DE102009020702A1

DE102009020702A1 - Drucksystem zum Bedrucken von Flaschen oder dergleichen Behältern sowie Druckvorrichtung oder -maschine mit einem solchen Drucksystem

Info

Publication number: DE102009020702A1
Application number: DE102009020702A
Authority: DE
Inventors: Katrin Gerigk
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2029-05-12
Also published as: US20110285768A1; JP2012526030A; WO2010130397A1; US8418608B2; JP5683572B2; CN102341244B; CN102341244A; DE102009020702B4; EP2429822A1; EP2429822B1

Abstract

Drucksystem zum Bedrucken von Flaschen oder dergleichen Behältern, mit wenigstens einem entlang einer Transportstrecke für die Behälter bewegbaren, nach dem Tintenstrahlprinzip arbeitenden elektrischen Druckkopf zum Bedrucken des jeweiligen an einer Druckposition angeordneten Behältern, sowie mit einem Versorgungssystem zum Versorgen des wenigstens einen Druckkopfes mit Druckfarbe bzw. -tinte.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drucksystem gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Druckvorrichtung oder -maschine gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
Drucksysteme oder Druckvorrichtungen zum Bedrucken von Behältern unter Verwendung von digitalen, nach dem Tintenstrahl- oder Inkjet-Prinzip arbeitenden elektrischen Druckköpfen sind grundsätzlich bekannt. Bekannt sind insbesondere auch Drucksysteme oder Druckmaschinen, bei denen an einem um wenigstens eine vertikale Achse umlaufend angetriebenen Behältertransportelement, insbesondere auch an einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufend angetriebenen Rotor mehrere Druckpositionen zur Aufnahme jeweils eines zu bedruckenden Behälters gebildet sind, an denen die Behälter unter Verwendung von elektronisch ansteuerbaren nach dem Tintenstrahl- oder Inkjet-Prinzip arbeitenden digitalen Druckköpfen bedruckt werden. Die Druckköpfe sind dabei an einem ebenfalls um die wenigstens eine vertikale Achse umlaufend antreibbaren Druckkopftransportelement vorgesehen, welches beispielsweise der Behältertransporteur oder aber ein eigenständiges Transportelement ist. In jedem Fall befinden sich die Druckköpfe an einem sich bewegenden, beispielsweise rotierenden Teil der jeweiligen Druckvorrichtung oder -maschine. Diese Anordnung der Druckköpfe erfordert besondere Maßnahmen, die eine ordnungsgemäße Versorgung der Druckköpfe mit der sehr flüssigen Druckfarbe in Form von Tinte gewährleisten, insbesondere auch gewährleisten, dass die Druckfarbe bzw. Tinte jeweils mit gleichbleibendem oder möglichst gleichbleibendem Druck und mit gleichbleibender Konsistenz und Qualität den Druckköpfe zugeführt wird. Nur so ist der angestrebte, hoch qualitative Aufdruck auf die Behälter erreichbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Drucksystem aufzuzeigen, welches trotz der Anordnung der Druckköpfe auf einem sich bewegenden oder rotierenden Teil des Drucksystems einen hochqualitativen Aufdruck gewährleistet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Drucksystem entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Druckvorrichtung oder Druckmaschine ist Gegenstand des Patentanspruches *.
Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Drucksystems besteht in der Aufteilung dieses Systems bzw. der Druckfarbenversorgung in einem stationären Teil und in einen die Druckköpfe aufweisenden sich bewegenden, beispielsweise rotierenden Teil, wobei im stationären Teil bevorzugt wenigstens ein Haupttank zur Aufnahme eines ausreichenden Vorrats an Druckfarbe sowie insbesondere auch Elemente zum Nachfüllen der Druckfarbe und/oder zum Konditionieren, d. h. insbesondere zum Temperieren und/oder Entgasen und/oder Filtern der Druckfarbe vorgesehen sind, während der sich bewegende oder rotierende Teil des Drucksystems wenigstens einen als Eintank für die Druckköpfe bildenden Hilfstank, bevorzugt aber auch einen zweiten, als Austank für die Druckköpfe dienenden Hilfstank aufweist und diese Tanks in Bezug auf die Druckköpfe und/oder deren Bewegungsbahn zentrisch angeordnet und sowohl druck- als auch füllhöhengesteuert sind.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 in sehr vereinfachter Darstellung und in Draufsicht eine Druckvorrichtung umlaufender Bauart gemäß der Erfindung zum Bedrucken von Flaschen oder anderen Behältern;
2 in einer vereinfachten Funktionsdarstellung wesentliche Elemente des Drucksystems der Druckvorrichtung der 1 zusammen mit einem der Druckköpfe;
3 in vereinfachter Darstellung und im Vertikalschnitt den rotierenden und den statischen Teil des Drucksystems der 2;
4 in einer Darstellung ähnlich 2 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drucksystems;
5 in perspektivischer Einzeldarstellung den Ein- oder Austank eines Drucksystems der Erfindung;
6 in schematischer Darstellung den Ein- und Austank des rotierenden Teils eines Drucksystems der Erfindung zusammen mit zwei Druckköpfen dieses Systems;
7 in einer Darstellung ähnlich 4 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drucksystems mit eine Bypass-Regelung.
In den Figuren ist 1 eine Druckvorrichtung umlaufender Bauart zum Bedrucken von Flaschen oder dergleichen Behältern 2 unter Verwendung von nach dem Tintenstrahl- oder Ink-Jet-Prinzip arbeitenden digitalen Druckköpfen 3, mit einer Vielzahl von Düsen 3.1, die an jedem Druckkopf 3 in einer Reihe in vertikaler Richtung aufeinander folgend vorgesehen und individuell elektrisch ansteuerbar sind. Das Ausbringen der Druckfarbe an den Düsen 3.1 erfolgt durch entsprechende Ansteuerung von Elektroden oder Piezo-Elementen.
