CN206718742U - 一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机，该印刷机包括控制面板、印刷产品升降工作台、机械手系统、产品工装位夹紧系统、喷墨控制系统，喷墨控制系统包括气压系统、墨路系统、多组数码印刷头，产品旋转换面、印刷产品升降工作台驱动、表面光电除尘处理、上料下料工业机器人、产品转移机械手动作均采用伺服电机及高精度丝杠螺母副控制，走位控制精确。本实用新型可对圆瓶、椭圆双面、方瓶多面、异形瓶多面、球面及外凸台回转体产品多色数码喷墨印刷，利用升降工作台的竖直方向运动、数码喷墨印刷头的水平运动和产品旋转运动使产品可以贴近或远离数码喷墨印刷头印刷，该数码印刷机印刷效果好、换瓶方便、周期短、效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机，属于自动化印刷机械技术领域。
背景技术
喷墨印刷机是一种“与物体非接触”的喷墨印刷型高科技数码印制设备，它可以不受任何材料限制，可以在木板，玻璃，金属板，地板砖，有机玻璃，皮革，布料，不干胶，石材等表面进行彩色照片级印刷，图案能够一次印刷完成，无需制版，无需晒版和重复套色，色彩靓丽，效果逼真，具有打印成本较低，清晰度高等优点，在现代社会得到广泛应用。
在喷墨印刷过程中：油墨泵以一定的压力，把油墨从喷嘴喷射出来，形成连续的墨流，这股墨流在印刷头中充有高压电的金属管中获得静电，成为排列有序的墨滴流；调节油墨泵的压力和电压的幅度，以产生尽量多的微墨滴，当墨滴流通过高压电管道时，微墨滴被充电，而大墨滴并不充电；充电信号一旦去除，被充电的微墨滴，在偏转电极直流电场的作用下发生偏转，形成印刷的油墨束，射到承印物上，完成印刷；不充电的墨滴不发生偏转，由油墨系统回收再利用。
目前，大量企业使用传统的喷墨印刷机进行印刷，但是，传统的喷墨印刷机存在着下述缺陷：1、印刷速度慢：传统的喷墨印刷机采用喷墨头在传动装置的拖动下沿导轨作左右的直线间歇运动方式，它只能在步进的停顿间隙中对产品进行喷墨印刷，而不能连续对产品进行印刷，并且印刷的速度还受到往复运动速度的限制；2、分辨率和印刷速度相互影响：传统的喷墨印刷机采用喷墨头往复运动方式，要是将喷墨印刷机的输出分辨率设置过高的话，那么印相同幅面要喷墨的点数将大大增多，印刷速度自然就会受到影响；要是将输出分辨率设置太低的话，印刷速度虽然有所提高，不过喷墨印刷机的输出质量将有所降低。3、喷墨头机构设计复杂，使用寿命短：传统的喷墨印刷机采用喷墨头往复运动方式，所以在对喷墨头机构的设计时，需考虑喷墨头及其安装的重量和惯性等参数，结构复杂；往复运动机构因磨损和惯性冲击均比较大，故容易引起打印质量下降，机构维修量大，使用寿命短。4、同一时间集中喷墨影响印刷质量：现有的喷墨印刷机几乎在同一时刻将各种不同颜色的墨水喷射 到产品的同一位置上，其不利于墨水的干燥和固化，影响印刷质量。5、添加或减少喷墨头不方便：现有的喷墨印刷机一经制成，其所使用的喷墨头数量及墨水颜色数量(如单色，四色等)就已确定，使用中无法再增加喷墨头及墨水颜色的数量，其不利于图像质量的提高。
现有的喷墨数码印刷机大多数只能对表面是圆形的产品进行喷墨印刷，但对于表面不规则的产品，其印刷效果欠佳，影响了喷墨数码印刷机的使用。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机。主要解决了现有的喷墨印刷机印刷速度慢，印刷质量不稳定的问题，该数码印刷机结构简单合理，在印刷时能保持固定印刷介质，工作可靠性高、印刷速度快、喷墨效果好、印刷质量稳定；可方便地添加或减少喷墨头组，满足多种油墨的组合需求，显著提高印刷质量。
本实用新型可以通过采取以下技术方案予以实现：
一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机，该印刷机包括控制面板、数码印刷产品升降工作台、数码印刷工作台、多组数码印刷头、机械手系统，产品工装位夹紧系统，其中产品旋转及换面、数码数码印刷产品升降工作台、数码印刷工作台驱动、预定位夹紧及旋转、表面光电除尘处理及旋转印刷、上料下料工业机器人、产品转移机械手系统手动作均采用伺服电机及高精度丝杠螺母副控制，走位控制精确，本实用新型可以针对圆瓶、椭圆双面、方瓶多面、异形瓶多面和球形曲面产品数码喷墨多色印刷，且换瓶方便、周期短、效率高。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机，包括控制面板、数码数码印刷产品升降工作台、数码印刷工作台、喷墨控制系统，喷墨控制系统包括气压系统、墨路系统、多组数码印刷头；机械手系统，机械手系统包括上料下料工业机器人、产品转移机械手系统；产品工装位夹紧系统。
