DE10011059A1 - Siebdruckeinrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Siebdruckeinrichtung mit einer Druckrakel, die von einer einen Basisträger aufweisenden Haltevorrichtung gehalten wird, vorgeschlagen. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die Haltevorrichtung (3) einen beweglich gelagerten Schlitten und ein die Druckrakel (27) mit einer Anpresskraft beaufschlagendes Kraftelement (19) mit einer Kolben/-zylindereinheit umfasst, die - vorzugsweise über ein Ventil - mit einem Ausgleichsgefäß verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Siebdruckeinrichtung mit einer Druckrakel gemäss Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Siebdruckeinrichtungen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie dienen dazu, auf einen Gegenstand einen Aufdruck aufzubringen, wobei die Druckrakel die gewünschte Farbe durch ein Sieb auf die Ober­ fläche des zu bedruckenden Gegenstands aufbringt. Es hat sich herausgestellt, dass in vielen Fällen die Druckkraft, mit der die Druckrakel auf der zu bedruckenden Oberfläche aufliegt, nicht optimal ab­ stimmbar ist. Es können daher empfindliche Gegen­ stände beim Bedrucken beschädigt werden. Auch ist es möglich, dass aufgrund unregelmäßiger Druckkräf­ te das Druckergebnis nicht einwandfrei ist, weil die Farbe nicht gleichmäßig auf die zu bedruckende Oberfläche aufgetragen wird. Es ergeben sich daher Passungenauigkeiten, unterschiedliche Druckbildlän­ gen und ein erhöhter Siebverschleiß.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Siebdruck­ einrichtung zu schaffen, die diese Nachteile beim Bedrucken sowohl von unrunden Oberflächen als auch von unebenen Gegenständen nicht aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Siebdruckein­ richtung mit einer Druckrakel vorgeschlagen, die die in Anspruch 1 genannten Merkmale umfasst. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die Druckrakel an einer Haltevorrichtung angebracht ist, die einen beweglich gelagerten Schlitten und ein Kraftelement umfasst, die die Rakel mit einer Anpresskraft be­ aufschlagt. Die Druckrakel ist an dem Schlitten an­ gebracht und wird daher von dem Kraftelement mit einer Anpresskraft beaufschlagt, das eine Kolben/­ Zylindereinheit umfasst. Es ist damit möglich, die Anpresskraft mit einem geeigneten Fluid auf einfa­ che Weise aufzubringen. Da die Kolben/Zylinderein­ heit mit einem Ausgleichsgefäß verbunden ist, sind Ausgleichsbewegungen der Druckrakel auch bei einer gegebenen Anpresskraft möglich. Dies führt zu einem besonders gleichmäßigen Druckbild. Durch die Aus­ gleichsbewegung werden außerdem Beschädigungen emp­ findlicher Gegenstände vermieden.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übri­ gen Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich­ nung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen Teil einer Siebdruckeinrich­ tung in Seitenansicht;

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Siebdruck­ einrichtung in Vorderansicht und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Siebdruckeinrich­ tung.

Fig. 1 zeigt einen Teil einer Siebdruckeinrichtung 1 in Seitenansicht. Erkennbar ist eine Haltevorrichtung 3, die einen Basisträger 5 umfasst, der auf geeignete Weise verankert ist. An seinem Ende ist eine Schiene 7 angebracht, die bei der hier ge­ wählten Darstellung senkrecht von oben nach unten verläuft. An dieser ist ein beweglich gelagerter Schlitten 9 angebracht, der, wie durch die Doppel­ pfeile 11 und 13 dargestellt, nach oben und unten entlang der Schiene 7 verfahrbar ist. Der Schlitten 9 ist mit einer Basisplatte 15 versehen, die über einen Befestigungsarm 17 mit einem Kraftelement 19 verbunden ist.

An der Basisplatte 15 ist ein Rakelträger 21 ver­ schieblich gelagert. Mittels einer Einstellvorrich­ tung 23 ist die gewünschte Position des Rakelträ­ gers 21 auf der Basisplatte 15 einstellbar. Er kann gegebenenfalls auch in dieser Position mittels einer Feststellungseinrichtung 25 fixiert werden, falls die Haltekräfte der Einstellvorrichtung 23 dazu nicht ausreichen.