Die Druckvorrichtung 1 besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus einem um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend antreibbaren Rotor 4, an dessen Umfang eine Vielzahl von Druckpositionen 4.1 mit jeweils einem Druckkopf 3 gebildet sind. Die zu bedruckenden Behälter 2 werden den Druckpositionen 4.1 über einen Behältereinlauf 6 zugeführt. Die bedruckten Behälter werden der jeweiligen Druckposition 4.1 an einem Behälterauslauf 7 entnommen.
An jeder Druckposition 4.1 ist bei der dargestellten Ausführungsform ein Druckkopf 3 vorgesehen. Das Bedrucken der Behälter 2 erfolgt an den Druckpositionen 4.1 zeilenweise durch Relativbewegung des Behälters 2 zum Druckkopf 3, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform dadurch, dass jeder mit seiner Behälterachse in vertikaler Richtung, d. h. parallel zur Drehachse des Rotors 4 orientierte Behälter 2 während des Bedruckens um seine Behälterachse gesteuert gedreht wird.
Ein besonderes Problem insbesondere durch die Anordnung der Druckköpfe 3 auf dem um die vertikale Maschinenachse umlaufend angetriebenen Rotor 4 besteht u. a. in der ordnungsgemäßen Bereitstellung der Druckfarbe bzw. Tinte an den einzelnen Druckköpfen 3. So ist es für eine einwandfreie Arbeitsweise der Druckköpfe 3 sowie insbesondere auch für die Qualität des Aufdrucks erforderlich, dass die einzelnen Druckköpfe 3 bzw. deren Düsen 3.1 nicht nur mit einer ausreichenden Menge an Druckfarbe (Tinte) versorgt werden, sondern die Druckfarbe an den Druckköpfen bzw. deren Düsen mit einem vorgegebenen Druck, und zwar in der Regel mit einem gegenüber dem Umgebungsdruck geringfügigen Unterdruck oder Überdruck ansteht. Trotz der rotierenden Ausbildung der Druckvorrichtung 1 ist diese Versorgung der Druckköpfe 3 mit der Druckfarbe durch das nachstehend im Zu sammenhang mit den 2 und 3 näher beschriebene und dort allgemein mit 5 bezeichnete Drucksystem 5 in optimaler Weise gewährleistet. Die idealerweise zu verwendenden Druckköpfe sind als so genannte Drop-On-Demand-Druckköpfe bekannt.
Grundsätzlich besteht das erfindungsgemäße Drucksystem 5 aus zwei Komponenten, nämlich aus dem in den 2 und 3 mit 8 bezeichneten statischen Teil, der in dem mit dem Rotor 4 nicht umlaufenden Maschinengestell 9 der Druckvorrichtung 1 untergebracht ist, sowie aus dem am Rotor 4 vorgesehenen rotierenden Teil 10, der u. a. auch die Druckköpfe 3 aufweist. Bezeichnungen von Elementen in den Figuren haben, auch wenn diese in der jeweiligen Beschreibung nicht noch einmal erwähnt werden, die identische Bedeutung.
Der statische Teil 8 des Drucksystems umfasst u. a. einen Haupttank 11 zur Aufnahme eines Vorrats an Druckfarbe, sowie auch alle Funktionselemente zum Konditionieren der Druckfarbe, d. h. u. a. ein Temperaturmodul 12 zum ständigen Temperieren (Erwärmen oder Kühlen) der Druckfarbe im Haupttank 11 sowie einen Entgaser 13 und ein Filter 14 in einem eine Förder- und Umwälzpumpe 15 aufweisenden und den Haupttank 11 einschließenden ersten Druckfarbenkreislauf zum ständigen Temperieren, Entgasen und Filtern der Druckfarbe. Der mit der Druckfarbe teilgefüllte Haupttank 11 ist während des Druckbetriebes mit einem gesteuerten Druck P11 beaufschlagt, und zwar während des normalen Druckbetriebes, beispielsweise mit einem Druck P11, der etwas kleiner ist als der Umgebungs- oder Atmosphärendruck. Ein Unterdruck hat den Vorteil, dass dieser die gewünschte Entgasung der Medien, insbesondere der Tinte unterstützt. Denkbar, aber bei der gezeigten Variante nicht einsetzbar, ist auch ein geringfügiger Überdruck.
Der statische Teil 8 des Drucksystems umfasst weiterhin ein Nachfüllventil 16, über welches das Nachfüllen von Druckfarbe in das Drucksystem 5 aus Kartuschen 17 möglich ist. Über ein Mehrwegeventil 18, welches im Druckfarbenkreislauf des statischen Teils 8 in Strömungsrichtung nach dem Filter 14 und vor dem Haupttank 11 angeordnet ist, bzw. über eine mit dem Ventil 18 verbundene Leitung 19 und eine Drehverbindung 20 ist der statische Teil 8 des Drucksystems 5 an eine Vorlauf- oder Versorgungsleitung 21 mit Ventil 22 des rotierenden Teils 10 des Drucksystems 5 angeschlossen.
