CN101961946A - 一种陶瓷曲面丝网印花的方法及装置 - Google Patents

Abstract

陶瓷曲面丝网印花的方法与装置，将承印陶瓷套装在有支架支撑且绕轴转动的模托上，模托的形状按照承印陶瓷分为圆筒和圆锥筒的凹腔，圆筒适于套装圆筒形和圆弧筒形陶瓷坯体，圆锥筒适于套装圆锥筒形陶瓷坯体，圆锥筒斜面可通过蜗轮蜗杆调节模托的位置使圆锥筒斜面至平行于可水平运动的丝网框的水平位置，使圆锥筒斜面与丝网框架底面丝网的面充分接触。在丝网框架内加入适量油墨，使丝网框架水平向前移动，印刷用的刮墨刀下降接触并挤压载有油墨的丝网印刷模版，使油墨透过丝网孔。同时与承印陶瓷面接触，刮墨刀的位置与与丝网印刷模版下面承印陶瓷面接触，承印陶瓷面承接透过丝网孔的油墨。丝网框架移动带动套装在模托上的承印物转动。

Description

一种陶瓷曲面丝网印花的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种陶瓷曲面丝网印花的方法及装置。

技术背景

丝网印刷始于上世纪80年代，用于纸张、塑料、木材、金属、陶瓷、纺织品、皮革、线路板及电子元件等材料的印刷，常见的印刷品有彩色油画、招贴画、名片、装帧封面、商品标牌以及印染纺织品等，相关报道和专利也比较多。

发明专利“陶瓷颜料渐变一次丝印法”（申请号96102060.1）公开了一种陶瓷装饰技术，可在平面陶瓷制品上用一块版一次丝网印刷出多种色彩且呈渐变色的图样，也可先印在薄膜贴花纸上再贴花而成。它是将调墨油与陶瓷颜料以1:1—3配比后铲放在一块刮板上一次丝印而成。适用于日用陶瓷。

 “使用丝网印刷的浮雕装饰陶瓷品工艺”（申请号97198238.4）公开了一种规模生产浮雕装饰陶瓷品工艺，该工艺用专门技术把浮雕件丝网印刷到一转印贴花纸上，该贴花纸一般已印制有普通两维主设计花纹。该工艺包括其中有不收敛穿孔的极厚丝网印刷模板。陶瓷油墨配制成其粘度超过一百万帕斯卡秒。该油墨抗流动，用一缓慢移动的刮板将其压入模板穿孔中。

 “一种陶瓷板艺术画的制作方法”（申请号200910038092.1）提供了一种陶瓷板艺术画的制作方法。该方法的具体步骤为：步骤一：把已烧制成的小于7mm厚的陶瓷板切割成符合画面大小的尺寸，表面激光雕刻与打磨至亚光平整；步骤二：把艺术作品或相片存入电脑，通过电脑喷射设备喷印或进行平面丝网印刷将油墨加施在陶瓷板表面，然后入窑在150℃～400℃下烧烤而成；步骤三：烧烤后的产品表面做防紫外线处理；步骤四：配装饰框。步骤二中所用的油墨为UV油墨，该UV油墨的成分为：光聚合树脂、光聚合引发剂、色料及助剂。用上述方法得的陶瓷板艺术画可耐强碱、强酸、天那水等化学物质的腐蚀，且防水防潮、不褪色、环保、防划痕。

CN2647573公开了一种丝网印刷机脚踏转换两工位多用印台装置，是在一个矩形座架滑检内装擂一块台板：在一个工字型拉杆装置架竖架两侧分别用销轴活动连接两个拉杆，两个拉杆外端各设有抽滑轮，在拉杆装置架的底架上铰接两个踏板，分别通过拉链与拉杆中部活动连接，两套柔性管辖拉线外套管头分别文叉固定在台板下的座架中部与拉杆装置架横架两端，两条拉线的一头分别固定在台板底面两端。另一头分别绕过两个拉杆上的植滑轮，固定在拉杆装皿架横架上，操作者用脚轮换踩压两个踏板可使台板左右滑动，形成两工位作业；台板上设有可安装两组各类专印支撑台，架或模具的预制螺孔可作为与丝网印刷工序相同的各类工作台面转换装置。由此可见，虽然有关丝网印刷技术及在陶瓷上印刷图文的机器和专利较多，但尚未发现陶瓷曲面丝网印花机。 