An der Unterseite des Rakelträgers 21 ist eine Hal­ terung 26 für eine Druckrakel 27 auf geeignete Weise befestigt, die dazu dient, mittels eines spe­ ziellen Siebes ein Farbmuster auf einen zu bedru­ ckenden Gegenstand 29 aufzubringen. Die Halterung 26 ist mit federnd gelagerten Ausgleichselementen beziehungsweise Druckstücken D, D' versehen, die die exakte Ausrichtung der Druckrakel 27 gegenüber der zu bedruckenden Oberfläche gewährleisten und damit das Druckergebnis noch weiter verbessern.

Das Kraftelement 19 weist ein Gehäuse 31 auf, das fest mit dem Basisträger 5, hier mit der daran befestigten Schiene 7 verbunden ist. Aus dem Gehäuse 31 ragt eine Kolbenstange 33 einer Kolben/Zylin­ dereinheit, die gegenüber diesem entlang der Mit­ telachse 35 des Gehäuses 31 beweglich ist und über ein geeignetes Befestigungsmittel, hier über eine Schraube 37, mit dem Befestigungsarm 17 und damit mit dem Schlitten 9 fest verbunden ist.

Aufgrund dieser Ausgestaltung ergibt sich eine Be­ weglichkeit des Schlittens 9 nicht nur gegenüber der Schiene 7 sondern auch gegenüber dem Gehäuse 31 des Kraftelements 19. Wird der Schlitten 9, wie durch die Pfeile 11 und 13 angedeutet, auf- und ab­ bewegt, so wird durch die Kopplung die Kolbenstange 33 ebenfalls auf- und abbewegt.

Die Kolben/Zylindereinheit des Kraftelements 19 ist über eine hier nur angedeutete Leitung L mit einem Ausgleichsgefäß 40 verbunden. Der Druck in dem Aus­ gleichsgefäß 40 kann über ein Manometer 40a gemes­ sen und mit einem vorzugsweise genauen Druckregler 40b voreingestellt werden.

Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 rechts angeordnete Vorderseite der Siebdruckeinrichtung 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, so dass in soweit auf die Beschreibung anhand von Fig. 1 verwiesen wird.

Aus der hier gewählten Darstellung ist ersichtlich, dass die Unterkante 39 der Druckrakel 27 mittig ge­ genüber einem zu bedruckenden Gegenstand 29 ange­ ordnet ist, dessen Außenfläche im Querschnitt hier beispielhaft oval ausgebildet, also nicht vollständig zylindrisch ist. Durch einen Pfeil 41 ist ange­ deutet, dass bei einem Druckvorgang der Gegenstand 29 gegen den Uhrzeigersinn in Rotation versetzt wird, während die Druckrakel 27 Druckfarbe auf die Außenfläche des Gegenstands 29 aufbringt. Dazu wird die Druckrakel mittels der vorzugsweise als Kol­ ben/Zylindereinheit ausgebildeten Halterung 26 auf die Oberfläche des Gegenstands 29 abgesenkt. Bei einem Druckvorgang wird zwischen Druckrakel 27 und Gegenstand 29 ein Sieb geführt.

In einem Abstand zur Druckrakel 27 ist eine Flutra­ kel 43 vorgesehen, die nach einem Druckvorgang die Farbe auf dem Sieb wieder verteilt. Die Funktion von Druck- und Flutrakel sind grundsätzlich be­ kannt, so dass auf das Siebdruckverfahren hier nicht näher eingegangen wird.

Aus der Vorderansicht gemäss Fig. 2 ist ersicht­ lich, dass auch die Flutrakel 43 mittels eines ge­ eigneten Trägers 45 an der Basisplatte 15 des Schlitten 9 angebracht ist. Dem vorzugsweise eben­ falls als Kolben/Zylindereinheit ausgebildeten Trä­ ger 45 kann - wie hier dargestellt - eine eigene Ein­ stellvorrichtung 23' zugeordnet sein, um eine unab­ hängige Höheneinstellung der Druckrakel 27 und der Flutrakel 43 zu ermöglichen.

Fig. 3 zeigt schließlich die Siebdruckeinrichtung 1 in Draufsicht. Teile, die anhand der Fig. 1 und 2 bereits erläutert wurden, sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, so dass auf deren Beschrei­ bung oben verwiesen wird.

Aus der Draufsicht ist der Basisträger 5 ersicht­ lich, an dem die Schiene 7 befestigt ist, auf der der Schlitten 9 senkrecht zur Bildebene auf und ab beweglich angebracht ist.

Die hier gewählte Ansicht zeigt, dass auch dem Trä­ ger 45 der Flutrakel 43 eine Feststelleinrichtung 25' zugeordnet ist, deren Funktion anhand von Fig. 1 bereits erläutert wurde.