喷墨控制系统由气压系统、墨路系统、喷墨控制器、喷头、承印物驱动机构组成,油墨在喷墨控制器的控制下，从喷头的喷嘴喷出喷印在承印产品上，按照印刷要求，驱动器输送承印产品，包括RIP软件、打印软件、喷头控制卡、带动喷墨组件垂直上下运动的纵向 电机和丝杆。
机械手系统包括上料下料工业机器人6、产品转移机械手8。
产品工装位夹紧系统包括控制上料位、外表面光油除尘处理位1801、7个喷墨印刷位(1803、1804、1805、1806、1807、1808、1809)、1个UV烘干固化处理位1802、下料位，所述的产品工装位夹紧系统还设有旋转伺服电机20，带动夹具及印刷产品18旋转。
所述的机械手系统包括上料下料工业机器人6、产品转移机械手8，设有用于夹取待印刷产品的夹具，所述的夹具安装于上料下料工业机器人6、产品转移机械手8上，所述的产品转移机械手8背面设有带动夹具在滑轨上升降滑动的触碰固件，所述的触碰固件在机械手转动至印刷位工位处与触碰浮动开关对接。
作为本实用新型的进一步改进，所述的产品印刷具体步骤如下：
所述印刷产品转移部分：所述的夹具固定在工业机器人6上用于夹取固定上料位上的待印刷产品，工业机器人6夹住印刷产品18将其送入产品表面光电除尘处理位1801，表面除尘处理后由工业机器人6夹住印刷产品18放入产品转移机械手8上，在由产品转移机械手8转移到数码印刷产品升降工作台13上。
所述的印刷产品18转移到数码印刷产品升降工作台13上后，夹具19夹住瓶底部分，产品旋转顶块14顶住瓶口部分，印刷产品18固定在数码印刷产品升降工作台13上，第三伺服电机20通过其电机主轴与夹具19连接，在第三伺服电机20的驱动下印刷产品18作旋转运动。
所述数码印刷产品升降工作台13通过伺服电机驱动与高精度的丝杠螺母配合使用，控制数码印刷产品升降工作台13垂直升降运动，形成闭环控制系统，在数码印刷过程中，数码印刷产品升降工作台13可以任意垂直升降及在产品转移机械手8的作用下带动数码印刷产品升降工作台13作横向水平运动，始终保持与印刷产品的保持一致距离，以便保证数码印刷效果。
所述喷墨控制系统由气压系统、墨路系统、多组数码印刷头(17)组成,油墨在喷墨控制器的控制下，从喷头的喷嘴喷出喷印在承印产品上，按照印刷要求，驱动器输送承印产品，包括RIP软件、打印软件、喷头控制卡、带动喷墨组件垂直上下运动的纵向电机和丝杆；与丝网印刷相比的优点是非接触、可变数据打印、色彩丰富、按需求喷墨、环保、套色方便、无版印刷、电脑配色、高精度定位。
所述产品工装位夹紧系统包括产品表面光电除尘位1801、印刷 产品表面UV烘干位1802、产品表面第一次喷墨印刷位1803、产品表面第二次喷墨印刷位1804、产品表面第三次喷墨印刷位1805、产品表面第四次喷墨印刷位1806、产品表面第五次喷墨印刷位1807、产品表面第六次喷墨印刷位1808、产品表面第七次喷墨印刷位1809、下料位。
所述多组数码印刷头、产品旋转及换面、预定位动作、上料下料工业机器人、产品转移机械手、产品工装位夹紧系统的转换动作均采用伺服电机和高精度丝杠螺母副控制，走位控制精确，能达到±0.1mm套位精度。
与现有技术相比，本实用新型的优势在于：
1、全伺服运动控制，伺服电机与滚珠丝杠配合使用，走位控制精确，能达到±0.1mm套位精度。直接用参数设定印刷产品的外形尺寸，圆瓶、椭圆瓶、方瓶、异形瓶和球形曲面产品全由参数化设置，无需调整机械结构，可以做到椭圆瓶双面印刷、方瓶多面印刷、异形瓶多面印刷和球形曲面产品数码喷墨印刷。
2、激光影像定位，任何瓶型都适用，定位精确，解决了玻璃瓶不好定位的问题。
3、为喷墨印刷采用循环往复式结构，简单且容易调试，减少了产品数码印刷过程的动作，满足了现有产品色彩丰富应刷问题。
4、直接在转动的工位上完成数码印刷动作，数码印刷周期短，数码印刷效率高。
附图说明