发明内容

本发明的目的是：旨在提供一种用于陶瓷曲面图文印刷的半自动快速丝网印花的方法及印花机，使印制的图文清晰、精确度高，具有操作简便，运行可靠、容易维修等优点。

本发明的技术方案是：陶瓷曲面丝网印花的方法，将承印陶瓷套装在有支架支撑且绕轴转动的模托上，承印物靠真空引力固定，真空由一根穿过空心旋转轴的导管与真空发生器连接产生，模托的形状按照承印陶瓷分为圆筒和圆锥筒，圆筒适于套装圆筒形和圆弧筒形陶瓷坯体，圆锥筒适于套装圆锥筒形陶瓷坯体，圆锥筒斜面可通过蜗轮蜗杆调节模托的位置，使圆锥筒斜面至丝网框的水平位置，并与丝网框架底面丝网面充分接触。然后在丝网框架内加入适量油墨并摊平（印刷过程中需适时添加油墨），启动开关使丝网框架水平向前移动，这时上端的施墨并匀墨的刮墨板上升离开丝网面，印刷用的刮墨刀下降接触并挤压载有油墨的丝网印刷模版，使油墨透过丝网孔。同时套装有承印物的模托架从丝网框架下端上升，使承印陶瓷面与丝网印刷模版底面接触，刮墨刀的位置与与丝网印刷模版下面承印陶瓷面接触，承印陶瓷面承接透过丝网孔的油墨。丝网框架移动带动套装在模托上的承印物转动，当丝网框架移动距离等于承印陶瓷周长时（支撑模托旋转360°），即样品印刷完成。作为圆锥筒斜面的承印陶瓷在丝网印刷模版的接触印迹是扇形。

当图文印毕后，承印物支撑模托架、刮墨刀分别下降和上升，回到原位。丝网框架水平方向返回，这时上端的刮墨板下降到丝网面，当与丝网印刷模版接触后便静止，随着丝网框架移动，刮墨板便施墨匀墨将油墨摊平。待丝网框架返回原位后刮墨板上升，即可取下陶瓷承印物。如需要连续印刷，只要及时将陶瓷承印物取下、更换并装套、持续启动开关进行下一次印刷。 承印物陶瓷坯体的曲面为圆筒、圆锥筒、圆弧筒外壁。

陶瓷曲面丝网印花的装置，包括载有丝网印刷模版的丝网框架、直线导轨、刮墨刀及刀夹、刮墨板及板夹、陶瓷承印模托及支架；可编程控制器、状态选择或控制开关；驱动电机、变频器、接近开关、气缸、电磁换向气阀、真空发生器、蜗轮蜗杆、丝杆组成，承印陶瓷模托表面与承印物陶瓷坯体的曲面接触部位设有真空抽吸孔；真空发生器通过模托空心旋转轴与真空抽吸孔相连接，圆筒、圆锥筒、圆弧筒的陶瓷素烧坯体套在相应形状的模托上，并由真空发生器产生的真空加以吸着，丝网框架设在直线导轨上滑行，丝网框架移动的线速度、移动距离由驱动电机、变频器、并设丝网框架接近开关控制；刮墨刀及刀夹、刮墨板及板夹、承印物模托及支架的垂直升降分别采用一只气缸及电磁换向阀调节，升降幅度由气缸二端的缓冲限位器控制；模托绕轴转动并带动承印物旋转，由蜗轮蜗杆调节模托的轴的斜度从而调节圆锥坯体斜面；采用可编程控制器连接并驱动电机、变频器、接近开关以及气缸工作开关。

设有脚踏启动开关，在安装好承印陶瓷坯体后，每踩踏启动开关1次，印花机印刷循环1轮，持续踩踏，机器连续运转；操作人员可手工进行陶瓷坯体的装、卸，以及添加油墨等。

本发明的有益效果是：提供了一种用于陶瓷曲面图文印刷的半自动快速丝网印花的方法及印花机，使印制的图文清晰、精确度高，具有操作简便，运行可靠、容易维修等优点。可以方便承印圆筒和圆锥筒的陶瓷。

