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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Dekorieren
einer unebenen Fläche an
einem formstabilen Objekt, insbesondere zum Dekorieren eines Bodens
einer Getränkedose.
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Bei
heute auf dem Markt befindlichen zweiteiligen Aluminium- oder Weißblechgetränkedosen wird
der eigentliche Dosenkorpus in einem Streck- und Ziehumformverfahren
aus einem einzelnen Blechteil hergestellt. Üblicherweise weist der Boden einen
domförmigen
Abschnitt auf, der in eine ringförmige
Wulst übergeht,
welche die Standfläche
des Dosenkörpers
bereitstellt. Das beschriebene dreidimensionale Profil des Dosenbodens
erschwert das Lackieren bzw. Bedrucken dieses Bereiches der Dose.
Dabei besteht auch der Bedarf, dass der die Standfläche bereitstellende
Abschnitt der Dose mit einer dickeren Belackung versehen wird, um
der höheren
mechanischen Belastung in diesem Bereich Rechnung zu tragen.
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Auf
dem Gebiet bekannt ist eine Bodenlackiermaschine für derartige
Dosen, mit welcher der gesamte Dosenboden mit einer Lösemittelfarbe spritzlackiert
wird. Eine exakte Lackverteilung ist mit einem derartigen Verfahren
nicht möglich.
Um die notwendige Abrasionsfestigkeit im Bereich der Standfläche des
Bodens be reitzustellen, wird eine zusätzliche Lackierung dieser Standfläche nach
der Spritzlackierung des gesamten Bodens durchgeführt. Das
beschriebene Verfahren zur Belackung des Bodens einer Getränkedose
hat jedoch zum einen den Nachteil, dass aufgrund der Spritzlackierung
ein auch als Overspray bezeichneter Lacknebel entsteht, welcher
einen erhöhten
Lackverbrauch verursacht und Absaugmaßnahmen erfordert um zu vermeiden, dass
sich dieser Lacknebel an anderen Stellen auf der Dose niederschlägt bzw.
um die erfasste Luft zu reinigen. Gleichzeitig erfordert das beschriebene Verfahren
auch eine Überlackierung
des Rumpfs der Dose, da mit der Spritzlackierung keine definierten Abschnitte
lackiert werden können,
sondern nur grob differenzierte Abschnitte. Das Spritzlackieren
des Bodens der Dose weist darüber
hinaus auch noch den Nachteil auf, dass dabei in der Regel lösemittelhaltige
Lacke verwendet werden, welche insbesondere die einschlägigen umweltbezogenen
Probleme nach sich ziehen.
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Ein
weiteres bekanntes Verfahren zum Lackieren des Bodens einer Getränkedose
umfasst drei Verfahrensschritte, wobei die Standfläche und
der Übergangsbereich
des Bodens zur Mantelfläche
der Dose mittels einer Rollapplikation und der Dombereich des Bodens
mittels einer Spritzapplikation lackiert werden. Zwar wird durch
ein derartiges Verfahren kein Overspray erzeugt, die angegebenen
drei Prozessschritte machen das Verfahren jedoch vergleichsweise
aufwendig.
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In
jedem Fall wird bei den bekannten Verfahren die Standfläche des
Bodens der Dose durch eine Walzlackierung im Massentransport durchgeführt, wobei
in der Regel ein UV-härtender
Lack verwendet wird. Bei näherer
Betrachtung einer solchen Walzlackierung stellt sich jedoch heraus,
dass der Anpressdruck, mit welcher die Applikationsrolle auf die
Dose, respektive die Standfläche
der Dose drückt,
sehr genau gesteuert werden muss, da ansonsten der Lack seitlich
von der Mittellinie der Standfläche
weggedrückt
wird. Hierdurch reduziert sich die Lackdicke auf der Mittellinie
der Standfläche,
wo gerade eine größere Lackmenge
angestrebt wird. Da die Walzlackierung beim Massentransport der
Dosen durchgeführt
wird, geringfügige
Unterschiede in der Dosenhöhe
auftreten können
und ferner die Applikationsrolle nicht in jedem Fall parallel zum
Transportband gehalten werden kann, sind die erzeugbaren Lackdicken
im Bereich der Standfläche
nur schwer innerhalb vorgegebener Grenzen einhaltbar.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
bereitzustellen, mit welcher die beschriebenen Nachteile des Standes
der Technik zumindest teilweise behoben werden können.
