CN216993493U - 包装材料制造系统和用于包装材料制造系统的印刷站 - Google Patents

包装材料制造系统和用于包装材料制造系统的印刷站 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于包装材料制造系统(10)的印刷站(100)。印刷站(100)包括印刷单元(110)，其被配置为在包装材料(12)的预设位置处提供印刷(40)；检测单元(130)，其被布置在印刷单元(110)下游并且被配置为确定参考位置和所提供的印刷(40)之间的实际横向距离(Xc)；以及控制单元(150)，其被配置为存储印刷(40)和参考位置之间的期望横向距离，并且基于期望横向距离和实际横向距离(Xc)之间的比较来调整后续印刷(40)的预设位置。

Description

包装材料制造系统和用于包装材料制造系统的印刷站
技术领域
本实用新型涉及用于印刷的方法和系统。特别地，本实用新型涉及用于在包装材料的高速生产中控制印刷对象的位置的解决方案。
背景技术
用于食品(例如液体或半液体)的一次性使用类型的包装容器通常由基于纸板或纸箱的包装材料制成。这种已知的包装容器的包装材料通常被制造为层压板，该层压板包括纸或纸板的本体层和热塑性塑料的外部不透液层。
在层压板的内侧(即面向由层压板制成的包装容器的填充食品内容物的一侧)上，有一个或多个包含可热封热塑性聚合物的内层。
层压板还可具有阻挡层以避免光和/或气体渗透到包装容器内部，例如金属层(如铝)。
由上述包装材料制成的包装容器的外观取决于印刷在形成包装容器外侧的包装材料外层上的装饰。印刷的装饰通常通过高速柔版印刷工艺施加。这些印刷工艺设计成用于在例如包装材料制造厂中高速印刷几米宽的基材卷材。
对于要通过柔版印刷的每种颜色，都会制作一个印版并将其安装在可旋转的印刷滚筒的圆周上。对于包装材料制造，该印版包含要印刷的重复图案。重复长度等于印版安装到其上时印刷滚筒的周长，通常可以对应于3-6次包装容器印刷并且可以变化，例如在450到800mm之间变化。
印刷版的宽度通常选择成以便同时在多个通道上印刷装饰；每个通道最终将被分开并用于包装容器制造机器。因此，进入柔版印刷工艺的包装材料的卷材将被提供有重复的印刷图案，每个印刷图案被设计成用于要生产的单个包装容器。
为了提高印刷速度，印版宽度可以对应于十二个通道。因此，当印版旋转一圈时，将在对应于要生产的多达12*6包装容器的区域上为包装材料提供印刷图案。
印版的配置是静态的，这意味着对于使用相同印版生产的所有包装容器来说，印刷图案将是相同的。然而，近年来已经建议还在包装材料上提供动态印刷，其可由生产的包装容器的消费者使用。作为一个示例，动态印刷可以是包含特定信息的二维码。
由于其重复特性，使用现有柔版印刷工艺无法获得这种动态印刷。相反，已经建议在柔版印刷加工设备下游提供单独的印刷站。单独的印刷站能够在线(inline)提供独特的印刷，例如通过实施喷墨技术来提供，从而允许在包装材料的区域处印刷独特的二维码或其他动态对象；通常，每个最终的包装容器都会有动态印刷。
动态印刷的位置，即由单独的印刷站印刷的图案，必须配准，以便其与柔版印刷工艺的印刷对准。为了允许动态印刷的可读性，柔性版印刷设计可以包括通常是未印刷的或提供有特定背景颜色的特定区域，以容纳动态印刷。如果动态印刷的位置未对准，则存在动态印刷的正确读取无法进行或至少变得更加困难的巨大风险。
