TECHNISCHES GEBIET
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausrichtestation sowie ein Verfahren zum
Ausrichten eines mittels einer Druckmaschine zu bedruckenden Objekts.
STAND DER TECHNIK
[0002] Ein wesentlicher Bestandteil einer Druckmaschine ist die Haltevorrichtung, welche
zum Halten des zu bedruckenden Objekts dient. Die Haltevorrichtung ist üblicherweise
eigens an das zu bedruckende Objekt angepasst und dient insbesondere dazu, das zu
bedruckende Objekt während des Druckvorgangs in einer vorbestimmten Position relativ
zum Druckkopf zu halten.
[0003] Bei Druckmaschinen im Allgemeinen, aber insbesondere bei Tampondruckmaschinen, ist
es wesentlich, dass das zu bedruckende Objekt während des gesamten Druckvorgangs,
und insbesondere auch während dem sequenziellen Bedrucken mit unterschiedlichen Farben,
in einer absolut unveränderlichen, vorbestimmten Position in der Haltevorrichtung
fixiert ist.
[0004] Eine Haltevorrichtung, welche eine für die Verwendung bei Tampondruckmaschinen übliche
Ausgestaltung aufweist, ist beispielsweise in der
US 5,537,921 offenbart. Zur Feinjustierung des zu bedruckenden Objekts relativ zum Druckkopf sind
an der Haltevorrichtung drehbare Handgriffe vorgesehen.
[0005] In der
US 2002/0185019 ist eine Haltevorrichtung zum Halten eines mittels einer Tampondruckmaschnine zu
bedruckenden Spielchips offenbart. Der Spielchip wird mit Hilfe einer Hülse zentriert
und dann während des Bedruckens mittels eines Vakuums an Ort und Stelle gehalten.
[0006] In der
US 2009/0031904 wird eine Vorrichtung zum Halten eines Golfballs offenbart, welcher in einer Tampondruckmaschine
bedruckt wird. Um ein schnelles Bedrucken von unterschiedlichen Stellen der Golfballoberfläche
zu erlauben, ermöglicht die Vorrichtung ein automatisches Drehen des Golfballs. Der
Golfball wird dazu in einer Aufnahme von zwei gegenüberliegenden Armen gehalten. Das
automatische Drehen basiert auf der mechanischen Einwirkung von Anschlagelementen,
an welchen die Aufnahme auf einem Förderband vorbeigeführt wird.
[0007] Bei vielen Objekten ist es nicht nur wesentlich, an welcher Stelle, sondern insbesondere
auch in welcher Drehlage das Bedrucken erfolgt. Insbesondere bei Objekten mit einer
speziellen Oberflächenstruktur, wie beispielsweise einem Relief, ist es für das Bedrucken
von grösster Bedeutung, dass das Objekt vor dem Bedrucken präzise relativ zum Druckkopf
ausgerichtet wird, um ein möglichst genaues Bedrucken der Oberflächenstruktur zu ermöglichen.
Derartige Objekte müssen daher vor dem Bedrucken nicht nur in einer vorgegebenen Position
relativ zum Druckkopf angeordnet werden, sondern auch in einer bestimmten Orientierung
bzw. Ausrichtung.
[0008] Die Herausforderung einer präzisen Ausrichtung des zu bedruckenden Objekts relativ
zum Druckkopf stellt sich dabei insbesondere beim Bedrucken von scheibenförmigen,
mit einem Relief versehenen Gegenständen, wie beispielsweise Münzen. Da bereits geringfügige
Abweichungen vom Betrachter wahrgenommen werden, müssen derartige Gegenstände vor
dem Bedrucken hochpräzise in Bezug auf ihre Drehlage ausgerichtet werden, damit das
aufgedruckte Druckbild exakt mit der Reliefstruktur übereinstimmt.
[0009] Da oft eine grosse Anzahl von Objekten zu bedrucken ist, ist eine automatische und
möglichst schnelle Ausrichtung des zu bedruckenden Objekts wünschenswert, um einen
maximalen Durchsatz zu erreichen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0010] Es ist also eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ausrichtestation zum Ausrichten
eines mittels einer Druckmaschine zu bedruckenden Objekts anzugeben, welche eine präzise
und schnelle Ausrichtung des zu bedruckenden Objekts relativ zum Druckkopf erlaubt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Ausrichtestation vorgeschlagen, wie sie in Anspruch
1 angegeben ist. Ausserdem wird in Anspruch 10 ein Verfahren zum Ausrichten eines
mittels einer Druckmaschine zu bedruckenden Objekts in einer derartigen Ausrichtestation
angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
[0011] Die vorliegende Erfindung stellt also eine Ausrichtestation zum Ausrichten eines
mittels einer Druckmaschine, insbesondere einer Tampondruckmaschine, zu bedruckenden
Objekts zur Verfügung, aufweisend
einen Grundkörper mit einer Halterung zum Halten des zu bedruckenden Objekts;
einen über ein Getriebe mit dem Grundkörper verbundenen Motor, welcher zum Rotieren
des Grundkörpers um eine Drehachse dient;
eine am Grundkörper angebrachte Bremsscheibe; sowie
eine Bremsvorrichtung mit einem Bremselement, welche mittels Anpressen des Bremselements
an die Bremsscheibe dazu geeignet ist, ein im Getriebe allfällig vorhandenes Spiel
zu hemmen.
[0012] Mit Hilfe des mit dem Grundkörper verbundenen Motors ist eine schnelle Rotation des
zu bedruckenden Objekts um die Drehachse möglich, wodurch ein schnelles Ausrichten
des Objekts relativ zu einem Druckkopf der Druckmaschine erreicht werden kann. Problematisch
für ein präzises Ausrichten ist bei einer Ausrichtestation mit einem über ein Getriebe
mit dem Grundkörper verbundenen Motor das im Getriebe üblicherweise vorhandene Spiel.