Der rotierende Teil 10 des Drucksystems umfasst u. a. zwei Neben- oder Hilfstanks 23 und 24, von denen der Hilfstank 23 als Eintank 23 oder als Quelle für die den Druckköpfen 3 zugeführte Druckfarbe oder -tinte dient und von denen der Hilfstank 24 als Austank oder als Senke zur Aufnahme der beim Drucken nicht benötigten, die Druckköpfe 3 durchströmten Druckfarbe dient. Die beiden Hilfstanks 23 und 24 sind jeweils kreisringartig ausgeführt und zentral, d. h. achsgleich mit der Maschinenachse MA und in vertikaler Richtung übereinander am Rotor 4 vorgesehen, und zwar der Hilfstank 23 oberhalb des Hilfstanks 24. Die einzelnen Druckköpfe 3 sind um die Hilfstanks 23 und 24 verteilt angeordnet. Die Versorgungsleitung 21 mündet über das Ventil 22 in den Hilfstank 23. Der Hilfstank 23 ist jeweils über eine Leitung 25 an einen als Einlass dienenden Anschluss des jeweiligen Druckkopfes 3 angeschlossen. Ein als Auslass dienender Anschluss jedes Druckkopfes 3 ist über eine Leitung 26 mit Druckminderer 27 an ein Mehrwegeventil 28 angeschlossen, über welches wahlweise eine Verbindung der Leitung 26 mit dem Hilfstank 24, eine Verbindung zwischen dem Hilfstank 24 und der Leitung 21 oder über die Drehverbindung 20 mit der Leitung 19 oder aber eine Verbindung zwischen der Leitung 26 und der Leitung 21 bzw. über die Drehverbindung 20 mit der Leitung 19 möglich ist. Im normalen Druckbetrieb ist das Ventil 28 so gesteuert, dass über dieses Ventil eine Verbindung zwischen der Leitung 26 und dem Hilfstank 24 besteht. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die beiden Hilfstanks 23 und 24 weiterhin identisch ausgebildet.
Jeder Hilfstank 23 und 24 weist Mittel auf, mit denen der Druck im Hilfstank 23 und 24, der während des Druckbetriebes jeweils mit der Druckfarbe teilgefüllt ist, und dabei insbesondere auch den Druck in den Leitungen 25 und 26 und damit an den Anschlüssen der Druckköpfe 3 exakt so eingestellt ist, dass der Druck P23 im Hilfstank 23 etwas größer ist als der Druck P24 im Hilfstank 24, der Druck P23 aber beispielsweise geringfügig kleiner ist als der Atmosphärendruck. Durch diese Drucksteuerung ist einerseits erreicht, dass die Druckköpfe 3 während des Druckbetriebes von der Druckfarbe durchströmt werden, d. h. die für das Druckbetriebs nicht benötigte Menge der jedem Druckkopf 3 über die Leitung 25 zugeführten Druckfarbe den Druckkopf 3 durchströmend über dessen Leitung 26 abgeführt wird. Der Volumenstrom der Druckfarbe an jeden Druckkopf 3 aus dem Hilfstank 23 sowie von jedem Druckkopf 3 an den Hilfstank 24 kann durch entsprechende Wahl der Drücke P23 und P24 eingestellt werden.
Um während des Druckbetriebes von der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4 unabhängige oder im Wesentliche unabhängige Verhältnisse zu erreichen, sind nicht nur die beiden Hilfstanks 23 und 24 zentral bzw. mittig am Rotor 4 und die Druckköpfe 3 jeweils um die Hilfstanks 23 und 24 in dem selben radialen Abstand von diesen Hilfstanks vorgesehen, sondern auch die an die Druckköpfe 3 führenden und für jeden Druckkopf 3 individuell vorgesehenen Leitungen 25 und 26 sind am Rotor 4 jeweils für alle Druckköpfe 3 in gleicher Weise verlegt, beispielsweise derart, dass diese Leitungen radial oder im Wesentlichen radial zur vertikalen Maschinenachse MA verlaufen.
Die Hilfstanks 23 und 24 sind weiterhin mit Mitteln ausgestattet, die während des Betriebes der Druckvorrichtung 1 eine exakte Füllhöhe der Druckfarbe in jedem Hilfstank 23 bzw. 24 gewährleisten. Bei der dargestellten Ausführungsform sind diese Mittel dadurch gebildet, dass im Inneren jedes kreisringartig ausgebildeten Hilfstanks 23 und 24 eine kreisringförmige Barriere oder ein Überlauf 29 vorgesehen ist, der die Maschinenachse konzentrisch umschließt und den zur Aufnahme der Druckfarbe dienenden Tankinnenraum 23.1 bzw. 24.1 von einem ebenfalls in jedem Hilfstank 23 und 24 ausgebildeten kreisringförmigen Sammelraum 23.2 bzw. r trennt, der zum Sammeln von überschüssiger Druckfarbe dient. Die Sammelraum 23.2 bzw. 24.2 sind innenliegend vorgesehen, d. h. von dem zugehörigen Tankinnenraum 23.1 bzw. 24.1 umschlossen.
Das Drucksystem wird so betrieben, dass in jedem Hilfstank 23 und 24 ständig ein gewisser Strom an Druckfarbe aus dem Tankinnenraum 23.1 bzw. 24.1 über den Überlauf 29 in den zugehörigen Sammelraum 23.1 bzw. 24.1 fließt. Die Sammelräume 23.2 und 24.2 stehen mit dem Haupttank 11 in Verbindung, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform derart, dass der Sammelraum 23.2 über eine Leitung 30 und einen nicht dargestellten Druckminderer mit dem Sammelraum 24.2 verbunden ist und letzterer über eine Leitung 31, über die Drehverbindung 20 und über ein Steuerventil 34 an den Haupttank 11 angeschlossen ist.
Während des Betriebes wird das Drucksystem weiterhin so gesteuert, und zwar u. a. durch entsprechende Ansteuerung der Pumpe 15, der Ventile 18, 22 und 34, dass nicht nur der Haupttank 11 füllhöhen- oder niveaugesteuert mit der Druckfarbe teilgefüllt ist, d. h. Druckfarbe aus der an das Nachfüllventil angeschlossenen Kartusche 17 über dieses Nachfüllventil, die Pumpe 15, den Entgaser 13, das Filter 14 und das Ventil 18 in den Haupttank 11 nachgefüllt wird, wenn der Druckfarbenspiegel im Haupttank 11 unter ein vorgegebenes Niveau fällt, sondern das System wird auch so betrieben, dass auch jeder Sammelraum 23.2 und 24.2 niveau- bzw. füllhöhengesteuert mit Druckfarbe gefüllt ist. Hierfür sind sowohl am Haupttank 11, als auch an den Sammelräumen 23.2 und 24.2 Füllstandsensoren 35 (Haupttank 11) bzw. 36 (Sammelräume 23.2 und 24.2) vorgesehen.