动态印刷的正确定位受几个参数的影响。一个重要的因素是，包装材料在通过包装材料制造工厂，尤其是通过包括单独印刷站的装饰印刷装置时可能发生尺寸变化。例如，可能存在褶皱，这可能会需要调整动态印刷的位置。影响包装材料的卷材尺寸的另一个问题是湿度和包装材料的水分含量。特别是薄的包装材料会随着水分含量的变化(例如由于在柔版印刷工艺后立即施加干燥热量)而横向膨胀和收缩。由于卷材宽度相当大，如前所述多达12个通道，包装材料宽度的任何变化都可能导致动态印刷的错误定位，尤其是在外通道处的错误定位。需要考虑的另一个因素是包装材料的卷材的横向移动。这种移动通常被称为蛇行，并且导致整个包装材料的卷材的横向定位的微小偏移。
所有这些因素都可能影响印刷相对于包装材料装饰的定位。
因此，需要一种改进的用于印刷的方法和系统，即使包装材料的尺寸或位置在生产期间发生变化，该方法和系统也确保印刷图案相对于包装材料上已有特征的正确定位。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是至少部分地克服一个或多个上述限制。特别地，目的是自动确定要印刷的对象的正确位置，以及调整专用印刷单元，以便将对象印刷在包装材料的卷材上的所需位置处。
为了达到这些目的，提供了一个印刷站。印刷站被布置为用于包装材料制造系统中，并且包括被配置为在预设位置提供印刷的印刷单元。印刷站还包括检测单元，该检测单元布置在印刷单元的下游并且被配置为确定参考位置和所提供的印刷之间的实际横向距离。控制单元被配置为存储印刷和参考位置之间的期望横向距离，并且基于期望横向距离和实际横向距离之间的比较来调整后续印刷的预设位置。
可能有几个可以相互独立控制的印刷单元。
印刷站已被证明是有利的，因为可以基于包装材料上已有的参考特征来确定印刷的位置，并且因为印刷的任何未对准都将被立即检测和纠正，从而有效地减少了包装材料的缺陷量。
印刷站和使用这种印刷站的方法提供用于横向控制以印刷最终将在包装容器上可见的动态设计元素和/或标记(例如二维码)的在线配准系统。此处描述的印刷站通过显著减少设置时间和浪费来支持成本降低。印刷站用于印刷单元的闭环横向控制和在线单个通道收缩补偿。无论卷材收缩对包装材料的卷材的各个通道的影响如何，印刷站都证明能不断地在所需位置处印刷设计元素。
在一个实施方案中，参考位置是包装材料的参考特征的实际位置。这种参考特征可以例如是预印刷对象，例如折痕线印刷或配准标记。优选地，参考位置可以被确定为与参考特征的边缘或拐角相对应的横向位置。任选地，可以将参考位置确定为参考位置的中心位置。
印刷可以是动态印刷，即印刷的设计是非静态的，以便它在印刷操作期间变化。例如，两个连续的印刷并不相同，但在某种程度上有所不同。通过允许动态印刷，印刷可以被设计为向消费者提供信息。信息可以是明文或数字，但优选以二维码(例如QR码)提供信息。
在一个实施方案中，控制单元被配置为通过移动印刷单元的位置来调整后续印刷的预设位置。这已被证明是非常稳固的，因为可以以极高的精度控制印刷单元的线性运动。
印刷单元可以包括多个横向分布的印刷装置，每个印刷装置被配置为在独特的预设位置处提供印刷。这是有利的，因为印刷单元可与被制造为几个相邻的通道的包装材料的宽卷材一起使用。这也允许横向分布动态印刷，使得两个横向相邻的印刷可以由不同的印刷装置同时印刷，而印刷设计可以变化。
检测单元可以包括多个横向分布的检测装置，每个检测装置被配置为确定独特的参考位置和所提供的印刷之间的实际横向距离。对于包装材料的宽卷材，这已被证明是特别有利的。尤其是当包装材料的卷材的横向宽度发生变化时，例如作为由于包装材料的水分含量变化导致的效果，预设位置的调整在包装材料的宽度上(即对于不同的通道来说)不一定是恒定的。因此，每个预设位置的单独控制是优选的，并且通过提供几个独立的检测装置而变得可用。