附图说明

图1 陶瓷曲面丝网印花机示意图， 

图2 圆筒和圆弧筒形丝网印刷版示意图，

图3 圆锥筒形丝网印刷版示意图图中，

图中1-气缸，2-刮墨板，3-刮墨刀，4-丝网，5-丝网移动架，6-印刷模板，7-模托及承印物，8-模托架，9-网架移动限位，10-图案区。

具体实施方式

首先按照印花机要达到的性能指标，对机械和电器组件、工艺路线、材料和制作方式等制定设计和实施方案。

印花机的工作机制为：当丝网框架水平移动时，刮墨刀下降与丝网印刷模版上面接触，在静止的刮墨刀压力下油墨透过图文网孔。与此同时，承印物模托上升与丝网框架下面接触，承印物在丝网框架移动的带动下作原位旋转（水平方向静止），使透过图文网孔的油墨转移到承印物表面。承印物陶瓷坯体的曲面为圆筒、圆锥筒、圆弧筒外壁。

印花机的工作过程为：每次印刷周期分为2个阶段。第一阶段是将陶瓷承印物套装在有支架支撑的模托上，承印物靠真空引力固定，真空由一根穿过空心旋转轴的导管与真空发生器连接产生，模托形状按照承印物分为圆筒和圆锥筒，圆筒适于套装圆筒形和圆弧筒形陶瓷坯体，圆锥筒适于套装圆锥筒形陶瓷坯体，圆锥筒斜面可通过蜗轮蜗杆调节至水平，使之与丝网框架底面充分接触。然后在丝网框架内加入适量油墨并摊平（印刷过程中需适时添加油墨），踩踏脚踏启动开关，使丝网框架水平向前移动，这时刮墨刀下降接触并挤压载有油墨的丝网印刷模版，使油墨透过丝网孔。同时套装有承印物的模托架从丝网框架下端上升并与丝网印刷模版下面接触，承接透过丝网孔的油墨。丝网框架移动带动套装在模托上的承印物转动，当框架移动距离等于承印物周长时（支撑模托正好旋转360°），即样品印刷完成。

第二阶段为设备状态复原，即当图文印毕后，承印物支撑模托架、刮墨刀分别下降和上升，回到原位。丝网框架水平方向返回，这时上端的刮墨板下降，当与丝网印刷模版接触后便静止，随着丝网框架移动，刮墨板便将油墨摊平。待框架返回原位后刮墨板上升，即可取下陶瓷承印物。如需要连续印刷，则持续踩踏在脚踏启动开关上，并及时将坯体装套、取下。 

印花机的丝网印版和框架特点为：丝网印版是在80～200孔/cm²的合成纤维织物网上利用感光材料通过照相制版方法制成，使丝网印版上图文部分的网孔为通孔，而非图文部分的网孔被堵住。丝网印版的长度和形状是由承印物的形状及大小决定，长度为150～650mm，形状为圆筒、圆弧筒和圆锥筒的展开面。圆筒承印物的印版形状为矩形，长度为圆的周长，宽度为图案区的宽度（见图2）；圆弧筒承印物印版的长度和形状与圆形一致，只是所用合成纤维织物网的弹性较大；圆锥筒承印物印版形状为一上下边为弧的扇形（见图3），长度为弧的周长，宽度为图案取的宽度。

印花机所需油墨的组成为：樟脑油50～65%，醇酸树脂15～25%，纤维素2～6%，颜料粉末25～35%，配制的油墨粘度大于一百万帕·秒，该油墨适应含水率为2～5%的陶瓷坯体印刷。