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Auf überraschend
einfache Weise löst
die Erfindung die angegebene Aufgabe schon mit einem Verfahren zum
Dekorieren einer unebenen Fläche
an einem formstabilen Objekt, wie einem Boden einer Getränkedose,
wobei das zu dekorierende Objekt und ein digital und berührungslos
arbeitender Druckkopf während
des Druckvorganges relativ zueinander bewegt werden und der Druckkopf
von einer Steuereinrichtung zur Ausgabe von Farbe angesteuert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren
umfasst den Schritt des Erstellens eines Steuerprogramms zum Steuern
des Druckkopfes in Abhängigkeit
des Höhenprofils
der unebenen Dekorationsfläche
des Objektes, den Schritt des Erfassens der relativen Lage der Dekorationsfläche des
Objektes zum Druckkopf und den Schritt des Ansteuerns des digitalen
Druckkopfs mit dem erstellten Steuerprogramm zum Dekorieren des
Objektes.
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Der
Erfindung liegt die Idee zugrunde, das Dekorieren, d.h. das Lackieren
und/oder Bedrucken von formstabilen Objekten, welche eine Dekorationsfläche aufweisen,
die nicht eben ist sondern ein Höhenprofil
umfasst, mit einer herkömmlichen,
berührungslos
arbeitenden Druckeinrichtung auszuführen, wobei die Druckeinrichtung
in Abhängigkeit
des Höhenprofils
der Dekorationsfläche
angesteuert wird. Dadurch, dass die Dekorationsfläche ein
Hö henprofil aufweist,
ist der Abstand zwischen der Druckeinrichtung und der Dekorationsfläche nicht
konstant, sondern variiert, wenn das Objekt am Druckkopf vorbeigeführt wird.
Insofern variiert damit auch der Auftreffwinkel der Farbe auf die
Dekorationsfläche.
Die durch den veränderlichen
Abstand hervorgerufenen Auswirkungen auf die Bedruckung werden erfindungsgemäß durch
ein an dieses Höhenprofil
angepasstes Ansteuern des Druckkopfs kompensiert.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist nicht auf die Anwendung des Lackierens des Bodens einer Getränkedose
beschränkt,
sondern kann ganz allgemein ausgeführt werden, wenn ein Objekt
zu dekorieren ist, bei welchem die Dekorationsfläche zum Druckkopf geneigt ist
und insofern die Dekorationsfläche
in Bezug auf den Druckkopf ein Höhenprofil aufweist.
Die Begriffe Höhenprofil
und Topographie sind hier synonym zu verstehen. Gleiches gilt für die Begriffe
Lack, Farbe und Tinte.
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Die
Erfindung bezieht sich auf das Dekorieren von formstabilen Objekten,
d.h. Objekten, welche ihre Gestalt trotz Einwirkung der Gravitation
beibehalten. Diese können
z. B. Glas, Porzellan Keramik, Kunststoff, Metalle oder andere Materialien
umfassen.
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Es
kann zweckmäßig sein,
wenn vor dem Dekoriervorgang eine Farbsollschichtdicke in Abhängigkeit
vom Ort auf der unebenen Dekorationsfläche des Objektes festgelegt
wird und das Steuerprogramm in Abhängigkeit des vorgegebenen Höhenprofils
und der Farbsollschichtdicke der Dekorationsfläche erstellt wird, wobei der
digitale Druckkopf mit dem erstellten Steuerprogramm im Ansprechen
auf die Topografie der unebenen Dekorationsfläche zum Erzeugen der vorgegebenen
Farbsollschichtdicke angesteuert wird. Je nach Anwendung kann dabei die
Farbsollschichtdicke über
die gesamte Dekorationsfläche
gleich sein oder auch in beliebiger Art und Weise variieren. Beispielsweise
ist es möglich,
für die Farbsollschichtdicke
einen funktionalen Zusammenhang in Abhängigkeit der Ortskoordinaten
der Dekorationsfläche anzugeben.