Dieses Spiel kann insbesondere im Bereich von ineinandergreifenden Zahnrädern entstehen,
welche einen gegenseitigen fertigungs- und anwendungsbedingten Bewegungsfreiraum zwischen
ihren Flanken aufweisen. Dadurch, dass bei der erfindungsgemässen Ausrichtestation
aber eine Bremsvorrichtung mit einem Bremselement zum Anpressen an eine am Grundkörper
angebrachte Bremsscheibe vorgesehen ist, kann während des Ausrichtvorgangs ein im
Getriebe allfällig vorhandenes Spiel gehemmt werden. Dazu wird das Bremselement während
des Ausrichtvorgangs an die Bremsscheibe angepresst, wodurch ein allfällig vorhandenes
Spiel zwischen dem Motor und dem Grundkörper aufgehoben und eine präzise Ausrichtung
des zu bedruckenden Objekts möglich wird.
[0013] Bei dem zu bedruckenden Objekt kann es sich insbesondere um ein scheibenförmiges
Objekt, wie beispielsweise eine Münze, handeln. Das zu bedruckende Objekt kann, muss
aber nicht, eine mittels der Druckmaschine zu bedruckende Oberflächenstruktur, wie
insbesondere ein Relief, aufweisen.
[0014] Beim Motor kann es sich insbesondere um einen Elektromotor, bevorzugt um einen Servomotor,
handeln. Es ist aber auch die Verwendung eines anderen, wie beispielsweise eines hydraulischen
Motors, denkbar. Vorzugsweise weist der Motor eine Drehachse auf, welche parallel
zur Drehachse des Grundkörpers angeordnet ist.
[0015] In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zu bedruckende Objekt derart in der
Halterung haltbar, dass sich die Drehachse durch das Objekt hindurch erstreckt. Falls
es sich beim zu bedruckenden Objekt um einen scheibenförmigen Gegenstand handelt,
ist dieser üblicherweise derart in der Halterung haltbar, dass er mit seiner Ober-
und Unterseite im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse angeordnet ist. Insbesondere
bevorzugt ist das zu bedruckende Objekt zudem derart in der Halterung haltbar, dass
sich die Drehachse zentral durch das zu bedruckende Objekt hindurch erstreckt. Die
Halterung basiert vorzugsweise auf mehreren Zentrierbacken, welche jeweils eine in
radialer Richtung nach innen hin gerichtete Haltekraft bewirken.
[0016] Vorteilhaft ist das Bremselement senkrecht zur Drehachse in radialer Richtung von
aussen her an die Bremsscheibe anpressbar. Dadurch wird eine optimale Bremswirkung
erzielt. Die Ausrichtestation kann dadurch zudem besonders einfach konstruiert werden.
[0017] Vorzugsweise handelt es sich bei der Bremsvorrichtung um einen pneumatisch betriebenen
Bremszylinder. Dieser weist üblicherweise ein Bremszylindergehäuse auf, innerhalb
welchem einer oder mehrere Kolben geführt sind, an welchen das Bremselement angebracht
ist. Die Kolben sind dann mittels Druckluft, welche zum Beispiel über Präzisionsregelventile
in das Bremszylindergehäuse eingeführt wird, verschiebbar. Das Vorsehen eines pneumatisch
betriebenen Bremszylinders ermöglicht ein präzises Anpressen des Bremselements an
die Bremsscheibe sowohl in Bezug auf den Zeitpunkt als auch auf die Anpresskraft.
[0018] Bevorzugt weist die Ausrichtestation ausserdem eine Führungsplatte auf, auf welcher
die Bremsscheibe aufliegt, und welche hinsichtlich einer Rotation um die Drehachse
relativ zur Bremsvorrichtung ortsfest ist. Durch das Aufliegen der Bremsscheibe auf
der Führungsplatte kann insbesondere ein allfällig vorhandenes seitliches Spiel des
Grundkörpers in senkrechter Richtung zur Drehachse relativ zum Motor aufgehoben werden.
Mittels der Führungsplatte kann somit insbesondere gewährleistet werden, dass die
Drehachsen des Motorantriebs und des Grundkörpers möglichst parallel und übereinanderliegend
zueinander verlaufen. Vorteilhaft dient die Führungsplatte zudem zur Befestigung der
Bremsvorrichtung, zum Beispiel via eine an der Führungsplatte fixierte Montageplatte.
Bevorzugt weist die Ausrichtestation ausserdem eine Grundplatte auf, auf welcher der
Motor fixiert ist, und mit welcher die Führungsplatte starr verbunden ist.
[0019] Vorzugsweise erstreckt sich die Bremsscheibe um den gesamten Grundkörper herum. Dies
erlaubt ein Ausrichten des zu bedruckenden Objekts bei gehemmtem Getriebespiel um
einen Drehwinkel von 360° oder mehr. Falls eine Führungsplatte vorhanden ist, liegt
die Bremsscheibe dabei bevorzugt umlaufend auf dieser auf.
[0020] Vorteilhaft weist das Bremselement eine an die Bremsscheibe anpressbare Oberfläche
auf, welche einen Innenradius hat, der im Wesentlichen dem Aussenradius der Bremsscheibe
entspricht. Das Bremselement kann dadurch beim Anpressen an der Bremsscheibe eine
optimale Bremswirkung erzielen.
