DE102006034060B4

DE102006034060B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Dekorieren einer unebenen Fläche an einem formstabilen Objekt

Info

Publication number: DE102006034060B4
Application number: DE102006034060A
Authority: DE
Inventors: Werner Noll
Original assignee: Ball Packaging Europe GmbH
Current assignee: Ardagh Metal Beverage Germany GmbH
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2026-07-21
Also published as: DE102006034060A1; EP2043871A1; US20090251523A1; WO2008009284A1; RU2009105881A; US8141970B2; RU2442693C2

Abstract

Verfahren zum Dekorieren einer unebenen Fläche an einem formstabilen Objekt, insbesondere zum Dekorieren eines Bodens (12) einer Getränkedose, wobei das zu dekorierende Objekt und ein digital und berührungslos arbeitender Druckkopf während des Druckvorganges relativ zueinander bewegt werden, und der Druckkopf (70, 80) von einer Steuereinrichtung (20) zur Ausgabe von Farbe angesteuert wird, mit den Schritten:
– Erstellen eines Steuerprogramms zum Steuern des Druckkopfes in Abhängigkeit des Höhenprofils der unebenen Dekorationsfläche (13, 14, 16) des Objektes;
– Erfassen der relativen Lage der Dekorationsfläche des Objektes zum Druckkopf (70, 80);
– Ansteuern des digitalen Druckkopfes mit dem erstellten Steuerprogramm, dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Dekoriervorgang eine Farbsollschichtdicke in Abhängigkeit vom Ort auf der unebenen Dekorationsfläche (13, 14, 16) des Objektes festgelegt wird und das Steuerprogramm in Abhängigkeit des vorgegebenen Höhenprofils der Dekorationsfläche (13, 14, 16) und der Farbsollschichtdi cke erstellt wird, wobei der digitale Druckkopf mit dem erstellten Steuerprogramm...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Dekorieren einer unebenen Fläche an einem formstabilen Objekt, insbesondere zum Dekorieren eines Bodens einer Getränkedose.
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.
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.
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.
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.
Die Offenlegungsschrift DE 100 31 030 A1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen flächiger Bauteile mit vorbestimmtem Oberflächenaussehen, wobei flächige Bauteile mittels eines hinsichtlich des sich ergebenden Aussehens programmierbaren Druckverfahrens zur Ausbildung eines vorbestimmten Musters bedruckt werden. Es wird gelehrt, die Lage und Orientierung des Druckkopfs in Abhängigkeit des Höhenprofils der unebenen Dekorationsfläche zu steuern. Die Offenlegungsschrift DE 36 03 126 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen von flüssigen Korrosionsschutzmitteln auf korrosionsgefährdete Bereiche von Verpackungsbehältern oder -behälterteilen. Dabei werden die Behälter bzw. Behälterteile auf einem Förderer in eine jeweils übereinstimmende Lage in Bezug auf die Düsenanordnung überführt und/oder gehalten. Die Patentanmeldung EP 0209896 A2 betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Dekorieren von Behältern, die wenigstens teilweise im Querschnitt von runden oder rundovalen Wandungsabschnitten begrenzt sind, durch Auftragen von Druckbildern nach der Ink-Jet-Methode mittels Tinten- oder pigmentierten Lackstrahlen durch programmiertes Aufbringen einzelner Farbpunkte entlang paralleler Umfangslinien auf der Wandung als Rasterbild. Die Offenlegungsschrift US 2001/0019340 A1 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bedrucken dreidimensionaler Objekte. Dabei werden verschiedene Verfahren beschrieben, um den Einfluss eines ungenau gearbeiteten Tintenstrahldruckkopfs auf das Druckbild zu vermindern.
