CN103402744B - 轮胎用打印装置以及用于在轮胎表面进行打印的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种将文字和图案清晰地打印在轮胎表面上而无需复杂的操作的技术。本发明的轮胎用打印装置包括：打印头，该打印头喷出涂料并将涂料涂布在轮胎表面上；横向移动单元，该横向移动单元沿轮胎的宽度方向移动打印头；径向移动单元，该径向移动单元沿轮胎的径向移动打印头；以及摆动单元，该摆动单元使打印头绕着沿轮胎的周向的轴线摆动。

Description

轮胎用打印装置以及用于在轮胎表面进行打印的方法
技术领域
本发明涉及一种轮胎用打印装置和一种用于在轮胎表面打印文字、图案等的方法。
背景技术
作为用于在轮胎表面打印文字、图案等的打印装置，传统上已知如在专利文献1中公开的旋转式轮胎用打印机。旋转式轮胎用打印机具有如下功能：根据固定到基台的轮胎的尺寸，调整该旋转式轮胎用打印机的中心位置、高度以及旋转半径，在将沿轮胎中心延伸的支杆作为转动轴的情况下，该旋转式轮胎用打印机在轮胎侧壁上方旋转的同时打印文字和图案。
然而，轮胎侧壁是弯曲的而非平坦的，使得专利文献1中说明的打印头相对于轮胎表面的位置和姿势可能依据在轮胎的侧壁上的位置而不同。换句话说，如图4所示，轮胎T的侧壁和打印头103之间的距离在侧壁的最大宽度位置处变为最小，并且该距离随着远离侧壁的最大宽度位置而变大。因此，在轮胎T的侧表面和打印头103之间的距离过大的位置处，从打印头103喷出的墨扩散而使文字和图案等变模糊。另外，由于在专利文献1中说明的打印机使打印头沿侧壁旋转，每当轮胎尺寸改变时，就需要调整专利文献1中说明的打印机的旋转半径和高度。因而，操作变得复杂。
可以通过如专利文献2中说明的下述方案来解决这些问题：在通过辊压侧壁使待打印的表面变平的情况下，使用墨喷头在转动的轮胎上进行打印。然而，在通过辊压侧壁使待打印的表面变平的状态下进行打印之后，当内压施加到轮胎且轮胎侧壁变弯曲时（例如，当使用轮胎时），文字和图案被拉伸。结果，文字和图案变扭曲从而影响外观。另外，根据专利文献2中说明的技术，由于必须通过辊将侧壁压平，所以操作复杂。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：日本特开2006-111242号公报
专利文献2：日本特开2010-125440号公报
发明内容
发明要解决的问题
因此，为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种轮胎用打印装置和一种用于在轮胎表面进行打印的方法，该装置和方法能够将文字和图案等清晰地打印在轮胎表面上而无需复杂的操作。
用于解决问题的方案
本发明意图解决上述问题。本发明的轮胎用打印装置包括：打印头，其用于将涂料喷出并涂布在轮胎表面上；横向移动单元，其使打印头沿轮胎的宽度方向移动；径向移动单元，其使打印头沿轮胎的径向移动；以及摆动单元，其使打印头绕着沿轮胎的周向的轴线摆动。
本发明的轮胎用打印装置优选地包括多个打印头。
为了解决上述问题，本发明的用于在轮胎表面进行打印的方法从打印头将涂料喷出并将涂料涂布到转动的轮胎表面，其中，在打印期间，在打印头沿轮胎的宽度方向和径向移动的同时，打印头绕着沿轮胎的周向的轴线摆动，使得打印头相对于轮胎表面的距离和姿势保持不变。
此外，根据本发明的用于在轮胎表面进行打印的方法，优选地通过程序控制打印头相对于轮胎表面的距离和姿势。
此外，根据本发明的用于在轮胎表面进行打印的方法，优选地，在轮胎安装在轮辋上并且将内压施加到安装在轮辋上的轮胎的状态下通过打印头在轮胎表面上进行打印。
发明的效果