[0021] Die Ausrichtestation kann ausserdem einen Drehwinkelmesser aufweisen, welcher zum
Messen des Drehwinkels der Bremsscheibe um die Drehachse dient. Die Messung des Drehwinkels
kann dabei zum Beispiel optisch oder induktiv erfolgen. Hierzu können an der Bremsscheibe,
insbesondere an derer radialer Aussenseite, entsprechende Referenzmarken vorgesehen
sein. Vorzugsweise ist der Drehwinkelmesser in Bezug auf die Bremsscheibe diametral
gegenüberliegend zum Bremselement angeordnet.
[0022] Es wird ausserdem ein Verfahren angegeben zum Ausrichten eines mittels einer Druckmaschine,
insbesondere einer Tampondruckmaschine, zu bedruckenden Objekts mittels einer Ausrichtestation.
Die Ausrichtestation ist insbesondere wie oben ausgeführt ausgebildet und weist zumindest
einen Grundkörper mit einer Halterung zum Halten des zu bedruckenden Objekts sowie
ein Bremselement auf. Das Verfahren weist zumindest die folgenden Schritte auf:
- a.) Fixieren des zu bedruckenden Objekts in der Halterung der Ausrichtestation;
- b.) Rotieren des Grundkörpers mit dem darauf fixierten, zu bedruckenden Objekt in
eine Hauptrotationsrichtung, wobei der Grundkörper vom Bremselement abgebremst wird;
- c.) anschliessend an Schritt b.), Ermitteln eines Korrekturrotationswinkels zwischen
der aktuellen Position des zu bedruckenden Objekts und einer vorgegebenen Soll-Position;
und
- d.) Rotieren des Grundkörpers in die Hauptrotationsrichtung um den in Schritt c.)
ermittelten Korrekturrotationswinkel, wobei der Grundkörper vom Bremselement abgebremst
wird.
[0023] Durch dieses Verfahren wird sichergestellt, dass ein allfälliges Spiel, welches insbesondere
in einem zwischen dem Grundkörper und einem Motor angeordneten Getriebe vorhanden
sein kann, sowohl beim Ermitteln der aktuellen Position in Schritt c.) als auch bei
der Vornahme der entsprechend allfällig notwendigen Korrektur in Schritt d.) jeweils
gehemmt ist. Vorzugsweise während der gesamten Rotation gemäss Schritt b.) und vorzugsweise
auch während der gesamten Rotation gemäss Schritt d.) wird der Grundkörper vom Bremselement
abgebremst. Im Falle eines Zahnradgetriebes ist somit sowohl bei der Ermittlung der
Drehlage des zu bedruckenden Objekts als auch bei der anschliessenden Korrektur sichergestellt,
dass jeweils dieselben Zahnradflanken aneinander anliegen. Das erfindungsgemässe Verfahren
erlaubt somit ein schnelles und hochpräzises Ausrichten des zu bedruckenden Objekts
in der Druckmaschine.
[0024] Zum Bestimmen der Ausrichtung des zu bedruckenden Objekts kann die Druckmaschine
insbesondere eine Kamera, vorteilhaft eine CCD-Kamera, aufweisen, welche mit einem
Rechner verbunden ist. Die Kamera ist dann vorteilhaft auf die Halterung beziehungsweise
auf das zu bedruckende Objekt gerichtet. Zur Ermittlung des Korrekturrotationswinkels
kann dann mittels der Kamera von dem zu bedruckenden Objekt ein Bild aufgenommen werden,
welches anschliessend im Rechner mit einem Referenzbild verglichen wird.
[0025] Der Rotationswinkel, um welchen der Grundkörper bei Ausführen des Schritts b.) rotiert
wird, beträgt bevorzugt weniger als 5°, noch mehr bevorzugt weniger als 3°, und am
meisten bevorzugt ungefähr 1°.
[0026] Vorteilhaft wird vorgängig zu Schritt b.) der folgende zusätzliche Schritt ausgeführt:
al.) Rotieren des Gundkörpers in eine Drehlage, in welcher sich das zu bedruckende
Objekt von der Soll-Position zumindest annähernd um einen vorbestimmten Differenzrotationswinkel
unterscheidet.
[0027] Bevorzugt wird der Grundkörper während des Schrittes al.) vom Bremselement nicht
abgebremst. Mittels Ausführen des Schrittes al.) kann das Abbremsen des Grundkörpers
mittels des Bremselements beim Ausrichten des zu bedruckenden Objekts auf ein Minimum
reduziert werden. Die Beanspruchung der einzelnen Komponenten der Ausrichtestation,
und insbesondere der mechanische Abrieb des Bremselements, kann dadurch minimiert
werden.
[0028] Bevorzugt wird der Grundkörper beim Rotieren gemäss Schritt al.) in eine relativ
zur Hauptrotationsrichtung entgegengesetzte Gegenrotationsrichtung rotiert. Während
dieser Rotation in die Gegenrotationsrichtung kann die Ausrichtung des zu bedruckenden
Objekts insbesondere kontinuierlich überwacht werden. Bei Erreichen der Soll-Position
kann die Rotation dann um den erwähnten Differenzrotationswinkel fortgesetzt werden,
um anschliessend die Feinausrichtung gemäss den Schritten b.) bis d.) auszuführen.
[0029] Vorteilhaft ist der Differenzrotationswinkel gemäss Schritt al.) ungefähr doppelt
so gross wie der Rotationswinkel beim Rotieren gemäss Schritt b.). Bevorzugt beträgt
der Differenzrotationswinkel somit weniger als 10°, noch mehr bevorzugt weniger als
5°, und am meisten bevorzugt ungefähr 2°.
