CN104520111A - 用于三维产品的装饰的机器 - Google Patents

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Abstract

一种用于三维产品的装饰的机器，包括：基部(3)，与基部(3)相联的用于支承待装饰的产品(2)的装置(6)，以及与基部(3)相联的用于装饰产品(2)的单元(7)。装饰单元(7)包括：旋转地与基部(3)相联的可运动臂(8)；多个喷墨式打印头(9)，所述多个喷墨式打印头设置有带有喷射嘴的至少一个头部(10)并且沿着可运动臂(8)滑动；打印头(9)中的每个打印头能够从非操作位置移动至操作位置，在非操作位置中，每个打印头与产品(2)间隔开，在操作位置中，每个打印头接近产品(2)以获得装饰。

Description

用于三维产品的装饰的机器
技术领域
本发明涉及用于三维产品的装饰的机器。
更特别地，本发明涉及用于三维产品比如盘子、碗、托盘等的装饰的机器。
背景技术
在用于三维产品比如盘子、碗、托盘等的装饰的行业中，均使用了其中应用了传统技术比如移印、丝网印刷等的工业生产线。
更一般地，这种产品通常在为工具——例如衬垫等——的使用所提供的生产线上被装饰，该工具适用于将通过给定色调而区分的给定装饰样式压印在盘子的表面上。
使用这种类型的生产线所得到的主要优势在于高生产率，因为这种生产线能够管理大量的产品；这种生产线的使用因而在大规模生产的情况中是便利的。
与此相反，上述生产线是绝对刚性的并且因而不太通用，因为获得应用在产品上的装饰样式的即使很小的改型通常需要替换机械零部件——即，通常是将颜色应用在待装饰的产品的表面上的工具例如印色盒。
因此，每次需要改变例如待提供在产品上的样式或产品的版式，或甚至其它生产参数时，需要将生产推迟下述一段时间：需要这段时间来替换直接涉及提供装饰的机械零部件、前述机械零部件的可能的调整和校准以及测试、以及甚至其它操作。
另外，应当注意到的是这些常规装饰生产线由于所使用的装饰装置的自然本质而不适于获得通过高图形质量而区分的结果和结果的令人满意的可重复性。
换言之，就装饰的质量和精度以及可重复性而言，使用这些生产线所能够获得的结果并不总是满足能够在该市场中察觉到的可变市场需要。
发明内容
因此，本发明的技术任务是改进现有技术的状态。
在该技术任务中，本发明的目的是提供用于三维产品的装饰的机器，该用于三维产品的装饰的机器就能够使用的装饰样式而言相对于常规装饰生产线是非常通用的。
本发明的另一个目的是提供用于装饰三维产品的机器，该用于装饰三维产品的机器允许获得相对于使用常规装饰生产线所能够获得的效果而言质量更高并且因而更具可重复性的效果。
该任务和目的通过根据所附权利要求1的用于三维产品的装饰的机器来实现。
根据本发明的机器设置有装饰单元，该装饰单元包括可运动臂，喷墨式的打印头以能够滑动地与该可运动臂相联。通过可运动臂的旋转和通过打印头沿着前述臂部的平移所赋予的与产品的类型以及待被提供装饰的表面区域相关的自由度允许根据无限的图形和颜色的组合在产品上获得与使用常规生产线所能够获得的装饰样式相比而言质量和可重复性相当高的装饰样式。
而权利要求12涉及能够使用根据本发明的机器实施的装饰方法。
从属权利要求涉及本发明的优选的和有利的实施方式。
附图说明
从通过非限制性示例所提供的以下描述和附图，本发明的特征对于本领域的技术人员而言将是更加清楚的，其中：
图1是根据本发明的机器的立体图；
图2是根据本发明的机器在处于其操作步骤中时的细节的立体图；
图3是根据本发明的机器在处于另一操作步骤中时的细节的立体图。
具体实施方式
参照附图1，根据本发明的用于三维产品的装饰的机器整体上由1指示。
该机器适用于例如由陶瓷材料以及在没有任何限制的情况下由其他材料制成的任何形状和尺寸的三维产品比如盘子、碗、托盘等的表面装饰。
然而，该机器也可以用于其它类型的三维产品比如瓶子、饮用玻璃杯、小瓶等的表面装饰。
此外，下文中描述的机器1无差别地适于自主操作或插入用于产品的装饰的更复杂生产线中，其中，机器可能构成各种生产站中的一个生产站。
