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Die Erfindung betrifft eine Druckstation zum Direktbedrucken eines Behälters, eine Druckvorrichtung mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Druckstation und entsprechende Direktdruckverfahren.
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Das Direktbedrucken von Behältern, wie beispielsweise Getränkeflaschen, wird vorzugsweise während des Transports der Behälter an rotierenden Behältertischen oder dergleichen mittels mit den Behältern mitbewegter Druckstationen durchgeführt. Hierzu ist es beispielsweise aus der
DE 10 2010 034 780 A1 bekannt, an einer Maschine vom Rundläufertyp mehrere Druckstationen mit vertikal verschiebbaren Drehtellern zur Aufnahme der Behälter und mit übereinander befestigten Druckköpfen, UV-Lampen und Plasmabrennern auszubilden. Zum Erzeugen von Teilaufdrucken werden die Behälter auf die Höhe des jeweils zugeordneten Druckkopfs gefahren und ein Druckvorschub im zu bedruckenden Seitenwandbereich der Behälter durch deren Drehung um ihre Längsachse erzeugt. Sowohl die Behälter als auch die Druckköpfe befinden sich während des Druckvorgangs unter einer stationär an den einzelnen Druckstationen befestigten Abdeckhaube.
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Bei derartigen Druckstationen ist es jedoch schwierig, die Druckköpfe nahe an den zu bedruckenden Mantelflächen der Behälter anzuordnen und gleichzeitig eine Kollision der Druckköpfe mit der für die Positionierung der Behälter benötigten Hubvorrichtung und den Drehtellern zu vermeiden. Außerdem werden vergleichsweise große Hübe benötigt, da die einzelnen Druckköpfe, UV-Lampen und dergleichen übereinander angeordnet werden müssen und mit jeder Einheit die gesamte Höhe des zu bedruckenden Seitenwandbereichs abgedeckt werden soll.
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Es besteht daher der Bedarf für alternative Vorrichtungen und Verfahren zum Direktbedrucken von Behältern.
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Die gestellte Aufgabe wird mit einer Druckstation nach Anspruch 1 gelöst. Demnach umfasst diese eine Halterung für einen zu bedruckenden Behälter, eine Einhausung für den Behälter und wenigstens einen ins Innere der Einhausung gerichteten und an der Einhausung befestigten Druckkopf. Erfindungsgemäß ist die Einhausung zum Ausführen einer Druckbewegung des Druckkopfs relativ zur Druckstation beweglich. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Einhausung relativ zu einem Montagerahmen und/oder einer Grundplatte der Druckstation und/oder relativ zu einem die Druckstation tragenden Behältertisch beweglich ist.
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Die erfindungsgemäße Druckstation eignet sich insbesondere für das Direktbedrucken während eines Behältertransports, da sie sowohl den Druckkopf als auch den zu bedruckenden Behälter gegen einen beim Behältertransport verursachten Fahrtwind abschirmt. Die Halterung ist beispielsweise eine Einspannhalterung, die den zu bedruckenden Behälter im Mündungsbereich und im Bereich des Behälterbodens hält. Mit der Halterung lässt sich vorzugsweise die Drehlage des Behälters einstellen und/oder während des Bedruckens fixieren.
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Der Behälter ist beispielsweise eine Flasche, insbesondere eine Getränkeflasche. Die Einhausung hat vorzugsweise einen rotationssymmetrischen Innenquerschnitt. Vorzugsweise sind wenigstens drei Druckköpfe im Inneren der Einhausung ausgebildet. Die Druckköpfe sind vorzugsweise in umfänglich gleichmäßigen Abständen zueinander befestigt.
