CN104859304A - 用于印刷及辐射处理对象的弯曲表面的装置 - Google Patents

用于印刷及辐射处理对象的弯曲表面的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于印刷及辐射处理对象(8’)如车身的弯曲表面(8)的装置，其具有：印刷单元(1)，优选是喷墨印刷头；辐射单元(3)，优选是UV干燥器；运动单元(11)，优选是机器人，或是用于使印刷单元(1)及辐射单元(3)以工作间距(A，A’)沿着对象表面(8)运动或是用于使对象(8’)以工作间距(A，A’)沿着印刷单元(1)及辐射单元(3)运动，其特征在于：设有遮蔽单元(4)，该遮蔽单元相对于印刷单元(1)和/或相对于辐射单元(3)并且在印刷期间可调节和/或可变形。根据本发明，通过遮蔽单元的特殊构型遮蔽了散射辐射并且防止了印刷单元的损坏。

Description

用于印刷及辐射处理对象的弯曲表面的装置
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的用于印刷及辐射处理对象的弯曲表面的装置。
背景技术
在印刷三维对象时可能需要使表面上的印刷物干燥和/或硬化。为此可以使干燥器沿着该对象导行。印刷与干燥/硬化之间的时间间隔不能选择得过短(油墨需要时间来摊开)并且不能选择得过长(油墨不得过于流动)。如果用于印刷的单元及用于干燥/硬化的单元共同以给定工作速度导行，则由最佳时间间隔产生出所述单元之间的最佳间距。如果该最佳间距很小，则可能会出现问题，即在使用辐射干燥器/硬化器时所散射的辐射弥补了该间距并达到用于印刷的单元。在那里，辐射可能会导致不希望的油墨干燥/硬化。在最坏情况下，这可能会导致用于印刷的单元损坏。
此外，在共同引导用于印刷的单元及用于干燥/硬化的单元时必需注意：这两个单元都不与对象表面碰撞。在此，所述两个单元过大的间距使得避免碰撞变得困难。
EP 1 579 995 A1公开了一种用于紫外线(UV-)光源的刚性壳体。该壳体的壁位于光源与具有喷嘴的喷墨印刷头之间。该壁应尽可能地防止：反射的UV-辐射到达印刷头并且使喷嘴区域中的油墨硬化。光源、壳体及印刷头相互并排地固定布置在可移动的滑块上，该滑块沿着待印刷的纸张运动。该纸张在滑块的运动方向上没有弯曲。因此，滑块相对于纸张以恒定的间距笔直地往复运动。因此未涉及到归因于弯曲表面印刷的问题。
由EP 1 784 262 A1也公知了一种用于印刷的装置。该装置包括用于喷射出液体的头部及与其相邻的用于液体聚合的UV-光源。这些头部及光源共同地设置在构架上，该构架允许沿着待印刷的对象运动。该对象例如可以是飞机或其外表面。应提及的是：光源可以包括所谓的“挡板”。该挡板用于阻断UV-辐射的发射及聚合过程。这种阻断仅当印刷也中断时才能够无问题地明显执行。因此，挡板及头部从不同时工作。
发明内容
在该背景下本发明的任务在于，提出一种相对于现有技术改进的、用于对象的弯曲表面的印刷及辐射处理的装置，该装置毫无问题地印刷弯曲表面并且在印刷期间毫无问题地用辐射处理。尤其在印刷期间应有效地减小或者避免归因于散射辐射的问题。
具有独立权利要求1所述特征的装置是该任务的根据本发明的解决方案。
根据本发明的用于对象的弯曲表面的印刷及辐射处理的装置具有：印刷单元；辐射单元；运动单元，该运动单元或是用于使印刷单元及辐射单元以工作间距沿着对象表面运动或是用于使对象以工作间距沿着印刷单元及辐射单元运动，其特征在于：设有遮蔽单元，该遮蔽单元相对于印刷单元和/或相对于辐射单元并且在印刷期间可调节和/或可变形。
根据本发明的装置能够有利地实现：毫无问题地印刷弯曲表面并且在印刷期间毫无问题地用辐射处理，以及尤其在印刷期间有效地减小或者避免归因于散射辐射的问题。
