
drehbar gelagert und über im dargestellten Beispiel abgewinkelte Profile 34 drehfest
miteinander verbunden. Die Profile 34 dienen als Auflager bzw. Halterungen für die
Bauteile 12. An der Vorderseite der Plattform 10 ist ein Elektro-motor 36 befestigt,
der eine Welle 38 antreibt, die sich quer über die Stirnfläche der Plattform 10 erstreckt
und mit Gewindeverzahnungen 40 ausgebildet ist, die mit den Außenverzahnungen der
Zahnräder 32 kämmen. Wie aus der Figur unmittelbar ersichtlich, können die Zahnräder
32 und mit ihnen die Profile 34 durch entsprechende Ansteuerung des Elektromotors
36 gleichzeitig und gleichsinnig zum Verdrehen bzw. Verschwenken der auf den Profilen
34 lagernden Bauteile 12 verdreht werden. Weiter ist gemäß Fig. 4 die Plattform 10
auf einem Führungsteil 42 längs verschiebbar gefuhrt, wobei zum Verschieben der Plattform
10 in Richtung des Doppelpfeils A der Fig. 1 an sich bekannte Antriebe verwendet werden
können. Das Führungsteil 42 kann in Bewegbarkeitsrichtung der Plattform 10 deutlich
länger als die Plattform 10 sein, so dass mehrere Plattformen mit entsprechenden Dreheinrichtungen
hintereinander auf dem Führungsteil 42 angeordnet sein können. Die beispielhaft beschriebene
Dreheinrichtung kann in zweckentsprechender Weise zur Aufnahme und Verdrehung anders
geformter Bauteile abgeändert werden.
[0029] Fig. 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform der Vorrichtung, die insgesamt der der Fig.
1 und 2 ähnlich ist. Der Unterschied liegt darin, dass die Dreheinrichtung zum Drehen
der Bauteile 12 die Bauteile in Richtung des Doppelpfeils B um eine Achse D dreht,
die parallel zur Längserstreckung des Druckbalkens 20 gerichtet ist. Auf diese Weise
werden in einem ersten Druckschritt die Oberseiten 46 der Bauteile 12 bedruckt, in
einem zweiten Druckschritt die Stirnseiten 48 bedruckt, wobei die Bewegung der Plattform
10 in Richtung des Doppelpfeils A entsprechend der jeweiligen Länge der Oberseiten
und der Stirnseiten erfolgt. Wenn die Bauteile 12 rund um ihre Schmalseiten bedruckt
werden sollen, erfolgen vier Druckvorgänge, zwischen denen die Bauteile jeweils um
90 Grad gedreht werden. Damit die Kanten der Bauteile 12 gemäß Fig. 4 nicht mit unzulässig
viel Flüssigkeit bedruckt werden, werden die Spritzdüsen präzise derart gesteuert,
dass eine Spritzdüse, die über eine Kante rausragt, keine Färbeflüssigkeit mehr abgibt.
[0030] Sowohl bei der Ausführungsform bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 als auch bei
der gemäß Fig. 5 und 6 hängt der Drehwinkel, um den die Bauteile nach Durchführen
eines Druckschrittes gedreht werden, und die Anzahl der Drehungen, die zum vollständigen
Bedrucken eines Bauteils erforderlich sind, von der Anzahl der einander angrenzenden
Oberflächenbereiche und deren Winkel zueinander ab. Die Steuerung der von den Spritzdüsen
abgespritzten Farbmenge am Ende des jeweiligen Druckschrittes (Fig. 5 und 6) oder
an den Randbereichen der im jeweiligen Druckschritt zu bedruckenden Fläche (Fig. 1
und 2) hängt von der Art des Übergangsbereiches ab, z.B. Krümmungsradius, Umfangswinkel
usw.
[0031] Mit den bisher geschilderten Ausfiihrungsformen können auch Bauteile mit rundem Querschnitt,
beispielsweise kreisförmigen Querschnitt, bedruckt werden, indem sie jeweils nach
einem Druckschritt um einen Winkel gedreht werden, wobei in den einzelnen Druckschritten
die Muster derart aufgebracht werden, dass ein Umfangsteil der Oberfläche oder die
gesamte Umfangsfläche mit einem vorbestimmten Muster in vorbestimmter Intensität bedruckt
wird.