[0030] Vorteilhaft wird zudem vorgängig zu al.) ein zusätzlicher Schritt a0.) ausgeführt,
in welchem eine Grobausrichtung des zu bedruckenden Objekts vorgenommen wird. Dabei
wird der Grundkörper derart rotiert, dass das zu bedruckende Objekt eine Position
einnimmt, welche zumindest annähernd der vorgegebenen Soll-Position entspricht. Bevorzugt
wird der Grundkörper während dieser Grobausrichtung vom Bremselement nicht abgebremst.
Die Beanspruchung der einzelnen Komponenten der Ausrichtestation kann dadurch weiter
minimiert werden. Ausserdem ist eine schnellere Ausrichtung möglich, wenn der Grundkörper
vom Bremselement nicht abgebremst wird.
[0031] Vorteilhaft werden zudem anschliessend an den Schritt d.) zusätzlich die folgenden
Schritte ausgeführt:
e.) Kontrollieren der aktuellen Position des zu bedruckenden Objekts hinsichtlich
der Soll-Position; sowie
f.) falls erforderlich, Nachjustieren, indem der Grundkörper in die Hauptrotationsrichtung
rotiert wird, wobei der Grundkörper vom Bremselement abgebremst wird. Vorzugsweise
wird der Grundkörper dabei während der gesamten Rotation gemäss Schritt f.) vom Bremselement
abgebremst.
[0032] Selbstverständlich können für das Nachjustieren auch die Schritte b.) bis d.) beliebig
oft wiederholt werden.
[0033] Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[0034] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen
beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen
sind. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Münzausrichtestation;
- Fig. 2
- eine Detailansicht des im gestrichelt gekennzeichneten Bereich der Fig. 1 dargestellten
Bremszylinders, mit beabstandet zur Bremsscheibe angeordnetem Bremselement;
- Fig. 3
- eine Detailansicht des im gestrichelt gekennzeichneten Bereich der Fig. 1 dargestellten
Bremszylinders, mit an der Bremsscheibe anliegendem Bremselement;
- Fig. 4
- eine Seitenansicht der in der Fig. 1 gezeigten Münzausrichtestation, mit beabstandet
zur Bremsscheibe angeordnetem Bremselement;
- Fig. 5
- eine Seitenansicht der in der Fig. 1 gezeigten Münzausrichtestation, mit an der Bremsscheibe
anliegendem Bremselement;
- Fig. 6
- eine Ansicht der in der Fig. 1 gezeigten Münzausrichtestation von oben, mit beabstandet
zur Bremsscheibe angeordnetem Bremselement; sowie
- Fig. 7
- eine Ansicht der in der Fig. 1 gezeigten Münzausrichtestation von oben, mit an der
Bremsscheibe anliegendem Bremselement.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
[0035] In den Figuren 1 bis 7 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen
Ausrichtestation 1 zum Ausrichten eines mittels einer Druckmaschine zu bedruckenden
Objekts 3 gezeigt. Bei dem zu bedruckenden Objekt 3 handelt es sich hier um eine Münze,
und das Bedrucken erfolgt mittels einer in den Figuren nicht dargestellten Tampondruckmaschine.
[0036] Die Ausrichtestation 1 weist einen Grundkörper 25 auf, welcher, wie es in der Figur
1 gezeigt ist, eine im Wesentlichen zylindrische Form hat. Aufgrund der zylindrischen
Form des Grundkörpers 25 ist eine zentrale Längsachse definiert, welche gleichzeitig
die Drehachse des Grundkörpers 25 bildet. In seinem oberen Bereich weist der Grundkörper
25 drei gleichmässig entlang des Umfangs verteilte Öffnungen auf, die sich jeweils
in radialer Richtung erstrecken. Im Querschnitt weisen die drei Öffnungen jeweils
durchgehend über ihre gesamte radiale Länge die Form eines Kreuzes mit vier gleich
langen, senkrecht zueinander angeordneten Armen dar. Einer der vier Arme erstreckt
sich dabei jeweils in paralleler Richtung zur Drehachse nach oben hin und ist an seinem
oberen Ende offen ausgebildet, wodurch an der oberen Stirnfläche des Grundkörpers
25 drei Schlitze ausgebildet sind, die sich jeweils in radialer Richtung von der Aussenseite
des Grundkörpers über einen Grossteil des Radius hin nach innen erstrecken.
[0037] Im Bereich jeder der drei kreuzförmigen Öffnungen ist der Grundkörper 25 jeweils
in radialer Richtung verstärkt ausgebildet.
[0038] In jede der drei kreuzförmigen Öffnungen des Grundkörpers 25 ist ein Einschubprofil
26 eingeschoben, welches im Querschnitt kreuzförmig ausgestaltet ist. Bezüglich Ihrer
Dimensionen sind die Einschubprofile 26 im Querschnitt jeweils derart ausgestaltet,
dass Sie die kreuzförmigen Öffnungen des Grundkörpers 25 gerade soweit ausfüllen,
dass die Einschubprofile 26 entlang ihrer Längsrichtung möglichst spielfrei in radialer
Richtung in den kreuzförmigen Öffnungen des Grundkörpers 25 verschiebbar sind.
[0039] Auf der nach oben hin weisenden Fläche, welche durch den im kreuzförmigen Querschnitt
senkrecht nach oben ragenden Arm des Einschubprofils 26 gebildet wird, ist jeweils
eine Zentrierbacke 27 angebracht. Mit Hilfe von zwei Schrauben ist jede der drei Zentrierbacken
27 jeweils fest an einem der Einschubprofile 26 befestigt. Die Zentrierbacken 27 erstrecken
sich jeweils in radialer Richtung entlang der Einschubprofile 26 und weisen jeweils
im Bereich ihres radial nach innen weisenden Endes einen sich geringfügig verjüngenden
Abschnitt auf. Am Ende dieses sich geringfügig verjüngenden Abschnitts weisen die
Zentrierbacken 27 jeweils eine radial nach innen weisende Anschlagsfläche 34 auf,
welche zum Halten einer in die Ausrichtestation 1 eingelegten Münze 3 dient. Die Zentrierbacken
27 können insbesondere im Bereich ihrer Anschlagsflächen 34, aber auch als Ganzes,
zumindest geringfügig elastisch ausgebildet sein.