Das Steuerprogramm berücksichtigt
dabei zum Ansteuern des Druckkopfs das vorgegebene Höhenprofil
der Dekorationsfläche, um
die vorgegebene Farbsollschichtdicke am jeweiligen Ort der Dekorationsfläche des
Objektes zu erhalten. Im Falle des Lackierens des Bodens einer Getränkedose
kann der Druckkopf gerade so angesteuert werden, dass die gewünschte Lackschichtdicke im
Bereich der Standfläche
der Dose größer ist
als in anderen Bereichen des Dosenbodens.
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Um
eine möglichst
hohe Ortsauflösung
für die
Differenzierung von Dekorationspunkten auf der Dekorationsfläche bereitzustellen,
kann vorgesehen sein, dass beim Dekoriervorgang eine Mehrzahl von Druckdüsen, insbesondere
eine Mehrzahl von Tintenstrahldüsen
unabhängig
voneinander angesteuert wird. Es kann dabei zweckmäßig sein,
wenn der Druckkopf zumindest eine Zeile solcher Druckdüsen aufweist,
wobei die Länge
der Zeile an die Breite der Dekorationsfläche des Objektes angepasst
sein kann.
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Für ein solches
erfindungsgemäßes Verfahren
kann beispielsweise ein herkömmlicher,
einzeiliger Tintenstrahldruckkopf verwendet werden, der zwischen
150 und 300 Düsen
pro Inch aufweist. Darüber
hinaus kann es zur Erhöhung
der Auflösung
jedoch auch zweckmäßig sein,
wenn zwei in Druckrichtung hintereinander angeordnete Druckzeilen
vorgesehen sind, welche in Querrichtung um den halben Abstand zwischen
zwei Druckdüsen
versetzt sind, sodass die Ortsauflösung bei einem solchen Druckkopf
im Vergleich zu einem einzeiligen Druckkopf verbessert ist.
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Es
kann zweckmäßig sein,
wenn die Dekorationsfläche
in einzelne Dekorationspunkte unterteilt wird. Darüber hinaus
kann es auch zweckmäßig sein, wenn
jedem Dekorationspunkt eine einzelne Druckdüse zugeordnet wird. Es versteht
sich, dass sich dabei die Druckpunkte auf der Dekorationsfläche überlappen
können,
um bei Bedarf eine durchgehend bedruckte Fläche bereitzustellen.
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Aus
einer einem Dekorationspunkt zugeordneten Druckdüse kann eine vorbestimmte Farbmenge
zur Erzielung einer vorgegebenen Farbsollschichtdicke an dem Dekorationspunkt
ausgegeben werden.
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Es
kann zweckmäßig sein,
wenn die Farbe als Flüssigkeit
aus dem Druckkopf, respektive den Druckdüsen ausgestoßen wird,
die auf der Dekorationsfläche
trocknet. Diese Trocknung kann je nach Art der Tinte z. B. thermisch
oder mittels einer UV-Bestrahlung erfolgen. Zur genauen Festlegung
einer vorgegebenen Farbmenge an einem vorgegebenen Dekorationspunkt
des Objektes kann vorgesehen sein, dass über das Steuerprogramm an dem
Druckkopf für
die jeweilige Druckdüse
die Tropfengröße und/oder
die Tropfenanzahl festgelegt werden.
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Es
kann zweckmäßig sein,
wenn das zur Verfügung
stehende Zeitfenster für
die Bedruckung eines Dekorationspunkts auf der Dekorationsfläche für alle Dekorationspunkte
im Wesentlichen konstant ist, sodass die Relativbewegung von Druckkopf
und Objekt auch gleichförmig
erfolgen kann, was den konstruktiven Aufwand für die Durchführung des
Verfahrens stark vermindert. In Abhängigkeit des jeweiligen Dekorationspunktes,
beispielsweise in Abhängigkeit
der am jeweiligen Dekorationspunkt zu platzierenden Farbmenge, kann
das Zeitfenster mehr oder weniger für den Druckvorgang ausgenutzt
werden. Insofern kann die jeweilige Druckzeit für die Dekorationspunkte variieren,
wobei die maximale Druckzeit durch das besagte Zeitfenster beschränkt ist.