[0032] Anhand der nachfolgenden Fig. 7 bis 10 werden alternative Ausfiihrungsformen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zum gleichzeitigen Bedrucken mehrerer Bauteile erläutert,
die mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet sind.
[0033] Gemäß. Fig. 7 sind auf der in Richtung des Pfeils A bewegbaren Plattform 10 zylindrische
Bauteile 12 in bezüglich der Bewegbarkeitsrichtung der Plattform 10 nebeneinander
angeordneten Reihen 50 angeordnet und sind die Bauteile einer Reihe hintereinander
parallel zur Erstreckungsrichtung des Druckbalkens 20 angeordnet. Die Dreheinrichtung
(nicht dargestellt), mit der die mit kreiszylindrischem konstantem Querschnitt ausgebildeten
Bauteile 12 drehbar sind, ist derart ausgebildet, dass die jeweils unter dem Druckbalken
20 befmdlichen Bauteile bei stillstehender Plattform 10 drehbar sind.
[0034] Gemäß Fig. 8, die einen senkrechten Schnitt in Richtung des Pfeils A durch die.Vorrichtung
gemäß Fig. 7 darstellt, sind die Bauteile 12 auf der Plattform 10 zwischen stillstehenden
Rollen oder sonstigen Halterungen 52 unbeweglich gehalten. Die Bauteile 12 werden
jeweils schrittweise in Richtung des Pfeils A transportiert. Sobald eine Reihe 50
der Bauteile 12 unter dem Druckbalken 20 angeordnet ist, bewegen sich drehantreibbare
Transportwalzen 54 in Richtung auf den Druckbalken 20 und heben die auf ihnen befindliche
Bauteile 12 an, so dass die Bauteile 12, sobald die Transportwalzen 54 drehangetrieben
werden, um ihre Achse gedreht werden. Während dieser Drehung werden die Oberflächen
der gedrehten Bauteile 12 mit den vorbestimmten Mustern bedruckt. Nachdem die gesamte
Oberfläche oder ein vorbestimmter Oberflächenbereich der Bauteile 12 bedruckt ist,
wird der Drehantrieb der Transportwalzen 54 beendet und die nachfolgende Reihe von
Bauteilen unter den Druckbalken 20 bewegt.
[0035] Die Fig. 9 und 10 zeigen eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig.
7. Auf der Plattform 10 ist in diesem Fall eine Reihe von kreiszylindrischen Bauteilen
12 koaxial zueinander ausgerichtet in Transportrichtung A hintereinander angeordnet.
Die Längsrichtung des Druckbalkens 20 ist parallel zur Transportrichtung A und der
Druckbalken befindet sich über den Bauteilen 12 in einer Lage derart, dass die Farbdüsen
gleichweit von den Bauteilen entfernt sind und die Austrittsrichtung der Flüssigkeit
aus den Spritzdüsen 22 etwa senkrecht auf der Oberfläche der Bauteile 12 steht.
[0036] Die Bauteile 12 werden jeweils schrittweise derart transportiert, dass sich unbedruckte
Bauteile unterhalb des Druckbalkens 20 befinden. Der Transport in Richtung des Pfeils
A wird dann unterbrochen und die unterhalb des Druckbalkens 20 befindlichen Bauteile
12 werden von drehantreibbaren Transportwalzen 3 8 angehoben und drehangetrieben,
so dass sie bedruckt werden können.
[0037] Gemäß Fig. 10 haben die Transportwalzen 54 gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig.
8 einen kleineren seitlichen Abstand voneinander, so dass die Bauteile 12 für deren
sicheren Drehantrieb gegen lose drehbare Stützwalzen 56 gedrückt werden.
[0038] Mit den bisher geschilderten Anordnungen können nicht nur mit kreiszylindrischem
Querschnitt ausgebildete Bauteile, beispielsweise Dosen, bedruckt werden, sondern
auch mit elliptischem Querschnitt ausgebildete Bauteile, wobei während der Drehung
der Bauteile der Druckbalken 20 vorteilhafterweise derart bewegt wird, dass der Abstand
zwischen den Spritzdüsen und der Oberfläche der zu bedruckenden Bauteile konstant
bleibt.