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.
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.
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.
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.
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.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vor dem Dekoriervorgang eine Farbsollschichtdicke in Abhängigkeit vom Ort auf der unebenen Dekorationsfläche des Objektes festgelegt und das Steuerprogramm in Abhängigkeit des vorgegebenen Höhenprofils und der Farbsollschichtdicke der Dekorationsfläche erstellt, wobei während des Druckvorganges 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 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.
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.
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.
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.
Aus einer einem Dekorationspunkt zugeordneten Druckdüse kann eine vorbestimmte Farbmenge zur Erzielung einer vorgegebenen Farbsollschichtdicke an dem Dekorationspunkt ausgegeben werden.
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.
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.
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.
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 im Rahmen der Erfindung, bestimmte Abschnitte der Dekorationsfläche mit einer bestimmten Lackdicke zu belegen, welche sich von der Lackdicke anderer Bereiche unterscheidet.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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. Die Vorrichtung ist so ausgebildet, dass vor dem Dekoriervorgang eine Farbsollschichtdicke in Abhängigkeit vom Ort auf der unebenen Dekorationsfläche des Objektes festlegbar und das Steuerprogramm in Abhängigkeit des vorgegebenen Höhenprofils der Dekorationsfläche und der Farbsollschichtdicke erstellbar ist, wobei während des Druckvorganges der digitale Druckkopf mit dem erstellten Steu erprogramm im Ansprechen auf die Topografie der unebenen Dekorationsfläche zum Erzeugen der vorgegebenen Farbsollschichtdicke in Abhängigkeit vom Ort auf der Dekorationsfläche des Objektes angesteuert ist.
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.
Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren erläutert, wobei
1a ein beispielhaftes Objekt in Form einer Getränkedose in einer Schnittdarstellung,
1b die in 1 gezeigte Getränkedose in einer Bodenansicht,
2a eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Druckvorrichtung in einer Seitenansicht,
2b die in 2a dargestellte Druckvorrichtung in einer Aufsicht,
3 im Detail die Seitenführung des Objektes in einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung und
4 eine Detailansicht der Standfläche des in 1a dargestellten Objektes
zeigt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
In nicht dargestellten Ausführungsformen kann die erfindungsgemäße Druckvorrichtung noch weitere Druckköpfe, insbesondere auch mehrzeilige Druckköpfe aufweisen.
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.
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.
In nicht dargestellten Ausführungsformen können auch andere berührungslos und digital arbeitende Druckeinrichtungen verwendet werden, beispielsweise Elektrofotografiedruck- oder Magnetografiedruckeinrichtungen.