Zum Entleeren der Hilfstanks 23 und 24 bzw. der Tankinnenräume 23.1 und 24.1 ist jeder Tank mit einem Entleerungsventil 32 versehen, über welches der Tankinnenraum 23.1 bzw. 24.1 mit dem Auslass des zugehörigen Sammelraums 23.2 bzw. 24.2 oder der entsprechenden Leitung 30 bzw. 31 verbunden werden kann, welches aber im normalen Betrieb der Druckvorrichtung geschlossen ist. Während des Druckbetriebes der Druckvorrichtung 1 zirkuliert die Druckfarbe im Drucksystem 5 in zwei Kreisläufen, und zwar in dem die Pumpe 15, den Entgaser 13, das Filter 14 und den Haupttank 11 einschließenden ersten Druckfarbenkreislauf des statischen oder stationären Teils 8 und in einem zweiten Druckfarbenkreislauf, der den statischen Teil 8 und den rotierenden Teil 10 des Drucksystems und auch den Druckkopf 3 einschließt.
In diesem zweiten Druckfarbenkreislauf durchströmt die Druckfarbe also beispielsweise ausgehend von dem Hilfstank 23 die Druckköpfe 3, gelangt dann über das Ventil 28 zurück an den Hilfstank 24 und aus diesem Hilfstank über den Überlauf 19 und über den Sammelraum 24.2 an den Haupttank 11, aus dem die Druckfarbe dann über die Pumpe 15, den Entgaser 13, das Filter 14 und das entsprechend eingestellte Ventil 18, die angeschlossene Leitung 19, die Drehverbindung 20 und die Leitung 21 an den Hilfstank 23 zurückgeführt wird. Beide Druckfarbenkreisläufe schließen also den gesteuert temperierten Haupttank 11, den Entgaser 13 sowie das Filter 14 ein, sodass die Druckfarbe in diesen Druckfarbenkreisläufen ständig konditioniert, d. h. u. a. auf einem für einen optimalen Druck benötigten Qualitäts- und Temperaturniveau gehalten wird. Die Steuerung der Druckvorrichtung 1 bzw. des Drucksystems 5 dieser Maschine können dabei so erfolgen, dass während des Druckbetriebes beide Druckfarbenkreisläufe zeitgleich von der Druckfarbe durchströmt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das Drucksystem 5 so zu steuern, dass währen des Druckbetriebes nur der zweite, den statischen Teil 8 und den rotierenden Teil 10 einschließende Druckfarbenkreislauf zumindest primär aktiviert ist, während der erste Druckfarbenkreislauf des Drucksystems zu einer schnelleren und intensiveren Konditionierung der Druckfarbe dann aktiviert wird, wenn gerade keine zusätzliche Druckfarbe an den Hilfstank 23 gefördert werden muss.
Die zweiteilige Ausbildung des Drucksystems, d. h. die Trennung in den statischen Teil 8 und den rotierenden Teil 10 hat erhebliche Vorteile:

– So können im statischen Teil 8 die Pumpe 15 sowie auch alle Funktionselemente untergebracht werden, die für die Konditionierung der Druckfarbe erforderlich sind, wodurch die Anzahl der Komponenten am Rotor 4 und das dortige Bauvolumen reduziert werden.
– Mechanische Schwingungen, verursacht durch die Pumpe 15 und weitere motorisch angetriebene Funktionselemente (z. B. auch Vakuumpumpen) bzw. durch deren Antrieb, die (Schwingungen) das Druckergebnis beeinträchtigen können, sind vom Rotor 4 ferngehalten.
– Über das Nachfüllventil 16 kann problemlos neue Druckfarbe aus der jeweiligen Kartusche 17 in das Drucksystem nachgefüllt werden, wobei die nachgefüllte Druckfarbe zumindest im Entgaser 13 und im Filter 14 vorbehandelt wird, bevor sie in das Drucksystem 5 gelangt.
– Durch die Verwendung der beiden Hilfstanks 23 und 24, die zentral am Rotor 4 angeordnet und im Bezug auf die vertikale Maschinenachse rotationssymmetrisch ausgeführt sind, ergibt sich eine homogene Verteilung, insbesondere auch Druckverteilung der Druckfarbe an den Anschlüssen der Druckköpfe 3.
– Über die Regelung der Drücke P23 und P24 können dann unter Berücksichtigung der Anordnung der Drückköpfe 3 im Bezug auf die Hilfstanks 23 und 24 und in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Rotors sowohl der Druck der Druckfarbe an den Druckköpfen 3 bzw. an den dortigen Düsen 3.1, als auch die Durchflussrate der Druckfarbe durch die Druckköpfe 3 gesteuert bzw. geregelt werden.
– Durch die Verwendung der Hilfstanks 23 und 24 sind weiterhin die Druckköpfe 3 von eventuellen Druckschwankungen oder -stößen beim Zuführen und/oder Abführen der Druckfarbe entkoppelt und dadurch Beeinträchtigungen der Qualität des jeweiligen Aufdrucks durch solche Druckschwankungen vermieden.
– Durch die Niveau-Regelung der Druckfarbe in den Tankinnenräumen 23.1 und 24.1 ergeben sich weiterhin konstante Druckverhältnisse an den Anschlüssen der Druckköpfe 3 und damit eine reproduzierbare optimale Druckqualität.