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Es
kann zweckmäßig sein,
wenn die für
einen Dekorationspunkt des Objektes ausgegebene Farbmenge abhängig von
dem Höhenprofil
oder der Topografie der Dekorationsfläche am Dekorationspunkt ermittelt
wird. Hierdurch können
die Einflüsse des
Höhenprofils
auf die Ablagerung der Tinte an dem jeweiligen Dekorationspunkt
berücksichtigt
werden. Für
die Ablagerung der Tinte an einem vorgegebenen Dekorationspunkt
kann beispielsweise auch die Krümmung
der Dekorationsfläche
am besagten Dekorationspunkt eine Rolle spielen. Insofern kann es
zweckmäßig sein,
wenn die für
einen Dekorationspunkt der Dekorationsfläche ausgegebene Farbmenge abhängig von
dem Winkel zwischen einer Tangente bzw. einer Tangentialfläche zur
Dekorationsfläche und
einer Farbausstoßrichtung
aus dem Druckkopf am Dekorationspunkt ermittelt wird. Auf diese
Weise kann beispielsweise der Einfluss der Gravitation aufgrund
der Topografie an dem gegebenen Dekorationspunkt berücksichtigt
werden. In einer besonderen Ausführungsform
kann auch vorgesehen sein, die Viskosität der ausgestoßenen Tinte
in Abhängigkeit des
Höhenprofils
der Dekorationsfläche
einzustellen. Beispielesweise kann durch die Einstellung der Temperatur
eines die Druckdüse
verlassenden Tropfens die Viskosität dieses Tropfens und damit
die Ausbreitung des Tropfens auf der Dekorationsfläche verändert werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann an jedwede Druckaufgabenstellung angepasst werden und beispielsweise
genutzt werden, um eine homogene und gleich bleibende Lackdicke über die
gesamte Dekorationsfläche
trotz des Vorliegens eines ungleichförmigen Höhenprofils der Dekorationsfläche zu realisieren.
Andererseits liegt es auf im Rahmen der Erfindung, bestimmte Abschnitte
der Dekorationsfläche
mit einer bestimmten Lackdicke zu belegen, welche sich von der Lackdicke
anderer Bereiche unterscheidet.
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In
einer zweckmäßigen Ausgestaltung
kann vorgesehen sein, dass der Druckkopf feststehend angeordnet
ist und das Objekt zum Druckkopf im Wesentlichen gleichförmig bewegt
wird. Dabei ist die Bewegung des Objektes an die Druckgeschwindigkeit angepasst,
d.h. die Druckgeschwindigkeit ist mit der Relativgeschwindigkeit
zwischen Druckkopf und Objekt synchronisiert.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
eignet sich nicht nur zum Aufbringen eines einzelnen Lackes oder
einer einzelnen Farbe, sondern kann grundsätzlich auch verwendet werden,
um mit der Topografie der Dekorationsfläche korrelierte Farben oder
Lacke aufzubringen. Beispielsweise kann es nützlich sein, mit der Verwendung
von mehreren Druckköpfen
unterschiedliche Lacke oder Farben auf unterschiedliche Abschnitte
der Dekorationsfläche, jeweils
abhängig
von der jeweiligen Topografie der Abschnitte aufzubringen. In dem
schon beschriebenen Beispiel des Lackierens des Bodens einer Getränkedose
kann beispielsweise der Boden mit einem ersten Lack in erfindungsgemäßer Weise
bedruckt und in einem zweiten Schritt auf die Standfläche ein zweiter,
besonders abriebfester Lack aufgebracht werden.
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Wie
beschrieben ist es ohne weiteres möglich, dass vorbestimmte Abschnitte
der Dekorationsfläche
mit unterschiedlichen Farbsollschichtdicken belegt werden, sodass
eine hohe Farbauftragung nur in solchen Bereichen durchgeführt wird,
bei welchen dies notwendig ist und in anderen Bereichen Farbe bzw.
Lack eingespart werden kann.
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Ferner
kann es zweckmäßig sein,
wenn der Typ des zu dekorierenden Objektes automatisch erfasst wird
und abhängig
von dem erfassten Typ ein diesem zugehöriges, vorbestimmtes Drucksteuerprogramm
zum vorgegebenen Bedrucken der Dekorationsfläche des erfassten Objektes
ausgewählt
wird. Werden beispielsweise verschiedene Behälter mit unterschiedlichen
Formen bzw. Höhenprofilen
mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
dekoriert, kann das Verfahren automatisch mit dem an den jeweiligen Behälter angepassten
Druckprogramm ausgeführt werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
eignet sich auch für
eine Dekoration, bei welcher in einem ersten Druckvorgang die Dekorationsfläche des
Objektes homogen mit einer Grundierung versehen wird und in einem
zweiten Druckvorgang mit einem nachgeschalteten Druckkopf die Farbe
inhomogen und von der Topografie der Dekorationsfläche abhängig aufgebracht
wird.