附图中的标记为：如图1所示1-控制面板，2-可编程控制器(PLC)，3-第一伺服控制器，4-第二伺服控制器，5-第三伺服控制器，6-上下料工业机器人，7-运动控制卡，8-产品转移机械手，9-UV烘干灯光，10-喷墨控制卡，11-第一伺服电机，12-第一滚珠丝杆，13-数码印刷产品升降工作台，14-产品旋转顶块，15-第二伺服电机，16-第二滚珠丝杆，17-多组数码印刷头，18-印刷产品，19-产品旋转固定夹具，20-第三伺服电机，21-遮光板，1801-产品表面光油除尘处理位，1802-印刷产品表面UV烘干处理位，1803-产品表面第一次喷墨印刷位，1804-产品表面第二次喷墨印刷位，1805-产品表面第三次喷墨印刷位，1806-产品表面第四次喷墨印刷位，1807-产品表面第五次喷墨印刷位，1808-产品表面第六次喷墨印刷位，1809-产品表面第七次喷墨印刷位。
图1是本实用新型一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷 机控制系统结构图。
图2是本实用新型的一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机印刷工艺示意图。
图3是本实用新型数码喷墨印刷产品转移原理示意图。
图4是本实用新型椭圆瓶数码印刷工作原理示意图。
图5是本实用新型异形瓶数码印刷工作原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细描述。
本实用新型的工作原理：
如图1、图2、图3、图4，印刷的动作顺序为：首先操作人员把印刷产品18放至上料输送带上，上料输送带将印刷产品18输送到上料工业机器人6夹瓶位置，工业机器人6夹住印刷产品18转位顺时针旋转90度，然后由伺服传送至产品表面光油除尘处理位1801，表面处理系统启动，对产品进行外表面处理，再由工业机器人6夹住印刷产品18转位至产品表面第一次喷墨印刷位1803,多组数码喷头17的第一组喷头对产品进行喷墨印刷，喷墨印刷完成后，多组数码喷头17在第二伺服电机15作用下带着第二滚珠丝杠16反向旋转多组数码喷头17退回原位，接着数码印刷产品升降工作台13在第一伺服电机通过第一滚珠丝杆的作用方向向下运动，绕过遮光板21，再由产品转移机械手8水平移动表面UV烘干位1802，接着数码印刷产品升降工作台13在第一伺服电机通过第一滚珠丝杆的作用下，正向向上运动，靠近UV烘干位1802的烘干灯光9，对第一次喷墨印刷的产品18进行UV烘干处理，接着由产品转移机械手8带动数码印刷产品升降工作台13向前运动，数码印刷产品升降工作台13绕过遮光板21，第一伺服电机11通过第一滚珠丝杆12的作用正向向上运动，带着产品靠近多组数码喷墨头17在第二伺服电机15作用下带着第二滚珠丝杠16正向旋转，使第二组数码喷头靠近印刷产品18的正上方，进入第二次喷墨印刷位1804，如此往复循环7次，直到完成第七次喷墨印刷位1809时，整个产品外表面的喷墨印刷完毕，由工业机器人6转位至松开产品下料位,工业机器人6夹住产品,将产品转送至下料输送带上，完成整个数码喷墨印刷过程，设备在工作过程中通过无线触摸屏可以随时更改机器的相关参数,同时也可在线监控机器的工作状态。
如图1、图2、图3所示，包括控制面板、喷墨控制系统、数码数码印刷产品升降工作台、机械手系统、产品工装位夹紧系统。
如图1、图2、图3所示，数码印刷产品升降工作台13与机械手系统8由运动控制卡7通过控制电缆与工业控制计算机连接，控制机械手8的运动，数码印刷产品升降工作台13的升降运动由第一伺服电机11及第一滚珠丝杆12控制。
如图1、图2、图3所示，工业机器人6负责产品在表面光电除尘处理位1801，UV烘干处理1802和多组数码喷墨印刷位(1803、1804、1805、1806、1807、1808、1809)之间动作的转换。
如图1、图2、图3所示，多组数码印刷头17的运动由第二伺服电机15通过第二滚珠丝杆16带动其旋转，控制其正向及反向运动，使多组数码喷头17靠近或远离印刷产品18。
如图1、图2、图3所示，数码印刷产品升降工作台13通过第三伺服电机20的主轴与夹具19连接和顶块14共同作用顶紧产品18，第三伺服电机20旋转作用下带着印刷产品18旋转，从而完成产品18表面印刷。
如图1、图2、图3所示，第一伺服电机11、第二伺服电机15和第三伺服电机20分别通过第三伺服控制器5、第二伺服控制器4和第一伺服控制器3经通讯电缆与可编程控制器(PLC)2及控制面板1连接，可编程控制器(PLC)2启动后，从而可以对第一伺服电机11、第二伺服电机15和第三伺服电机20进行精确控制。