换言之，机器是非常通用的以用在多个用于产品装饰的应用中。
在图1至图3中，待装饰的产品2通过仅为示例的方式由盘子构成。
然而，如所提到的，产品2可以是任何其它的类型的，例如产品2可以是碗、盘、或甚至饮用玻璃杯、瓶子，更一般地是表面待根据给定样式而被装饰的任何三维产品。
应当注意到的是机器1也可以在平的或二维的产品比如面板、瓷砖等上操作，但如在以下说明中能够清楚地注意到的，机器1的最有利应用发生在三维产品2中。
机器1以本身已知的方式包括基部，该基部整体上由3指示。
更详细地，基部3包括基底4，该基底4具有例如可调整的脚部5。
如在图1中能够观察到的，根据本发明的机器1的基部3具有大致竖向展开(vertical development)，以使得获得轻的、紧凑的并且具有最小总体尺寸的结构。
机器1包括用于待装饰的产品2的整体上由6指示的支承装置，该支承装置与基部3相联。
机器1还包括整体上由7指示的装饰单元，该装饰单元也与基部3相联。
机器还包括未在图中示出的处理控制单元，该处理控制单元管理机器的总体操作。
根据下文中阐述的方法，用于支承产品的装置6和装饰单元7均连接至处理控制单元。
根据本发明的一个方面，装饰单元7包括可运动臂8，该可运动臂8旋转地与基部3相联。
装饰单元7还包括沿着可运动臂8滑动的多个打印头9。
打印头9是喷墨式的。
换言之，每个打印头9包括一个或更多个相应的头部10，该一个或更多个相应的头部10各自设置有用于喷射打印流体的喷嘴，该喷嘴未在图中示出但为已知的类型。
通过头部10分配的打印流体可以例如通过给定颜色的墨构成。
可替代地，通过头部10分配的打印流体可以通过釉或适于应用在产品2的表面上以获得装饰效果的任何其它流体等构成。
在机器的一个实施方式中，每个打印头9可以与单个颜色相关联；然而，在其它实施方式中，每个打印头9可以例如通过在同一打印头9上安装若干个头部10而与不止一个颜色相关联。
通常，头部10是下述类型：适于在时间单位内分配用来沉积在待装饰的产品2的表面上的打印流体——例如墨——的受控量的微滴。
在任何情况下，头部10为在产品装饰行业中本身已知的类型，并且该头部10在其结构和操作方面将不会被更详细地描述。
显然地，头部10的类型可以根据待提供的具体应用而改变。
例如，能够使用作为商业部件在市场中可获得的并且应当因而仅安装在打印头9上的头部10。
同样，用于头部10中的每个头部的操作的电子控制的装置是在喷墨打印行业中已知的类型，并且将不对其进行更详细地描述。
在根据本发明的机器1的实施方式中，头部10可以与打印流体的相应再循环系统相联，该头部将相同流体维持在用于其在待装饰的产品2的表面上的应用的最佳条件中。
如下文中更详细阐述的，打印头9中的每个打印头能够从图1、图2中示出的相应的非操作位置运动至特别地在图3中示出的相应的操作位置，在该相应的非操作位置中，打印头9中的每个打印头与产品2间隔开，相反，在该相应的操作位置中，打印头9中的每个打印头接近产品2以在产品的表面上获得装饰。
打印头9——即，特别地与该打印头相关联的头部10——在前述的操作位置中可以布置在离产品2的表面几毫米的距离处，该距离例如通常为2毫米至3毫米或甚至更少。
显然地，每个打印头10的相对于产品2的表面的操作位置可以根据各种需要例如根据待获得的结果而进行适当地改变。
在前述的操作位置中，每个打印头9在产品2的表面上提供给定颜色或甚至不止一个颜色——如果在同一打印头9上安装若干个头部10——的给定样式。
通过各种打印头9提供的单个装饰样式的组合通常在产品2的表面上提供具有高质量和可重复性的复杂且多色的装饰样式，如下文中所阐述的。
可运动臂8根据旋转轴线A旋转地与基部3相联。
可运动臂8具有其自身的纵向轴线B。
旋转轴线A垂直于可运动臂8的纵向轴线B。
换言之，可运动臂8能够在平行于基部3的前表面的平面中旋转。
机器1包括用于将可运动臂8从非操作位置——特别地图1中示出的位置——致动至多个操作位置的装置，该多个操作位置中的一个操作位置在图2、图3中示出，在该多个操作位置中，可运动臂相对于用于支承产品2的装置6倾斜，如下文中所阐述的。
