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DE 29605123 U1 offenbart
eine Tampondruckmaschine mit wenigstens einem an einem Tamponträger
gehaltenen Drucktampon, der gesteuert von wenigstens einem einfärbbaren
Klischee zu Druckgut bewegbar und an die Oberflächen des
eingefärbten Klischees sowie des Druckguts andrückbar ist,
wobei als Tamponträger ein programmgesteuert bewegbarer
Roboterarm vorgesehen ist. Nach dem Bedrucken wird das Druckgut
typischerweise vor einer Weiterverarbeitung zum Austrocknen zwischengelagert.
Die Zwischenlagerung erhöht die Durchlaufzeit und benötigt
wertvollen Lagerplatz.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Möglichkeit
einer Verringerung einer Durchlaufzeit und eine Einsparung von Lagerplatz beim
Tampondruck bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 1 und eines
Verfahrens nach Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind insbesondere den Unteransprüchen entnehmbar.
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Die
Tampondruckmaschine weist wenigstens einen an einem Tamponträger
gehaltenen Drucktampon auf, der gesteuert von wenigstens einem einfärbbaren
Klischee zu einem Druckgut bewegbar und an die Oberflächen
des eingefärbten Klischees sowie des Druckguts andrückbar
ist, wobei als Tamponträger ein programmgesteuert bewegbarer
Roboterarm vorgesehen ist. Ferner umfasst die Tampondruckmaschine
zusätzlich eine Wärmequelle zum Trocknen einer
Druckfarbe des bedruckten Druckguts.
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Durch
das Vorsehen der Wärmequelle, z. B. eines IR-Strahlers,
an der Tampondruckmaschine kann ein arbeits- und zeitaufwendiges
Zwischenlagern des Druckguts in einem extra dafür vorgesehenen
Lager entfallen. Der Roboterarm kann beispielsweise ein Arm eines
Knickarmroboters oder eines Schwenkarmroboters sein.
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Zur
schnelleren Verarbeitung weist die Tampondruckmaschine zusätzlich
eine Kühleinrichtung zum Kühlen des getrockneten
Druckguts auf.
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Insbesondere
vorteilhaft ist es, wenn die Wärmequelle und die Kühleinrichtung
in einer Einheit integriert sind.
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In
einer Ausgestaltungsform sind die Wärmequelle und/oder
die Kühleinrichtung zum Druckgut verfahrbar.
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Alternativ
sind die Wärmequelle und/oder die Kühleinrichtung
in Bezug auf eine Haltevorrichtung für das Druckgut fest
montiert. Falls dies die gleiche Haltevorrichtung wie für
den Druckvorgang ist, wird diese auch zum Trocknen und Kühlen
belegt.
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Falls
die Halteeinrichtung unterschiedlich zur Halteeinrichtung zum Bedrucken
ist, z. B. dazu versetzt, wird die Halteeinrichtung zum Bedrucken
zum Trocknen und/oder Kühlen nicht mehr belegt, jedoch muss
eine Transporteinrichtung zum Umsetzen bzw. Verfahren des Druckguts
vorhanden sein.
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Weiterhin
alternativ können die Wärmequelle und/oder die
Kühleinrichtung, vorzugsweise abnehmbar, am Roboterarm
befestigt sein. Dann kann ein Drucken, Trocknen und Kühlen
zeitnah erfolgen. Dabei ist der Druckplatz allerdings auch während
des Trocknens und/oder Kühlens durch das Druckgut belegt
ist. Auch wird der Roboterarm zusätzlich belastet.
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Vorzugsweise
weist die Tampondruckmaschine ferner ein auf Rollen sitzendes Gestell
aufweist, mittels dessen sie verfahrbar ist, und zwar insbesondere
ohne motorische Hilfsmittel. Das Merkmal der Ausrüstung
mit Rollen zum Verfahren der Tampondruckmaschine, insbesondere ohne
motorische Hilfsmittel, ist bereits ein Alleinstellungsmerkmal.
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Bei
dem Verfahren wird zum Bedrucken eines Druckguts mittels Tampondrucks
durch eine Tampondruckmaschine ein Drucktampon mittels eines programmgesteuert
bewegbaren Roboterarms auf wenigstens ein einfärbbares
Klischee gedrückt und folgend auf ein Druckgut gedrückt
wird. Anschließend wird die auf das Druckgut gedrückte
Druckfarbe anschließend mittels einer an der Tampondruckmaschine
angeordneten Wärmequelle getrocknet. Werden mehrere (Teil-)Druckvorgänge
durchgeführt, z. B. mehrere Logos oder Symbole nacheinander,
kann ein Trocknen und/oder Kühlen nach jedem der (Teil-)Druckvorgänge
durchgeführt werden oder nachdem die (Teil-)Druckvorgänge
abgeschlossen sind.