如图1、图2、图3所示，多组数码印刷头17通过经通讯电缆通过喷墨控制卡10与控制面板1连接，控制面板1启动后可以对多组数码印刷头17进行控制。
如图1、图2、图3所示，产品转移机械手8经通讯电缆通过运动控制卡7与控制面板1连接，控制面板1启动后可以对产品转移机械手8进行控制。
如图1、图2、图3所示，产品工装位夹紧旋转机构主要用于固定印刷产品18并带动其旋转，其中一组工装位夹紧机构包括数码印刷产品升降工作台13、第三伺服电机20、夹具19及产品旋转顶块14，数码印刷产品升降工作台13与产品转移机械手8统一固定在水平移动的滑轨上，第三伺服电机20安装在数码印刷产品升降工作台13，所述夹具19安装在第三伺服电机20的输出轴上，产品通过夹具19及产品旋转顶块14固定夹紧连接在第三伺服电机20的输出轴上，并随第三伺服电机20的输出轴转动而旋转。
实施案例一：
参考图4，椭圆瓶多色数码印刷：所述的椭圆瓶产品18放至上料输送带上，上料输送带将椭圆瓶产品18输送到上料工业机器人6的夹瓶位置，工业机器人6夹住椭圆瓶产品18转位顺时针旋转90度，然后由伺服传送至产品表面光油除尘处理位1801，表面处理系统启动，对椭圆瓶产品18进行外表面处理，再由工业机器人6夹住椭圆瓶产品18转位至产品表面第一次喷墨印刷位1803,多组数码喷头17的第一组喷头对产品进行喷墨印刷，喷墨印刷完成后，多组数码喷头17在第二伺服电机15作用下带着第二滚珠丝杠16反向旋转，多组数码喷头17退回原位，接着数码印刷产品升降工作台13在第一伺服电机通过第一滚珠丝杆的作用下，反向向下运动，绕过遮光板21，再由产品转移机械手8水平移动表面UV烘干位1802，接着数码印刷产品升降工作台13在第一伺服电机通过第一滚珠丝杆的作用下，正向向上运动，靠近UV烘干位1802的烘干灯光9，对第一次喷墨印刷的产品18进行UV烘干处理，接着由产品转移机械手8带动数码印刷产品升降工作台13向前运动，数码印刷产品升降工作台13绕过遮光板21，第一伺服电机11通过第一滚珠丝杆12的作用正向向上运动，带着椭圆瓶产品18靠近多组数码喷墨头17在第二伺服电机15作用下带着第二滚珠丝杠16正向旋转，使第二组数码喷头靠近印刷产品18的正上方，进入第二次喷墨印刷位1804，如此往复循环7次，直到完成第七次喷墨印刷位1809时，整个椭圆瓶产品18外表面的喷墨印刷完毕，由工业机器人6转位至松开产品下料位,工业机器人6夹住产品,将产品转送至下料输送带上，整个椭圆瓶产品18数码喷墨印刷过程完成。
实施案例二：
参考图4，异形瓶多色数码印刷：所述的异形瓶产品18放至上料输送带上，上料输送带将异形瓶产品18输送到上料工业机器人6的夹瓶位置，工业机器人6夹住异形瓶产品18转位顺时针旋转90度，然后由伺服传送至产品表面光油除尘处理位1801，表面处理系统启动，对异形瓶产品18进行外表面处理，再由工业机器人6夹住异形瓶产品18转位至产品表面第一次喷墨印刷位1803,多组数码喷头17的第一组喷头对产品进行喷墨印刷，喷墨印刷完成后，多组数码喷头17在第二伺服电机15作用下带着第二滚珠丝杠16反向旋转，多组数码喷头17退回原位，接着数码印刷产品升降工作台13在第一伺服电机通过第一滚珠丝杆的作用下，反向向下运动，绕过遮光板21，再由产品转移机械手8水平移动表面UV烘干位1802，接着产品印刷升降台13在第一伺服电机通过第一滚珠丝杆的作用下，正向向上运动，靠近UV烘干位1802的烘干灯光9，对第一次喷墨印刷的产品18进行UV烘干处理，接着由产品转移机械手8带动数码印刷 产品升降工作台13向前运动，数码印刷产品升降工作台13绕过遮光板21，第一伺服电机11通过第一滚珠丝杆12的作用正向向上运动，带着异形瓶产品18靠近多组数码喷墨头17在第二伺服电机15作用下带着第二滚珠丝杠16正向旋转，使第二组数码喷头靠近印刷产品18的正上方，进入第二次喷墨印刷位1804，如此往复循环7次，直到完成第七次喷墨印刷位1809时，整个异形瓶产品18外表面的喷墨印刷完毕，由工业机器人6转位至松开产品下料位,工业机器人6夹住产品,将产品转送至下料输送带上，整个异形瓶产品18数码喷墨印刷过程完成。
综上所述，结合较佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。根据本实用新型的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本实用新型所保护的范围。