[0040] Die drei Zentrierbacken 27 bilden gemeinsam eine Halterung zum Halten einer Münze
3. Die Halterung ist dabei derart ausgebildet, dass die Vorderseite und die Rückseite
der Münze 3 während des Druckvorgangs jeweils senkrecht zur Drehachse angeordnet sind,
welche sich zentral durch die Münze hindurch erstreckt.
[0041] Zusammen mit den Einschubprofilen 26 sind die Zentrierbacken 27 jeweils pneumatisch
in radialer Richtung verschiebbar. Um eine möglichst zentrale Positionierung der Münze
3 in Bezug auf die Drehachse zu ermöglichen, können die Bewegungen der drei Einschubprofile
26 in radialer Richtung aneinander gekoppelt sein, oder die drei Einschubprofile 26
können unabhängig voneinander einzeln pneumatisch verschiebbar sein. Für die pneumatische
Verschiebung der Einschubprofile 26 sind einer oder mehrere Druckluftanschlüsse 33
vorgesehen (siehe Figuren 4 und 5), welche seitlich durch den Grundkörper 25 nach
aussen geführt sind und zum Anschluss einer entsprechenden Druckluftleitung dienen.
[0042] Zwischen den Zentrierbacken 27 sind in gleichmässigen Abständen entlang des Umfanges
des Grundkörpers 25 Vorzentrierbacken 28 angeordnet. Diese Vorzentrierbacken 28 erstrecken
sich jeweils in radialer Richtung entlang der Winkelhalbierenden, welche durch jeweils
zwei benachbarte Zentrierbacken 27 gebildet werden. Die Form der Vorzentrierbacken
28 entspricht im Wesentlichen jeweils derjenigen der Zentrierbacken 27. Auch die Vorzentrierbacken
28 können jeweils leicht flexibel ausgebildet sein. Mittels einer Schraube sind die
Vorzentrierbacken 28 jeweils auf einer horizontalen, runden Abschlussplatte 35 befestigt,
welche an der oberen Stirnfläche des Grundkörpers 25 angebracht ist und radiale Ausnehmungen
für die Anordnung der Zentrierbacken 27 aufweist. Wie in den Figuren 6 und 7 gezeigt
ist, erstrecken sich die Schrauben jeweils durch ein in der Vorzentrierbacke 28 ausgebildetes
Langloch, sodass ein Verschieben der Vorzentrierbacke 28 in radialer Richtung bei
nicht satt angezogener Schraube jeweils möglich ist. Die Vorzentrierbacken 28 dienen
zur Vorzentrierung der Münze 3 und können dazu insbesondere in radialer Richtung mit
einer Federkraft beaufschlagt sein.
[0043] Zentral auf der Abschlussplatte 35 ist eine Münzauflage 31 zum Auflegen einer Münze
3 vorgesehen. Die Münzauflage 31 kann, wie es insbesondere in den Figuren 6 und 7
gezeigt ist, zwischen den Zentrierbacken 27 und den Vorzentrierbacken 28 seitliche
Erhöhungen aufweisen, um das Auflegen und Positionieren der Münze 3 durch den Benutzer
zu erleichtern.
[0044] Oberhalb der Münzauflage 31 ist an der Tampondruckmaschine eine Kamera 2 angeordnet,
welche auf die Münzauflage 31 gerichtet ist. Die Kamera 2 dient zum Ermitteln der
Position und insbesondere der Rotationslage der Münze 3. Zu diesem Zweck ist die Kamera
2 mit einem in den Figuren nicht gezeigten Rechner verbunden.
[0045] An seiner unteren Stirnfläche ist der Grundkörper 25 über ein Getriebe 13 mit einem
Servomotor 12 verbunden. Der Servomotor 12, welcher auf einer Grundplatte 11 befestigt
ist, dient zum Rotieren des Grundkörpers 25 und somit der Münze 3 und die Drehachse.
Das Getriebe 13 ist Teil eines Antriebsstrangs, welcher den Servomotor 12 mit dem
Grundkörper 25 verbindet. Die Ausrichtestation 1 ist derart ausgestaltet, dass sich
die Drehachse möglichst zentral durch die Münze 3, den Grundkörper 25, das Getriebe
13 und den Servomotor 12 hindurch erstreckt.
[0046] Zwischen dem Getriebe 13 und dem Grundkörper 25 ist eine horizontale Führungsplatte
14 angeordnet, welche starr mit der Grundplatte 11 verbunden ist. Der den Servomotor
12 mit dem Grundkörper 25 verbindende Antriebsstrang erstreckt sich durch die Führungsplatte
14 hindurch. Zwischen Führungsplatte 14 und Antriebsstrang kann ein Lager, wie zum
Beispiel ein Kugellager, vorgesehen sein.
[0047] In einem unteren Bereich des Grundkörpers 25 ist eine Bremsscheibe 23 vorgesehen.
