DE10146820A1 - Dekoriervorrichtung und Verfahren zum Dekorieren von Oberflächen - Google Patents

Dekoriervorrichtung und Verfahren zum Dekorieren von Oberflächen

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dekoriervorrichtung für Oberflächen von Verschlusskappen und ein Verfahren zum Dekorieren von Oberflächen von Verschlusskappen, mit einer Transporteinrichtung für die Verschlusskappen, einem ersten und einem zweiten Sensor zum Erfassen der Transportgeschwindigkeit und der Position der zu dekorierenden Verschlusskappe, einer Laserstation mit mindestens einem Laser zum Dekorieren der Verschlusskappe mittels des Laserstrahls, wobei die Steuereinrichtung des Laserstrahls mit den ersten und zweiten Sensoren verbunden ist und die Informationen der Sensoren mit den Steuerinformationen für den Laserstrahl verknüpft sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dekoriervorrichtung für Oberflächen von Verschlusskappen, insbesondere Getränkeflaschenschraubverschlusskappen, mit einer Transporteinrichtung für die Verschlusskappen, einem Sensor zum Erfassen der Position der zu bearbeitenden Verschlusskappe und einer Laserstation mit einem Laser zum Bearbeiten der Verschlusskappe mittels des Laserstrahls.
  • Es ist bekannt, dass Verschlusskappen mittels eines Lasers markiert werden. Dies bedeutet, dass die Verschlusskappe mittels eines hochenergetischen Laserstrahls für extrem kurze Zeit durch eine Maske hindurch bestrahlt wird. Über die Maske wird die zu markierende Information bestimmt. Mittels des Laserstrahls wird weder die Information noch ein Bild erzeugt, sondern der Laserstrahl dient lediglich zum Beleuchten der Maske. Die Maske kann mit einem eine Information enthaltenden Diapositiv verglichen werden, welches mittels einer Strahlungsquelle angestrahlt wird. Die Information wird dann auf den zu bearbeitenden Gegenstand aufgestrahlt und aufgrund des hochenergetischen Laserstrahls in die Oberfläche eingebrannt.
  • Da der hochenergetische Laserstrahl nur für eine sehr kurze Zeit benötigt wird, können die zu bearbeitenden Gegenstände, falls sie geringe Tansportgeschwindigkeiten aufweisen, auch während des Transports markiert werden. Die mittels der Maske aufgebrachte Information entspricht zwar keinen hohen Anforderungen an Schärfe und Genauigkeit, jedoch kann mit ihr das Herstellungsdatum, der Herstellungsort, Produktionsinformationen usw. auf den bewegten Gegenstand aufgebracht werden.
  • Im Gegensatz zu diesem Markiervorgang ist auch das Dekorieren von Gegenständen bekannt, bei welchem jedoch keine Maske verwendet wird, da durch die Ablenkung des Laserstrahls das aufzubringende Dekor erzeugt wird. Es wird also mittels des Laserstrahls der Bildaufbau bewirkt. Dies hat den Vorteil, dass die Qualität des Dekors im Hinblick auf Schärfe und Feinheit wesentlich besser ist als beim Markieren von Gegenständen, außerdem können unterschiedliche Informationen (Personalisierung) aufgebracht werden, da diese nicht durch eine starre Maske bestimmt werden. Als nachteilig wird jedoch angesehen, dass der Bildaufbau beim Dekorieren von Gegenständen relativ lange dauert, so dass dies nicht während dem Transport der Verschlusskappen erfolgen kann. Der Transport muss deshalb unterbrochen werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Dekorieren von Oberflächen von Verschlusskappen und/oder ein Verfahren zum Dekorieren von Oberflächen von Verschlusskappen bereitzustellen, bei welcher bzw. bei welchem die Zeitspanne zwischen Eintritt der Verschlusskappe in die und Austritt der Verschlusskappe aus der Dekoriervorrichtung weniger Zeit beansprucht.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Dekoriervorrichtung für Oberflächen von Verschlusskappen erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Dekoriervorrichtung eine Transporteinrichtung für die Verschlusskappen, einen ersten Sensor zum Erfassen der Transportgeschwindigkeit der Verschlusskappen, einen zweiten Sensor zum Erfassen der Position der zu dekorierenden Veschlusskappe, eine Laserstation mit mindestens einem Laser zum Dekorieren der Verschlusskappe mittels des Laserstrahls aufweist, wobei die Steuereinrichtung des Laserstrahls mit dem ersten und dem zweiten Sensor verbunden ist, und die Informationen der Sensoren mit der Steuerinformation für den Laserstrahl verknüpft sind.