Deutlich ist hier der Befestigungsarm 17 erkennbar, an dem die Kolbenstange 33 mittels der Schraube 37 verbunden ist, und der an der Basisplatte 15 des Schlittens 9 befestigt ist.

Das anhand von Fig. 1 erläuterte Kraftelement 19 weist die Kolben/Zylindereinheit mit der Kolben­ stange 33 auf. Vorzugsweise wird ein Pneumatikzy­ linder eingesetzt, das heißt, die Kolbenstange 33 ist mit einem Kolben gekoppelt, der innerhalb des Pneumatikzylinders zwei Kammern voneinander trennt. Eine derartige Pneumatikzylindereinrichtung ist be­ kannt, so dass hier nur auf deren Grundfunktion eingegangen wird.

Bei einer Aufwärtsbewegung der Kolbenstange 33 mit dem Kolben in Richtung des Pfeils 11 wird der Druck in der oberhalb des Kolbens liegenden Kammer er­ höht. Das in diese Kammer gegebene Luftkissen ist kompressibel, so dass Ausgleichsbewegungen der Druckrakel 27 möglich sind. Der durch die Kammer realisierte Druckraum ist über die Leitung L mit einem Ausgleichsgefäß 40 verbunden, in das das ver­ drängte Medium, hier ein gasförmiges Medium, abfließen kann. Es ist zusätzlich auch möglich, den unterhalb des Kolbens liegenden Druckraum, der nor­ malerweise mit der Atmosphäre verbunden ist, mit einem Ausgleichsgefäß zu verbinden. Es ist überdies denkbar, einen oder beide Druckräume mit einer Ü­ berdruckquelle zu verbinden, um gezielt einen Druck aufzubauen und damit die auf die Kolbenstange 33 wirkenden Kräfte einzustellen.

Auf diese Weise ist es möglich, über die Kolben­ stange 33, den Befestigungsarm 17 und den Schlitten 9 beziehungsweise die Basisplatte 15 die Bewegung der Druckrakel 27 zu beeinflussen und die durch einen Pfeil D angedeutete Anpress- beziehungsweise Druckkraft, die die Druckrakel 27 auf den zu be­ druckenden Gegenstand 29 ausübt, einzustellen.

Die Grundeinstellung der Druckrakel 27 gegenüber dem zu bedruckenden Gegenstand 29 kann mit Hilfe der Einstellvorrichtung 23 vorgewählt werden. Denk­ bar ist es im übrigen auch, den Abstand zwischen dem Basisträger 5 und dem Gegenstand 29 zu verän­ dern. Insbesondere muss die Druckrakel 27 zum Be­ drucken des Gegenstands 29 mit dessen Oberfläche in Berührung treten, wobei die Druckkraft einstellbar ist.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist es auf einfache Weise möglich, mehrere Kraftelemente 19 mit einer einzigen Druckquelle beziehungsweise einem Ausgleichsgefäß zu verbinden und in mehreren Druckstationen einer Siebdruckeinrichtung den glei­ chen Anpressdruck beziehungsweise die gleichen Druckkräfte zu gewährleisten. Mehrere Druckrakel 27 können also zentral so beeinflusst werden, dass bei allen gleiche Anpresskräfte gegeben sind.

Sollten dem Kraftelement 19 noch Sensoren zugeord­ net sein, könnten Regelkreise aufgebaut werden, um dezentral die durch den Pfeil D angedeutete Anpress- beziehungsweise Druckkraft einzustellen.

Im Folgenden wird auf die Einstellung der auf den zu bedruckenden Gegenstand ausgeübten Anpress- be­ ziehungsweise Druckkraft der Druckrakel 27 näher eingegangen:

Zum Bedrucken eines Gegenstands wird die Druckrakel 27 zunächst mithilfe des Rakelträgers 21 auf die Oberfläche des Gegenstands 29 abgesenkt. Besonders einfach kann dieser Vorgang ausgeführt werden, wenn der Rakelträger 21 als Kolben/Zylindereinheit aus­ gebildet ist. Denkbar ist es jedoch auch, hier einen Schritt-, Linearmotor oder dergleichen vorzu­ sehen.

Mithilfe des Kraftelements 19 wird die Anpress- be­ ziehungsweise Druckkraft der Druckrakel einge­ stellt, indem der Druck, der oberhalb des an der Kolbenstange 33 befestigten Kolbens innerhalb Kol­ ben/Zylindereinheit des Kraftelements 19 einge­ stellt wird. Je höher der Druck oberhalb des Kol­ bens ist, umso höher ist die Kraft, die die Kolben­ stange 33 nach unten drückt.