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Um
die Steuerung des Druckkopfs und die relative Bewegung von Druckkopf
und Objekt ohne hohen Aufwand durchführen zu können, kann vorgesehen sein,
dass das Objekt entlang einer geradlinigen Bahn zum Druckkopf bewegt
wird. In solchen Fällen,
in wel chen das Objekt bzw. die Dekorationsfläche rotationssymmetrisch um
eine Achse ausgebildet ist, welche senkrecht zu dieser Bahn verläuft, reicht
eine einfache Seitenführung
des Objektes aus, um das Objekt relativ zum Druckkopf in definierter Weise
vorbeizuführen.
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Um
den Druckvorgang bei jedem Objekt in definierter Weise zu starten,
kann vorgesehen sein, dass die relative Lage der Dekorationsfläche zum Druckkopf
ermittelt und beim Erreichen einer vorgegebenen Solllage der Druckvorgang
durch das Abrufen des Steuerprogramms gestartet wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist auch für
die Gestaltung von mehrfarbigen Dekorationsflächen durch den Einsatz von
mehreren, in Reihe geschalteten Druckköpfen ausführbar. Darüber hinaus können auch
Bilder oder Beschriftungen auf die ein Höhenprofil aufweisende Dekorationsfläche aufgebracht
werden. Mit Bezug auf die Lackierung eines Bodens einer Getränkedose
kann das erfindungsgemäße Verfahren
auch genutzt werden, nur die Standfläche der Dose, welche auch selbst
ein Höhenprofil aufweist,
zu lackieren.
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Vorrichtungsseitig
löst die
Erfindung die obige Aufgabe mit einer Vorrichtung zum Dekorieren
eines, eine zu dekorierende unebenen Fläche aufweisenden Objektes mit
einem digitalen, berührungslos arbeitenden
und von einer Steuereinrichtung gesteuerten Druckkopf zur Ausgabe
von Farbe auf die Dekorationsfläche.
Dieser Druckkopf kann beispielsweise als Tintenstrahldruckkopf ausgebildet
sein und eine oder mehrere hintereinander angeordnete Druckdüsenzeilen
aufweisen.
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Es
kann zweckmäßig sein,
wenn die Vorrichtung einen optischen Sensor aufweist, welcher eine Identmarke
am Objekt erfasst, wobei im Ansprechen auf diese Erfassung der Druckvorgang
gestartet werden kann. In einer besonderen Ausführungsform kann auch vorgesehen
sein, dass die Identmarke zur Erfassung der Ist-Orientierung des
Objektes zum Druckkopf dient und mittels einer Ausrichteinheit das Objekt
vor dem Starten des Druckvorganges in eine Soll-Orientierung zum
Druckkopf gebracht wird.
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Die
Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einer Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren erläutert, wobei
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1a ein
beispielhaftes Objekt in Form einer Getränkedose in einer Schnittdarstellung,
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1b die
in gezeigte Getränkedose in einer Bodenansicht,
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2a eine
Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Druckvorrichtung
in einer Seitenansicht,
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2b die
in 2a dargestellte Druckvorrichtung in einer Aufsicht,
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3 im
Detail die Seitenführung
des Objektes in einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung und
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4 eine
Detailansicht der Standfläche
des in 1a dargestellten Objektes zeigt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Lackierung des Bodens
einer Getränkedose beschrieben.
Eine solche Getränkedose
ist in der Regel zweiteilig gestaltet und umfasst einstückig einen über eine
Zieh-Streckumformung hergestellten Dosenkorpus, welcher nach der
Befüllung
mit einem Deckel verschlossen wird. Im Folgenden kann dieser Deckel
unbeachtet bleiben, da die Erfindung mit Bezug auf die Lackierung
des Dosenbodens beschrieben wird.
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1a zeigt
den auf dem Kopf stehenden Dosenkörper in einer Schnittdarstellung, 1b zeigt
eine Aufsicht auf den Dosenboden. Der Dosenkörper 10 setzt sich
aus einer Mantelfläche 11 und dem
eigentlichen Boden 12 zusammen, wobei ein Übergangsbereich 16 vorgesehen
ist. Mittig zur Achse weist der Boden einen domförmigen Abschnitt 13 auf,
der radial nach außen
in einen Standbereich 14 in Form einer ringförmigen Ausbuchtung
oder Wulst übergeht.