根据本发明的轮胎用打印装置和用于在轮胎表面进行打印的方法，在打印期间，在打印头沿轮胎的宽度方向和径向移动的同时，打印头绕着沿轮胎的周向的轴线摆动，使得打印头相对于轮胎表面保持适当的位置和姿势。因此，从打印头喷出的涂料可以涂布在轮胎表面上而不扩散。结果，不但文字和图案能被清晰地打印而不模糊，而且还可以消除现有技术中的繁重的操作，该操作是诸如利用加压辊使轮胎表面变平的操作。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的轮胎用打印装置的示意图，该轮胎用打印装置执行用于在轮胎表面进行打印的方法。
图2的（a）示出了图1中的轮胎用打印装置的局部放大图。图2的（b）是沿图2的（a）中的箭头A-A观察的侧视图。
图3示出了当图1中的轮胎用打印装置对轮胎的侧壁进行打印时打印头（printer head）相对于轮胎表面的位置和姿势的示意图。
图4示出了当传统的轮胎用打印装置对轮胎的侧壁进行打印时打印头相对于轮胎表面的位置和姿势的示意图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施方式。图1是根据一个实施方式的轮胎用打印装置的示意图，该轮胎用打印装置执行用于在轮胎表面进行打印的方法。图2的（a）示出了图1中的轮胎用打印装置的局部放大图。图2的（b）是沿图2的（a）中的箭头A-A观察的侧视图。在图2的（b）中，符号X表示待打印轮胎的宽度方向，符号Y表示轮胎的径向，符号Z表示轮胎的周向，符号Z1表示沿周向Z的轴线。
图1中示出的轮胎用打印装置包括：至少一个（在示出的实施方式中为两个）打印头3、4，该打印头3、4将涂料喷出并涂布在轮胎表面（侧壁）上；横向移动单元6、7，该横向移动单元6、7沿轮胎T的轴向（宽度方向）X移动打印头3、4；径向移动单元9、10，该径向移动单元9、10与横向移动单元6、7结合并沿轮胎T的径向Y移动打印头3、4；以及摆动单元12、13，该摆动单元12、13使打印头3、4绕着沿轮胎T的周向Z延伸的轴线Z1摆动。
打印头3、4是喷墨式，但也可以是气喷式或无气喷式。此外，如本实施方式中所示，当在转动的同时进行彩色打印时，可以依据涂布颜色的数量来配置多个打印头3、4。
在本实施方式中，横向移动单元6、7和径向移动单元9、10利用进给丝杠机构。特别地，进给丝杠机构包括：滚珠丝杠（图中未示出）；伺服电机6a、7a、9a、10a，该伺服电机6a、7a、9a、10a转动滚珠丝杠；滑块（图中未示出），该滑块与滚珠丝杠螺纹连接在一起以移动打印头3、4；以及位置检测器（图中未示出）。通过位置检测器检测伺服电机6a、7a、9a、10a的动作，并且将检测到的位置传送到PC（个人电脑）15，PC15用作控制装置。应该注意，只要横向移动单元6、7和径向移动单元9、10能够在宽度方向X和径向Y上移动打印头3、4，则移动单元的移动机构不受特别限制。例如，代替进给丝杠机构，可以利用液压缸来移动打印头3、4。径向移动单元9、10由框架17的梁单元17b支撑，框架17由柱单元17a和梁单元17b形成。横向移动单元6、7由径向移动单元9、10的滑块支撑，使得横向移动单元6、7可在径向Y上移动。
图2的（a）和图2的（b）中的代表摆动单元12、13的摆动单元12包括：摆动轴12a，该摆动轴12a连接到打印头3；伺服电机，该伺服电机与打印头3配合用于使摆动轴12a绕着轴线Z1摆动；以及摆动角度检测器（图中未示出），该摆动角度检测器用于检测摆动轴12a的摆动角度。通过摆动角度检测器检测的摆动角度被传送到PC15。应该注意，代替伺服电机，可以利用液压缸和压电元件等来使打印头3、4绕着轴线Z1摆动。
