CN100577426C - 用于在工件上制作图案的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于在工件上制作图案的设备,该设备具有:喷墨印刷装置,其具有多个喷嘴,墨滴可从所述喷嘴喷出;至少控制喷墨印刷装置的控制装置;工件承载装置,其用于承载待制作图案的工件;输送装置,其用于引起待制作图案的工件与印刷装置之间的相对运动;和检测装置,其用于检测喷墨印刷装置与待制作图案的相应工件的至少一个待制作图案的表面之间的相对位置。检测装置布置并构造成与喷墨印刷装置成预定的固定关系,并且/或者至少在印刷过程中,至少检测喷墨印刷装置与待制作图案的相应工件的至少一个待制作图案的表面之间的距离。控制装置能够根据检测装置的检测数据打开或关闭喷墨印刷装置的喷嘴。

Description

用于在工件上制作图案的设备
技术领域
本发明涉及一种用于在工件上制作图案的设备,所述工件优选至少部分由木头、木质材料等构成。
背景技术
例如从DE 100 31 030 B4已知上述类型的设备,该设备具有用于粗略检测附接至传送设备或门架的待印刷工件的轮廓和厚度的传感器。然而,已发现利用这种设备印刷的工件其印刷图像的质量通常较差。
此外,在由本申请人提交但尚未公开的欧洲专利申请EP 05 009326.9也涉及一种上述类型的设备。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种用于在工件上制作图案的相同类型的设备,该设备使印刷图像的质量得到改善。
本发明提供一种用于在工件上制作图案的设备,该设备包括:喷墨印刷装置,该喷墨印刷装置具有多个喷嘴,墨滴可从所述喷嘴喷出;控制装置,该控制装置至少控制所述喷墨印刷装置;工件承载装置,该工件承载装置用于承载待制作图案的所述工件;输送装置,该输送装置用于引起待制作图案的所述工件与所述印刷装置之间的相对运动;以及检测装置,该检测装置用于检测所述喷墨印刷装置与待制作图案的相应工件的至少一个待制作图案的表面之间的相对位置;其中所述检测装置布置并构造成与所述喷墨印刷装置成预定的固定关系,并且/或者至少在印刷过程中,至少检测所述喷墨印刷装置与待制作图案的相应工件的至少一个待制作图案的表面之间的距离,所述控制装置能够根据所述检测装置的检测数据打开或关闭所述喷墨印刷装置的喷嘴。
本发明基于以下发现,即:工件中印刷的图像质量低劣的首要原因是,在公知设备中,印刷头和工件未相对于彼此充分精确地定位,从而以不精确的“配准”印刷。在一些情况下,这导致工件的某些区域被印刷两次或者产生“过喷”,即超过工件的自由边缘进行印刷,使墨雾沉积在工件的相邻表面上。
针对这一背景,本发明提供了一种检测装置,该检测装置布置并构造成与喷墨印刷装置成预定的固定关系,并且/或者至少在印刷过程中,至少检测喷墨印刷装置与待制作图案的相应工件的至少一个待制作图案的表面之间的距离。
考虑到改善相对定位的通常目的,本发明因此提供了两种可选(也可以组合)方案来解决上述问题。根据本发明,通过优化工件和印刷装置之间的相对定位,在任一情况下都可实现印刷图像的改善。
检测装置布置成与印刷装置成预定的固定关系,该检测装置允许消除例如由输送装置的输送运动、温度波动等引起的任何偏差,从而使相对定位的精度显著提高并因而使印刷质量显著提高。同样,根据本发明,该检测装置不仅适用于对工件的轮廓或位置的检测测量,而且还适用于对其距印刷装置的距离的检测测量。因此,可相对于期望值来校正位置,或者可针对检测到的距离的实际值来改变印刷装置的操作。
尽管在本发明的范围内,使用至少一个喷墨印刷装置是优选的,然而还可以可选地或者附加地使用其他印刷装置。