Der Druck in der oberen Kammer wird mithilfe des Druckreglers 40b vorgegeben. Er kann mittels des Manometers 40a kontrolliert werden. Durch den Druckregler 40b wird im Ausgleichsgefäß 40 ein Druck vorgegeben, der über die Leitung L in die obere Kammer, also in die Kammer oberhalb des Kol­ bens, an der Kolbenstange 33 geleitet wird.

Die gewünschte Anpresskraft wird beispielsweise mit einem Druck p1 eingestellt, wobei die Kammer ober­ halb des an der Kolbenstange 33 angebrachten Kol­ bens ein Volumen V1 aufweist. Wird die Druckrakel 27 während eines Druckvorgangs nicht verlagert, so bewegt sich auch der an der Kolbenstange 33 ange­ brachte Kolben nicht. Das Volumen V1 bleibt kon­ stant.

Wird aufgrund einer Exzentrizität oder Unebenheit des zu bedruckenden Gegenstands 29 die Druckrakel in Richtung des Pfeils 11 nach oben bewegt, so ver­ kleinert sich das Volumen in der Kammer oberhalb des Kolbens und nimmt das Volumen V2 ein. Das Medi­ um innerhalb der Kammer wird komprimiert, so dass sich ein Druck p2 einstellt, der größer ist als der Druck p1.

Bei Unebenheiten ergibt sich also bei konstanter Temperatur das folgende Verhältnis:

p1/p2 = V2/V1.

Dadurch, dass die Kammer oberhalb des an der Kol­ benstange 33 befestigten Kolbens mit dem Aus­ gleichsgefäß 40 verbunden ist, ergibt sich folgen­ des: Das Ausgleichsgefäß hat ein Volumen Va, das wesentlich größer ist als die bei einer Bewegung der Rakel 27 eintretende Druckdifferenz. Es ergibt sich damit die folgende Relation:

(V1 - V2)/Va ≈ 0.

Wenn also das Volumen Va des Ausgleichsgefäßes 40 wesentlich größer ist als die bei einer Bewegung der Rakel 27 eintretende Volumendifferenz, ist die bei einer Bewegung der Rakel eintretende Druckdif­ ferenz ebenfalls sehr klein, bei entsprechender Wahl der Volumina praktisch Null. Mit anderer Wor­ ten: Der in der Kammer oberhalb des an der Kolben­ stange 33 angebrachten Kolbens herrschende Druck, der die Anpresskraft beziehungsweise Druckkraft der Rakel an den zu bedruckenden Gegenstand bewirkt, bleibt bei kleinen Bewegungen der Rakel und bei sich damit ergebenden kleinen Volumendifferenzen innerhalb der Kammer etwa gleich. Die Anpress- be­ ziehungsweise Druckkraft der Rakel ist damit durch das Zusammenspiel des Kraftelements 19 mit dem Aus­ gleichsgefäß 40 und mit dem Druckregler 40b sehr genau einstellbar und ändert sich auch bei Uneben­ heiten des zu bedruckenden Gegenstands nur unwe­ sentlich. Bei mehreren hintereinander erfolgenden Druckvorgängen ergibt sich damit eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit. Werden die Druckeinrichtungen 1 der hier beschriebenen Art für verschiedene Druckfarben innerhalb einer Druckeinheit einge­ setzt, so lässt sich an den mehreren Siebdruckein­ richtungen dieser Druckeinheit die Anpress- bezie­ hungsweise Druckkraft der verschiedenen Druckrakel 27 sehr genau und auf im Wesentlichen gleiche Werte einstellen.

Die an der Halterung 26 vorgesehenen Druckstücke D und D' tragen zusätzlich zur Vergleichmäßigung des Farbauftrags bei, weil sie kleinste Bewegungen der Druckrakel 27, die auf Unebenheiten des zu be­ druckenden Gegenstands 29 beruhen, ausgleichen kön­ nen.