– Durch den Kreislauf der Druckfarbe, insbesondere auch im rotierenden Teil 10 werden insbesondere ein unerwünschtes Antrocknen der Druckfarbe und dadurch bedingte Funktionsstörungen vermieden.

Um im Bereich der Ableitung der Druckfarbe aus dem jeweiligen Sammelraum 23.2 bzw. 24.2 über die Leitung 30 bzw. 31 von der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4 unabhängige Verhältnisse zu erreichen, sind die Leitungen 30 und 31 sowie deren Anschlüsse jeweils achsgleich mit der Maschinenachse MA angeordnet. Die Hilfstanks 23 und 24 bilden wiederum den im Bezug auf die Maschinenachse MA jeweils radial außen liegenden Tankinnenraum 23.1 bzw. 24.1 und den bezogen auf die Maschinenachse MA innenliegenden Sammelraum 23.2 bzw. 24.2.
Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, die Druckköpfe 3 bzw. die Düsen 3.1 in einem Wartungszyklus (Maintain-Zyklus) zu spülen und zu reinigen. Hierfür wird durch entsprechende Ansteuerung des Drucksystems 5 und dabei insbesondere auch der verschiedenen Ventile Druckfarbe mit erhöhtem Druck durch die Druckköpfe 3 gepumpt bzw. gefördert, und zwar aus dem statischen Teil 8 über die Leitung 19 und über die Drehverbindung 20 an den rotierenden Teil 10 und dort beispielsweise über die Leitung 26 an die einzelnen Druckköpfe 3, an deren Düsen 3.1 zumindest ein Teil der unter hohem Druck geförderten Druckfarbe zum Durchspülen und Reinigen austritt.
Die 4 zeigt in einer Darstellung wie 2 das Drucksystem 5a einer Druckvorrichtung. Das Drucksystem 5a besteht wiederum aus dem stationären Teil 8a und dem rotierenden Teil 10a, wobei der stationäre Teil 8a mit dem stationären Teil 8 des Drucksystems 5 der 2 identisch ist. Der rotierende Teil 10a weist an dem um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend antreibbaren Rotor digitale elektrisch ansteuerbare Druckköpfe 3a auf, die in gleicher Weise wie die Druckköpfe 3 nach dem Ink-Jet- bzw. Tintenstrahldruckprinzip arbeiten und jeweils eine Vielzahl von Düsen 3a.1 zum gesteuerten Ausbringen der Druckfarbe aufweisen, die (Düsen) in einer vertikalen Achsrichtung, d. h. in einer Achsrichtung parallel zur Maschinenachse MA aufeinander folgend vorgesehen sind. Abweichend von den Druckköpfen 3 sind die Druckköpfe 3a als Druckköpfe mit statischer Druckfarben- oder Tintenversorgung ausgebildet, d. h. als sogenannte „End Shooter-Druckköpfe”, die jeweils lediglich einen Anschluss aufweisen, über den die Druckfarbe mit einem vorgegebenen Druck, beispielsweise mit einem leichten Unterdruck zugeführt wird. Bezüglich der Einstellung eines Überdrucks, gilt das oben gesagte.
Der rotierende Teil 10a des Drucksystems weist wiederum die beiden Hilfstanks 23 und 24 auf, wobei allerdings nur der Hilfstank 23 bzw. dessen Tankinnenraum 23.1 über jeweils eine Leitung 25 und ein in dieser Leitung zusätzlich vorgesehenes Mehrwegeventil 37 an den einzigen Eingang jedes Druckkopfes 3a angeschlossen ist. An das Ventil 37 ist auch die Leitung 26 mit dem Druckminderer 27 angeschlossen, die bei dieser Ausführungsform direkt mit der Leitung 21 oder aber über die Drehverbindung 20 direkt mit der Leitung 19 verbunden ist. Der Hilfstank 24 dient bei dieser Ausführungsform nicht als Senke zur Aufnahme von Druckfarbe, die von Druckköpfen zurückgeführt wurde, sondern lediglich der Sammelraum 24.2 des Hilfstanks 24 wird zur Aufnahme der überschüssigen Druckfarbe aus dem Sammelraum 23.2 sowie zur Ableitung dieser Druckfarbe an den Haupttank 11 des statischen Teils 8a genutzt.
In dem Drucksystem 5a sind ebenfalls zwei Druckfarbenkreisläufe möglich, und zwar ein erster Kreislauf innerhalb des statischen Teils 8a, der wiederum die Pumpe 15, den Entgaser 13, das Filter 14 sowie den Haupttank 11 einschließt sowie ein zweiter Druckfarbenkreislauf, der den statischen 8a sowie den rotierenden Teil 10a einschließt. Dieser zweite Druckfarbenkreislauf erstreckt sich dann beispielsweise ausgehend von dem Tankinnenraum 23.1 des Hilfstanks 23 über den dortigen Überlauf 19 in den Sammelraum 23.2, von dort in den Sammelraum 24.2, von dort in den Haupttank 11 und aus diesem über die Pumpe 15, den Entgaser 13, das Filter 14 und die Leitungen 19 und 21 zurück an den Hilfstank 23 bzw. an den dortigen Tankinnenraum 23.1.
Auch bei dem Drucksystem 5a wird somit die Druckfarbe nicht nur in den ersten, allein dem statischen Teil 8a verlaufenden Druckfarbenkreislauf, sondern auch in dem zweiten, sowohl den statischen Teil 8a, als auch den rotierenden Teil 10a des Drucksystems 5a einschließenden Kreislauf ständig konditioniert, d. h. entgast, gefiltert und temperiert, d. h. den jeweiligen Erfordernissen entsprechend entweder erwärmt oder gekühlt.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass die beiden, jeweils identisch ausgeführten und kreisringförmig ausgebildeten Hilfstanks 23 und 24 in vertikaler Richtung, d. h. in der Maschinenachse gegeneinander versetzt vorgesehen sind.