在本发明的范围内,原则上可以以静止方式布置喷墨印刷装置,并可利用输送装置沿着所述印刷装置来进给待制作图案的工件。还可以使印刷装置可运动,或者可提供两种方式的组合,即在印刷过程中,工件和印刷装置都利用输送装置运动。
尽管在本发明的范围内,检测装置可布置在任一期望位置,然而发现对于印刷装置的预定的固定关系而言,有利的是将检测装置至少部分地布置在印刷装置上。这极其有效地使可能的偏差最小,特别是在将检测装置的传感器(以后会被更详细地检查)布置在印刷装置的喷嘴区域中时更是如此。
除了上述检测装置以外,根据本发明的改进,根据本发明的设备还具有优选为静止的粗略检测装置。这样,可首先利用该粗略检测装置检测各个工件的轮廓和位置,然后可利用与印刷装置成固定关系布置的(精细)检测装置确定相当精确的相对位置。所述设备的这种两级式构造允许以高印刷质量快速操作。
根据本发明的改进,所述检测装置和/或所述粗略检测装置均具有多个传感器,特别是距离传感器。就此而言,特别有利的是将所述传感器中的至少一个布置成能够绕至少一个轴线旋转和/或移动。这样做不仅可以灵活地利用所述传感器,而且所述传感器的旋转和/或移动使得能通过多种测量来检测最小或最大距离。
对于检测装置相对于印刷装置的预定的固定布置而言,本发明的改进之处在于将所述传感器中的至少一个布置在印刷装置上。另一方面,在所述粗略检测装置的情况下,优选的是将所述传感器中的至少一个布置在工件承载装置上。这分别提供了适于相应(粗略)检测装置的目的和用途的最优检测结果。
在传感器布置在印刷装置上的情况下,已发现有利的是将至少一个传感器布置成沿着从至少一个喷嘴喷射墨滴的方向进行检测。这能够最优地计算检测装置的检测结果以用于印刷操作。
根据本发明的改进,还证明有利的是将至少一个传感器通过可移动和/或可枢转的元件布置在印刷装置上,并因此优选地能够到达一位置,在该位置,该传感器在与从至少一个喷嘴喷射墨滴所沿的方向基本垂直的方向上进行检测。距离传感器的可枢转性或可移动性使其能用于进行各种测量,例如用于纯距离测量以及用于厚度测量,这从以下的详细说明中将更加清楚。
本发明不对相应传感器的类型和构造做任何具体限制。它们例如可是超声波传感器、激光指示器以及其他大量的传感器。此外,本发明的再一目的在于使所述检测装置和/或所述粗略检测装置均具有至少一个图像检测传感器,所述图像检测传感器优选布置在所述印刷装置上。图像检测传感器的设置开辟了全新的可能性,这种可能性不仅包括为了进一步操作而对工件的几何形状进行的检测和计算,而且包括对工件的多个其他特性,例如所施加的印刷图像的性质和质量进行的检测和计算。具体地说,图像检测传感器不仅以逐点的方式或者局部地检测几何数据,而且获得了包含大量信息并且可作为整体计算的图像细节。这样获得的信息不仅可用于上述相对定位,而且可用于校准印刷头,从而在这一方面也可进一步改善印刷结果的质量。
为了使所述印刷头对检测装置和/或粗略检测装置的检测结果做出快速且精确的响应,本发明的进一步改进之处在于至少所述印刷装置的喷嘴是可通过调整装置(特别是压电调整装置)至少成组调整的。
根据本发明的改进,所述设备还包括至少一个梁状引导装置,特别是门架或旋臂(jib)。这种引导装置特别适于安装和引导印刷装置,其中所述印刷装置可例如沿该引导装置的纵向运动,并且该引导装置自身(例如其部件)也可运动。
此外,本发明的改进之处在于至少一个梁状引导装置具有至少一个主轴单元,所述主轴单元优选可沿该梁状引导装置移动并且/或者可绕一轴线枢转。在本发明的范围内,可为这种主轴单元分配各种任务。一方面,其可用于接收印刷单元,例如以可插入和可更换的方式接收印刷单元。可选地或者附加地,所述主轴单元还可用于接收加工刀具和/或加工装置,它们用于加工和精加工上述类型的工件。这些可以是简单的钻头或磨削刀具,或者可以是诸如封边设备之类的复杂设备。