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Vorzugsweise ist die Einhausung um sich selbst drehbar ausgebildet, um den Druckkopf in umfänglicher Richtung an einer gedachten zylindrischen Mantelfläche entlang zu führen. Diese Mantelfläche entspricht beispielsweise der Seitenwand des in der Druckstation gehaltenen Behälters oder verläuft äquidistant zur Seitenwand. Die Halterung ist dann vorzugsweise zur koaxialen Positionierung des Behälters bezüglich der Einhausung ausgebildet. Somit lassen sich alle Druckköpfe durch Drehung der Einhausung um eine mit dem Behälter gemeinsame Symmetrieachse in gleicher Weise exakt vor dem zu bedruckenden Bereich der Behälterseitenwand positionieren. Verglichen mit einer Hubbewegung lässt sich die Drehbewegung mit konstruktiv einfachen Mitteln und Platz sparend realisieren.
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Vorzugsweise ist die Einhausung in Längsrichtung des in der Druckstation gehaltenen Behälters, also axial, verschiebbar oder teleskopierbar ausgebildet. Damit lassen sich Zeilenvorschübe beim Direktbedrucken einer Behältermantelfläche ausführen und/oder Hubbewegungen beim Zuführen und Entnehmen der Behälter. Ferner lässt sich die axiale Position der Druckköpfe verstellen, um den Ausfall einzelner Düsen mit Düsen benachbarter Düsenreihen des selben Druckkopfs zu kompensieren. Benachbarte Düsenreihen sind in der Regel axial zueinander versetzt. Die axiale Positionskorrektur des Druckkopfs erlaubt dann ein Bedrucken identischer Zeilenpositionen aus axial versetzten Düsenreihen. Die Einhausung könnte als permanenter Bestandteil der Druckstation über den zu bedruckenden Behälter gestülpt werden. Ebenso könnte die Einhausung als auswechselbares und gegebenenfalls gezielt an die Abmessungen des Behälters angepasstes Garniturenteil an der Druckstation bereitgestellt und übergestülpt werden. Teleskopierbare Einhausungen umfassen vorzugsweise ein bewegliches inneres Rohrstück oder dergleichen zur Befestigung der Druckköpfe. Vorzugsweise ist die Halterung den Behälter zentrierend und drehbar ausgebildet, um eine Ausgangsdrehlage des Behälters für das Direktbedrucken einzustellen. Eine Ist-Drehlage des Behälters lässt sich beispielsweise mittels optischer Sensoren feststellen. Durch gezieltes Drehen des Behälters in der Halterung, beispielsweise mit Hilfe eines Servomotors, lässt sich eine Soll-Drehlage, beispielsweise die gewünschte Ausgangsdrehlage für das anschließende Bedrucken anfahren. Während des Bedruckens wird der Behälter vorzugsweise in einer konstanten Drehlage gehalten.
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Vorzugsweise ist eine im Inneren der Einhausung wirkende Absaugeinrichtung vorhanden, die insbesondere wenigstens eine mit dem Druckkopf mitbewegbare Absaugöffnung umfasst. Damit lässt sich ein beim Bedrucken verursachter Tintennebel oder dergleichen absaugen, um eine Verunreinigung des Aufdrucks und/oder der Druckstation zu vermeiden. Vorzugsweise ist die Absauföffnung derart ausgebildet, dass sich der zugeordnete Druckkopf in einen zuvor mit Hilfe der Absaugöffnung abgesaugten Bereich drehen lässt. Beispielsweise kann wenigstens eine Absaugöffnung bezogen auf die jeweilige Drehrichtung der Einhausung dem zugeordneten Druckkopf vorauslaufend ausgebildet sein, um den Druckkopf in einen frisch abgesaugten Bereich zu bewegen. Für einen Wechsel der Drehrichtung der Einhausung sind Absaugöffnungen dann vorzugsweise beidseitig neben den zugeordneten Druckköpfen ausgebildet. Beispielsweise sind mehrere Druckköpfe und mehrere Absaugöffnungen in umfänglicher Richtung abwechselnd ausgebildet.