根据第二方面，提供了一种包装材料制造系统。该包装制造系统包括装饰印刷系统和根据第一方面所述的印刷站。印刷站布置在装饰印刷系统的下游。
根据第三方面，提供了一种通过印刷站向包装材料提供印刷的方法。该方法包括致动印刷单元以在包装材料上的预设位置处提供印刷，确定包装材料上的参考位置与所提供的印刷之间的实际横向距离，以及基于参考位置和所提供的印刷之间的期望横向距离与实际横向距离之间的比较，调整后续印刷的预设位置。
该方法可以进一步包括通过印刷站进给包装材料的连续卷材，其中重复执行：致动印刷单元、确定实际横向距离和调整预设位置。因此，印刷站可用于直线生产，从而实现高印刷速度。
包装材料可以设置有多个连续的参考特征，每个参考特征限定独特的参考位置。对于这样的实施方案，对于通过印刷单元的每个参考特征重复执行：致动印刷单元以在包装材料上的预设位置处提供印刷。
致动印刷单元可以包括致动多个横向分布的印刷装置，每个印刷装置被配置为在独特的预设位置处提供印刷。
确定实际横向距离可以通过致动多个横向分布的检测装置来执行，每个检测装置被配置为确定独特的参考位置和所提供的印刷之间的实际横向距离。
根据第四方面，提供了一种用于制造包装材料的方法。该方法包括通过装饰印刷系统进给包装材料的卷材，从而为包装材料提供装饰，并且随后通过执行根据第三方面所述的方法向包装材料提供印刷。
本实用新型的其他目的、特征、方面和优点将从以下详细描述以及附图中显现。
附图说明
现在将参考附图通过示例的方式描述本实用新型的实施方案，其中
图1是根据一实施方案的包装材料制造系统的示意图；
图2是根据一实施方案的印刷站(其形成包装材料制造系统的一部分)的示意性侧视图；
图3是提供有装饰和动态印刷的包装材料的照片；
图4是根据一实施方案的用于包装材料的方法的示意图；
图5是根据一实施方案的用于提供动态印刷的方法的示意图；
图6是根据一实施方案的印刷站的俯视图；
图7是根据第一实施方案的通过印刷站处理的包装材料的示意图；以及
图8是根据第二实施方案的通过印刷站处理的包装材料的示意图。
具体实施方式
参考图1，示出了包装材料制造系统10。包装材料制造系统10包括装饰印刷系统20和布置在装饰印刷系统20下游的印刷站100。
包装材料12的卷材缠绕在卷筒14上，并沿方框箭头的方向连续供给通过包装材料制造系统10。包装材料12的卷材优选地预先制造为层压板，该层压板包括纸或纸板的本体层和热塑性塑料的外部不透液层，以及包含可热封的热塑性聚合物的一个或多个内层，以及阻挡层。
装饰印刷系统20优选地是柔版印刷系统，其包括一系列柔版印刷单元22a至22d。每个柔版印刷单元22a至22d包括印版滚筒24a至24d和压印滚筒26a至26d。印版滚筒24a至24d和相关联的压印滚筒26a至26d形成辊隙，包装材料12的卷材通过该辊隙进给，从而将油墨从印版滚筒24a至24d转移到包装材料12的卷材。在所示的示例中，示出了四个柔版印刷单元22a至22d。每个柔版印刷单元22a至22d负责特定颜色；在一个示例中，柔版印刷单元22a至22d提供CMYK颜色方案中的每一种。每个柔版印刷单元22a至22d可以包括附加部件，例如本领域公知的网纹辊和墨斗辊。
装饰印刷系统20任选地设置有干燥单元28。干燥单元28布置在柔版印刷单元22a至22d的下游。干燥单元28可通过向包装材料12的卷材提供IR辐射或热空气来操作，从而干燥包装材料12的卷材上的油墨。
应当注意，装饰印刷系统20不一定是柔版印刷系统，但是也可以使用其他众所周知的技术来为包装材料12的卷材提供装饰。