  • Bei der erfindungsgemäßen Dekoriervorrichtung wird der Transport der zu dekorierenden Verschlusskappen nicht mehr unterbrochen. Die Verschlusskappen werden während des Transports innerhalb der Laserstation dekoriert. Zur Erfassung der Transportgeschwindigkeit der zu dekorierenden Verschlusskappe dient ein erster Sensor und zur Feststellung der Position der zu dekorierenden Verschlusskappe dient ein zweiter Sensor, wobei die Daten dieser beiden Sensoren mit den Informationen zur Ansteuerung des Laserstrahls verknüpft werden, so dass der Laserstrahl mit der gleichen Geschwindigkeit mittransportiert wird, so dass keine Relativgeschwindigkeit zwischen dem zu dekorierenden Gegenstand und dem zu erzeugenden Bild entsteht. Die Bewegungskoordinaten der zu dekorierenden Verschlusskappe werden also den Steuerkoordinaten für den Laserstrahl überlagert.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Dekoriervorrichtung besteht darin, dass die zu dekorierenden Verschlusskappen wesentlich kürzer innerhalb der Laserstation verbleiben und die Dekoriervorrichtung deshalb in eine Anlage zum Herstellen derartiger Verschlusskappen oder eine Abfüllanlage problemlos integriert werden kann. Der Produktionsfluss wird durch die Dekoriervorrichtung nicht gestört bzw. verlangsamt.
  • Erfindungsgemäß ist der Laser stationär angeordnet. Durch diese Maßnahme kann eine wesentlich höhere Konturschärfe erzielt werden, da der Laser zusammen mit den Umlenkspiegeln sowie dem Fokussierobjektiv erschütterungsfrei montiert ist.
  • Vorzugsweise ist der Laser ein Festkörperlaser, z. B. ein YAG- Laser, ein Gaslaser, z. B. ein CO2- oder HeNe-Laser, ein Flüssigkeitslaser oder ein Halbleiterlaser. Durch Verwendung des entsprechenden Lasers können optimale Ergebnisse beim Dekorieren der Verschlusskappe erzielt werden bzw. kann die Auswahl des Lasers auf den Werkstoff der Verschlusskappe abgestimmt bzw. an das aufzubringende Design abgestimmt werden.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Transporteinrichtung in Transportrichtung vor der Laserstation eine Weiche zum mehrbahnigen Transport der Verschlusskappen durch die Laserstation aufweist. Dieser mehrbahnige Transport hat den wesentlichen Vorteil, dass dadurch die Transportgeschwindigkeit der Verschlusskappen reduziert wird, so dass einerseits die Qualität des Dekors erhöht, andererseits der Gesamtdurchsatz an Verschlusskappen gesteigert wird. Auf diese Weise kann die Laserstation nahezu an jede Transportgeschwindigkeit angepasst werden.
  • Bevorzugterweise ist bei einem mehrbahnigen Transport von Veschlusskappen jeder Transportbahn ein Laser zugeordnet. Dies hat neben einer Leistungssteigerung der Laserstation außerdem den Vorteil, dass die Verschlusskappen mit unterschiedlichen Dekors versehen werden können, ohne dass die Laseransteuerung einen Dateiwechsel durchführen muss.
  • Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Dekoriervorrichtung eine eigene Transporteinrichtung für die Verschlusskappen aufweist, und insbesondere alle Verschlusskappen gleichmäßig und mit gleicher Geschwindigkeit durch die Dekoriervorrichtung transportiert werden.
  • Die eingangs genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch mit einem Verfahren zum Dekorieren von Oberflächen von Verschlusskappen, insbesondere von Getränkeflaschenschraubverschlusskappen gelöst, bei dem die Verschlusskappen mittels einer Transporteinrichtung transportiert werden, die Geschwindigkeit und die Position der zu dekorierenden Verschlusskappe ermittelt wird und die Verschlusskappe während des Transports mittels eines Lasers innerhalb einer Laserstation dekoriert wird.
  • Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren stellen sich die obengenannten Vorteile ein, welche sind, dass der Produktionsablauf beim Herstellen der Verschlusskappen nicht gestört wird bzw. das erfindungsgemäße Verfahren direkt in die Herstellvorrichtung oder eine Abfüllstation integriert werden kann und dass mit hoher Geschwindigkeit ein präzises Dekor auf die Verschlusskappen aufgebracht werden kann.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Dekoration mittels eines die zu dekorierende Fläche überfahrenden Laserstrahls erzeugt. Anders als beim Markieren einer Oberfläche, bei welcher ein hochenergetischer Laserstrahl durch eine Maske hindurch auf die zu dekorierende Oberfläche gelenkt wird, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Dekoration mittels des Laserstrahls ohne Maske erzeugt. Dabei wird der Laserstrahl auf der zu dekorierenden Fläche verfahren.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die der Transportgeschwindigkeit entsprechenden Informationen den Informationen der Steuereinrichtung für den Laserstrahl überlagert. Sowohl die Informationen über die Transportgeschwindigkeit als auch die Informationen über die Position der Verschlusskappe werden mittels Sensoren ermittelt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
  • In der Zeichnung zeigen:
  • Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Laserstation;
  • Fig. 2 eine Draufsicht auf die Laserstation gemäß Fig. 1; und
  • Fig. 3 eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform einer Laserstation.