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Vorzugsweise ist an der Innenseite der Einhausung wenigstens eine Strahlungsquelle zum Trocknen und/oder Härten eines Aufdrucks ausgebildet, beispielsweise eine UV-Lampe. Dadurch lässt sich gezielt ein sogenanntes Pinning durchführen, um Teilaufdrucke vollständig oder teilweise auszuhärten und/oder zu trocknen. Es ließe sich auch ein mit unterschiedlichen Druckköpfen hergestellter Nass-in-Nass-Aufdruck gezielt trocknen und/oder härten. Vorzugsweise ist die Strahlungsquelle optisch von dem wenigstens einen Druckkopf abgeschirmt, um ein Härten und/oder Trocknen von Tinte, Farbe oder dergleichen am Druckkopf zu vermeiden. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle einem zugeordneten Druckkopf im Wesentlichen entgegengesetzt angeordnet sein, so dass der dazwischen liegende Behälter die gewünschte Abschirmwirkung erzielt. Ebenso könnten Blenden oder dergleichen zur optischen Abschirmung vorgesehen sein.
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Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Druckstation ferner eine Hubeinrichtung und/oder eine Schwenkeinrichtung, mit der sich die Einhausung über den Behälter stülpen lässt. Dies vereinfacht das Bestücken der Druckstationen mit Behältern und die Entnahme der Behälter nach dem Direktbedrucken. Es wäre jedoch ebenso möglich, die Behälter mittels einer Hubeinrichtung und/oder einer Schwenkeinrichtung in die Einhausung einzuführen.
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Die gestellte Aufgabe wird ebenso mit einer Druckvorrichtung nach Anspruch 8 gelöst. Demnach umfasst diese einen, insbesondere kontinuierlich, drehbaren Behältertisch, an den mehrere erfindungsgemäße Druckstationen befestigt sind. Damit lässt sich ein Strom zu bedruckender Behälter kontinuierlich durch die Druckvorrichtung führen, um eine in Getränkeabfüllanlagen erforderliche Maschinenleistung zu erzielen.
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Die gestellte Aufgabe wird ebenso gelöst mit einer Druckvorrichtung nach Anspruch 9. Demnach umfasst diese eine stationäre erfindungsgemäße Druckstation und eine stationäre Fixierstation umfassend eine Behältereinhausung mit einer ins Innere der Einhausung gerichteten Strahlungsquelle zum Härten und/oder Trocknen eines in der stationären Druckstation aufgebrachten Aufdrucks. Somit lässt sich das Direktbedrucken in zwei Prozessschritte zerlegen und in den getrennten Einhausungen besonders gezielt steuern. Die Fixierstation kann entweder für das Härten und/oder Trocknen nach einem Nass-in-Nass-Druck eingesetzt werden oder für eine ergänzende oder abschließende Fixierung durch Härten und/oder Trocknen. Die Druckvorrichtung mit getrennten Einhausungen arbeitet vorzugsweise getaktet.
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Die gestellte Aufgabe wird ebenso mit einem Direktdruckverfahren nach Anspruch 10 gelöst. Demnach ist der Behälter von einer relativ zum Behälter beweglichen, insbesondere um sich selbst drehbaren Einhausung umgeben, und Tinte, Farbe oder dergleichen wird von wenigstens einem sich im Inneren mit der Einhausung mitbewegenden Druckkopf abgegeben.
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Vorzugsweise wechselt die Bewegungsrichtung der Einhausung zwischen Teilaufdrucken oder nach Beendigung des Direktbedruckens eines Behälters wenigstens einmal. Beispielsweise wird eine oszillierende Drehbewegung der Einhausung für den Druckkopfwechsel und/oder für eine anschließende Fixierung des Aufdrucks ausgeführt. Die Druckköpfe können dann mittels flexibler Verbindungsleitungen versorgt und/oder gesteuert werden, beispielsweise mittels elektrischer Kabel und Schläuche für die Tintenzufuhr und/oder das Absaugen der Einhausung. Es ist dann insbesondere kein Drehverteiler für Medien an der Einhausung nötig. Es wäre ebenso möglich, die Druckköpfe für die einzelnen Teilaufdrucke in einer gleichsinnigen Drehbewegung nacheinander vor die zu bedruckende Mantelfläche des Behälters zu fahren und erst nach Fertigstellung des Direktdrucks die Einhausung für den nächsten Behälter in gegenläufiger Richtung in ihre Ausgangsstellung zurück zu drehen. Unter einem Druckkopfwechsel ist zu verstehen, dass einzelnen Teilaufdrucken zugeordnete betriebsbereite Druckköpfe nacheinander an eine vorgegebene, insbesondere dieselbe Druckposition zum Bedrucken des Behälters bewegt werden.