未在图中示出的用于致动可运动臂8的装置可以例如由操作性地连接至机器的处理控制单元的齿轮马达单元构成。
前述齿轮马达单元具有输出轴线，该输出轴线在所表示的实施方式中是水平的或大致水平的；可运动臂8例如在其中心线点处连接至前述输出轴线。
可运动臂8包括纵向滑动导引件11。
打印头9与滑动导引件11相联，如下文中更详细描述的。
更详细地，可运动臂8的滑动导引件11由设置于臂部8的前表面中的凹槽构成；显然，滑动导引件11也可以是任何其它类型的，例如滑动导引件11可以由设置在臂部8的外表面上的凸出轮廓构成。
在图1至图3中示出的实施方式中，打印头9安装在与滑动导引件11相联的单个可滑动支架12上。
更详细地，支架12可以例如设置有在导引件11内滑动的轮，或该支架可以设置有用于在导引件11内滑动的其它等同装置。
可运动臂8包括用于使打印头9沿着滑动导引件11平移的装置13。
更详细地，平移装置13与支架12相联，打印头9进而与其相联。
平移装置13操作性地连接至机器1的处理控制单元。
平移装置13由通过使支架12沿着导引件11——即，沿着可运动臂8的纵向轴线B——运动的受控轴构成。
更详细地，平移装置13可以由与在为支架12中设置的相应螺母丝杠(nut screw)中接合的螺杆(screw)相联的齿轮马达单元构成。
可替代地，平移装置13的齿轮马达单元可以与齿形带相联，该齿形带与为支架12中设置的齿轮啮合。
更一般地，在没有任何限制的情况下并且根据具体应用需求，平移装置13可以是适于使打印头9以非常准确的方式沿着导引件11移位的任意其它类型。
如图3中示出的，打印头9能够根据彼此平行并且垂直于可运动臂8的纵向轴线B的相应平移方向C从相应的非操作位置移动至相应的操作位置并且反之亦然。
打印头9的前述平移方向C垂直于可运动臂8的旋转轴线A，如图2中示出的。
在根据本发明的机器的其它实施方式中，可运动臂8的旋转轴线A、臂8的纵向轴线B以及打印头9的从非操作位置至操作位置的平移方向C可以不同地并且以适于例如满足涉及部件的总体尺寸或空间定向需求的给定需求的具体应用需要的方式布置。
打印头9中的每个打印头包括与滑动导引件11相联的固定部14和可移动地承载一个或更多个具有多个喷射嘴的头部10的部分15。
每个打印头9的可移动部分15可以沿着相应的平移方向C平移。
更特别地，每个打印头9包括用于使可移动部分15相对于固定部14沿着平移方向C平移的相应单元16。
用于平移相应的打印头9的每个单元16操作性地连接至机器1的处理控制单元。
每个平移单元16可以是任何类型：例如，其可以由与使可移动部分15运动的螺杆相联的齿轮马达单元构成，或其可以是任何其它的类型，例如是带式的等。
每个打印头9还包括用于装饰用的打印流体的一个或更多个储液器，或等同的并且在行业中已知的其它装置。
更详细地，用于支承产品2的装置6包括可旋转平台17。
平台17绕竖直轴线D旋转，如图2中示出的。
在其它实施方式中，可旋转平台17的旋转轴线可以相对于竖直方向以给定角度倾斜。
平台17能够手动地或通过使用与其相关联的特别旋转装置18而围绕竖直轴线D旋转。
旋转装置18可以例如由联接至平台17的齿轮马达组构成并且操作性地连接至机器的处理控制单元。
在根据本发明的机器的一些特别实施方式中，旋转装置18可以是适于使可旋转平台17的运动产生的类型，该可旋转平台17的运动根据非圆轨迹例如椭圆形等的轨迹发展。因此，该解决方案允许在非圆形产品2上执行装饰。
可旋转平台17也可以与用于保持产品2的装置相联，该用于保持产品2的装置例如为吸盘式、夹具式等。
可旋转平台17通过与基部3相联的托架19支承。
更详细地，托架19能够通过未在图中示出但为已知类型的适当的平移装置来手动地或自动地在高度方向上进行调整。
特别地，对支承装置6的相对于基部3的高度进行调整的可能性允许机器适于与甚至具有极其不同的形状和尺寸的产品2一起操作。
在下文中说明使用根据本发明的机器来装饰三维产品2的方法。
在第一操作步骤中，待装饰的产品2定位在机器1的支承装置6上。