Die Extrempunkte, d.h. die tiefsten Punkte in der Basis der Ausbuchtung
verlaufen auf einem Kreis 15.
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Bei
der Belackung des Bodens 12 ist die Aufbringung des Lacks
im Standbereich 14 kritisch, da dieser Bereich mechanischen
Belastungen ausgesetzt ist. Wünschenswert
wäre eine
besonders dicke Lackschicht im Standbereich, während die Lackschicht im Dombereich 13 dünner ausfallen
kann.
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Mit
der in den 2a und 2b gezeigten erfindungsgemäßen Druckvorrichtung
können
diese Anforderungen erfüllt
werden. Die Vorrichtung umfasst als wesentliche Bestandteile ein
von einem Antrieb 40 angetriebenes Transportband 30,
welches die auf dem Kopf stehenden Dosenkörper 10 gleichförmig und
auf einer geradlinigen Bahn in die Richtung des Pfeils B bewegt.
In Bewegungsrichtung hintereinander angeordnet sind bei der in den 2a und 2b dargestellten
Druckvorrichtung eine Sensoreinrichtung 50, ein Tintenstrahldruckkopf 70,
eine Trocknungsstation 90 mit einer UV-Röhre, ein
weiterer Sensor 60, ein weiterer Tintenstrahldruckkopf 80 sowie
eine weitere Trocknungsstation 100, welche 2 UV-Röhren aufweist,
die in Bewegungsrichtung hintereinander und mit ihrer jeweiligen
Längsachse senkrecht
zur Bewegungsrichtung des Transportbandes angeordnet sind.
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Die
beiden Sensoren 50, 60, die beiden Tintenstrahldruckköpfe 70, 80 und
der Antrieb 40 für
das Transportband 30 sind mit einer zentralen Steuereinrichtung 20 verbunden.
Der einzeilige Tintenstrahldruckkopf 70 wird dabei zur
Bedruckung des gesamten Bodens 12 einschließlich des
Dombereichs 13, des Standbereichs 14 und des Übergangsbereichs 16 verwendet,
während
der nachgeschaltete einzeilige Tintenstrahldruckkopf 80 allein
zur nochmaligen Bedruckung des Standbereichs 14 dient.
Beide Druckköpfe
weisen jeweils eine Zeile von 550 äquidistant beabstandeten Düsen auf
einer Länge
von 70 mm auf, wobei jede Druckdüse
zur Ausgabe von Tinte einzeln ansteuerbar ist.
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Der
gesamte Ablauf des Druckverfahrens soll im Folgenden beschrieben
werden. Die Dosen 10 werden in einer nicht dargestellten
Eingabestation auf das Transportband gestellt und bewegen sich hintereinander
in Transportrichtung B. Die Transportgeschwindigkeit des Transportbandes 30 ist
dabei an die Druckgeschwindigkeit der Druckköpfe 70, 80 angepasst
und in der beschriebenen Ausführungsform zu
jedem Zeitpunkt konstant, solange das Transportband bewegt wird.
Soweit der als Lichtschranke ausgebildete Sensor 50 die
Annäherung
einer Dose 10 erfasst, wird das entsprechende Sensorsignal
von der Steuereinrichtung 20 dazu verwendet, den Druckkopf 70 unter
Berücksichtigung
des Abstandes von Sensor 50 zum Druckkopf 70 und
der Geschwindigkeit des Bandes 30 zum Bedrucken des gesamten Bodens 12,
siehe 1b anzusteuern. Da die Getränkedose
zu deren Längsachse
drehsymmetrisch gestaltet ist, ist mit der Erfassung der Dose durch
die Lichtschranke die relative Lage der zu dekorierenden Fläche zum
Druckkopf ermittelt.