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Vorzugsweise
wird zum Trocknen der Druckfarbe die Wärmequelle und zum
Druckgut verfahren.
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Alternativ
kann es vorteilhaft sein, wenn zum Trocknen der Druckfarbe das Druckgut
zur Wärmequelle verfahren wird.
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Vorzugsweise
wird das Druckgut anschließend gekühlt.
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In
noch einer alternativen Ausgestaltung wird das Druckgut mittels
einer bezüglich der Tampondruckmaschine stationär
angeordneten Wärmequelle und/oder Kühleinrichtung
getrocknet bzw. gekühlt.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
schematisch genauer beschrieben.
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1 zeigt
in Schrägansicht eine vereinfachte Darstellung einer Tampondruckmaschine;
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2 zeigt
in Schrägansicht eine vereinfachte Darstellung einer weiteren
Tampondruckmaschine
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1 zeigt
eine Tampondruckmaschine 1 mit wenigstens einem an einem
programmgesteuert bewegbaren Roboterarm 2 gehaltenen Drucktampon 3,
der gesteuert von wenigstens einem einfärbbaren Klischee
(zur besseren Übersichtlichkeit ohne Abbildung) zu einem
Druckgut 4 bewegbar und an die Oberflächen des
eingefärbten Klischees sowie des Druckguts 4 andrückbar
ist. Der Roboterarm 2 dient somit als Tamponträger.
Das Druckgut 4 ist hier eine Sichthaube einer Esse. Die
Tampondruckmaschine 1 weist zusätzlich eine Wärmequelle
zum Trocknen einer Druckfarbe des bedruckten Druckguts 4 auf,
in die eine Kühleinrichtung zum anschließenden
Abkühlen des Druckguts 4 integriert ist (ohne
Abb.).
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Auf
dem den Roboterarm 2 tragenden Gestell 5 sind
außerdem zwei Rakeleinheiten 6 zur Aufnahme eines
jeweiligen Klischees mit einem jeweils zugehörigen Farbtopf 7 vorhanden.
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Die
gezeigte Tampondruckmaschine 1 ist insbesondere zum Bedrucken
verschiedener Symbole auf dem Druckgut 4 (der Sichthaube)
an unterschiedlichen Positionen geeignet. In dem gezeigten Beispiel
kann ein Paar aus Rakeleinheit 6 und Farbtopf 7 dazu
verwendet werden, ein bestimmtes Symbol (z. B. ein Markenlogo oder
eine Schalterbedruckung) in einer bestimmten Farbe auf die Sichthaube 4 aufzudrucken.
Dabei geschieht die Aufbringung des Symbols auf den Tampon 3 auf
bekannte Art. Danach bewegt sich der Roboterarm 2 zu der
zu bedruckenden Stelle 21 auf der Sichthaube, z. B. auf
der hier oberen Seitenfläche der Sichthaube 4,
und drückt die Druckfarbe auf. Danach fährt der
Roboterarm 2 zum zweiten Paar aus Rakeleinheit 6 und Farbtopf 7 und
bringt eine Druckfarbe in Form eines weiteren Symbols auf den Tampon 3 auf.
Dies geschieht vorzugsweise nach einer Reinigung des Tampons in
einer nicht dargestellten Tamponreinigungseinheit.
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Folgend
bewegt sich der Roboterarm 2 zu der nunmehr zu bedruckenden
Stelle P2 auf der Sichthaube 4 und drückt die
Druck farbe dort auf. Das zweite Symbol kann eine bezüglich
des ersten Symbols andere Größe, Grundform oder
Farbe usw. aufweisen.
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Um
den Aufdruck von Logos unterschiedlicher Größen
zu ermöglichen, kann die Tampondruckmaschine 1 so
ausgeführt sein, dass Rakeleinheiten 6 in verschiedenen
gängigen Größen eingesetzt werden (z.
B. 60 mm/90 mm/130 mm). Weisen die zu druckenden Logos bzw. Symbole ähnliche
Abmessungen auf, ist ein Tampon 3 für den Druckprozess ausreichend.
Bestehen allerdings in Größe, bzw. Form deutliche
Unterschiede, so sind ggf. verschiedene Tampons 3 erforderlich.