通过根据本发明设置及操作的遮蔽单元能够实现：没有干扰的散射辐射从对象表面到达印刷单元。尤其在使用喷墨印刷头用于UV-油墨时重要的是，防止该散射辐射到达印刷单元，因为未遮蔽的散射辐射(即间接的辐射，但也可以是直接的辐射)可能会使喷嘴区域中的UV-油墨硬化。由此可能会使喷嘴不可逆地堵塞及损坏。
此外能够无中断地印刷并且同时处理较长的印刷轨迹。避免了中断并且提高了生产率。由此能够减少了轨迹接头的数目。由此提高了印刷图象的质量。
也可以设定，多个印刷单元和一个辐射单元共同地运动。在此，多个印刷单元通过唯一遮蔽单元以防辐射。遮蔽单元于是优选地设置在辐射单元与这些相邻布置的印刷单元之间。
此外可以设定，多个印刷单元和多个辐射单元(相对于印刷液的所谓尖头)交替相继地布置并且在这些单元的每两个之间设置一个遮蔽单元。
此外可以是：辐射单元单独地运动，例如借助于自身的机器人。遮蔽单元于是可以或是与印刷单元一起或是与辐射单元一起运动。替代地，每个单元具有一个自身的遮蔽单元。
本发明的有利的并且因此优选的改进构型可以由从属权利要求以及说明书以及所属附图中得出。
根据本发明的装置的优选的改进构型的特征可以在于：印刷单元是喷墨印刷头，并且辐射单元是红外线干燥器、紫外线干燥器或者热空气干燥器。
根据本发明的装置的优选的改进构型的特征可以在于：设有至少一个致动器、尤其是直线驱动器，用于使遮蔽单元调节和/或变形。
替代地可以设定：取代于遮蔽单元的主动运动/变形而选择了被动方案。为此可以取代于致动器而设置这样的部件，该部件在相对运动期间机械地扫描对象表面并且使遮蔽单元相应地一起运动/变形。
根据本发明的装置的优选的改进构型的特征可以在于：印刷单元与辐射单元相互邻近地布置并且在它们之间形成了间隙，在该间隙中遮蔽单元如此可调节和/或可变形地设置，使得该遮蔽单元能够从该间隙至少部分地朝外并且又朝内运动和/或变形。该间隙优选地仅几厘米宽，特别优选地仅约一厘米宽。
根据本发明的装置的优选的改进构型的特征可以在于：设有控制单元，该控制单元在印刷单元及辐射单元运动期间或者在对象运动期间如此控制所述致动器，使得遮蔽单元与对象表面之间的工作间距通过该遮蔽单元的调节和/或变形保持在预定的工作范围内。
根据本发明的装置的优选的改进构型的特征可以在于：印刷单元、辐射单元及遮蔽单元都设置在运动单元上。印刷单元及辐射单元优选是固定地、即不运动地设置在运动单元上。
根据本发明的装置的优选的改进构型的特征可以在于：运动单元是具有数目3、4、5、6或7个自由度的铰接臂机器人或者是具有多个直线轴线和旋转轴线的机器人。
根据本发明的装置的优选的改进构型的特征可以在于：遮蔽单元包括多个板，这些板中的至少一个板设置在间隙中并且相应至少一个板设置在印刷单元和/或辐射单元的侧面
附图说明
以下将参照所属附图及借助至少一个优选实施例来详细地描述本发明本身及本发明的结构上和/或功能上有利的改进构型。在附图中，相互对应的元件分别设有相同的标号。
附图示出：
图1a：根据本发明的装置的优选实施例的(示意性)俯视图；
图1b：根据本发明的装置的另一优选实施例的(示意性)俯视图；
图2a：在印刷凹表面时图1a的优选实施例的(示意性)侧视图；
图2b：在印刷凸表面时图1a的优选实施例的(示意性)侧视图；
图3a：图1a的优选实施例的(示意性)前视图；
图3b：图1a的优选实施例的变型的(示意性)前视图；
图3c：根据本发明的装置的另一优选实施例的(示意性)前视图；
图3d：根据本发明的装置另一优选实施例的(示意性)前视图；
图3e：根据本发明的装置的另一优选实施例的(示意性)前视图。
具体实施方式