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Die
Steuereinrichtung 20 ruft dabei ein vorher erstelltes und
abgespeichertes Steuerprogramm zum Steuern des Druckkopfes 70 ab,
bei dessen Erstellung das Höhenprofil
des Bodens zur Festlegung der Tintenmenge für jeden einzelnen Druckpunkt
auf dem Boden berücksichtigt
wurde. In der beschriebenen Ausführungsform
geht bei der Festlegung des Steuerprogramms der Abstand des jeweiligen
Druckkopfes zum jeweiligen Druckpunkt und die Neigung des Bodens
am Druckpunkt zur Tintenstrahlrichtung ein. Eine gleich bleibende
Farbschichtdicke wird dabei im Dombereich 13 und im Übergangsbereich 16 angestrebt,
wobei die Farbsoll schichtdicke im Bereich der Standfläche 14 möglichst
groß eingestellt ist.
Dies wird beim Drucken dadurch umgesetzt, dass eine Druckdüse, die
zur Bedruckung eines Druckpunktes innerhalb der Standfläche 14 angesteuert werden
soll, zum Ausstoß einer
möglichst
großen Farbmenge
angesteuert wird. In der beschriebenen Ausführungsform werden Druckköpfe verwendet, welche
sowohl die Ausstoßmenge
als auch die Tropfenzahl der für
jeden Druckpunkt ausgegebenen Tinte variieren können.
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Um
im Bereich des Doms und im Übergangsbereich
eine im Wesentlichen konstante Farbschichtdicke zu erzeugen, ist
bei der Erstellung des Drucksteuerprogramms die jeweilige Krümmung der
Abschnitte sowie die Entfernung des Druckpunktes zur Druckdüse berücksichtigt.
Hierauf wird mit Bezug auf die 4 untenstehend
noch näher
eingegangen.
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Nach
der ersten Bedruckung der Dose 10 durch den Druckkopf 70 wird
die Dose über
das Transportband 30 zur Trocknungsstation 90 bewegt, in
welcher eine Vortrocknung der aufgebrachten Tinte vor der zweiten
Bedruckung erfolgt. Wie oben beschrieben, bewegt sich das Band mit
konstanter Geschwindigkeit, insofern ist die Strahlungsleistung
der UV-Röhre
in der Trocknungsstation 90 so eingestellt, dass die gewünschte Vortrocknung
der Tinte erfolgen kann, während
sich die Dose unter der UV-Röhre
hindurchbewegt.
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Nachfolgend
wird die Dose vollständig
aus der Trocknungsstation 90 heraustransportiert und wird
von der zweiten Lichtschranke 60 erfasst, die ein entsprechendes
Signal an die Steuereinrichtung 20 abgibt, welche dann
den zweiten Druckkopf zum nochmaligen Bedrucken des Standbereichs 14 der Dose 10 ansteuert.
Das Drucksteuerprogramm für den
Druckkopf 80 unterscheidet sich insofern von dem Steuerprogramm
des Druckkopfs 70. Bei der zweiten Bedruckung werden in
der Druckzeile des Druckkopfs 80 jeweils immer nur die
Druckdüsen
zur Ausgabe von Tinte angesteuert, welche gerade Druckpunkten der
Standfläche 14 zugeord net
sind. Darüber
hinaus wird die Menge der abgegebenen Tinte für einen einzelnen Druckpunkt
in der Standfläche 14 auch
in Abhängigkeit
von der Krümmung
am Dekorationspunkt, d.h. von der Topografie berechnet und in Abhängigkeit
von dem Abstand der Druckdüse zum
Dekorationspunkt. Nach der zweiten Bedruckung der Standfläche 14 wird
die Dose in eine zweite Trocknungsstation 100 hineinbewegt,
welche in Bewegungsrichtung länger
ausgebildet ist und insofern eine größere Verweildauer der Dose
zur vollständigen
Trocknung der insgesamt aufgebrachten Tinte bereitstellt. Die Begriffe
hier verwendeten Begriffe Tinte, Farbe bzw. Lack sind als synonym
zu verstehen.
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3 zeigt
eine Schnittdarstellung der in 2b gezeigten
Druckvorrichtung entlang den Linien III-III. Zu erkennen ist eine
Dose 10, welche sich gerade abschnittsweise unterhalb des
Tintenstrahldruckkopfs 70 befindet. Der Druckkopf weist
die schon beschrieben einzelne Druckzeile 71 auf, welche
die Vielzahl von nebeneinander angeordneten Druckdüsen 72 umfasst.