  • In der Fig. 1 ist eine insgesamt mit 10 bezeichnete Laserstation dargestellt, in welcher ein Laser 12 vorgesehen ist. Dieser Laser 12 sendet einen Laserstrahl 14 aus, der auf einen ersten Scanner bzw. Umlenkspiegel 16 auftrifft, von dem er in Richtung eines zweiten Scanners bzw. Umlenkspiegels 18 abgelenkt wird. Der zweite Umlenkspiegel 18 lenkt den Laserstrahl 14 in Richtung eines Fokussierobjektivs 20 ab, welches den Laserstrahl 14 punktgenau auf die Oberfläche einer Verschlusskappe 21 lenkt. Die beiden Umlenkspiegel 16 und 18 werden von geeigneten Antrieben 22 und 24 bewegt und verstellt. Die Steuerdaten erhalten die Antrieben 22 und 24 von einer Steuereinrichtung 26, die ihrerseits mit einem ersten Sensor 28 und einem zweiten Sensor 30 verbunden ist. Der erste Sensor 28 erfasst die Transportgeschwindigkeit der Verschlusskappe 21, wohingegen der zweite Sensor 30 die Position der zu dekorierenden Verschlusskappe 21 ermittelt. Mit den Pfeilen 32 ist die Transportrichtung dargestellt. Außerdem ist mit dem Bezugspfeil 34 eine Transporteinrichtung angedeutet, welche von einem Band, einer Kette, Zahnriemen o. dergl. gebildet werden kann und welche Teil der Dekoriervorrichtung ist.
  • Die Fig. 2 zeigt die Laserstation 10 in Draufsicht, wobei deutlich erkennbar ist, dass die Verschlusskappen 21 vom Eintritt in die Laserstation 10 bis zum Austritt zwischen zwei umlaufenden Transportbändern 36 gleichmäßig schlupffrei transportiert und gehalten werden, so dass sie vom Laserstrahl 14 des Lasers 12 dekoriert werden können.
  • Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 befindet sich vor der Laserstation 10' eine Weiche 38, welche die einspurige Transportbahn in zwei Spuren 40 und 42 aufteilt, wodurch die Transportgeschwindigkeit der Verschlusskappen 21 innerhalb der Laserstation 10' auf 50% verringert wird. Die Veschlusskappen 21 der einen Spur werden vom Laserstrahl eines ersten Lasers 12' und die Verschlusskappen 21 der zweiten Spur 42 werden von einem Laserstrahl eines zweiten Lasers 12" dekoriert. Auch bei dieser Variante werden die Verschlusskappen 21 innerhalb der Laserstation 10' von Transportbändern 36 geführt und schlupffrei gehalten.

Claims (11)

1. Dekoriervorrichtung für Oberflächen von Verschlusskappen (21), insbesondere Getränkeflaschenschraubverschlusskappen, mit einer Transporteinrichtung (34) für die Verschlusskappen (21), einem ersten Sensor (28) zum Erfassen der Transportgeschwindigkeit der Verschlusskappen (21), einem zweiten Sensor (30) zum Erfassen der Position der zu dekorierenden Verschlusskappe (21), einer Laserstation (10) mit mindestens einem Laser (12) zum Dekorieren der Verschlusskappe (21) mittels des Laserstrahls (14), wobei die Steuereinrichtung (26) für den Laserstrahl (14) mit dem ersten und dem zweiten Sensor (28, 30) verbunden ist und die Informationen der Sensoren (28, 30) mit den Steuerinformationen für den Laserstrahl (14) verknüpft sind.
2. Dekoriervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (12) stationär ist.
3. Dekoriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (12) ein Festkörperlaser (z. B. YAG-Laser), ein Gaslaser (z. B. CO2- oder HeNe-Laser), ein Flüssigkeitslaser oder ein Halbleiterlaser ist.
4. Dekoriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (34) in Transportrichtung (32) vor der Laserstation (10) eine Weiche (38) zum mehrbahnigen Transport der Verschlusskappen (21) durch die Laserstation (10) aufweist.
5. Dekoriervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Transportbahn (Spur 40, Spur 42) ein Laser (12) zugeordnet ist.
6. Dekoriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (34) Teil der Dekoriervorrichtung ist und mit Transporteinrichtungen vor- und/oder nachgeschalteter Einrichtungen koppelbar ist.
7. Dekoriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (28 und 30) in einem einzigen Sensor vereint sind.
8. Verfahren zum Dekorieren von Oberflächen von Verschlusskappen (21), insbesondere Getränkeflaschenschraubverschlusskappen, wobei die Verschlusskappen (21) mittels einer Transporteinrichtung (34) transportiert werden, die Geschwindigkeit und die Position der zu dekorierenden Verschlusskappe (21) ermittelt wird und die Verschlusskappe (21) während des Transports mittels eines Lasers (12) innerhalb einer Laserstation (10) dekoriert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekoration mittels eines die zu dekorierende Fläche überfahrenden Laserstrahls (14) erzeugt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die der Transportgeschwindigkeit entsprechende Information den Informationen der Steuereinrichtung (26) für den Laserstrahl (14) überlagert werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusskappen (21) mit wechselnden oder unterschiedlichen Dekors (Personalisierung) versehen werden.
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