一旦包装材料12的卷材提供有装饰，它就通过印刷站100。印刷站100包括印刷单元110、布置在印刷单元110下游的检测单元130，以及控制单元150。控制单元150与印刷单元110和检测单元130连接，如图1中的箭头所示。任选地，印刷站100可以进一步包括布置在检测单元130下游的干燥单元170。干燥单元170优选为热空气供应器，将加热的空气流导向包装材料12的卷材。
在操作期间，并且如下面将进一步详细描述的，印刷站100被配置为以重复的方式向包装材料12的卷材提供印刷，以及确保印刷与装饰对准到现有技术无法达到的精度水平。有利地，印刷站100布置成与上游的装饰印刷系统20成在线。
如下文将解释的，印刷站100允许印刷单元的闭环横向控制。检测单元13(例如作为一个或多个线扫描仪或相机提供)被配置为测量装饰设计中的固定点到印刷中心之间的距离。可能的误差校正被循环回位置控制器(即控制单元150)，并且优选地同时检查所有通道。
在图2中，示出了印刷站100的更详细示例。包装材料12的卷材在通过印刷单元110之前被传送穿过各种辊。在进入印刷站后不立即通过印刷单元110的原因不仅是为了允许对包装材料12的卷材的张力的准确控制，而且还允许在包装材料制造过程中较早地施加的装饰的充分干燥，以及允许要在印刷站100内执行附加的包装材料处理，例如拼接、清洁和除尘等。
印刷单元110包括沿包装材料的卷材的行进方向间隔开的一个或多个印刷头112a至112c。检测单元130布置成紧邻印刷单元110的下游和一系列热空气干燥器170的上游。在离开印刷站100之后，包装材料12的卷材准备进行进一步处理，例如切割、卷绕等。
印刷站100允许对包装材料12的卷材的静态装饰印刷和动态内容物印刷(特别是关于与装饰设计相关的动态印刷的准确定位)的新颖且显著改进的组合。
在图3中示出了包装材料的部分。照片显示包装材料的外侧，该外侧印刷有装饰，以便向消费者提供信息和吸引人的设计。如图3所示，制造包装材料以形成储存杏仁奶的包装容器。
装饰设计覆盖整个包装材料并包括区域30。在该区域30内，印刷二维码40。在所示的示例中，区域30具有亮色，而二维码印刷40具有暗色。由于装饰的设计，印刷的码40的正确定位对于确保印刷的码40的可见性和可读性很重要。虽然装饰是使用装饰印刷系统20印刷的，但是二维码40是使用印刷站100印刷的。
现在转向图4，将简要描述用于制造包装材料的一般方法200。方法200优选地通过如上所述操作包装材料制造系统10来执行。方法200包括提供包装材料的第一步骤202。包装材料优选用于随后形成、填充和密封成单独的液体食品包装容器，并且通常包括纸或纸板的本体层和热塑性塑料的外部液密层，以及包含可热密封的热塑性聚合物的一个或多个内层。在接下来的步骤204中，将装饰印刷到包装材料的外侧。装饰优选设计有用于容纳印刷的至少一个区域，该印刷在后续步骤300中提供。
参考图5进一步描述提供印刷的该后续步骤300，图5提供了在印刷装饰之后向包装材料提供印刷(例如动态码)的方法的示意图。因此，方法300可以形成方法200的一部分。
作为基本原理，方法300优选地通过使用装饰设计的特征作为动态印刷的参考，以及动态印刷相对于装饰参考的实际定位的在线检测来操作。当检测到动态印刷的未对准时，调整后续动态印刷的位置。因此，方法300应用对动态印刷的位置的闭环控制。
从步骤302开始，确定印刷的期望位置。期望位置被存储为预设位置，并且优选地相对于2D坐标系来确定。在该坐标系中，参考特征的位置是众所周知的，使得印刷的期望位置相对于参考特征进行设置。如下文将解释的，参考特征优选地是包装材料的装饰特征。