图1a示出根据本发明的装置的优选实施例的(示意性)俯视图。该装置包括印刷单元1，该印刷单元优选是具有一排或多排喷嘴2的喷墨印刷头。也可以多个这样的印刷头前后相继紧凑地布置，例如多色印刷(CMYK)。喷嘴喷射出油墨10，优选地喷射出UV(紫外线)油墨。此外，该装置包括辐射单元3，该辐射单元优选是干燥器及特别优选是UV干燥器。该干燥器作为UV干燥器可以具有一个或多个UV灯或多个UV-LED(紫外线-发光二极管)。这些LED可以如喷嘴那样地在参照运动方向12的横向方向上并排地布置在一排中。待印刷的对象8’可以尤其是(陆上的、空中的、海上的或太空的)运载工具或者它们的外壁或内壁，例如车身或类似物。同样也可印刷小的对象、如球、箱、袋或帽盔。
此外，该装置还包括运动单元11，该运动单元优选是铰接臂机器人，该铰接臂机器人使该装置在(局部的)运动方向12上沿着对象8‘的弯曲表面8(参见图2a，2b)在弯曲的路径上运动。该运动以相对于对象表面8的工作间距A、A’进行。印刷单元1的工作间距A可以与辐射单元3的工作间距A’不同。在运动期间这两个工作间距可以改变，但(在控制技术上或者调节技术上)保持在相应预给定的工作范围之内。由此应防止：该装置与对象碰撞或者间距过大进而使印刷产品受损。就这方面而言，工作间距A及A’应理解为平均间距(例如关于沿着路径运动的平均或者关于整个印刷过程的平均)。此外，各个喷嘴2或者LED可以相对于对象表面具有不同间距，例如当表面在横向方向上具有曲率时。因此，平均间距可以参照印刷单元或辐射单元的边缘上或者中心的确定的喷嘴或者LED。
运动单元11的控制可以通过(未示出的)控制单元来实现，对该控制单元将提供表面8的存储的或者测量的3D数据或者基于该数据的控制数据。由这些数据在计算机支持下可以计算出用于印刷单元及用于辐射单元的路径，例如相应于德国专利申请DE 102013014444。基于该路径的认识在计算机支持下又可以计算出遮蔽单元4的最佳局部的(即与地点相关的)定位和/或形式。与DE 102013014444中类似地可使用多项式或者多项式组(所谓仿样函数)，以便描述遮蔽单元的或者遮蔽单元被选出的点的局部定位和/或形式的顺序。
印刷单元1在运动期间朝着对象表面8的方向喷射出印刷色彩、亮油、涂料或者优选为油墨10(或者也可以是粘合剂)。该喷射作为液体射束或者液体滴实现。辐射单元3在运动期间产生优选处于UV范围内的电磁辐射9；或者优选为热空气的颗粒辐射9，并且该辐射也射到对象表面上。因此，对象表面在运动期间不仅被印刷而且也被辐射处理，优选被硬化和/或被干燥。辐射处理优选仅在印刷物已处于其上的表面部位上进行。
在印刷单元1与辐射单元3之间或在所述两个单元之间的间隙4’中，在该装置上设有遮蔽单元4。由例如与图2a的比较可识别出：遮蔽单元优选是刚性的板、特别优选是金属板。替代地，该遮蔽单元可以是柔性栅帘或者柔性卷帘的类型，必要时可设有金属涂层。遮蔽单元优选地覆盖了印刷单元与辐射单元之间的整个区域。此外，遮蔽单元优选地还超过该区域伸出来一些(约5％至10％)。在面向对象的棱边14上，遮蔽单元可以被倒棱或者具有凸缘或者T形的终端。由此可以附加地改善遮蔽作用。
遮蔽单元4被设置成可运动的。为了使遮蔽单元运动，在装置上设有致动器5及传动单元6。该致动器优选是异步电动机或者直线电动机，替代地可以是气动马达或类似物。传动单元优选仅是杆，替代地是包括机械装置的杠杆、铰链、导轨等或者必要时可以是有效的齿轮传动机构。传动单元允许遮蔽单元相对于印刷单元及相对于辐射单元运动或调节。在所示的实施例中，遮蔽单元(视对象表面8的走向而定)在间隙4’中往复运动。在此，遮蔽单元部分地运动到间隙中并且部分地从间隙运动出来(也参见图2a及2b)。