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Vorzugsweise wird das Innere der Einhausung luftdicht verschlossen und/oder abgesaugt. Dadurch lassen sich Farbnebel oder dergleichen gezielt entfernen und unerwünschte Verwirbelungen durch Fahrtwind und/oder die Drehbewegung der Einhausung vermeiden.
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Vorzugsweise wird der Behälter in der Einhausung zentriert, insbesondere durch Einspannen des Behälters zwischen seinem Mündungsbereich und Boden. Dies ermöglicht eine exakte Positionierung der Druckköpfe vor der zu bedruckenden Behälterwand, insbesondere unter Gewährleistung einer guten Zugänglichkeit der Behälterwand
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Vorzugsweise wird der Behälter in die Einhausung abgesenkt oder angehoben. Beispielsweise könnte der Behälter im Neckhandling gehalten und dadurch besonders einfach in die Einhausung eingeführt werden. Auch auf dem Kopf stehende Behälter ließen sich auf diese Weise einführen. Insbesondere im Zusammenspiel mit der bezogen auf die Druckstation stationären Position des Behälters während des Bedruckens lässt sich der Behälter im Neckhandling sowohl hängend als auch auf dem Kopf stehend gleichermaßen stabil und reproduzierbar halten.
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Vorzugsweise wird eine Ist-Drehlage des Behälters ermittelt, beispielsweise die Drehlage des Behälters um seine Längsachse bezogen auf eine Transportrichtung des Behälters, und die Einhausung oder der Behälter wird anschließend zum Einstellen einer Soll-Drehlage für den Direktdruck gedreht, vorzugsweise definiert als relative Soll-Drehlage zwischen Behälter und Einhausung. Die üblicherweise mit zufälliger Drehlagenorientierung zugeführten Behälter können beispielsweise durch optische Abtastung, insbesondere Bild gebend untersucht werden, um die Ist-Drehlage der Behälter zu bestimmen.
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Wird die relative Soll-Drehlage des Behälters in der Einhausung durch Drehung des Behälters eingestellt, so kann die Einhausung beim Bedrucken stets innerhalb des gleichen Winkelbereichs gedreht werden. Anders gesagt, müssen mögliche Abweichungen der Ist-Drehlage des Behälters von der einzustellenden Soll-Drehlage dann nicht von der Einhausung kompensiert werden. Folglich kann der insgesamt benötigte Drehwinkelbereich der Einhausung dann minimiert werden, ebenso die Länge flexibler Verbindungsleitungen für die Einhausung und/oder die Druckköpfe. Eine Drehung der Einhausung zum Einstellen der Soll-Drehlage ist jedoch prinzipiell möglich, ebenso eine Kombination von Drehbewegungen des Behälters und der Einhausung.
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Vorzugsweise wird die Tinte, Farbe oder dergleichen auf dem Behälter durch Bestrahlung, insbesondere mit UV-Licht, in der Einhausung getrocknet und/oder gehärtet. Dies ermöglicht eine hohe Druckqualität, da der Aufdruck vor dem Aushärten und/oder Trocknen gegen unerwünschte Einflüsse von außen geschützt ist.
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Vorzugsweise wird bei der Herstellung eines Teilaufdrucks wenigstens ein Druckvorschub zwischen dem zugeordneten Druckkopf und dem Behälter in umfänglicher Richtung ausgeführt wird, und es werden wenigstens zwei unterschiedliche axiale Druckpositionen des Druckkopfs relativ zum Behälter angefahren. Dadurch lassen sich Teilaufdrucke als Zeilenhalbbilder nacheinander drucken und/oder das Fehlen einzelner Druckbildpunkte oder Zeilen kompensieren.