Diese ist fest am Grundkörper 25 fixiert und übersteht diesen umlaufend in radialer
Richtung nach aussen hin. Die Bremsscheibe 23 liegt auf der Oberseite der Führungsplatte
14 auf, wodurch eine zentrale und insbesondere parallele Position der Längsachse des
Grundkörpers 25 relativ zur Drehachse des Servomotors 12 garantiert ist. Die Bremsscheibe
23 weist insbesondere eine umlaufende, radial nach aussen hin weisende Aussenfläche
auf. Die Bremsscheibe 23 ist insbesondere verdrehsicher am Grundkörper 25 angebracht
ist. Sie ist bevorzugt von unten her an der unteren Stirnfläche des Grundkörpers 25
befestigt, kann aber auch in einem beliebigen anderen Bereich des Grundkörpers 25
an dessen radialer Aussenfläche angebracht sein.
[0048] Wie es insbesondere in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, ist an der Führungsplatte
14 eine Montageplatte 21 angebracht, auf welcher ein Bremszylinder 15 befestigt ist.
Dieser Bremszylinder 15 weist ein Bremszylindergehäuse 16 sowie darin geführte Kolben
17 auf. Über Druckluftanschlüsse 20 ist Druckluft in das Bremszylindergehäuse 16 einführbar,
um dadurch unter Druckeinwirkung die Kolben 17 aus dem Bremszylindergehäuse 16 nach
aussen zu verschieben. Am äusseren Ende der Kolben 17 ist eine Verbindungsplatte 19
angebracht, welche zur Befestigung einer Bremsbacke 18 dient. Diese Bremsbacke 18
ist unmittelbar gegenüber der radialen Aussenfläche der Bremsscheibe 23 angeordnet
und weist eine radiale Innenfläche auf, welche, wie in den Figuren 6 und 7 erkennbar
ist, eine an die Aussenfläche der Bremsscheibe 23 angepasste Krümmung aufweist. In
Bezug auf die Bremsscheibe 23 ist der Bremszylinder 15 derart angeordnet, dass die
Kolben 17 und somit die Bremsbacke 18 in radialer Richtung senkrecht zur Aussenfläche
der Bremsscheibe 23 verschiebbar sind.
[0049] Die radial nach aussen hin weisende Rückseite des Bremszylindergehäuses 16 ist mittels
Schrauben an einer Rückwand 22 befestigt, welche ihrerseits an der Montageplatte 29
fixiert ist. Die Rückwand 22 dient beim Anpressen der Bremsbacke 18 an die Bremsscheibe
23 zur Aufnahme der dabei entstehenden, radial nach aussen hin auf den Bremszylinder
15 wirkenden Kraft.
[0050] Das Getriebe 13 weist mehrere ineinander eingreifende Zahnräder auf, welche üblicherweise
ein geringfügiges gegenseitiges Spiel haben, was bedeutet, dass bei einer Rotation
um die Drehachse nicht immer dieselben Zahnradflanken aneinander anliegen. Das Rotieren
des Grundkörpers 25 mittels des Servomotors 12 ist somit in der Regel spielbehaftet.
[0051] Um beim Rotieren des Grundkörpers 25 mittels des Servomotors 12 ein Flankenspiel
im Getriebe 13 zu hemmen, kann, wie es in den Figuren 3, 5 und 7 gezeigt ist, via
die Druckluftanschlüsse 25 Druckluft in den Bremszylinder 15 eingeführt und die Bremsbacke
18 dadurch an die radiale Aussenfläche der Bremsscheibe 23 angepresst werden. Der
Grundkörper 25 erfährt dadurch bei einer Rotation gegenüber dem Servomotor 12 eine
Bremswirkung. Dadurch wird sichergestellt, dass beim Rotieren des Grundkörpers 25
in eine bestimmte Richtung stets dieselben Zahnradflanken des Getriebes 13 aneinander
anliegen und ein im Getriebe allfällig vorhandenes Spiel gehemmt ist. Auf diese Weise
ist es möglich, die in der Ausrichtestation 1 gehaltene Münze 3 hochpräzise bezüglich
Ihrer Rotationslage auszurichten.
[0052] In der vorliegenden Ausführungsform weist die Ausrichtestation 1 einen Drehwinkelmesser
29 auf, welcher zum Messen der Rotationslage der Bremsscheibe 23 dient. An der radialen
Aussenfläche der Bremsscheibe 23 sind dazu eine oder mehrere Referenzmarken 30 angebracht,
welche zum Beispiel optisch oder induktiv vom Drehwinkelmesser 29 erfassbar sind.
Beim Erfassen der Referenzmarken 30 wird vom Drehwinkelmesser 29 ein elektrisches
Signal erzeugt, welches Aufschluss über die Drehlage der Bremsscheibe 23 gibt. Auf
der Oberseite der Führungsplatte 14 kann zudem ein nach oben hin ragendes Anschlagelement
32 vorgesehen sein, um einen Anschlag für eine Referenzmarke 30 oder ein anderes auf
der radialen Aussenfläche der Bremsscheibe 23 angebrachtes Element zu bilden. Das
Anschlagelement 32 dient dabei zum Begrenzen der Rotation des Grundkörpers 25 um die
Drehachse.
[0053] Die Bremsscheibe 23 und bevorzugt auch die Bremsbacke 18 sind vorteilhaft aus einem
abriebfesten, selbstschmierenden Bremsbelag hergestellt. Dazu eignet sich beispielsweise
eloxiertes Aluminium.
[0054] Um eine Münze 3 mittels der Ausrichtestation 1 auszurichten, wird die Münze 3 zuerst
auf die Münzauflage 31 aufgelegt und dort mittels der Vorzentrierbacken 28 in einer
annähernd zentralen Lage vorzentriert. Nach dem Vorzentrieren werden die Zentrierbacken
27 pneumatisch radial nach innen hin verschoben, bis sie am radial nach aussen hin
weisenden Rand der Münze 3 derart anliegen, dass die Münze 3 relativ zur Drehachse
der Ausrichtestation 1 in einer zentralen Lage gehalten ist. Die Lage der Münze 3
relativ zur Drehachse der Ausrichtestation 1 wird hierbei von der Kamera 2 und einem
an diese angeschlossenen Rechner überwacht.