[0039] Die Transporteinrichtung muss nicht notwendigerweise eine Plattform 10 aufweisen,
vielmehr können die einzelnen Bauteile in Halterungen aufgenommen sein, die in Führungen
längs verschieblich sind und von einem Transportband angetrieben werden.
[0040] Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform, bei der die zu bedruckenden Bauteile 12 konusförmig
oder sonstwie derart ausgebildet sind, dass sie bei Drehung um eine Achse F in Richtung
des Doppelpfeils B und gegebenenfalls zusätzlicher Schwenkung der Achse F. derart
anordenbar sind, dass jeweils ein Oberflächenbereich 58 sich parallel zur Längserstreckung
des Druckbalkens in gleichem Abstand von dessen Farbdüsen erstreckt. Auf diese Weise
können, wenn die Transporteinrichtung (Plattform 10) mit entsprechenden Dreh- und
Schwenkeinrichtungen für die zu bedruckenden Bauteile 12 versehen ist, auch kompliziert
geformte Bauteile 12 bedruckt werden, wobei das auf die dreidimensionale Oberfläche
der Bauteile 12 aufzudruckende Muster 60 in seiner zweidimensionalen Speicherung für
die Steuerung der Farbdüsen entsprechend verzerrt ist. Ein Bauteil 12, das entsprechend
der Fig. 12 bedruckt werden kann, ist beispielsweise ein Absatz eines Damenschuhs,
wobei dessen Oberfläche zusätzlich konkav sein kann, so dass lediglich Mantellinien
seiner Oberfläche parallel zum Druckbalken verlaufen, die Abstände der einzelnen Oberflächenelemente
von den Spritzdüsen des Druckbalkens jedoch verschiebbar sein können.
[0041] Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der nur
ein längliches Bauteil 12 mit vorzugsweise über seine Länge konstantem Querschnitt
auf der Plattform 10 angeordnet ist, die längs des Pfeils mittels einer nicht dargestellten
Förder- bzw. Antriebseinrichtung, beispielsweise einem Rollenförderer, bewegbar ist.
Quer über die Plattform 10 erstrecken sich Düsenbalken 20a bis 20d, die jeweils nur
einen Druckkopf enthalten können, mit dem die gesamte Breite der Bauteile 12 bedruckbar
ist. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Druckbalken je nach ihrer Länge
im einfachsten Fall mit einer Reihe von Farbdüsen versehen sein können, die sich längs
ihrer Länge erstrecken und selektiv ansteuerbar sowie selektiv mit unterschiedlichen
Färbeflüssigkeiten. beschickbar sind, oder mit mehreren nebeneinander angeordneten
Reihen von Spritzdüsen versehen sein können, die selektiv ansteuerbar sind und von
denen jede Reihe einer Färbeflüssigkeit bzw. Auftragsflüssigkeit zugeordnet ist. Die
Spritzdüsen können zu Gruppen zusammengefasst sein, wobei jede Gruppe beispielsweise
einem Druckkopf zugeordnet ist und die gegebenenfalls mehreren, die Länge des Druckbalkens
überdeckenden Druckköpfe von einer elektronischen Steuereinrichtung in an sich bekannter
Weise angesteuert werden. Bei kurzer Ausbildung kann ein Druckbalken lediglich einen
Druckkopf 5 enthalten, so dass dann die Begriffe Druckbalken und Druckkopf synonym
gebraucht werden.
[0042] Wiederum Bezug nehmend auf die Fig. 12, in deren linkem oberen Teil eine Aufsicht
auf die Vorrichtung dargestellt ist, ist das Bauteil 12 auf der Plattform 10 in einer
Aufnahmeeinrichtung 62 gehalten, die sowohl höhenverstellbar als auch verschwenkbar
ist. Auch die Druckbalken 20 sind höhenverstellbar und verschwenkbar. Die Schwenkachse,
um die ein von der Aufnahmeeinrichtung 62 aufgenommenes Bauteil 12 schwenkbar ist,
und die Schwenkachse, um die die Druckbalken 20 schwenkbar sind, sind parallel zur
Bewegbarkeit der Plattform 10.