陶瓷曲面丝网印花的装置即印花机的构成：陶瓷曲面丝网印花机的部件为：载有丝网印刷模版的丝网框架、刮墨刀及刀夹、刮墨板及板夹、承印物模托及支架等组成的印刷系统；由可编程序控制器、指示灯、状态选择或控制开关等组成的控制系统；由驱动电机、变频器、气缸、电磁换向气阀、真空发生器、微调丝杆等组成的机电系统等。另外，也需要特定配置的油墨，陶瓷素烧坯体的含水率也有一定范围。模托表面与承印物陶瓷坯体的曲面接触部位设有真空抽吸孔；真空发生器由一根穿过空心旋转轴的导管与真空抽吸孔相连接，圆筒、圆锥筒、圆弧筒的陶瓷素烧坯体套在相应形状的支撑模托上，并由真空发生器产生的真空加以吸着，因而固定牢固。丝网框架移动采用在直线导轨上滑行，使移动的摩擦力低，精度高；丝网框架移动的线速度、移动距离是通过驱动电机、变频器、接近开关控制，使调节速度范围广、制动可靠；刮墨刀及刀夹、刮墨板及板夹、承印物模托及支架的垂直升降采用高精度、一体式气缸及电磁换向阀调节，升降幅度由气缸二端的缓冲限位器控制和限制；设有脚踏启动开关，每踩踏启动开关1次，印花机印刷循环1轮，持续踩踏，机器连续运转；操作人员可手工进行陶瓷坯体的装、卸，以及添加油墨等；丝网印花机设有电源、故障报警、运行等3个指示灯，以显示机器的工作状态；另外设有电源、脚踏启动、急停、调整/运行切换、丝网框架往/返移动切换、丝网限位往/返切换、丝网框架移动往/返速度切换、刮墨刀上/下运行切换、刮墨板上/下运行切换、承印物模托上/下运行切换等10个功能开关，以调整印花机运行前的预备状态，或控制印花机的运行。

电控系统采用可编程控制器控制，即按照上述方法工序及工艺要求预先编制固定程序， PLC就会按编制好的固定模式运行，具有直观方便、编程简单、频率响应高、运行可靠等优点；另外设有电源、脚踏启动、急停、调整/运行切换、丝网框架往/返移动切换、丝网限位往/返切换、丝网框架移动往/返速度切换、刮墨刀上/下运行切换、刮墨板上/下运行切换、承印物模托上/下运行切换等10个功能开关，其功能如下：

① 电源开关——接通或关闭电源；

② 脚踏启动开关——踩踏1次，印花机印刷循环1轮，持续踩踏，机器连续运转；

③ 急停开关——印刷过程中实施印花机紧急停车；

④ 调整/运行切换开关——印花机运行前先置该开关位于调整档，分别开启⑤～⑩开关进行手工调节；然后将开关切换至运行档，只要启动脚踏开关，印花机即开始运行；

⑤ 丝网框架往/返移动切换开关——印花机运行前将旋钮分别置于往、返位置，通过丝杆螺丝调节使丝网框架往、返移动灵活；

⑥ 丝网框架二端的往/返限位切换开关——是根据丝网框架移动的行程和线速度进行设置，使得丝网框架移动限制在一定范围内。印花机运行前将旋钮分别置于往、返位置，按照需要调整丝网框架的行程和限位值；

⑦丝网框架移动往/返速度切换开关——丝网框架移动速度由变频器控制，选择旋钮往、返位置，根据承印件的外径和幅宽、以及操作人员的熟练程度设定往、返运动频率，调整丝网框架移动的灵活性和到位准确性；

⑧ 刮墨刀上/下运行切换开关——刮墨刀由气缸（工作气压0.35～0.5 Mpa）的电磁换向阀调及气缸二端的缓冲限位器控制，印花机运行前将旋钮分别置于上、下位置档，观察其上升、下降动作的灵活性及到位情况；利用丝杆螺丝调整刮墨刀与丝网印刷模版的紧密接触；

⑨ 刮墨板上/下运行切换开关——刮墨板由气缸（工作气压0.35～0.5 Mpa）的电磁换向阀调及气缸二端的缓冲限位器控制，印花机运行前将旋钮分别置于上、下方向档，观察其上升、下降动作的灵活性及到位情况；利用丝杆螺丝调整刮墨板与丝网印刷模版的接触；

⑩ 承印物支撑模托上/下运行切换开关——承印物支撑模托架由气缸（工作气压0.35～0.5 Mpa）的电磁换向阀调及气缸二端的缓冲限位器控制，印花机运行前将旋钮分别置于上、下位置档，观察其上升、下降动作的灵活性及移动距离；按照模托上承印物的形状、大小，通过多个方向调节以固定位置，使其承印面与丝网印刷模版底面接触紧密。