Claims (10)
1.一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机，其特征在于包括控制面板(1)、数码印刷产品升降工作台(13)、第一伺服电机(11)、第二伺服电机(15)、第三伺服电机(20)、第三伺服控制器(5)、第二伺服控制器(4)、第一伺服控制器(3)、喷墨控制系统、机械手系统、产品工装位夹紧系统，喷墨控制系统包括气压系统、墨路系统、多组数码印刷头(17)，机械手系统包括上料下料工业机器人(6)、产品转移机械手(8)。
2.根据权利要求1所述的一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机，其特征在于所述机械手系统包括上料下料工业机器人(6)、产品转移机械手(8)。
3.根据权利要求1所述的一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机，其特征在于为了使产品(18)旋转印刷精度更高更加可靠，采用数码印刷产品升降工作台(13)，数码印刷产品升降工作台(13)采用第一伺服电机(11)与第一滚珠丝杠(12)螺母控制，数码印刷产品升降工作台(13)升降位置控制精确。
4.根据权利要求1所述的一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机，其特征在于所述产品工装位夹紧系统，包括产品表面光电除尘位(1801)、印刷产品表面UV烘干位(1802)、产品表面第一次喷墨印刷位(1803)、产品表面第二次喷墨印刷位(1804)、产品表面第三次喷墨印刷位(1805)、产品表面第四次喷墨印刷位(1806)、产品表面第五次喷墨印刷位(1807)、产品表面第六次喷墨印刷位(1808)、产品表面第七次喷墨印刷位(1809)、下料位。
5.根据权利要求1所述的一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机，其特征在于所述喷墨控制系统包括气压系统、墨路系统、多组数码印刷头(17)。
6.根据权利要求1所述的一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机，其特征在于所述多组数码印刷头(17)的运动由第二伺服电机(15)通过第二滚珠丝杆(16)带动其旋转，控制其正向及反向运动，使多组数码印刷头(17)靠近或远离印刷产品(18)。
7.根据权利要求1所述的一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机，其特征在于所述数码印刷产品升降工作台(13)通过第三伺服电机(20)的主轴与夹具(19)连接和顶块(14)共同作用顶紧产品(18)，第三伺服电机(20)旋转作用下带着印刷产品(18)旋转，从而完成产品(18)表面印刷。
8.根据权利要求1所述的一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机，其特征在于所述第一伺服电机(11)、第二伺服电机(15) 和第三伺服电机(20)分别通过第三伺服控制器(5)、第二伺服控制器(4)和第一伺服控制器(3)经通讯电缆与可编程控制器(PLC)(2)及控制面板(1)连接，可编程控制器(PLC)(2)启动后，从而可以对第一伺服电机(11)、第二伺服电机(15)和第三伺服电机(20)进行精确控制。
9.根据权利要求1或2中任一项所述的一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机，其特征在于所述的机械手系统，包括上料下料工业机器人、产品转移机械手系统设有用于夹取待印刷产品的夹具，所述的夹具安装于上料下料工业机器人、产品转移机械手上，所述的产品转移机械手背面设有带动夹具在滑轨滑动的触碰固件。
10.根据权利要求1或2或3所述的一种全自动快速高效旋转曲面数码喷墨印刷机，其特征在于所述多组数码印刷头、产品旋转及换面、预定位动作、上料下料工业机器人、产品转移机械手、产品工装位夹紧系统的转换动作均采用伺服电机和高精度丝杠螺母副控制，走位控制精确，能达到±0.1mm套位精度。
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