此外,本发明提供了一种用于利用根据本发明的设备在工件上制作图案的方法,所述喷墨印刷装置的喷嘴根据所述检测装置的检测结果而有选择地改变。该方法的核心在于根据检测装置的检测结果使喷墨印刷装置的喷嘴可选择地改变,即具体为打开或关闭。这允许在所述设备的操作期间对可能的期望/实际偏差值做出极其快速且柔性的响应,从而可以以简单可靠的方式改善印刷质量。
附图说明
图1是根据本发明实施方式的用于在工件上制作图案的设备的示意性立体图;
图2是图1所示设备的示意性局部平面图;
图3是图1所示设备的示意性局部正剖视图;
图4示出了图1所示设备的印刷装置的进一步细节;
图5示出了图1所示设备的印刷装置的进一步细节;以及
图6示出了图1所示设备的操作。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。
图1是作为本发明优选实施方式的用于在工件上制作图案的设备1的示意性立体图。该设备用于在工件2上制作图案,在该优选实施方式中,该工件至少部分地由例如在家具和厨房设计领域中通常所用的木头、木质材料、塑料材料等构成。
设备1包括喷墨印刷装置10,其在本实施方式中根据按需喷墨原理操作。如在图4中最清楚可见的,喷墨印刷装置10包括多个喷嘴12,墨滴可从所述喷嘴喷出,并且在本实施方式中,所述喷嘴以多列布置,每列设置成用于喷出预定颜色,例如青色、洋红色、黄色以及黑色。
在印刷装置10上还设置有干燥单元14,例如紫外干燥器,其用于快速干燥印刷装置施加的墨,以防止印刷图像可能的变形或变脏。
在本实施方式中,印刷装置10设置在主轴单元6上或插入其内,不过这在图1中未详细示出。主轴单元优选为还适用于可插入地或可更换地接收加工工具或加工设备的主轴单元。主轴单元6在门架4上设置成可沿Y方向运动,其中门架本身又构造成可沿X方向运动。就此而言,本实施方式设置了两个门架4,每个门架均可承载一个或多个主轴单元6,所述主轴单元6可优选布置在相应门架4的相对两侧上。应当指出,就此而言如果适当的话,门架4还可构造成旋臂。主轴单元6可通过刀具库(在该情况下未详细示出)自动或手动地与加工刀具和/或加工装置以及一个或多个印刷装置10装配在一起。
在本实施方式中,在门架4的下方延伸有工件台20,用于承载待被制作图案的相应工件2,该台可沿图1所示的X方向运动。工件台20具有宽的配置范围,并且例如还可以通过循环输送带等形成。由于其可动性,根据本发明,工件台20同时形成工件承载装置和输送装置的一部分。
图2是工件台20上的板状工件2的布置的详细平面图。在本实施方式中,工件台20具有可伸缩的止动销22,工件2可抵靠该止动销放置以粗略定位。在工件台20上还布置有多个距离传感器52,它们是粗略检测装置50的一部分。图2所示的距离传感器构造成检测传感器与各工件2的侧面(窄面)之间的距离。在本实施方式中,传感器52就此而言可绕垂直于工件台20的表面延伸的轴线旋转,并且任选地可沿该表面移动。粗略检测装置50因而用于粗略检测各工件2的几何形状及定位。
图3中示出了工件台20的进一步细节,该图是图1所示设备的局部正剖视图。从图3可见,相应的工件2可例如通过真空抽吸装置24固定在工件台20上。还可将合适的抽吸装置或抽吸开口结合到工件台或工件带中。
根据本发明的设备1还包括检测装置40,该检测装置40用于检测喷墨印刷装置10与工件2的待制作图案的相应表面的相对位置。在本实施方式中,检测装置40具有多种传感器42、46,这些传感器在图3、图4和图5中看得最清楚。在本实施方式中,检测装置40首先包括三个距离传感器42,它们与喷嘴12相邻地布置在印刷装置10上,并沿着与墨从喷嘴12喷射所沿的方向基本上平行的方向进行测量(图4)。一方面,这些距离传感器可用于确定印刷装置10与工件2之间的绝对距离;此外,从所得到的距离数据还可推导出各工件2的精确轮廓。