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Vorzugsweise wird wenigstens ein Druckbildpunkt bei einem Ausfall einer für den Druck des Druckbildpunkts vorgesehenen ersten Düse des Druckkopfs mittels einer zweiten Düse des Druckkopfs gedruckt, insbesondere nach einer axialen Positionskorrektur des Druckkopfs. Dadurch lässt sich der Ausfall einzelner Druckdüsen kompensieren und sich der Austausch des Druckkopfs hinauszögern. Die erste und die zweite Düse gehören dann vorzugsweise zu unterschiedlichen Düsenreihen des selben Druckkopfs.
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Vorzugsweise wird der Druckkopf selektiv von der Bestrahlung aus gespart. Dadurch lässt sich ein unerwünschtes Härten und/oder Trocknen von Farbe, Tinte oder dergleichen an den Austrittsöffnungen der Druckköpfe vermeiden.
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Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Direktdruckverfahren ein kontinuierlicher Strom aus Behältern in entlang einer Kreisbahn umlaufenden Einhausungen bedruckt und getrocknet und/oder gehärtet. Dies ermöglicht besonders hohe Maschinenleistungen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Direktdruckverfahrens wird ein Strom aus Behältern getaktet zunächst in einer ersten, insbesondere um sich selbst drehbaren Einhausung bedruckt und in einer zweiten, insbesondere um sich selbst drehbaren Einhausung getrocknet und/oder gehärtet. Bei dieser Variante lassen sich die Prozessschritte des Bedruckens und des Härtens besonders gezielt und unabhängig voneinander steuern. Außerdem lassen sich bei Bedarf unterschiedliche Farben, Tinten oder dergleichen für den Direktdruck einsetzen und der Prozessschritt des Härtens und/oder Trocknens gezielt an die jeweilige Druckfarbe, Tinte oder dergleichen anpassen.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
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1 einen schematischen Längsteilschnitt durch eine erfindungsgemäße Druckstation gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
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2 einen schematischen Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemäße Druckstation gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
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3 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Einhausung; und
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4 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung mit separater Fixierstation.
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Wie die 1 erkennen lässt umfasst die erfindungsgemäße Druckstation 1 zum Direktbedrucken von Behältern 2, wie beispielsweise Getränkeflaschen oder dergleichen, in einer ersten bevorzugten Ausführungsform eine Halterung 3 für die Behälter 2, die vorzugsweise als Einspannhalterung mit einer unteren Auflage 3a für den Behälterboden und einem oberen Stempel 3b zum vorzugsweise zentrierenden Einspannen des Behälters 2 an der Behältermündung ausgebildet ist. Ferner umfasst die Druckstation 1 eine Einhausung 5, die wie im gezeigten Beispiel mit Hilfe ineinander schiebbarer Rohrstücke 5a, 5b teleskopierbar ausgebildet sein kann.
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Im Inneren der Einhausung 5 ist wenigstens ein nach innen gerichteter Druckkopf 7 angebracht, mit dem sich ein Seitenwandbereich 2a des Behälters 2 beispielsweise mit im Ultravioletten (UV) aushärtender Tinte, mit wasserlöslicher Tinte oder dergleichen direkt bedrucken lässt. Vorzugsweise ist ferner wenigstens eine nach innen gerichtete Strahlungsquelle 9 zum Trocknen und/oder Aushärten eines mit dem Druckkopf 7 auf den Behälter 2 gedruckten Aufdrucks 2b an der Einhausung 5 befestigt. Als Strahlungsquelle eignen sich beispielsweise UV-Lampen, insbesondere UV-LED-Lampen. Die Strahlungsquelle 9 könnte beispielsweise über/unter dem Druckkopf 7 angebracht sein und schräg nach unten/oben strahlen, derart dass der Druckkopf 7 von der Strahlungsquelle 9 nicht direkt bestrahlt wird. Zusätzliche könnten Abschirmblenden zur Vermeidung einer direkten Bestrahlung des Druckkopfs 7 im Inneren der Einhausung 5 ausgebildet sein.