更详细地，产品2定位在可旋转平台17上并且产品2通过设置在平台17上的保持装置而保持在该位置上。
产品2可以手动地定位在可旋转平台17上，或产品2可以通过输送装置例如设置的传送带等而到达可旋转平台17；另外可替代地，产品2可以通过机械臂或通过其它类似的定位设备定位在可旋转平台17上。
随后，机器使可运动臂8相对于支承装置6并且即，相对于可旋转平台17旋转了与待装饰的产品2的表面的倾斜角度大致对应的角度。
在所表示的实施方式中，如果产品2特别地由盘子构成，则可运动臂8因而相对于旋转平台17旋转了与盘子的内表面的倾斜角度大致对应的角度，该可旋转平台17因而构成水平参考。
当到达可运动臂8的该位置时，机器使打印头9中的至少一个打印头沿着平移方向C从图2的相应的非操作位置平移至图3的相应的操作位置，在该相应的操作位置中，所述打印头9接近产品2的表面以在其上获得给定的装饰样式。
在这种情况中，头部10的喷射嘴所位于的平面大致相切于待装饰的产品2的表面。
换言之，头部10的喷射嘴全部与待装饰的表面大致等距地间隔开，以防止打印流体在表面上的非均匀分布。
此时，机器在给定时间范围内致动前述打印头9的头部10的喷射嘴，以在产品2的表面上沉积给定量的打印流体例如墨。
关于待提供的特定装饰样式，上述平移打印头9和致动喷射嘴的操作步骤可以例如通过使用同一打印头9来重复若干次。
如果每个打印头9与相应的颜色相关联并且如果出现在产品2上提供多彩的装饰样式的需要，机器使打印头9——即，特别地支承该打印头9的支架12——沿着可运动臂8的纵向轴线B平移，以将每个打印头9或甚至打印头9中的仅一些打印头9连续定位在待装饰的产品2的表面处。
例如，如果需要在产品2上提供包括各种打印头9的待根据确定的顺序应用的所有颜色的装饰样式，支架12的平移装置13沿着可运动臂8的纵向轴线B执行支架12的一系列简短移位以使打印头9以前述的一个接一个的顺序靠近待装饰的表面。
这允许打印头9一个接一个地并且以前述顺序通过相应的头部10根据期望的顺序将打印流体分配在待装饰的表面上。
所述方法可以实施为在产品2的表面的确定部分处获得例如多彩的装饰样式。
通过改变可运动臂8的倾斜角使得不同地引导头部10的平面，可以在产品的表面的其它部分上获得装饰样式。
可替代地或以结合的方式，支承装置6能够旋转通过处理控制单元确定的给定角度，以将产品2的表面的期望部分定位能够由装饰单元7的头部10以最轻易的方式到达的区域中。
如果需要例如在由盘子等构成的产品2上提供周向装饰，机器操作参数应当设定成使得打印头8的选择的头部10在下述给定时间范围中均匀地释放打印流体：该给定时间范围是充分的以允许旋转装置18给予可旋转平台17并且因而给予产品2绕竖直轴线D的完整的旋转。
如果需要提供周向多彩的装饰样式，则操作可以通过其它打印头8顺序地执行。
因此，已经注意到的是本发明实现了所提出的目的。
根据本发明的装饰机器允许在三维产品上提供相比于通过使用常规装饰生产线所能够获得的质量而言质量相当高的但生产成本比前述常规生产线的生产成本更低的甚至是多彩的和复杂的装饰。
此外，可以通过使用根据本发明的机器获得的装饰以更高的精度和可重复性而有别于通过使用常规生产线所提供的装饰。
根据本发明的机器相对于常规的装饰生产线能够以非常通用的方式使用，因为其不需要涉及机械零部件的任何替换或调整干涉来获得不同的装饰或在具有不同形状或尺寸的产品上获得装饰。
实际上，通过机器的处理控制单元的准确地控制喷墨打印头的使用允许在产品的表面上获得无限的图形解决方案和无限的色彩组合而没有对调整或替换零部件进行任何干涉。
另一个但并非不重要的优势在于下述事实，该机器是简单的并且其尺寸小，因此其能够简单地插入甚至已有的生产线中；此外，该机器可以制成为甚至在不需要特定技术技能的情况下操作，因为其区别在于少数并且简单的运动。
已经根据优选的实施方式对本发明进行了说明，但可以在不脱离通过所附权利要求概述的保护范围的情况下设想到等同变型。

Claims (15)

1.一种用于三维产品的装饰的机器，包括：
基部(3)；
与所述基部(3)相联的用于支承待装饰的产品(2)的支承装置(6)；