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

Claims

Verfahren zum Dekorieren einer unebenen Fläche an einem formstabilen Objekt, insbesondere zum Dekorieren eines Bodens (12) einer Getränkedose, wobei das zu dekorierende Objekt und ein digital und berührungslos arbeitender Druckkopf während des Druckvorganges relativ zueinander bewegt werden, und der Druckkopf (70, 80) von einer Steuereinrichtung (20) zur Ausgabe von Farbe angesteuert wird, mit den Schritten: – Erstellen eines Steuerprogramms zum Steuern des Druckkopfes in Abhängigkeit des Höhenprofils der unebenen Dekorationsfläche (13, 14, 16) des Objektes; – Erfassen der relativen Lage der Dekorationsfläche des Objektes zum Druckkopf (70, 80); – Ansteuern des digitalen Druckkopfes mit dem erstellten Steuerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Dekoriervorgang eine Farbsollschichtdicke in Abhängigkeit vom Ort auf der unebenen Dekorationsfläche (13, 14, 16) des Objektes festgelegt wird und das Steuerprogramm in Abhängigkeit des vorgegebenen Höhenprofils der Dekorationsfläche (13, 14, 16) und der Farbsollschichtdi cke erstellt wird, wobei der digitale Druckkopf mit dem erstellten Steuerprogramm im Ansprechen auf die Topografie der unebenen Dekorationsfläche (13, 14, 16) zum Erzeugen der vorgegebenen Farbsollschichtdicke in Abhängigkeit vom Ort auf der Dekorationsfläche des Objektes gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Dekoriervorgang eine Mehrzahl von Druckdüsen (72), insbesondere eine Mehrzahl von Tintenstrahldüsen unabhängig voneinander angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass einem vorgegebenen Dekorationspunkt (P) in der Dekorationsfläche (13, 14, 16) des Objektes zumindest eine Druckdüse (72) zugeordnet wird, aus welcher eine vorgegebene Farbmenge zur Erzielung der vorgegebene Farbsollschichtdicke an dem vorgegebenen Dekorationspunkt (P) ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbe als Flüssigkeit aus dem Druckkopf ausgestoßen wird, welche auf der Dekorationsfläche (13, 14, 16) trocknet und dass die Aufbringung einer vorgegebenen Farbmenge an dem Dekorationspunkt (P) des Objektes durch die Wahl der Tropfengröße und/oder durch die Wahl der Tropfenanzahl der ausgegebenen Farbe festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das für den Druck der Dekorationspunkte auf der Dekorationsfläche (13, 14, 16) zur Verfügung stehende, jeweilige Zeitfenster im Wesentlichen konstant ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die für einen Dekorations punkt (P) des Objektes auszugebende Farbmenge abhängig von der Topographie der Dekorationsfläche (13, 14, 16) am Dekorationspunkt ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die für einen Dekorationspunkt (P) der Dekorationsfläche (13, 14, 16) auszugebende Farbmenge abhängig von dem Winkel (α) zwischen einer Tangente (t) oder einer Tangentialfläche zur Dekorationsfläche (13, 14, 16) und einer Farbausstoßrichtung (T) aus dem Druckkopf (70, 80) am Dekorationspunkt ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf (70, 80) feststehend angeordnet ist und das Objekt zum Druckkopf im Wesentlichen gleichförmig bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgeschwindigkeit mit der Relativgeschwindigkeit von Druckkopf (70, 80) und Objekt (10) synchronisiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche, mit der Topographie der Dekorationsfläche (13, 14, 16) korrelierte Farben aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei vorbestimmte Bereiche der Dekorationsfläche ((13, 16; 14) mit Farbe unterschiedlicher Farbsollschichtdicken belegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Typ des zu dekorierenden Objektes erfasst wird und abhängig von dem erfassten Objekt ein diesem zugehöriges Druckersteuerprogramm ausge wählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem ersten Druckvorgang, bei welchem die Dekorationsfläche des Objektes insbesondere homogen dekoriert wird, ein zweiter Druckvorgang durchgeführt wird, bei welchem Farbe inhomogen und von der Topographie der Dekorationsfläche abhängig durch einen zweiten digitalen, berührungslos arbeitenden Druckkopf (80) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (10) entlang einer vorgegebenen Bahn, insbesondere einer geradlinigen Bahn relativ zum Druckkopf (70, 80) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Lage des Druckkopfes (70, 80) zur Dekorationsfläche (13, 14, 16) des Dekoriervorganges erfasst und daraufhin der Dekoriervorgang gestartet wird.
Vorrichtung zum Dekorieren eines Objektes mit einer zu dekorierenden unebenen Fläche, insbesondere zum Dekorieren eines Bodens (12) einer Getränkedose, mit einem digitalen, berührungslos arbeitende und von einer Steuereinrichtung (20) gesteuerten Druckkopf (70, 80) zur Ausgabe von Farbe auf die Dekorationsfläche und einer Einrichtung zur Erstellung eines Steuerprogramms zum Steuern des Druckkopfes in Abhängigkeit des Höhenprofils der unebenen Dekorationsfläche des Objektes, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Dekoriervorgang eine Farbsollschichtdicke in Abhängigkeit vom Ort auf der unebenen Dekorationsfläche (13, 14, 16) des Objektes durch eine Steuereinrichtung festlegbar ist und das Steuerprogramm in Abhängigkeit des vorgegebenen Höhen profils der Dekorationsfläche (13, 14, 16) und der Farbsollschichtdicke erstellbar ist, wobei während des Druckvorganges der digitale Druckkopf mit dem erstellten Steuerprogramm im Ansprechen auf die Topografie der unebenen Dekorationsfläche (13, 14, 16) zum Erzeugen der vorgegebenen Farbsollschichtdicke in Abhängigkeit vom Ort auf der Dekorationsfläche des Objektes ansteuerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf als Tintenstrahldruckkopf (70, 80) ausgebildet ist und zumindest eine Reihe von Tintenstrahldüsen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet durch einen Sensor (50, 60) zur Erfassung der Lage eines Objekts.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, gekennzeichnet durch wenigstens zwei in Bewegungsrichtung (B) des Objektes hintereinander angeordnete Druckköpfe (70, 80).