可调节的(或者替代地：可变形的)遮蔽单元4允许了：在该装置沿着对象8’在预定区域中运动期间，遮蔽单元4相对于对象表面8的间距B基本上保持恒定。以此方式可以使该间距保持很小或者甚至最小(在避免碰撞的情况下)，优选在约毫米的数量级内。这又用于遮蔽该印刷单元1以免辐射单元的有害的(散射的)辐射9。为此，该装置具有控制单元13。该控制单元在装置运动期间如此控制致动器5，使得在遮蔽单元与对象表面8之间的遮蔽单元(平均)工作间距B保持在预给定的工作范围内。替代地，也可以在装置上设置(未示出的)传感器，该传感器检测出遮蔽单元相对于对象表面的实际间距。该控制单元(在此情况下是调节单元)于是以公知的方法将该实际值与预给定的额定值相比较并且在偏差的情况下产生了用于致动器间距校正的相应的调节信号。该信号可以校正或者完全替代了用于遮蔽单元的运动/变形的控制信号。
图1b示出根据本发明的装置的另一优选实施例的(示意性)俯视图。作为遮蔽单元4，该实施形式不只具有一个、而是具有三个板或类似物。这些板或类似物中的两个不设置在间隙4’中，而是可运动地设置在印刷单元1的侧面。替代地，这两个板也可以运动地设置在辐射单元3的侧面。还可考虑第四板，该第四板遮蔽了剩下的第四侧上相应的单元。每个板可以优选地具有自身的致动器，并且这些板的运动可以分开地控制或调节。替代地，共同地优选由一个致动器使所有板运动。
图2a及2b分别示出在印刷凹表面或凸表面时图1a的优选实施例的(示意性)侧视图。可以看出：该装置具有承载单元7，在该承载单元上设置有印刷单元1及辐射单元3。该承载单元优选地设置在运动单元11上。并且致动器5优选地设置在承载单元7上，替代地设置在单元1或3之一上。
在印刷凹表面8时可看出遮蔽单元4比在印刷凸表面时驶出得远。但在装置运动期间工作间距B保持基本上恒定。可以看出：在这两种情况下以有利的方式使辐射9没有(或者仅有不可避免的少量的)散射辐射从对象表面8到达印刷单元1。
任意成型的对象表面8与装置的路径邻近地不仅具有凹的而且具有凸的区段。就此而言，遮蔽单元4在装置沿着路径运动期间重复地驶入及驶出。换句话说，遮蔽单元(以工作间距)跟随该对象表面的轮廓或走向并且在此有效地遮蔽了印刷单元以防散射辐射。遮蔽单元补偿了印刷单元1与辐射单元3的间距校正(例如用于避免碰撞)。
图3a及3b分别示出图1a的优选实施例的(示意性)前视图。在图3a中，该装置包括仅一个致动器5。该致动器使遮蔽单元4朝下或朝上运动(或朝着/离开对象表面8)。相反地在图3b中，在一个变型方案中设有至少两个致动器5。这些致动器不仅允许遮蔽单元4的上下运动，而且还允许遮蔽单元的偏转或倾翻。以此方式使遮蔽单元的下棱边14可以与对象表面8的局部横向斜部相对应地倾斜。换句话说，遮蔽单元或其棱边的角度位置可以最佳地选择。由此实现了改善的遮蔽作用。致动器或者传动单元6可以与遮蔽单元铰接地连接。
图3b至3e的实施形式关于遮蔽单元4的运动/变形方面具有更多的自由度。
图3c、3d及3e分别示出根据本发明的装置的另一优选实施例的(示意性)前视图。在图3c中，遮蔽单元4可以变形并且具有多个、尤其三个致动器5。这些制动器允许了遮蔽单元在其形状方面、尤其是它的下棱边14更好地适配于对象表面8的横向轮廓。该可变形性例如可以通过将一个板对分来设定，从而这些部分可以相对彼此移动和/或偏转。替代地可以设定：遮蔽单元设计成柔性的，例如通过设置两个柔性的具有框及张紧部的屏来实现，这些屏例如由金属化材料或者橡胶制成。又替代地，遮蔽单元也可以由多个(并排地或者前后相继地布置的)片层组成，这些片层可以相对彼此运动和/或偏转。图3d及3c示出这种替代的技术方案。
替代于所有这些示出的实施例也可以设定：不是印刷单元1及辐射单元3运动，而是对象8’运动。最后重要的是，在单元1、3及4与对象之间主动地产生了相对运动，从而该对象的表面8可以在轨道中被印刷并且该印刷物可以被处理。这种替代方案适用于小的对象。