在步骤304中，预设位置与参考特征之间的横向距离被确定为期望横向距离。这是自动完成的，无需对包装材料进行任何目视检查，因为参考特征的位置可从装饰设计文件中获得。
随着包装材料的卷材被传送通过印刷站100，在步骤306中，通过致动印刷站的印刷单元110在期望的预设位置处提供印刷。
一旦在步骤306中提供了印刷，在步骤308中捕获包含印刷和参考特征两者的图像数据。
根据该图像数据，在步骤310中确定印刷和参考特征之间的实际横向距离。在步骤312中将实际横向数据与期望横向距离进行比较，并且在步骤314中计算预设位置的任何调整。这个新计算的预设位置被反馈到方法300的初始步骤，这随着印刷站100的操作被连续地重复。因此，将立即检测到印刷的任何未对准，并且将通过方法300的闭环控制特性执行校正。
为了进一步理解印刷站100的功能，参考图6。这里，包装材料12的卷材的示意图由上示出。
假设包装材料12提供有装饰，并且在方框箭头的方向上被进给通过印刷站100。如前所阐释的，印刷站100包括印刷单元110、检测单元130、控制单元150和任选的干燥单元170。
包装材料12的宽度被选择成使得包装材料12被分成多个通道50。通道50最终将被分离以单独用于包装容器制造机器中，并且每个通道50的宽度对应于形成单个包装容器所需的包装材料12的卷材的总宽度。在所示的示例中，包装材料的卷材具有十二个通道50。每个通道50的装饰被纵向分成重复段52。被单个重复段52覆盖的包装材料12的卷材将最终形成单个包装容器。
从图6中可以看出，每个通道50的每个重复段52的装饰都提供有参考特征60。该参考特征60可以是各种类型，如参考图7和图8进一步解释的，但是应该可被检测单元130检测到并且在包装材料12的卷材上具有明确限定的位置。
印刷单元110在此被示为一个印刷头112，其延伸跨越包装材料12的卷材的宽度，即跨越所有通道50。然而，应当认识到，如图2所示，印刷单元110可以由几个纵向间隔开的印刷头112形成。
印刷单元110包括横向(即沿着包装材料12的卷材的宽度)间隔开的多个印刷装置114。每个印刷装置114被配置为向包装材料12的卷材提供印刷40，并且可以以喷墨印刷装置的形式存在。
控制单元150被配置为控制印刷装置114的操作。印刷装置114的致动通过确定印刷40的设计以及印刷40的位置来实现。由于喷墨技术的固有特性，印刷装置114能够在印刷站100的操作期间改变印刷设计，使得重复段52提供有动态印刷。
每个印刷40的位置通过限定预设位置来确定。预设位置最初由装饰设计限定，其通常可提供有旨在承载印刷40的区域30(见图3)。通过限定包装材料12的卷材的平面中的坐标系以及通过确定包装材料12的卷材的假定位置以及区域30的假定位置，确定印刷40的横向预设位置。尽管这里没有进一步详细解释，印刷40的纵向预设位置是通过以下确定的：确定包装材料12的卷材的速度、设置印刷装置112的致动的定时和调整定时以便纵向正确定位印刷40。
检测单元130被布置在印刷单元110的下游并且包括多个检测装置132。每个检测装置132优选地是照相机，该照相机被配置为在包装材料12的卷材通过检测装置132下方时捕捉其图像。然而，应该需要注意的是，检测单元130可以仅包括覆盖包装材料12的卷材的整个宽度(即所有通道50)的单个照相机。
根据捕获的图像，对于每个重复段52，计算印刷40和参考特征60之间的实际横向距离。控制单元150被进一步配置为将实际横向距离与印刷40和参考特征60之间的期望横向距离进行比较；该期望横向距离优选根据装饰设计数据确定。在实际横向距离与期望横向距离之间有任何偏差的情况下，控制单元150被配置为调整后续印刷40的预设位置，使得这些印刷被正确地定位在重复段52上。