[0055] Es folgt dann die (Rotations-)Ausrichtung der Münze 3, wobei hierzu gemäss der vorliegenden
Ausführungsform in einem ersten Schritt eine Grobausrichtung und in einem zweiten
Schritt eine Feinausrichtung durchgeführt wird.
[0056] Für die Grobausrichtung wird von der Kamera 2 nach dem Fixieren der Münze 3 ein Bild
von der Oberseite der Münze 3 aufgenommen und dieses mit einem Referenzbild, welches
die Soll-Position der Münze 3 darstellt, verglichen. Mithilfe dieser beiden Bilder
wird ein Korrekturrotationswinkel errechnet, um welchen der Grundkörper 25 mit Hilfe
des Servomotors 12 dann rotiert wird, um die Münze 3 zumindest annähernd entsprechend
der Soll-Position des Referenzbildes auszurichten. Während dieser Grobpositionierung
ist das Bremselement 18 bevorzugt beabstandet zur Bremsscheibe 23 angeordnet.
[0057] Zum Feinpositionieren wird der Grundkörper 25 vom Servomotor 12 um 2° im Uhrzeigersinn
rotiert, wobei das Bremselement 18 weiterhin beabstandet zur Bremsscheibe 23 angeordnet
ist. Mittels Einführen von Druckluft in den Bremszylinder 15 wird das Bremselement
18 dann an die Bremsscheibe 23 angepresst. Unter einer entsprechend entstehenden Bremswirkung
wird der Grundkörper 25 dann vom Servomotor 12 um 1 im Gegenuhrzeigersinn gedreht.
Aufgrund der Bremswirkung des Bremselementes 18 auf die Bremsscheibe 23 während dieser
Drehung ist das Flankenspiel im Getriebe 13 bei Erreichen der entsprechenden Position
aufgehoben und die Lage der Münze 3 eindeutig definiert. Mittels der Kamera 2 wird
die Rotationslage der Münze 3 in dieser Position dann erfasst und mit Hilfe des Rechners
erneut mit dem Referenzbild verglichen. Aufgrund dieses Vergleichs errechnet der Rechner
wiederum einen Korrekturrotationswinkel, um welchen der Grundkörper 25 dann im Gegenuhrzeigersinn
weitergedreht wird, wobei das Bremselement 18 weiterhin an die Bremsscheibe 23 angepresst
ist. Nach Ausführen dieser weiteren Rotation wird mittels der Kamera 2 und dem Rechner
die Ausrichtung der Münze 3 erneut kontrolliert. Falls die ermittelte Rotationslage
im Bereich eines gewissen Toleranzbereiches liegt, erfolgt die Druckfreigabe. Falls
die Rotationslage der Münze 3 nicht im Bereich des Toleranzbereichs liegt, kann eine
entsprechende Nachjustierung erfolgen, indem der Grundkörper 25 im Gegenuhrzeigersinn
weiterrotiert wird, wobei das Bremselement 18 weiterhin an die Bremsscheibe 23 angepresst
ist. Die Nachjustierung kann solange wiederholt werden, bis eine gewünschte Rotationslage
der Münze 3 erreicht ist.
[0058] Die vorstehende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorliegende Ausführungsform
beschränkt und eine Vielzahl von Abwandlungen ist möglich. So kann die Halterung des
zu bedruckenden Objekts in der Ausrichtestation 1 auch auf beliebige andere Art und
Weise erfolgen, wie es insbesondere aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt
ist. Es müssen zum Beispiel nicht zwingend Vorzentrierbacken vorgesehen sein. Anstatt
mit Hilfe von Zentrierbacken kann das zu bedruckende Objekt aber zum Beispiel auch
mittels eines Vakuums oder mittels eines Klebemittels am Grundkörper 25 fixiert werden.
Anstatt zum Halten von Münzen kann die Ausrichtestation zudem auch zum Halten von
beliebigen anderen Objekten ausgelegt sein. Die Drehachsen des Servomotors 12 und
des Grundkörpers 25 müssen zudem nicht zwingend in der dargestellten Reihenfolge aufeinander
ausgerichtet sein. Sie können beispielsweise auch senkrecht oder in einem beliebigen
anderen Winkel zueinander verlaufen, wobei dann die Verbindung zwischen Servomotor
12 und Grundkörper 25 über ein Umlenkgetriebe erfolgt. Beim Motor muss es sich ausserdem
nicht unbedingt um einen elektrisch betriebenen Servomotor handeln, sondern es könnte
zum Beispiel auch ein hydraulischer Motor eingesetzt werden. Das Verfahren zum Einstellen
der Rotationslage der Münze 3 muss auch nicht zwingend in der oben dargestellten Weise
erfolgen. So könnte beispielsweise der gesamte Schritt des Grobausrichtens entfallen.