Selbstverständlich sind auch andere Ausführungen denkbar. So zeigt die 5 in perspektivischer Darstellung eine Tankanordnung 38, die die beiden Einzeltanks 23a und 24a bildet, welche zwar wiederum kreisringförmig, die Maschinenachse MA konzentrisch umschließend ausgeführt sind, allerdings abweichend von der vorbeschriebenen Ausführungsform nicht in Richtung der Maschinenachse MA gegeneinander versetzt, sondern in der Weise angeordnet sind, dass ein Einzeltank, beispielsweise der Hilfstank 23a den Hilfstank 24a ringförmig umschließt. Durch den Überlauf 29a sind die Hilfstanks 23a und 24a wiederum in einen Tankinnenraum 23a.1 bzw. 24a.1 und einen Sammelraum 23a.2 bzw. 24a.2.
Die 6 zeigt in sehr vereinfachter Darstellung nochmals den rotierenden Teil 10b eines die Druckköpfe 3 aufweisenden Drucksystems 5b, zusammen mit den zentrisch angeordneten und in Richtung der Maschinenachse MA gegeneinander versetzten Hilfstanks 23b und 24b, von denen der Hilfstank 23b wiederum die Druckfarbenquelle (Source) bzw. den Eintank für die Druckköpfe 3 und der Hilfstank 24b die Druckfarbensenke (Drain) bzw. den Austank für die Druckköpfe 3 bilden. Dargestellt sind lediglich zwei Druckköpfe 3. Tatsächlich weist das Drucksystem eine Vielzahl von Druckköpfen 3 auf. Die beiden Hilfstanks 23b und 24b sind zwar im Bezug auf die Maschinenachse MA zentrisch angeordnet und um diese Maschinenachse MA rotationssymmetrisch ausgebildet, d. h. kreiszylinderförmig, die beiden Hilfstanks 23b und 24b weisen aber den Überlauf 29 und den durch diesen gebildeten Sammelraum nicht auf. Deutlich dargestellt ist in der 6 der durch die Rotationsbewegung des Rotors erzeugte parabelförmige Verlauf des Druckfarbenspiegels (konvexer Meniskus).
Wechselnde Druckverhältnisse aufgrund einer sich ändernden Drehgeschwindigkeit des Rotors werden durch eine Regelung der Drücke P23b und P24b in den Hilfstanks 23b und 24b sowie des Differenzdrucks zwischen diesen Hilfstanks angepasst bzw. kompensiert, sodass eine konstante Durchflussgeschwindigkeit der Druckfarbe durch die Druckköpfe 3 sowie ein konstanter Druck, beispielsweise ein konstanter bzw. stabiler Unterdruck (Meniskus-Unterdruck) an den Düsen 3.1 der Druckköpfe 3 erreicht ist.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass die jeweilige Druckvorrichtung 1 ein Drucksystem 5, 5a oder 5b aufweist, welches das Bedrucken der Behälter 2 mit einer einzigen Druckfarbe oder Tinte, d. h. mit der Druckfarbe oder Tinte einer einzigen Farbgebung ermöglicht. Zur Erzeugung eines Mehrfarbendrucks mit mehreren Farbsätzen sind dann in einer Anlage mehrere Druckvorrichtungen 1 aufeinander folgend vorgesehen, wobei in jeder Druckvorrichtung dann ein Farbsatz des jeweiligen Mehrfarbendrucks erzeugt wird. Zumindest in den auf die erste Druckvorrichtung folgenden weiteren Druckvorrichtungen sind die Druckpositionen 4.1 für ein Ausrichten des jeweiligen Behälters 2 an einer am Behälter vorgesehenen oder aufgebrachten Markierung vor dem eigentlichen Druckbeginn ausgebildet, um so das lagerichtige Aufbringen der einzelnen, den Mehrfarbendruck bildenden Farbsätze zu gewährleisten.
Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, an einer einzigen Druckvorrichtung mehrere Drucksysteme 5, 5a oder 5b für mehrere in der Farbgebung unterschiedliche Druckfarben vorzusehen, um so den jeweiligen Behälter 2 an jeder Druckposition 4.1 bereits vollständig mit einem Mehrfarbenaufdruck zu versehen und/oder mit mehreren Farbsätzen eines an einer weiteren Druckvorrichtung vollendeten Mehrfarbendrucks.
Anders als in den Darstellungen vorher; zeigt die 7 eine weitere vorteilhafte Ausführungsform. Bei dem in 7 gezeigten System, wird die Tinte im statischen Teil ständig mittels einer zusätzlichen Pumpe 39 durch die Konditionierungsstrecke (15, 13, 14) des Systems gefördert. Dieser Vorgang ist unabhängig von der Förderstrecke der Tinten im rotierenden Teil des Systems via Leitung 19. Außerdem wird hier der Bypass zwischen Hilfstank 23.2 und Hilfstank 24.2 aktiv je nach Füllstand von Hilfstank 23.2 geregelt. Dadurch ist es möglich, den Bypass nur dann zu öffnen, wenn der Füllstand in Hilfstank 23.2 verringert werden muss. Ist der Füllstand im Soll-Bereich, bleibt das Bypass-Ventil 40 geschlossen. Dadurch wird wirksam verhindert, dass Luft aus Hilfstank 23.2 in Hilfstank 24.2 angesaugt wird und Drücke in den Behältern stabil bleiben.