优选地通过横向移动印刷单元110以校正印刷40相对于装饰(特别是相对于参考特征60)的未对准来执行印刷40的预设位置的调整。实际上，对于使用多个印刷装置114的实施方案，每个印刷装置114都可单独和/或独立地移动，使得可单独控制印刷装置114的位置。为此，每个印刷装置114可以设置有能够横向移位关联印刷装置114的位置的驱动单元(未示出)。优选地，驱动单元能够在亚毫米水平上调节横向位置。
重复段52的示例显示在图7和图8中。这些图显示了具有印刷装饰以及动态印刷40的包装材料12的卷材的部分。
从图7开始，将起点设置在包装材料12的卷材的横向边缘。参考特征60是印刷的K标记，即用于识别形成在包装材料上的折痕线对准的特定标记。当包装材料产生折痕时，通过在装饰印刷过程中将相同的K标记设计印刷到折痕线上，使特定的K标记折痕线在视觉上得到增强。起点和K标记中心之间的横向距离X由装饰设计数据确定，因此也由印刷40和参考特征60之间的期望横向距离确定。虽然实际横向距离Xc是使用印刷站100来测量的，但测得的横向距离Xc用于印刷站100的控制回路。
在图8中，还将起点设置在包装材料12的卷材的横向边缘处。参考特征60是包装材料上的配准标记，其优选在装饰印刷过程中印刷。起点和配准标记60的横向端部之间的横向距离X由装饰设计数据确定，因此也由印刷40和参考特征60之间的期望横向距离确定，因为该期望横向距离也由装饰设计数据确定。虽然实际横向距离Xc是使用印刷站100测量的，但测得的横向距离Xc用于印刷站100的控制回路。
如上所述，控制参数Xc被测量为印刷40和参考特征60之间的横向距离。在一个实施方案中，控制参数Xc是从参考特征60的横向端部到印刷40的中心测量的。在另一个实施方案中，控制参数Xc是从参考特征60的中心到印刷40的中心测量的。在又一个实施方案中，控制参数Xc是从参考特征60的横向端部到印刷40的横向端部测量的，或Xc是从参考特征60的中心到印刷40的横向端部测量的。
从以上描述可以看出，虽然已经描述和示出了本实用新型的各种实施方案，但是本实用新型不限于此，而是还可以在所附权利要求限定的主题的范围内以其他方式实施。

Claims (3)

1.用于包装材料制造系统的印刷站，所述印刷站(100)包括：
印刷单元(110)，其被配置为在所述包装材料(12)上的预设位置处提供印刷(40)，其中所述印刷单元(110)包括多个横向分布的印刷装置(114)，每个印刷装置(114)被配置为在独特的预设位置处提供印刷(40)，
检测单元(130)，其被布置在所述印刷单元(110)的下游并且被配置为确定参考位置和所提供的所述印刷(40)之间的实际横向距离(Xc)，以及
控制单元(150)，其被配置为存储所述印刷(40)和所述参考位置之间的期望横向距离，并且基于期望横向距离和所述实际横向距离(Xc)之间的比较来调整后续印刷(40)的预设位置，
其中所述控制单元(150)被配置为通过移动所述印刷单元(110)的位置来调整后续印刷(40)的预设位置。
2.根据权利要求1所述的印刷站，其中所述检测单元(130)包括多个横向分布的检测装置(132)，每个检测装置(132)被配置为确定独特的参考位置和所提供的印刷(40)之间的所述实际横向距离(Xc)。
3.包装材料制造系统，其包括装饰印刷系统(20)，以及布置在所述装饰印刷系统(20)下游的根据权利要求1至2中任一项所述的印刷站(100)。
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