此外，轮胎用打印装置1包括：上侧轮辋19和下侧轮辋20，该上侧轮辋19和下侧轮辋20两者都被装配到轮胎T的胎圈部B以保持轮胎T；轮胎转动主轴22，该轮胎转动主轴22连接到上侧轮辋19；从动轴24，该从动轴24连接到下侧轮辋；转动主轴驱动装置26，该转动主轴驱动装置26转动轮胎转动主轴22。通过轮胎转动主轴22来转动在轮胎用打印装置1上的轮胎T。此外，从动轴24的内部形成有进气口28和连通通道24a，进气口28用于在从动轴24的下侧端提供压缩空气，连通通道24a与轮胎的内部连通。换句话说，轮胎用打印装置1被构造成能够通过连通通道24a让空气进入轮胎的内部以及从轮胎的内部排出。此外，图1中的附图标记29表示支撑从动轴24的轴承，附图标记30表示升降机单元，该升降机单元沿着设置在框架17的柱单元17a上的轨道31移动，并且升降机单元使轴承29和从动轴24上下移动。
PC15设置有转动控制部件33、移动单元控制部件34、摆动单元控制部件35和打印控制部件36。转动控制部件33连接到转动主轴驱动装置26并且控制转动主轴驱动装置26，使得轮胎T以恒定的速度转动。移动单元控制部件34连接到横向移动单元6、7和径向移动单元9、10，分别地控制横向移动单元6、7和径向移动单元9、10，使得打印头3、4被定位在轮胎侧壁上的预定位置。摆动单元控制部件35连接到摆动单元12、13并控制摆动单元12、13，使得打印头3、4被定位在相对于轮胎侧壁的曲面成预定角度（大致平行）的位置处。打印控制部件36连接到打印头3、4并将打印控制信号和打印数据信号输出到打印头3、4。
应该注意，转动控制部件33、移动单元控制部件34、摆动单元控制部件35和打印控制部件36中的每一个的功能都是通过执行在PC15中储存的软件（程序）来实现的。可以提前将关于轮胎T的形状的信息输入到PC15，或者可以将通过扫描仪读取的数据输入到PC15，其中扫描仪被设置成用于扫描轮胎侧壁（曲面）的轮廓。
如下地说明通过使用本实施方式的轮胎用打印装置1在轮胎T的表面（侧壁表面）上打印文字和图案的方法。首先，将硫化后的轮胎T安装在上侧轮辋19和下侧轮辋20上（轮辋安装步骤）；安装在轮辋上的轮胎T被安装到轮胎用打印装置1上（轮胎安装步骤）；通过进气口28向轮胎T内部施加内压以给轮胎T充气（轮胎充气步骤）。这时，对于填充入轮胎T的内压没有特别限制。然而，为了使打印期间轮胎侧壁的曲率与轮胎使用时轮胎侧壁的曲率相等，优选正规内压。正规内压是指日本机动车轮胎制造者协会（JATMA）规定的“最大空气压”，由轮胎与轮辋协会（TRA）规定的在各种冷充气压条件下轮胎负荷极限的最大值，或由欧洲轮胎轮辋技术组织（ETRTO）规定的充气压。
接下来，通过转动主轴驱动装置26来驱动转动主轴22以转动轮胎T（轮胎转动步骤）。接着，驱动横向移动单元6、7和径向移动单元9、10以沿轮胎宽度方向X和轮胎径向Y移动打印头3、4，由此，将打印头3、4定位在轮胎T的侧壁上的预定位置，并且驱动摆动单元12、13以调整打印头3、4相对于轮胎T的侧表面的距离和姿势使该距离和姿势保持不变（打印头位置和姿势调整步骤）。接着，从打印头3、4喷出涂料并将涂料涂布在转动的轮胎T的侧壁上，同时保持打印头3、4相对于轮胎T的侧壁的位置和姿势不变，以绘制（打印）期望的文字、图案、符号、设计（预定的图案）等（打印步骤）。通过放置在邻近打印头3、4的位置的紫外灯（图中未示出）而干燥和硬化涂布在轮胎T的侧壁上的涂料。应该注意，上述轮胎转动步骤和打印头位置和姿势调整步骤的顺序可以颠倒。
因此，根据轮胎用打印装置1和用于在轮胎表面进行打印的方法，在打印期间，在与转动的轮胎T接近的打印头3、4沿轮胎T的宽度方向X和径向Y移动的同时，打印头3、4绕着沿轮胎T的周向Z的轴线Z1摆动，使得，如图3所示，能够维持打印头3、4相对于轮胎T的侧表面的不变的（适当的）距离和姿势。由此，从打印头3、4喷出的涂料可以涂布在轮胎T的侧壁上而不扩散。结果，文字、图案等能被清晰地打印而无模糊。此外，能够消除在现有技术中涉及的繁重的操作，上述操作是诸如通过用辊压轮胎T的侧壁使待打印的表面变平。