附图1表示了印花机一的些重要部件和功能，气缸1分别驱动刮墨板2、刮墨刀3和模托架5的上下运动（气缸臂的两个位置分别对应着接触与脱离，对气缸的控制可以随着PLC的控制信号调整），模托5绕轴随印刷模板移动转动并带动承印物旋转，可通过蜗轮蜗杆调节模托的轴的斜度从而调节圆锥坯体斜面，丝网框架5由电机牵引运动，丝网4和丝网印刷模版6置于丝网框架底部、移动限位器9限制丝网框架的移动区间。附图、附图3为圆筒（含圆弧）和圆锥筒丝网印刷模板的构造。

印花机设有电源、故障报警、运行等3个指示灯，电源指示灯是显示印花机电源接通与否；故障报警指示灯是显示印花机运行是否出现故障；运行指示灯是显示印花机是否处于运行状态。

印花机的丝网印版和框架特点为：丝网印版是在80～200孔/cm²的合成纤维织物网上利用感光材料通过照相制版方法制成，使丝网印版上图文部分的网孔为通孔，而非图文部分的网孔被堵住。丝网印版的长度和形状是由承印物的形状及大小决定，长度为150～650mm，形状为圆筒、圆弧筒和圆锥筒的展开面。圆筒承印物的印版形状为矩形，长度为圆的周长，宽度为图案区的宽度（见图2）；圆弧筒承印物印版的长度和形状与圆形一致，只是所用合成纤维织物网的弹性较大；圆锥筒承印物印版形状为一上下边为弧的梯形（见图3），长度为弧的周长，宽度为图案取的宽度。

印花机所需油墨的组成为：樟脑油50～65%，醇酸树脂15～25%，纤维素2～6%，颜料粉末25～35%，配制的油墨粘度大于一百万帕·秒，该油墨适应含水率为2～5%的陶瓷坯体印刷。

印花机的控制特征为：电控系统采用可编程控制器控制，即按照工艺要求预先编制固定程序，操作时当给定信号输入后，PLC就会按编制好的固定模式运行，具有接线直观方便、编程简单、频率响应高、运行可靠等优点；印花机的各个部件运行采用机电一体化控制，其中丝网框架移动的线速度、距离是通过驱动电机、变频器、接近开关进行控制，使调节速度范围广、制动可靠；丝网框架移动采用在直线导轨上滑行，使移动的摩擦力低，精度高；刮墨刀及刀夹、刮墨板及板夹、承印物模托及支架的垂直升降采用SMC高精度一体式气缸及电磁换向阀调节，升降幅度由气缸二端的缓冲限位器控制，灵活可靠，定位精确；印刷时承印物固定是采用将圆筒、圆锥筒、圆弧筒的陶瓷素烧坯体套在相应形状模托外部、并通过真空发生器产生的真空加以吸着，因而固定牢固；设置的脚踏启动开关其目的一方面是便于操作，踩踏1次，印花机印刷循环1轮，持续踩踏，机器连续运转；二是操作人员可腾出双手进行陶瓷坯体的装、卸，以及添加油墨等工作。

印花机的PLC可编程序控制器驱动电机、变频器、SMC高精度一体式气缸、气缸二端的缓冲限位器、电磁换向气阀、真空发生器、指示灯、状态选择或控制开关等根据规格型号在国内订购或订做；丝网印版采用感光材料通过照相制版的方法制作；机架及机座、调节丝杆、承印物模托及支架、丝网框架、刮墨刀及刀夹、刮墨板及板夹等部件采用普通A3、硬质45#特种钢制造，并通过高精度数控车床、高精度磨床、钻床加工；部分零件需要电焊或电镀；模托采用硅橡胶制造；按照整机设计布局，在印花机的机座上安装各个部件；对设备运转进行调试，使印花机的各种性能达到设计要求；整机最后油漆。