如从图3和图5中最清楚可见,在印刷装置10上还布置有其他的距离传感器42,在本实施方式中,这些距离传感器42均通过能够枢转的元件44布置。可枢转的元件44使各传感器能够到达在图5中看得最清楚的延伸位置。在该位置,图5中所示的传感器42沿着与墨从喷嘴12喷射所沿的方向基本垂直的方向进行测量。这使得能检测待印刷的各区域的厚度或高度,从而避免过喷。
此外,在本实施方式中,在印刷装置10上与喷墨喷嘴12相邻地布置有图像检测传感器46,该图像检测传感器46也沿与墨从喷嘴12喷射所沿的方向基本上平行的方向进行测量。图像检测传感器46例如可以是CCD摄像机等,其可产生相应工件2的待印刷或已印刷区域的完整图像。
尽管在附图中未示出,一方面,所有的传感器与控制装置相连,另一方面,印刷装置以及优选地还有设备1的其余操作部件也与控制装置相连,该控制装置计算传感器采集的相应数据并据此控制设备的操作,特别是控制印刷装置的操作。该设备就此而言可如下操作。
首先,通过止动销22将工件2粗略定位在工件台20上,并通过真空抽吸装置24固定该工件2。接着,通过传感器52检测工件台20上的工件2的定位和/或轮廓,并且将该数据发送给控制装置。
然后使工作台20沿X方向运动,从而使得工件2可被插入主轴单元6中的刀具、装置或印刷单元加工或精加工。在这方面,印刷装置例如按以下步骤操作。
根据来自传感器52的数据,印刷装置10与对应的主轴6一起沿门架4向待印刷的工件2运动。此时,传感器42、46连续地进行测量操作,从而可获知各工件存在与否,如果适当的话还可获知各工件的距离,此外(通过图像检测传感器46)还可获知与工件2有关的其他信息。控制装置根据这些数据向相应的喷嘴12(或者相关的压电致动器或热电偶)发出印刷信号,从而对工件2进行印刷。就此而言,可根据传感器42、46的检测数据打开或关闭单个喷嘴或成组喷嘴,以补偿工件2的尺寸、位置或其他公差或偏差。可选地或者附加地,在本发明范围内,对于印刷装置10的单个喷嘴或多个喷嘴来说还可通过压电调整装置等制造,以调整喷嘴相对于工件2的喷射位置或方向。
在对工件2的较大侧面进行印刷时,除了图像检测传感器46外,主要操作的是布置在喷嘴12附近且在图4中看得最清楚的传感器42。为了对工件2的窄面进行印刷,可选地或者附加地利用可通过可枢转的元件44伸缩的传感器42来检测该窄面的高度,从而防止过喷。
一旦已印刷了表面部分,就可任选地通过干燥单元14对该表面部分进行干燥,如有必要则和印刷过程同时进行。
图6示意性示出了印刷装置10和/或工件2的运动路径。图6的左手侧的图示出了被称为横向印刷的操作,其中印刷装置10与主轴单元6一起沿着门架4在Y方向上往复运动,而工件台20在X方向上进一步步进地移动工件2。
可选的是,还可以利用在图6的右手侧示出并称为纵向印刷的印刷模式。在该模式中,在印刷过程中印刷装置10自身基本静止,而工件2与工件台20一起在X方向上往复运动。因此,印刷装置10仅在印刷一条纹之后在Y方向上进一步步进。此外,在本发明的范围内,还可对两种操作进行组合,从而可印刷例如斜向布置的条纹。

Claims (18)

1、一种用于在工件(2)上制作图案的设备(1),该设备(1)包括:
喷墨印刷装置(10),该喷墨印刷装置(10)具有多个喷嘴(12),墨滴可从所述喷嘴(12)喷出;
控制装置,该控制装置至少控制所述喷墨印刷装置(10);
工件承载装置(20),该工件承载装置(20)用于承载待制作图案的所述工件(2);