[0043] Wie aus dem Querschnitt des Bauteils 12 sichtbar, hat dieses fünf Oberflächenbereiche
64a bis 64e, wobei ein erster ebener Oberflächenbereich 64a über einen gekrümmten
Bereich 64b in einen zweiten ebenen Oberflächenbereich 64c übergeht, der wiederum
über einen gekrümmten Übergangsbereich 64d in einen annähernd ebenen Endbereich 64e
übergeht. Die Oberflächenbereiche sind zu einer Bezugsebene, beispielsweise einer
parallel zur Bewegbarkeitsrichtung der Plattform 10 gerichteten, waagerechten Ebene,
unterschiedlich geneigt.
[0044] Das auf die Oberflächenbereiche aufzubringende Muster ist abgewickelt dargestellt
und insgesamt mit 60 bezeichnet. Das elektronisch gespeicherte Muster ist in drei
Bereiche 1, 2 und 3 aufgeteilt, wobei der Bereich 1 dem Oberflächenbereich 64c entspricht
und dem Druckbalken 20a zugeordnet ist, der Musterbereich 2 den Oberflächenbereich
64a darstellt und dem Druckbalken 20b zugeordnet ist und der Musterbereich 3 den Oberflächenbereich
64e darstellt und dem Druckbalken 20c zugeordnet ist.
[0045] Die vier unterschiedlichen Stellungen der Vorrichtung unten in Figur 12 sind wie
folgt:
[0046] Die mit 0 bezeichnete Stellung ist die Ruhestellung der Aufnahmeeinrichtung 62, in
der das Bauteil 12 an die Druckbalken 20 heranbewegt wird. Sobald sich das Vorderende
des Bauteils 12 an die Druckbalken annähert, wird die Aufnahmeeinrichtung 62 in die
dreifach dargestellte rechte Stellung der Figur 12 gebracht, in der das Bauteil 12
derart verschwenkt ist, dass es dem waagrechten Druckbalken 20a gegenüberliegend in
waagrechter Stellung mit vorbestimmtem Druckabstand angeordnet ist. Die Druckbalken
20b und 20c werden derart verschwenkt, dass sie sich jeweils parallel zu den Oberflächenbereichen
64a und 64e diesen gegenüberliegend in vorbestimmtem Druckabstand befinden. Das Bauteil
12 bewegt sich dann weiter unter den Druckbalken 20a bis 20c hindurch und wird gleichzeitig
von diesen Druckbalken bedruckt. Nach der Musterbedruckung bewegt sich das Bauteil
unter den Druckbalken 20d bis 20f hindurch, die entsprechend den Druckbalken 20a bis
20c angeordnet werden und die mit dem Muster bedruckte Oberfläche des Bauteils 12
beispielsweise mit einer Schutzschicht aus strapazierfähigem, durchsichtigem Lack
versehen.
[0047] Die Übergangsbereiche zwischen den Musterbereichen 1 und 2, sowie 1 und 3 sind in
Figur 12 durch gestrichelte Linien dargestellt. Es versteht sich, dass der jeweilige
Übergangsbereich 64b bzw. 64d vorzugsweise von beiden Druckbalken 20a und 20b bzw.
20a und 20c bedruckt wird, wobei die vom Druckbalken 20a abgegebene Flüssigkeitsmenge
in den Übergangsbereichen 64b, 64d vom Oberflächenbereich 64c zu den Oberflächenbereichen
64a, 64e hin abnimmt und die von den benachbarten Druckbalken 20b bzw. 20c abgestrahlte
Flüssigkeitsmenge in Richtung auf den Oberflächenbereich 64c hin abnimmt, so dass
die Übergangsbereiche mit gleicher Farbintensität bedruckt werden wie die ebenen Oberflächenbereiche.
[0048] Mit der geschilderten Vorrichtung, bei der sowohl die Druckbalken als auch die Aufnahmeeinrichtung
linear bewegbar und verschwenkbar sind, wobei die Aufnahmeeinrichtung-oder die Druckbalken
zusätzlich quer zur Bewegbarkeitsrichtung der Plattform 12 beweglich sein können,
wird eine außerordentlich flexible Einsetzbarkeit der Vorrichtung erzielt, mit der
unterschiedlichste Bauteile bei hohem Durchsatz bedruckt werden können. Die Bauteile
müssen nicht notwendigerweise längs ihrer Länge mit konstantem Querschnitt ausgebildet
sein. Bei Querschnittsänderungen können die Druckbalken bzw. die Aufnahmeeinrichtung
derart bewegt werden, dass die vorbestimmten optimalen Druckbedingungen erhalten bleiben.