此外，本实施方式的轮胎用打印装置1和用于在轮胎表面进行打印的方法具有多组打印头3、4，使得在转动的同时可以进行彩色打印。
根据本实施方式的轮胎用打印装置1和用于在轮胎表面进行打印的方法，打印头3、4相对于轮胎T的侧壁的位置和姿势由程序控制，当轮胎T安装到轮胎用打印装置1之后，该程序允许待打印的文字、图案等自动地打印到轮胎T的侧壁上的预定位置。
此外，根据本实施方式的轮胎用打印装置1和用于在轮胎表面进行打印的方法，由于在轮胎T安装在轮辋上且充填有内压的状态下通过打印头3、4在轮胎T的侧壁上进行打印，所以在打印期间轮胎T能够保持不变的形状。结果，可以在没有任何褶皱和模糊的情况下在轮胎T的侧壁的曲面上进行文字、图案等的打印。此外，由于在轮胎T充填有内压的状态下进行打印，所以打印期间的轮胎T的侧壁的曲率能与使用时（当轮胎T安装在正规轮辋上且充填有正规内压时）的轮胎T的侧壁的曲率近似。因此，可以改善轮胎使用时可见的文字、图案等的外观。从这个观点来看，优选地在轮胎T充填有正规内压的情况下进行打印。
已参照示例作出了前述说明。然而，本发明不限于上述实施方式。本发明可以在所附的权利要求书的范围内进行相应的修改。例如，在上述实施方式中，使用充气轮胎作为待打印的轮胎，然而，本发明还可以应用于实心轮胎。在上述实施方式中，已通过举例的方式示出了两个打印头，然而，可以设置一个打印头或者三个或更多个打印头。此外，当在轮胎内部填充有内压的情况下进行打印时，内压可以低于正规内压。
产业上的可利用性
综上，可以提供轮胎用打印装置和用于在轮胎表面进行打印的方法，该装置和方法能够将文字、图案等清晰地打印在轮胎表面而无需繁重的操作。
附图标记说明
1：轮胎用打印装置
3、4：打印头
6、7：横向移动单元
9、10：径向移动单元
12、13：摆动单元
12a：摆动轴
15：PC
17：框架
19：上侧轮辋
20：下侧轮辋
26：转动主轴驱动装置
28：进气口
T：待打印的轮胎

Claims (4)

1.一种轮胎用打印装置，其包括：
打印头，所述打印头喷出涂料并将涂料涂布在轮胎表面上；
横向移动单元，所述横向移动单元使所述打印头沿所述轮胎的宽度方向移动；
径向移动单元，所述径向移动单元使所述打印头沿所述轮胎的径向移动；以及
摆动单元，所述摆动单元使所述打印头绕着沿所述轮胎的周向的轴线摆动，其中
在打印期间，使所述轮胎转动并且通过所述横向移动单元、所述径向移动单元和所述摆动单元来移动所述打印头，使得所述打印头相对于所述轮胎表面的距离和姿势保持不变，并且
在所述轮胎安装到轮辋并且将内压施加到安装到所述轮辋的所述轮胎的状态下，通过所述打印头在所述轮胎表面上进行打印。
2.根据权利要求1所述的轮胎用打印装置，其特征在于，设置多个所述打印头。
3.一种用于在轮胎表面进行打印的方法，通过从打印头喷出涂料并将涂料涂布到转动的轮胎表面来进行打印，其中，
在打印期间，使轮胎转动，并且在所述打印头沿所述轮胎的宽度方向和径向移动的同时，所述打印头绕着沿所述轮胎的周向的轴线摆动，使得所述打印头相对于所述轮胎表面的距离和姿势保持不变，并且
在所述轮胎安装到轮辋并且将内压施加到安装到所述轮辋的所述轮胎的状态下，通过所述打印头在所述轮胎表面上进行打印。
4.根据权利要求3所述的用于在轮胎表面进行打印的方法，其特征在于，所述打印头相对于所述轮胎表面的距离和姿势由程序控制。
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