与所述基部(3)相联的用于装饰所述产品(2)的装饰单元(7)；
其特征在于，所述装饰单元(7)包括：
可运动臂(8)，所述可运动臂旋转地与所述基部(3)相联；
多个喷墨式打印头(9)，所述多个喷墨式打印头设置有带有喷射嘴的至少一个头部(10)并且沿着所述可运动臂(8)滑动；
所述打印头(9)中的每个打印头能够沿着平移方向(C)从非操作位置运动至操作位置，在所述非操作位置中，每个打印头与所述产品(2)间隔开，在所述操作位置中，每个打印头接近所述产品(2)以获得装饰样式。
2.根据权利要求1所述的机器，其中，所述可运动臂(8)以能够按照与所述可运动臂(8)的纵向轴线(B)垂直的旋转轴线(A)旋转的方式与所述基部(3)相联。
3.根据权利要求1或2所述的机器，其中，所述可运动臂(8)包括纵向滑动导引件(11)，所述打印头(9)与所述纵向滑动导引件相联。
4.根据前述权利要求中的一项所述的机器，其中，所述打印头(9)的所述平移方向(C)彼此平行并且垂直于所述可运动臂(8)的所述纵向轴线(B)，并且垂直于所述可运动臂(8)的所述旋转轴线(A)。
5.根据权利要求3或4所述的机器，其中，所述可运动臂(8)包括用于使所述打印头(9)沿着所述滑动导引件(11)平移的平移装置(13)。
6.根据前一项权利要求所述的机器，其中，所述打印头(9)安装在与所述滑动导引件(11)相联的单个可滑动支架(12)上，所述平移装置(13)与所述单个可滑动支架(12)相联。
7.根据前述权利要求中的一项所述的机器，其中，所述打印头(9)中的每个打印头包括与所述滑动导引件(11)相联的固定部(14)，以及能够沿着相应的所述平移方向(C)运动并且承载带有喷射嘴的所述头部(10)的部分(15)。
8.根据前述权利要求中的一项所述的机器，其中，用于支承所述产品(2)的所述支承装置(6)包括通过与所述基部(3)相联的托架(19)支承的可旋转平台(17)。
9.根据前一项权利要求所述的机器，其中，所述托架(19)能够手动地或自动地在高度方向上进行调整。
10.根据权利要求8或9所述的机器，其中，用于支承所述产品(2)的所述支承装置(6)包括用于旋转所述可旋转平台(17)的装置(18)。
11.根据权利要求8至10中的一项所述的机器，包括用于将所述可运动臂(8)从非操作位置致动至多个操作位置的装置，在所述多个操作位置中，所述可运动臂(8)相对于所述可旋转平台(17)倾斜了与待装饰的所述产品(2)的表面的倾斜角度基本对应的角度。
12.一种通过使用根据权利要求1至12中的一项所述的机器执行的用于三维产品的装饰的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将所述产品(2)定位在所述支承装置(6)上；
使所述可运动臂(8)相对于所述支承装置(6)旋转与待装饰的所述产品(2)的表面的倾斜角度相对应的角度；
使所述打印头(9)中的至少一个打印头沿着相应的所述平移方向(C)从所述非操作位置平移至接近所述产品(2)的所述表面的所述操作位置；
致动所述打印头(9)的所述头部(10)的所述喷射嘴以将确定量的打印流体沉积在所述产品(2)的所述表面上以获得装饰。
13.根据前一项权利要求所述的方法，包括下述步骤：使所述打印头(9)中的至少一个打印头沿着所述可运动臂(8)的所述纵向轴线(B)平移以将所述打印头(9)定位在待装饰的所述产品(2)的表面处。
14.根据权利要求12或13所述的方法，包括旋转所述支承装置(6)以将所述产品(2)的所述表面的不同部分定位在所述装饰单元(7)处的步骤。
15.根据权利要求12至14中的一项所述的方法，包括下述步骤：使多个所述打印头(9)沿着相应的所述平移方向(C)从相应的所述非操作位置顺序地平移至接近所述产品(2)的所述表面的相应的所述操作位置，以及在相应的所述操作位置中致动所述打印头(9)的所述头部(10)的所述喷射嘴以将确定量的打印流体沉积在所述产品(2)的所述表面上以获得多彩的装饰。
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