另一替代方案在于：遮蔽单元4通过杠杆或类似机构来机械地操作，该遮蔽单元在装置朝前运动期间接触对象表面8。
又一替代方案在于，在印刷开始之前使遮蔽单元4运动和/或变形到遮蔽位置中并且在印刷期间保持在该位置中。这个替代方案适用于印刷例如具有固定曲率走向的对象，如瓶子或者管子。
附图标记列表
1      印刷单元
2      喷嘴
3      辐射单元
4      遮蔽单元
4’    间隙
5      制动器
6      传动单元
7      承载单元
8      表面
8’    对象
9      辐射
10     油墨
11     运动单元
12     运动方向
13     控制单元
14     棱边
A，A’ 工作间距
B      工作间距

Claims (8)

1.一种用于印刷及辐射处理对象的弯曲表面的装置，其具有：
-印刷单元(1)，
-辐射单元(3)，及
-运动单元(11)，或是用于使所述印刷单元(1)和所述辐射单元(3)以工作间距(A，A’)沿着表面(8)运动，或是用于使所述对象(8’)以工作间距(A，A’)沿着所述印刷单元(1)和所述辐射单元(3)运动，
其特征在于：设置遮蔽单元(4)，所述遮蔽单元相对于所述印刷单元(1)和/或相对于所述辐射单元(3)并且在印刷期间能够调节和/或能够变形。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述印刷单元(1)是喷墨印刷头(1)，并且所述辐射单元(3)是红外线干燥器(3)、紫外线干燥器(3)或者热空气干燥器(3)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：设置至少一个致动器(5)、尤其是直线驱动器(5)，用于使所述遮蔽单元(4)调节和/或变形。
4.根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于：所述印刷单元(1)与所述辐射单元(3)相互邻近地布置并且在它们之间形成间隙(4’)，在所述间隙中所述遮蔽单元(4)能够如此调节和/或变形地布置，使得该遮蔽单元能够从所述间隙(4’)至少部分地运动出来并且又运动进去和/或变形。
5.根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于：设置控制单元(13)，该控制单元在所述印刷单元(1)和所述辐射单元(3)运动期间或者在所述对象(8’)运动期间如此控制所述致动器(5)，使得所述遮蔽单元(4)与所述对象(8’)的表面(8)之间的工作间距(B)通过所述遮蔽单元(4)的调节和/或变形而保持在预定的工作范围之内。
6.根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于：所述印刷单元(1)、所述辐射单元(3)和所述遮蔽单元(4)布置在所述运动单元(11)上。
7.根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于：所述运动单元(11)是具有数目为3、4、5、6或7个自由度的铰接臂机器人(11)或者是具有多个直线轴或旋转轴(11)的机器人。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述遮蔽单元(4)包括多个板(4)，所述板中的至少一个板布置在所述间隙中并且分别将至少一个板布置在所述印刷单元(1)和/或所述辐射单元(3)的侧面。
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