Der jeweils größte oder wichtigste Oberflächenbereich kann in waagerechter Lage bedruckt
werden, in der die besten Druckergebnisse erzielt werden.
[0049] Die Bewegbarkeiten der Druckbalken und der Aufnahmeeinrichtung müssen nicht in allen
beschriebenen Dimensionen vorhanden sein, sondern können zweckentsprechend nur zur
Lösung der jeweiligen Druckaufgabe ausgebildet sein.
[0050] In der beschriebenen Ausführungsform konnte die gesamte zu bedruckende Oberfläche
eines Bauteils in einem Durchlauf durch die Vorrichtung bedruckt werden. Bei einer
alternativen Ausführungsform der Vorrichtung können die drei Druckbalken 20a, 20b,
20c beispielsweise nur mit jeweils einer Färbeflüssigkeit beschickt werden, so dass
in einem Durchlauf durch die Vorrichtung nur ein Oberflächenbereich und die angrenzenden
Übergangsbereiche des Bauteils bedruckt werden. Wenn das Bauteil anschließend rückwärts
durch die Vorrichtung bewegt wird, kann nach Verkippen ein weiterer Oberflächenbereich
bedruckt werden und anschließend unter wiederum entgegen gesetztem Durchlauf durch
die Vorrichtung der dritte Oberflächenbereich bedruckt werden. Wenn mit einem Druckbalken
alle Färbeflüssigkeiten abgespritzt werden, ist für diese Ausführungsform der Vorrichtung,
bei der ein mehrfacher Durchlauf des Bauteils erfolgt, nur ein beweglicher Druckbalken
erforderlich. Die nachgeordneten Druckbalken 20d bis 20f können ebenfalls durch einen
einzigen Druckbalken ersetzt werden oder ganz entfallen, wenn aus dem Druckbalken,
aus dem Farbflüssigkeit abgespritzt werden kann, auch die Schutzflüssigkeit abgespritzt
werden kann.
[0051] Die Bedruckung des Bauteils 12 kann insbesondere im Bereich der Übergangsbereiche
in einer größeren Anzahl von Schritten erfolgen, in denen das Bauteil jeweils unter
einem oder mehreren Druckbalken hindurch bewegt wird, wobei in jedem einzelnen Schritt
nur ein schmaler Streifen bedruckt wird. Es ist auch möglich, die Bedruckung derart
auszuführen, dass das Bauteil 12 durch Längsbewegung der Plattform 10 und Querbewegung
der Betätigungseinrichtung 62 zickzackförmig bewegt wird und dabei gleichzeitig relativ
zu dem oder den Druckbalken verkippt und im Abstand von den Druckbalken konstant gehalten
wird, so dass die Bedruckung in einem Schritt unter aufwendiger Relativbewegung zwischen
Druckbalken und zu bedruckendem Bauteil erfolgt.
[0052] Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung, bei der Druckbalken 20 längs
der Länge der Plattform 10 um mindestens die Länge der Bauteile 12 voneinander entfernt
sind, so dass die Bauteile nach Bedrucken mittels eines Druckbalkens oder mittels
der Druckbalken einer ersten Gruppe von Druckbalken in eine neue Drehlage verschwenkt
werden können und dann mit einem weiteren Druckbalken bzw. einer weiteren Gruppe von
Druckbalken bedruckt werden können, so dass zwischen einzelnen Druckschritten keine
entgegen gesetzte Relativbewegung zwischen Druckbalken und zu bedruckendem Bauteil
erforderlich ist. Dadurch kann die Durchsatzgeschwindigkeit erheblich vergrößert werden.
Weiter sind bei der Vorrichtung gemäß Fig. 13 ähnlich wie bei der Vorrichtung beispielsweise
gemäß Fig. 1 und 2 mehrere Bauteile nebeneinander auf der Plattform 10 angeordnet,
die mit ihren Aufnahmeeinrichtungen 62 individuell bewegbar sind.