Eine Verwendung mehrerer Tampons 3 ist durch einen automatischen
Tamponwechsel möglich oder durch Vorsehen mehrerer Tampons 3 gleichzeitig
am Roboterarm 2, was durch die Mehrachsigkeit des Roboterarms 2 automatisiert möglich
ist. Es können auch noch mehr Paare aus Rakeleinheit 6 und
Farbtopf 7 vorgesehen sein. Auch ein Mehrfarbendruck ist
möglich.
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Je
nach Auslegung ist eine Applikation in mehreren Achsen realisierbar
(z. B. ein Druck in waagrechter, ein anderer in senkrechter Position), wobei
die Lage der Bedruckungen nur durch die Reichweite des Roboterarms 2 auf
der Sichthaube 4 begrenzt ist. Grundsätzlich ist
durch einen Einsatz einer frei programmierbaren Robotersteuerung
eine große Vielzahl von zu bedruckenden Werkstückgeometrien
(3-dimensional) bedruckbar.
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Der
gesamte Druckvorgang erfolgt dabei vorzugsweise automatisch durch
den Roboter 2, so dass kein Fachpersonal die Anlage aufwändig
zu bedienen braucht. Lediglich das Einlegen des Druckguts 4,
der Programmaufruf sowie das Rüsten erfolgt weiterhin durch
einen Montagemitarbeiter.
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Die
Robotersteuerung, die auch die Peripherie übernimmt, wird
vorzugsweise durch einen handelsüblichen Industrie-PC mit
Maus übernommen, ein eigenes Bedienpaneel kann dann entfal len.
Die Bedienung erfolgt dann über ein sehr einfach zu bedienendes
Menu, das keine Roboterkenntnisse des Operators voraussetzt. Die
Programmierung der Oberfläche und der notwendigen Schnittstellen
erfolgt im konkreten Anwendungsfall in C#. Denkbar wären
aber auch andere derzeit übliche Hochsprachen wie C, C++,
Delphi, Visual Basic, Assembler, Java, Perl oder PHP. Die Darstellung
erfolgt bevorzugt auf einer Windows-Oberfläche.
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Alternativ
kann zur Steuerung des Druckprozesses eine speicherprogrammierbare
Steuerung (SPS) mit Schnittstelle zur Roboter-Steuerung eingesetzt
werden (Master). In dieser sind vorzugsweise sämtliche
Programme für den Druck der verschiedenen Logos/Symbole
auf die jeweiligen Bauteile 4 hinterlegt.
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Aus
Kostengründen kann die Robotersteuerung als solche alternativ
als alleinige Steuerung verwendet werden, was jedoch die Bedienung
unkomfortabler macht.
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Die
gesamte Prozesszeit für das Aufbringen der Logos/Symbole
kann mit der beschriebenen Tampondruckmaschine 1 sehr kurz
gehalten werden. Zykluszeiten von 50 Sekunden oder weniger für
zwei Drucke im Abstand von 60 mm sind problemlos erreichbar. Eine
Gesamtzykluszeit von 50 s kann sich beispielsweise wie folgt zusammensetzen:
20 s Druckzeit für 2 Symbole, 12 s Aufheizzeit und Verharrung
auf 200°C und 28 s Abkühlzeit auf < 60°C.
Bei 50 s Zykluszeit lässt sich ein Tampondruck auf geschliffenem
und gebürstetem Edelstahl herstellen, der den sog. Abziehtest
("Tesa-Test") als auch mindestens 6000 Zyklen des Abrex-Tests übersteht.
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Die
Krafteinleitung in den Tampon 3 erfolgt möglichst
senkrecht von oben, um ein einwandfreies Druckergebnis zu erzielen.
Bei der dargestellten Tampondruckmaschine 1 werden als
Mindestkräfte 100 N für einen Walmdachtampon 3 der
Fläche 100 × 50 mm bevorzugt. Für andere
Tamponformen, Druckgutgeomet rien und -materialien usw. können andere
Andruckkräfte erforderlich sein.
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Die
Gesamtabmessungen einer solchen Tampondruckmaschine 1 (incl.
Schaltschrank) können sehr kompakt gestaltet sein. In einer
Anwendung wird vorzugsweise ein Schwenkarmroboter 2 mit
850 mm Auslenkung und einer Traglast von 20 kg eingesetzt werden.
Die Druckkraft beträgt 85 kg bei einer sehr geringen Gesamtabmessung
der Anlage von H × T × H von 2000 mm × 1100
mm × 1900 mm. Diese Tampondruckmaschine 1 ist
zudem mit einem auf Rollen 14 gesetzten Gestell 13 ausgerüstet
und damit mobil.
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Die
Mobilität ist ein großer Vorteil beim Einsatz
der Tampondruckmaschine 1, insbesondere für Kleinserien.