Aus den Erläuterungen zu dem Kraftelement 19 bezie­ hungsweise zu den Volumenverhältnissen innerhalb der Kolben/Zylindereinheit des Kraftelements 19 ist ersichtlich, dass bei einer Aufwärtsbewegung der Druckrakel 27 der Druck oberhalb des an der Kolben­ stange 33 befestigten Kolbens ansteigt. Es findet eine Verdrängung des hier vorhandenen Mediums über die Leitung L in das Ausgleichsgefäß 40 statt. Auf­ grund der Tatsache, dass das Volumen des Aus­ gleichsgefäßes wesentlich größer ist als die bei einer Bewegung der Druckrakel 27 gegebene Druckdif­ ferenz, kann die durch den Druck in der Kammer oberhalb des Kolbens eingestellte Anpress- bezie­ hungsweise Druckkraft eingestellt werden.

Es ist jedoch auch möglich, das Ausgleichsgefäß mit der Kammer unterhalb des an der Kolbenstange 33 be­ festigten Kolbens zu verbinden und im Ausgleichsge­ fäß 40a einen Unterdruck aufzubauen, der den Kolben und damit die Kolbenstange 33 nach unten zieht, da­ mit auch die Druckrakel 27 gegen den zu bedrucken­ den Gegenstand drückt. Durch den mittels des Druck­ reglers 40b einstellbaren Unterdruck kann in diesem Fall die Anpress- beziehungsweise Druckkraft der Druckrakel 27 eingestellt werden. Entsprechend groß muss das Volumen Va im Ausgleichsgefäß 40 sein, um eine gleichmäßige Anpress- beziehungsweise Druck­ kraft sicherzustellen, wenn der Kolben durch eine Bewegung der Druckrakel 27 bewegt wird. Auch hier gilt dann, dass die durch die Bewegung erzeugte Volumendifferenz wesentlich kleiner sein muss als das Volumen Va im Ausgleichsgefäß.

Insgesamt zeigt sich, dass es mit der hier darge­ stellten Siebdruckeinrichtung 1 ohne weiteres mög­ lich ist, die durch die Druckrakel ausgeübte An­ presskraft leicht auf einen Druckvorgang abzustim­ men. Dabei können die Anpresskräfte so eingestellt werden, dass auch empfindliche Gegenstände problem­ los bedruckt werden können. Durch die Auslegung des Ausgleichsgefäßes, einerseits durch dessen relativ grosses Volumen und andererseits möglicherweise durch ein Überdruckventil, ist es möglich, die An­ presskräfte, die von der Druckrakel ausgeübt wer­ den, auf einen Maximalwert zu begrenzen, der für einen bestimmten Druckvorgang noch hinnehmbar ist. Überdies ist ersichtlich, dass mit der hier darge­ stellten Siebdruckeinrichtung 1 auf diese Weise auch Gegenstände 29 bedruckt werden können, deren Oberfläche von einer zylindrischen Form abweicht, oder ebene Gegenstände, die nicht vollständig eben ausgebildet sind. Dies ist deshalb möglich, weil die Druckrakel beim Ausführen eines Drucks einer unebenen beziehungsweise nicht exakt runden Ober­ fläche folgen kann und eine gleichmäßige Anpress­ kraft der Druckrakel auf der zu bedruckenden Ober­ fläche gewährleistet ist. Es ist möglich, mit dem Kraftelement 19 die gewünschten Druckkräfte durch Einstellung der Anpresskraft der Druckrakel 27 vor­ zugeben und einzuhalten, dies auch dann, wenn an eine Druckeinheit mehrere der hier beschriebenen Siebdruckeinrichtungen für Mehrfarbendrucke einge­ setzt werden. Dabei ist die Siebdruckeinrichtung einfach und unkompliziert aufgebaut, so dass keine besonderen Servicearbeiten anfallen.

Claims (5)

1. Siebdruckeinrichtung mit einer Druckrakel, die von einer einen Basisträger aufweisenden Haltevor­ richtung gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (3) einen beweglich gela­ gerten Schlitten (9) und ein die Druckrakel (27) mit einer Anpresskraft beaufschlagendes Kraftele­ ment (19) mit einer Kolben/Zylindereinheit umfasst, die - vorzugsweise über ein Ventil - mit einem Aus­ gleichsgefäß verbunden ist.

2. Siebdruckeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben/Zylindereinheit einen Pneumatikzylinder umfasst.

3. Siebdruckeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (3) zur Erzeugung einer vorgebbaren Druckkraft ein­ stellbar ausgebildet ist und eine Einstellvorrich­ tung (23, 23') aufweist.

4. Siebdruckeinrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftelement (19) und der Schlitten (7) an dem Ba­ sisträger (5) anbringbar sind.

5. Siebdruckeinrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flutrakel (43) vorgesehen ist, die am Schlitten (7) anbringbar ist.