[0053] Es versteht sich, dass auch die Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 derart ausgebildet
sein kann, dass mehrere Druckbalken 20 in Bewegungsrichtung der Plattform 10 voneinander
beabstandet angeordnet sind, so dass die Bewegungsrichtung der Plattform 10 zwischen
den einzelnen Druckschritten nicht umgekehrt werden muss, was einen erheblich höheren
Durchsatz an Bauteilen und damit an zu bedruckender Fläche ermöglicht.
[0054] Fig. 14 zeigt einen Querschnitt durch einen Druckbalken 20 und ein Bauteil 12 mit
kreiszylindrischem Querschnitt gemäß einer Anordnung beispielsweise der Fig. 7 und
9. Es sei angenommen, der Düsenbalken 20, der sich parallel zur Drehachse A des Bauteils
12 erstreckt, habe vier nebeneinander angeordnete Farbdüsenreihen 22a bis 22d (es
sind nur die erste und die letzte Farbdüsenreihe mit Bezugszeichen belegt). Der Abstand
zwischen benachbarten Spritzdüsenreihen ist im Allgemeinen klein gegen den Durchmesser
x des Bauteils 12. Je nach geometrischen Bedingungen kann, wie aus Fig. 14 ersichtlich,
der Abstand zwischen der Reihe der Farbdüsen 22a und der Oberfläche des Bauteils 12
um so viel kleiner sein als der Abstand der Farbdüsen 22b von der Oberfläche des Bauteils
12, dass die Präzision, mit der aus den Farbdüsen 22d abgespritzte Farbtröpfchen auf
die Oberfläche des Bauteils 12 gelangen, verschlechtert ist. In diesem Fall ist es
vorteilhaft, wenn die einzelnen Spritzdüsenreihen hintereinander aktiviert werden
und das Bauteil 12 zwischen zwei Spritzschritten jeweils um einen Abstand zwischen
benachbarten Spritzdüsenreihen relativ zum Düsenbalken 20 bewegt wird, wie durch die
Pfeile A, B, C und D dargestellt. Auf diese Weise bleibt die Druckqualität unverändert.
[0055] Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 14 die einzelnen Spitzdüsenreihen 22a
bis 22d hintereinander betätigt werden, zeigt die Fig. 15 eine Ausführungsform, bei
der radial zum Bauteil 12 vier verschiedene Düsenbalken 20A bis 20D im Umfangsabstand
angeordnet sind, die zum Bedrucken des Bauteils 12 gleichzeitig aktiviert werden können.
Es versteht sich, dass die Düsenbalken 20A bis 20D zu einem einzigen Düsenbalken zusammengefasst
sein können. Bei hoher Umfangsgeschwindigkeit des sich drehenden Bauteils 12 kann
es vorteilhaft sein, wenn die Farbstrahlen nicht senkrecht auf die Oberfläche des
Bauteils 12 gelangen, sondern mit einer Bewegungskomponente in Umfangsrichtung, die
der Umfangsgeschwindigkeit der Oberfläche entspricht.
[0056] Sowohl gegenständliche als auch funktionale Merkmale der vorstehend beschriebenen
Ausfiihrungsformen können in unterschiedlicher Weise miteinander kombiniert werden.
Beispielsweise kann auch bei der Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 12 ein
bedrucktes Bauteil während des Bedruckens eine Schwenkbewegung ausführen.