Die Mobilität insbesondere ohne motorische Hilfsmittel,
d. h., dass sie alleine durch eine Bedienperson verfahrbar ist,
wird durch ein geringes Gewicht und vergleichsweise kleine Abmessungen erreicht.
Die kleinen Abmessungen bei gleichzeitig hohen Aufdruckkräften
lassen sich erst dadurch erzielen, dass die Wärmequelle
und die Kühleinheit in einer Einheit integriert sind.
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An
der Tampondruckmaschine 1 sind zudem alle zum gefahrlosen
Betrieb notwendigen Schutzeinrichtungen vorzusehen (nicht dargestellt).
wie z. B. ein Schutzgitter. Es sind dabei Schutzeinrichtungen vorzuziehen,
die möglichst wenig Platz beanspruchen.
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Auch
eine schnelle Zugänglichkeit zur Anlage ist vorteilhaft.
Beispielsweise sind daher eine Lichtschranke oder beweglich trennende
Schutzeinrichtungen (z. B. Schiebe- oder Schwenktüren mit Griffen)
vorgesehen.
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Ebenso
ist ein Kameraüberwachungssystem zur Prozesskontrolle einsetzbar.
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2 zeigt
eine weitere Tampondruckmaschine 8 mit einem Roboterarm 9 und
einer SPS 10. Ferner ist ein erhältliches Trocknungsmodul 11 mit Infrarotstrahler
im nahen Infrarot und integrierter Kühlungseinheit vorhanden.
Die Kühleinheit ist ein als Kühlgebläse
dienender Querstromlüfter. Der Trockner 11 verfügt über
eine I/O Schnittstelle zur übergeordneten Anlagensteuerung 10,
d. h., dass ein Anlagenstart, Zustandsmeldungen usw. über
die übergeordnete Druckanlage erfolgen können.
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Das
Druckgut wird nach dem Bedrucken in der Tampondruckmaschine 8 automatisch
zum Infrarottrockner 11 verfahren, oder der Trockner 11 wird zum
Druckgut bewegt. Das Einlegen des Druckguts in eine gesonderte Anlage
zur Wärmebehandlung durch den Montagemitarbeiter und ein
Zwischenlager für das Druckgut können dadurch
entfallen. 2 zeigt auch die Tamponreinigungseinheit 12.
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Im
Folgenden wird ein beispielhafter Prozessablauf für einen
Aufdruck von zwei Logos beschrieben.
- – Druckgut
(Werkstück) durch Montagemitarbeiter in Werkstückaufnahme
der Tampondruckmaschine einsetzen und positionieren;
- – Ggf. Schutztür schließen;
- – Roboter starten durch Betätigung eines Tasters;
- – Roboter fährt zu einer ersten Rakeleinheit;
- – Zugehöriger erster Farbtopf fährt
fix nach links;
- – Roboter drückt Tampon auf zugehöriges
erstes Klischee;
- – Roboter fährt zu einer ersten Position und
drückt Tampon auf das Druckgut (Erster Farbtopf nach rechts
160 mm auf Anschlag zufahren);
- – Roboter fährt Tampon zu einer Reinigungseinheit;
- – Roboter drückt Tampon auf Klebestreifen;
- – Klebestreifen wird automatisch weiter gerollt;
- – Roboter fährt zur zweiten Rakeleinheit;
- – Zweiter Farbtopf fährt 160 mm fix nach links;
- – Roboter drückt Tampon auf zweites Klischee;
- – Roboter fährt zu zweiter Position an der
Sichthaube und drückt Tampon auf die Sichthaube (Zweiter
Farbtopf fährt nach rechts 160 mm auf Anschlag);
- – Fahren des Tampons zur Reinigungseinheit;
- – Roboter drückt Tampon auf Klebestreifen;
- – Klebestreifen wird automatisch weiter gerollt;
- – Roboter fährt in Warteposition;
- – Trocknen der Logos;
- – Kühlen der Sichthaube;
- – Ggf. Schutztür öffnen und Entnehmen
der Sichthaube durch Montagemitarbeiter.
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- 1
- Tampondruckmaschine
- 2
- Roboterarm
- 3
- Drucktampon
- 4
- Druckgut
- 5
- Gestell
- 6
- Rakeleinheit
- 7
- Farbtopf
- 8
- Tampondruckmaschine
- 9
- Roboterarm
- 10
- SPS
- 11
- Trocknungsmodul
- 12
- Tamponreinigungseinheit
- 13
- Gestell
- 14
- Rollen
- P1
- Druckposition
- P2
- Druckposition
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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