Die Druckzeile ist in ihrer Breite an den Durchmesser der Getränkedose 10 angepasst,
sodass der Übergangsbereich 16,
der Standbereich 14 sowie der Dombereich 13 des
Bodens 12 der Dose 10 bedruckt werden kann, siehe 1a, 1b.
In der dargestellten Momentaufnahme sind alle Düsen zur Abgabe von Tinte angesteuert.
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Um
die Dosen 10 zur Druckzeile 71 seitlich auszurichten,
ist eine Seitenführungseinrichtung
vorgesehen, die der Einfachheit halber in den 2a, 2b nicht
dargestellt ist. Diese umfasst drehbare Walzen 110, die
an zugeordneten Walzenhaltern 120 befestigt sind. Die Drehachsen
der Walzen verlaufen parallel zu den Längsachsen der Dosen. Die Dosen werden
zwischen den Führungswalzen
mit einem sehr geringen Spiel seitlich gehalten und damit zum Druckkopf
ausgerichtet. Da der Bodenbereich der hier bedruckten Getränkedose
rotationssymmetrisch um deren Längsachse
ist, erübrigt
sich eine Drehorientierung der Dose vor dem Druckvorgang. Um zu vermeiden,
dass sich die Dose beim Transport auf dem Transportband 30 dreht,
ist in nicht dargestellter Weise vorgesehen, dass die Dose auf dem
Transportband drehsicher, beispielsweise mittels einer Vakuumansaugung
gehalten ist. Dabei ist die Vakuumansaugung erst wirksam, nachdem
die Dosen zur Druckzeile 71 ausgerichtet sind.
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In
nicht dargestellten Ausführungsformen kann
die erfindungsgemäße Druckvorrichtung
noch weitere Druckköpfe,
insbesondere auch mehrzeilige Druckköpfe aufweisen.
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Mit
Bezug auf 4 wird im Folgenden eine beispielhafte
Berücksichtigung
des Höhenprofils
der zu dekorierenden Fläche
bei der Bedruckung derselben bzw. bei der Erstellung eines Steuerprogramms zur
Ansteuerung eines Druckkopfes beschrieben. Die Figur zeigt den in 1a dargestellten
Ausschnitt S im Detail, wobei zusätzlich der gerade gedruckte
Druckpunkt P, die Tangente t am Druckpunkt P, die Strahlrichtung
T der vom Druckkopf ausgegebenen Tinte sowie der Abstand d der jeweiligen Druckdüse zum Druckpunkt
P dargestellt sind. Die in der 4 dargestellte
horizontale Linie gibt insofern die relative Lage der Druckzeile
zur Dekorationsfläche
wieder.
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Zwischen
der Tangente t und der Strahlrichtung T ergibt sich ein Winkel α. Um den
Einfluss der Krümmung
des Bodens am Punkt T zu berücksichtigen,
ist in der beschriebenen Ausführungsform
vorgesehen, dass die auszugebende Tintenmenge skaliert wird mit
dem Faktor 1/sin(α)
an jedem Druckpunkt der zu dekorierenden Fläche für einen vorgegebenen Bereich
von α. Zusätzlich kann
die auszugebende Tintenmenge skaliert werden mit einem Faktor (d-c),
wobei c eine Konstante ist.
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In
nicht dargestellten Ausführungsformen können auch
andere berührungslos
und digital arbeitende Druckeinrichtungen verwendet werden, beispielsweise
Elektrofotografiedruck- oder eine Magnetografiedruckeinrichtungen.
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- 10
- Dosenkörper
- 11
- Mantelfläche
- 12
- Boden
- 13
- Dom
- 14
- Standbereich/Sicke
- 15
- Kreis
am Boden der Sicke
- 16
- Übergangsbereich
- 20
- Steuereinrichtung
- 30
- Transportband
- 40
- Antrieb
- 50,
60
- Sensor
- 70
- Tintenstrahldruckkopf
- 71
- Druckzeile
- 72
- Druckdüse
- 80
- Tintenstrahldruckkopf
- 90,
100
- Trocknungsstation
- 110
- Führungswalzen
- 120
- Walzenhalter
- α
- Winkel
zwischen Strahlrichtung T und Tangente t
- B
- Bewegungsrichtung
der Getränkedose
- d
- Abstand
zwischen Druckdüse
und Druckpunkt
- P
- Druckpunkt
- S
- Ausschnitt
- T
- Strahlrichtung
der Tinte
- t
- Tangente