Bezugszeichen
[0057]
- 10
- Plattform
- 11
- Mittelpunktlinie
- 12
- Bauteile
- 14
- erster Bereich
- 16
- Übergangsbereich
- 18
- zweiter Bereich
- 20
- Druckbalken
- 22
- Spritzdüsen
- 24
- elektronische Steuereinrichtung
- 26
- vorderes Ende
- 28
- hinteres Ende
- 32
- Zahnrad
- 34
- Profil
- 36
- Elektromotor
- 38
- Welle
- 40
- Gewindeverzahnung
- 42
- Führungsteil
- 46
- Oberseiten
- 48
- Stirnseiten
- 50
- Reihe
- 52
- Halterung
- 54
- Transportwalzen
- 56
- Stützwalzen
- 58
- Oberflächenbereich
- 60
- Muster
- 62
- Aufiiahrneeinrichtung
- 64
- Oberflächenbereich
1. Vorrichtung zum Bedrucken eines Bauteils mittels eines digitalen Druckverfahrens,
enthaltend
einen Druckbalken (20) mit einer Vielzahl von Spritzdüsen (22) zum elektronisch gesteuerten
Abspritzen von Färbeflüssigkeit,
eine Aufnahmeeinrichtung (34; 52) zur Aufnahme eines Bauteils (12),
eine Transporteinrichtung (10) zum Erzeugen einer linearen und zur Abspritzrichtung
der Spritzdüsen etwa senkrecht gerichteten Relativbewegung zwischen dem Druckbalken
(29) und der Aufnahmeeinrichtung (34; 52; 62), und
eine Steuereinrichtung (24), mit der die Transporteinrichtung und die Spritzdüsen
(22) derart steuerbar ist, dass das Bauteil mit einem vorbestimmten Muster bedruckbar
ist,
wobei eine von der Steuereinrichtung steuerbare Dreheinrichtung (32, 36, 38; 54) vorgesehen
ist, mit der das Bauteil (12) um eine zur Abspritzrichtung der Spritzdüsen (22) geneigte
Achse drehbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse parallel zur Richtung der Relativbewegbarkeit zwischen der Aufnahmeeinrichtungen
(34; 52) und den Spritzdüsen (22) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (24) die Transporteinrichtung
(10), Dreheinrichtung (32, 36, 38; 54) und Spritzdüsen (22) derart steuert, dass die
Drehstellung des Bauteils (12) während eines Druckvorgangs unter Relativbewegung relativ
zu den Spritzdüsen (22) konstant ist, das Bauteil (12) anschließend um einen vorbestimmten
Winkelbetrag gedreht wird und die Drehstellung des Bauteils (12) während eines weiteren
Druckvorgangs unter der entgegen gesetzter Relativbewegung konstant ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei in Richtung der Relativbewegbarkeit zwischen der
Transporteinrichtung und dem Druckbalken (20) mehrere Druckbalken (20) hintereinander
angeordnet sind und die Steuereinrichtung (24) die Transporteinrichtung, Dreheinrichtung
(32, 36, 28; 54) und Spritzdüsen (22) derart steuert, dass die Drehstellung des Bauteils
(12) während eines Druckvorgangs unter Relativbewegung relativ zu einem Druckbalken
(20) konstant ist, das Bauteil (12) anschließend um einen vorbestimmten Winkelbetrag
gedreht wird und die Drehstellung des Bauteils (12) während eines weiteren Druckvorgangs
unter Fortsetzung der Relativbewegung von einem weiteren Druckbalken (20) bedruckt
wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Transporteinrichtung (10) während eines Druckvorgangs
stillsteht und die Dreheinrichtung (32, 36, 38; 54) das Bauteil (12) während des Druckvorgangs
dreht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Transporteinrichtung (10) und die Dreheinrichtung
(32, 36, 38; 54) während eines Druckvorgangs aktiv sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , wobei der Druckbalken (20) derart relativ
zu dem Bauteil (12) bewegbar ist, dass der Abstand zwischen dem gerade bedruckten
Oberflächenbereich des Bauteils (12) und den das Bauteil gerade bedruckenden Farbdüsen
(22) konstant ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Bauteil (12) wenigstens zwei
mit einem Neigungswinkel zueinander geneigte Oberflächenbereiche (14, 18) aufweist
und der Drehwinkel gleich dem Neigungswinkel ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei radial zur Drehachse gerichtete,
bezogen auf die Umfangsrichtung beabstandete Farbdüsen (22) vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Mehrzahl von Druckbalken (20a, 20b, 20c) in
Richtung der Relativbewegbarkeit zwischen der Aufnahmeeinrichtung (62) und den Druckbalken
hintereinander angeordnet ist, wobei jeder Druckbalken relativ zur Aufnahmeeinrichtung
(62) höhenverstellbar und um eine zur Richtung der Relativbewegbarkeit parallele Achse
schwenkbar ist, und die Aufnahmeeinrichtung (62) relativ zur Transporteinrichtung
(10) höhenverstellbar und um eine zur Richtung der Relativbewegbarkeit parallele Achse
schwenkbar ist, so dass Oberflächenbereiche (64a bis 64e) eines Bauteils (12), die
zu einer Bezugsebene unterschiedlich geneigt sind, von unterschiedlichen der Düsenbalken
gleichzeitig bedruckbar sind