输送装置,该输送装置用于引起待制作图案的所述工件(2)与所述印刷装置(10)之间的相对运动;以及
检测装置(40),该检测装置(40)用于检测所述喷墨印刷装置(10)与待制作图案的相应工件(2)的至少一个待制作图案的表面之间的相对位置;其中
所述检测装置(40)布置并构造成与所述喷墨印刷装置(10)成预定的固定关系,并且/或者至少在印刷过程中,至少检测所述喷墨印刷装置(10)与待制作图案的相应工件(2)的至少一个待制作图案的表面之间的距离,
其特征在于,
所述控制装置能够根据所述检测装置的检测数据打开或关闭所述喷墨印刷装置(10)的喷嘴(12)。
2、根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述检测装置(40)至少部分地布置在所述喷墨印刷装置(10)上。
3、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,该设备还包括静止的粗略检测装置(50)。
4、根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述检测装置(40)和/或所述粗略检测装置(50)均具有多个传感器(42,52)。
5、根据权利要求4所述的设备,其特征在于,所述传感器(42,52)是距离传感器。
6、根据权利要求4所述的设备,其特征在于,所述传感器(52)中的至少一个布置成能够绕至少一个轴线旋转和/或移动。
7、根据权利要求5所述的设备,其特征在于,所述传感器(42、52)中的至少一个布置在所述工件承载装置(20)上,并且/或者所述传感器中的至少一个布置在所述印刷装置(10)上。
8、根据权利要求7所述的设备,其特征在于,至少一个传感器(42)在所述印刷装置上布置成沿着从至少一个喷嘴喷射墨滴所沿的方向进行检测。
9、根据权利要求7所述的设备,其特征在于,至少一个传感器(42)通过可移动和/或可枢转的元件(44)布置在所述印刷装置上,并因此能够到达一位置,在该位置该传感器在与从至少一个喷嘴喷射墨滴所沿的方向基本垂直的方向上进行检测。
10、根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述检测装置(40)和/或所述粗略检测装置均包括至少一个图像检测传感器(46)。
11、根据权利要求10所述的设备,其特征在于,所述至少一个图像检测传感器(46)布置在所述喷墨印刷装置(10)上。
12、根据权利要求1所述的设备,其特征在于,至少所述喷墨印刷装置(10)的喷嘴是能够通过调整装置至少成组地调整的。
13、根据权利要求1所述的设备,其特征在于,该设备还包括至少一个为门架或者旋臂的梁状引导装置(4)。
14、根据权利要求13所述的设备,其特征在于,至少一个梁状引导装置包括至少一个主轴单元(6)。
15、根据权利要求14所述的设备,其特征在于,所述至少一个主轴单元(6)能够沿该梁状引导装置(4)移动并且/或者能够绕一轴线枢转。
16、根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述工件(2)至少部分地由木头或木质材料构成。
17、一种用于利用根据上述权利要求中任一项的设备(1)在工件(2)上制作图案的方法,该方法的特征在于,所述喷墨印刷装置(10)的喷嘴根据所述检测装置(40)的检测结果而有选择地改变。
18、根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述工件(2)至少部分地由木头或木质材料构成。
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