Eine Vielzahl weiterer Abwandlungen ist möglich.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0059]
- 1
- Ausrichtestation
- 11
- Grundplatte
- 12
- Servomotor
- 13
- Getriebe
- 14
- Führungsplatte
- 15
- Bremszylinder
- 16
- Bremszylindergehäuse
- 17
- Kolben
- 18
- Bremsbacke
- 19
- Verbindungsplatte
- 20
- Druckluftanschlüsse
- 21
- Montageplatte
- 22
- Rückwand
- 23
- Bremsscheibe
- 24
- Zentrierfutter
- 25
- Grundkörper
- 26
- Einschubprofil
- 27
- Zentrierbacken
- 28
- Vorzentrierbacken
- 29
- Drehwinkelmesser
- 30
- Referenzmarke
- 31
- Münzauflage
- 32
- Anschlagelement
- 33
- Druckluftanschluss
- 34
- Anschlagsfläche
- 35
- Abschlussplatte
- 2
- Kamera
- 3
- Münze
1. Ausrichtestation (1) zum Ausrichten eines mittels einer Druckmaschine, insbesondere
einer Tampondruckmaschine, zu bedruckenden Objekts (3), aufweisend
einen Grundkörper (25) mit einer Halterung (27, 28) zum Halten des zu bedruckenden
Objekts (3);
einen über ein Getriebe (13) mit dem Grundkörper (25) verbundenen Motor (12), welcher
zum Rotieren des Grundkörpers (25) um eine Drehachse dient;
eine am Grundkörper (25) angebrachte Bremsscheibe (23); sowie
eine Bremsvorrichtung (15) mit einem Bremselement (18), welche mittels Anpressen des
Bremselements (18) an die Bremsscheibe (23) dazu geeignet ist, ein im Getriebe (13)
allfällig vorhandenes Spiel zu hemmen.
2. Ausrichtestation (1) nach Anspruch 1, wobei ein zu bedruckendes Objekt (3) derart
in der Halterung (27, 28) haltbar ist, dass sich die Drehachse durch das zu bedruckende
Objekt (3) hindurch erstreckt.
3. Ausrichtestation (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Halterung (27, 28)
zum Halten eines zu bedruckenden Objekts in Form eines scheibenartigen Gegenstandes,
wie insbesondere einer Münze (3), geeignet ist.
4. Ausrichtestation (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bremselement
(18) senkrecht zur Drehachse in radialer Richtung von aussen her an die Bremsscheibe
(23) anpressbar ist.
5. Ausrichtestation (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der
Bremsvorrichtung (15) um einen pneumatisch betriebenen Bremszylinder (15) handelt.
6. Ausrichtestation (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausserdem aufweisend
eine Führungsplatte (14), auf welcher die Bremsscheibe (23) aufliegt, und welche hinsichtlich
einer Rotation um die Drehachse relativ zur Bremsvorrichtung (15) ortsfest ist.
7. Ausrichtestation (1) nach Anspruch 6, wobei sich die Bremsscheibe (23) um den gesamten
Grundkörper (25) herum erstreckt und umlaufend auf der Führungsplatte (14) aufliegt.
8. Ausrichtestation (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bremselement
(18) eine an die Bremsscheibe (23) anpressbare Oberfläche aufweist, welche einen Innenradius
hat, der im Wesentlichen dem Aussenradius der Bremsscheibe (23) entspricht.
9. Ausrichtestation (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausserdem aufweisend
einen Drehwinkelmesser (29), welcher zum Messen des Drehwinkels der Bremsscheibe (23)
um die Drehachse dient.
10. Verfahren zum Ausrichten eines mittels einer Druckmaschine, insbesondere einer Tampondruckmaschine,
zu bedruckenden Objekts (3), mittels einer Ausrichtestation (1), welche einen Grundkörper
(25) mit einer Halterung (27, 28) zum Halten des zu bedruckenden Objekts (3) sowie
ein Bremselement (18) aufweist, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte
aufweist:
a.) Fixieren des zu bedruckenden Objekts (3) in der Halterung (27, 28) der Ausrichtestation
(1);
b.) Rotieren des Grundkörpers (25) mit dem darauf fixierten, zu bedruckenden Objekt
(3) in eine Hauptrotationsrichtung, wobei der Grundkörper (25) vom Bremselement (18)
abgebremst wird;
c.) anschliessend an Schritt b.), Ermitteln eines Korrekturrotationswinkels zwischen
der aktuellen Position des zu bedruckenden Objekts (3) und einer vorgegebenen Soll-Position;
und
d.) Rotieren des Grundkörpers (25) in die Hauptrotationsrichtung um den in Schritt
c.) ermittelten Korrekturrotationswinkel, wobei der Grundkörper (25) vom Bremselement
(18) abgebremst wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Verfahren vorgängig zu Schritt b.) den folgenden
zusätzlichen Schritt aufweist:
al.) Rotieren des Grundkörpers (25) in eine Drehlage, in welcher sich das zu bedruckende
Objekt (3) von der Soll-Position zumindest annähernd um einen vorbestimmten Differenzrotationswinkel
unterscheidet.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Grundkörper (25) beim Rotieren gemäss Schritt
al.) in eine relativ zur Hauptrotationsrichtung entgegengesetzte Gegenrotationsrichtung
rotiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Rotationswinkel beim Rotieren gemäss Schritt
b.) ungefähr halb so gross ist wie der Differenzrotationswinkel gemäss Schritt al.).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Verfahren vorgängig zu Schritt
al.) den folgenden zusätzlichen Schritt aufweist:
a0.) Ausführen einer Grobausrichtung des zu bedruckenden Objekts (3), indem der Grundkörper
(25) derart gedreht wird, dass das zu bedruckende Objekts (3) eine Position einnimmt,
welche zumindest annähernd der vorgegebenen Soll-Position entspricht.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei anschliessend an den Schritt d.)
zusätzlich die folgenden Schritte ausgeführt werden:
e.) Kontrollieren der aktuellen Position des zu bedruckenden Objekts (3) hinsichtlich
der Soll-Position; und
f.) falls erforderlich, Nachjustieren, indem der Grundkörper (25) in die Hauptrotationsrichtung
rotiert wird, wobei der Grundkörper (25) vom Bremselement (18) abgebremst wird.