按照上述整机设计、制作、安装和调试得到的印花机，其主要参数如下：

1、印刷尺寸：150～650mm ×80～120mm；

2、印刷速度：400～800件/h；

3、丝网框架移动速度：0.8～1.8m/min；

4、印刷色彩：单色；

 5、模托承印物最大锥度：≤8°；  

 6、气源压力：0.4～0.7Mpa；

7、工作气压：0.35～0.5 Mpa ；

 8、电源电压：3～380V/220AC/50Hz；

  9、外形尺寸：1300 mm×650 mm×1450mm；

  10、机体重量：约350Kg；

11、总功率：0.75Kw；11、工作环境: 常温。

Claims (5)

1.陶瓷曲面丝网印花的方法，其特征是将承印陶瓷套装在有支架支撑且绕轴转动的模托上，承印物靠真空引力固定，真空由一根穿过空心旋转轴的导管与真空发生器连接产生，模托的形状按照承印陶瓷分为圆筒和圆锥筒，圆筒适于套装圆筒形和圆弧筒形陶瓷坯体，圆锥筒适于套装圆锥筒形陶瓷坯体，圆锥筒斜面可通过蜗轮蜗杆调节模托的位置，使圆锥筒斜面至丝网框的水平位置，并与丝网框架底面丝网面充分接触；然后在丝网框架内加入适量油墨并摊平，启动开关使丝网框架水平向前移动，这时上端的施墨并匀墨的刮墨板上升离开丝网面，印刷用的刮墨刀下降接触并挤压载有油墨的丝网印刷模版，使油墨透过丝网孔；同时套装有承印物的模托架从丝网框架下端上升，使承印陶瓷面与丝网印刷模版底面接触，刮墨刀的位置与与丝网印刷模版下面承印陶瓷面接触，承印陶瓷面承接透过丝网孔的油墨；丝网框架移动带动套装在模托上的承印物转动，当丝网框架移动距离等于承印陶瓷周长时，即样品印刷完成。

2.根据权利要求1所述的陶瓷曲面丝网印花的方法，其特征是当印毕后，承印物支撑模托架、刮墨刀分别下降和上升，回到原位；丝网框架水平方向返回，这时上端的刮墨板下降到丝网面，当与丝网印刷模版接触后便静止，随着丝网框架移动，刮墨板便施墨、匀墨将油墨摊平；待丝网框架返回原位后刮墨板上升，即可取下陶瓷承印物；如需要连续印刷，只要及时将陶瓷承印物取下、更换并装套、持续启动开关进行下一次印刷；承印物曲面为圆筒、圆锥筒、圆弧筒外壁。

3.陶瓷曲面丝网印花的装置，其特征是包括载有丝网印刷模版的丝网框架、直线导轨、刮墨刀及刀夹、刮墨板及板夹、陶瓷承印模托及支架；可编程控制器、状态选择或控制开关；驱动电机、变频器、接近开关、气缸、电磁换向气阀、真空发生器、蜗轮蜗杆、丝杆组成，承印陶瓷模托表面与承印物陶瓷坯体的曲面接触部位设有真空抽吸孔；真空发生器与真空抽吸孔相连接，圆筒、圆锥筒、圆弧筒的陶瓷素烧坯体套在相应形状的模托上，并由真空发生器产生的真空加以吸着，丝网框架设在直线导轨上滑行，丝网框架移动的线速度、移动距离由驱动电机、变频器、并设丝网框架接近开关控制；刮墨刀及刀夹、刮墨板及板夹、承印物模托及支架的垂直升降分别采用一只气缸及电磁换向阀调节，升降幅度由气缸二端的缓冲限位器控制；模托绕轴转动并带动承印物旋转，由蜗轮蜗杆调节模托的轴的斜度从而调节圆锥坯体斜面；采用可编程控制器连接并驱动电机、变频器、接近开关以及气缸工作开关。

4.根据权利要求3所述的陶瓷曲面丝网印花的装置，其特征是设有脚踏启动开关。

5.根据权利要求3所述的陶瓷曲面丝网印花的装置，其特征是设有急停、调整/运行切换、丝网框架往/返移动切换、丝网限位往/返切换、丝网框架移动往/返速度切换、刮墨刀上/下运行切换、刮墨板上/下运行切换、承印物模托上/下运行切换10个功能开关。

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