Der durch die Pfeile mit rundem Ende gekennzeichnete Leitungsweg stellt den Normalbetrieb dar, bei dem die Pumpe 39 in den Hilfsbehälter 23 fördert, und die überschüssige Tinte läuft durch den Druckkopf 3 und anschließend in den Hilfstank 24. Der durch die Pfeile mit eckigem Ende gekennzeichnete Leitungsweg stellt den Spülvorgang dar, bei dem die Pumpe 39 durch einen Druckminderer 41, der im Leitungsweg 42 vorgesehen ist, direkt in den Druckkopf 3 fördert. Auf diese Weise wird eine erhöhte Förderleistung und ein höherer Druck in erzeugt, wodurch die Düsen 3.1 gespült werden.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass sich der rotierende Teil 10, 10a, 10b des Drucksystems oberhalb des statischen Teils 8, 8a des Drucksystems befindet. Grundsätzlich besteht zur Erzielung einer möglichst kompakten Bauweise auch die Möglichkeit, den statischen Teil des Drucksystems so auszubilden, dass er den sich bewegenden bzw. rotierenden Teil dieses Systems vollständig oder nahezu vollständig umschließt, sodass letztlich lediglich die Druckköpfe über die Oberseite des Drucksystems vorstehen.
Vorstehend wurde weiterhin davon ausgegangen, dass an dem Rotor 4, der zunächst das Transportelement für die Behälter 2, d. h. den Behältertransporteur bildet, auch die Druckköpfe 3 bzw. 3a vorgesehen sind, also der Rotor 4 zugleich auch das die Druckköpfe 3 bzw. 3a bewegende Transportelement. Es sind aber auch Ausführungen denkbar, in denen die Druckköpfe 3 bzw. 3a zumindest jeweils einer Farbe bzw. eines Farbsatzes eines Mehrfarbendrucks an einem eigenen um die vertikale Maschinenachse MA bewegten oder gedrehten Transportelement (Druckkopftransportelement) vorgesehen sind.
Insbesondere erfolgt die Regelung der Drücke P23 und P24 beispielsweise auch in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Rotors 4 in der Weise, dass mit der Druckregelung auf die Druckfarbe bzw. Tinte ausgeübte Zentrifugalkräfte kompensiert werden.

1: Druckvorrichtung
2: Behälter
3, 3a: Druckkopf
3.1, 3a.1: Düse
4: Rotor
4.1: Druckposition
5, 5a, 5b: Drucksystem
6: Behältereinlauf
7: Behälterauslauf
8, 8a: statischer Teil des Drucksystems
9: Maschinengestell
10, 10a, 10b: rotierender Teil des Drucksystems
11: Haupttank
12: Temperaturmodul
13: Entgaser
14: Filter
15: Pumpe
16: Nachfüllventil
17: Druckfarben- oder Tinten-Kartusche
18: Mehrwegeventil
19: Leitung
20: Drehverbindung
21: Leitung
22: Ventil
23, 23a, 23b: Hilfstank bzw. Eintank
23.1, 23a.1: Tankinnenraum
23.2, 23a.2: Sammelraum
24, 24a, 24b: Hilfstank bzw. Austank
24.1, 24a.1: Tankinnenraum
24.2, 24a.2: Sammelraum
25, 26: Leitung
27: Druckminderer
28: Mehrwegeventil
29, 29a: Überlauf
30, 31: Leitung
32: Entleerventil
34: Ventil
35, 36: Füllstandsensor
37: Mehrwegeventil
38: Tankanordnung
39: Pumpe
40: Bypassventil
41: Druckminderer
42: Leitung
MA: vertikale Maschinenachse
P11, P23, P24: Druck
P23b, P24b: Druck

Claims

Drucksystem zum Bedrucken von Flaschen oder dergleichen Behältern (2), mit wenigstens einem nach dem Tintenstrahlprinzip arbeitenden und entlang einer Transportstrecke für die Behälter (2) bewegbaren, vorzugsweise umlaufend bewegbaren elektrischen Druckkopf (3, 3a) zum Bedrucken des jeweiligen an einer Druckposition (4.1) angeordneten Behälters (2), sowie mit einem Versorgungssystem zum Versorgen des wenigstens einen Druckkopfes (3, 3a) mit Druckfarbe bzw. -tinte, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksystem (5, 5a, 5b) aus einem mit dem wenigstens einen Druckkopf (3, 3a) nicht mit bewegten statischen Teil (8, 8a), welcher einen mit dem wenigstens einen Druckkopf (3, 3a) ebenfalls nicht mit bewegten Teil des Versorgungssytems aufweist, sowie aus einem mit dem wenigstens einen Druckkopf (3, 3a) mit bewegten Teil (10, 10a, 10b) besteht, welcher zusätzlich zu dem wenigstens einen Druckkopf (3, 3a) mindestens einen Hilfstank (23, 23a, 23b; 24, 24a, 24b) für die Druckfarbe oder -tinte aufweist, an den der wenigstens eine Druckkopf (3, 3a) angeschlossen ist.
Drucksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mitbewegte oder rotierende Teil (10, 10a, 10b) des Drucksystems mehrere Druckköpfe (3, 3a) aufweist, und dass der wenigstens eine Hilfstank (23, 23a, 23b; 24, 24a, 24b) für sämtliche Druckköpfe (3, 3a) gemeinsam vorgesehen ist.
Drucksystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mittel zur Steuerung und/oder Regelung des Drucks (P23, P23b; P24, P24b) und/oder des Niveaus der Füllhöhe, d. h. des Druckfarbenspiegels der in dem wenigstens einen Hilfstank (23, 23a, 23b; 24, 24a, 24b).
Drucksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Hilfstank (23, 23a, 23b; 24, 24a, 24b) einen mit dem wenigstens einen Druckkopf (3, 3a) in Verbindung stehenden Tankinnenraum (23.1, 23a.1; 24.1, 24a.1) aufweist, der zur Aufnahme der Druckfarbe oder -tinte dient und zur Regelung des Druckfarbenspiegels im Tankinnenraum mit einem Überlauf (29, 29a) ausgebildet ist.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit bewegte Teil des Drucksystems (10, 10a, 10b) wenigstens zwei Hilfstranks (23, 23a, 23b; 24, 24a, 24b) aufweist, von denen ein erster Hilfstank (23, 23a, 23b) als Eintank zum Versorgen des wenigstens einen Druckkopfs mit Druckfarbe dient.
Drucksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Hilfstank (24, 24a, 24b) als Austank für den wenigstens einen während des Druckbetriebes von der Druckfarbe oder -tinte durchströmten Druckkopf (3) dient.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem um eine vertikale Maschinenachse (MA) umlaufend antreibbaren, beispielsweise als Rotor (4) ausgebildeten Transportelement für die Druckköpfe (3, 3a) der wenigstens eine Hilfstank (23, 23a, 23b; 24, 24a, 24b) in Bezug auf die vertikale Maschinenachse (MA) zentrisch angeordnet und/oder rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Hilfstank (23, 23a, 23b; 24, 24a, 24b) kreisringförmig oder kreiszylinderförmig ausgebildet ist.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Leitung (21, 30, 31) zum Zuführen oder Abführen der Druckfarbe oder -tinte an den bzw. von dem wenigstens einen Hilfstank (23, 23a, 23b; 24, 24a, 24b) achsgleich mit der Maschinenachse (MA) angeordnet ist.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von wenigstens zwei Hilfstanks (23, 23b, 24, 24b) diese in Richtung der Maschinenachse (MA) gegeneinander versetzt vorgesehen oder derart angeordnet bzw. ausgebildet sind, dass der erste Hilfstank (23a) vom zweiten Hilfstank (24a) umschlossen ist.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sich bewegende oder rotierende Teil des Drucksystems (10, 10a, 10b) oberhalb des statischen Teils (8, 8a) des Drucksystems (5, 5a, 5b) vorgesehen ist, oder dass mit Ausnahme des wenigstens einen Druckkopfs (3, 3a) der sich bewegende Teil 10, 10a, 10b) des Drucksystems von dem statischen Teil (8, 8a) des Drucksystems (5, 5a, 5b) umschlossen ist.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel für eine Steuerung oder Regelung des Druck den Druck (P23, P23b; P24, P24b) der Druckfarbe oder -tinte in dem wenigstens einen Hilfstank (23, 23a, 23b; 24, 24a, 24b) und/oder in dem wenigstens einen Druckkopf (3, 3a) in Abhängigkeit von der Umlauf- oder Rotationsgeschwindigkeit des Druckkopfe (3, 3a) ausgebildet sind, vorzugsweise zur Kompensation von auf die Druckfarbe oder -tinte ausgeübten Fliehkräften und/oder zur Kompensation von aus Beschleunigung und/oder Richtungswechsel resultierenden und auf die Druckfarbe oder -tinte ausgeübten Kräften.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der statische Teil (8, 8a) des Drucksystems (5, 5a, 5b) zumindest einen Haupttank (11) für die Druckfarbe oder -tinte sowie Mittel (12, 13, 14, 16) zum Nachfüllen von Druckfarbe oder -tinte und/oder zum Konditionieren der Druckfarbe oder -tinte, insbesondere zum Temperieren und/oder Entgasen und/oder Filtern der Druckfarbe oder -tinte aufweist.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es für einen Druckfarben oder -tintenkreislauf innerhalb des statischen Teils (8, 8a) des Drucksystems oder Druckfarbenversorgungssystems und/oder für einen Druckfarben oder -tintenkreislauf ausgebildet ist, welcher den statischen Teil (8, 8a) des Drucksystems sowie den sich bewegenden oder rotierenden Teil des Drucksystems (10, 10a, 10b) einschließt.
Druckvorrichtung zum Bedrucken von Flaschen oder dergleichen Behältern mit wenigstens einem umlaufend antreibbaren Behältertransporteur (4) und mit mehreren auf dem Behältertransporteur (4) gebildeten Druckpositionen (4.1), an denen das Bedrucken der Behälter (2) jeweils mit wenigstens einem nach dem Tintenstrahlprinzip arbeitenden digitalen Druckkopf (3, 3a) eines Drucksystems (5, 5a, 5b) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–14 ausgebildet ist.
Druckvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckköpfe (3, 3a) an einem bewegbaren Transportelement (4), vorzugsweise an einem um wenigsten eine vertikale Achse (MA) bewegbaren Transportelement (4) vorgesehen sind.
Druckvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das die Druckköpfe (3, 3a) aufweisende Transportelement der Behältertransporteur (4) oder ein von dem Behältertransporteur unabhängiges Transportelement ist.
Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 15–17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Mehrfarbenaufdrucks auf die Behältern (2) mehrere jeweils einer Farbe oder einem Farbsatz zugeordnete Drucksysteme vorgesehen sind.
Druckvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der unterschiedlichen Farben oder Farbsätzen zugeordneten Drucksysteme und deren Druckköpfe (3, 3a) an einem gemeinsamen oder aber an unterschiedlichen Transportelementen vorgesehen sind.
Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 15–19, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Transportrichtung der Behälter (2) wenigstens zwei Behältertransporteure (4) aufeinander folgend vorgesehen sind, und dass an jedem Behältertransporteur wenigstens ein Drucksystem zum Bedrucken der Behälter (2) mit einer Farbe oder mit einem Farbsatz eines Mehrfarbendrucks vorgesehen ist.
Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 15–20, dadurch gekennzeichnet, dass jede Druckposition (4.1) für eine Relativbewegung zwischen dem Druckkopf (3, 3a) und dem Behälter ausgebildet ist.