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Die Einhausung 5 lässt sich für einen Druckvorschub beim Bedrucken des Behälters 2 und/oder für das Positionieren des wenigstens einen Druckkopfs 7 und/oder der wenigstens einen Strahlungsquelle 9 vor dem zu bedruckenden Seitenwandbereich 2a bewegen, insbesondere durch eine Drehbewegung 5’. Vorzugsweise ist die Einhausung 5 derart um sich selbst drehbar, dass der Druckkopf 7 entlang einer gedachten zylindrischen Mantelfläche 10 bewegt wird, wie in der 3 beispielhaft angedeutet ist. Die Drehbewegung 5´ der Einhausung 5 wird vorzugsweise mit einem Servomotor 11 erzeugt. Denkbar wäre auch ein Hub der Einhausung 5. Lediglich beispielhaft ist eine Drehmomentübertragung zwischen Servomotor 11 und Einhausung 5 mittels Zahnrad und Zahnkranz angedeutet. Die ineinander schiebbaren Rohrstücke 5a, 5b greifen hierbei verdrehfest ineinander.
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Das Teleskopieren der Einhausung 5 wird mittels eines schematisch angedeuteten Motors 5c bewerkstelligt, der beispielsweise auf dem äußeren Rohrstück 5a befestigt ist, und mittels eines auf dem inneren Rohrstück 5b abrollenden Getriebes (nicht dargestellt). Denkbar sind auch Linearmotoren, pneumatische Hubzylinder oder dergleichen. In prinzipiell entsprechender Weise wäre es auch denkbar, die gesamte Einhausung 5 mit Hilfe einer entsprechenden Hubeinrichtung (nicht dargestellt) aus der gezeigten Stellung anzuheben.
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Die Halterung 3 für die Behälter 2 ist vorzugsweise zum Einstellen der Drehlage des Behälters 2 um eine Mittelachse 3´ drehbar ausgebildet. Die Halterung 3 ist dann vorzugsweise zentrierend ausgebildet, so dass die Mittelachse 3´ der Halterung 3 mit der Längsachse 2´ des Behälters 2 zusammenfällt. Beispielsweise ist der obere Stempel 3b dann als Zentrierglocke ausgebildet. Die untere Auflage 3a ist dann beispielsweise als Drehteller ausgebildet. Die Drehbewegung 13´ der unteren Auflage 3a oder des oberen Stempels 3b wird vorzugsweise mit einem Servomotor 13 erzeugt.
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Vorzugsweise umfasst die Halterung 3 ferner eine Hubeinrichtung 15, mit der sich der obere Stempel 3b zum Einspannen auf den Behälter 2 absenken lässt. Die Hubeinrichtung 15 könnte in an sich bekannter Weise elektromechanisch, pneumatisch oder mittels einer mechanischen Steuerkurve betätigt werden. Die Hubbewegung der Hubeinheit 15 ist in der 1 schematisch durch den Doppelpfeil 15´ angedeutet.
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An den Druckköpfen 7 sind vorzugsweise wenigstens zwei zur Mittelachse 3’ der Halterung 3 parallele Düsenreihen 8 ausgebildet, wie in der 3 stellvertretend für einen Druckkopf 7c angedeutet ist. Die Düsen benachbarter Düsenreihen 8 des selben Druckkopfs 7 sind dann vorzugsweise in axialer Richtung zueinander versetzt, insbesondere um den halben Abstand zwischen den Düsen einer Düsenreihe 8. Die benachbarten Düsenreihen 8 lassen sich sowohl parallel während eines gemeinsamen Druckvorschubs in umfänglicher Richtung betreiben als auch nacheinander während getrennter Druckvorschübe. Beispielsweise kann der Ausfall einzelner Düsen einer Düsenreihe 8 kompensiert werden, indem fehlende Druckbildpunkte von der jeweils benachbarten Düsenreihe 8 des selben Druckkopfs 7 erzeugt werden.
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Zwischen getrennten Druckvorschüben kann die relative axiale Position von Druckkopf 7 und Behälter 2 zueinander verändert werden. Dafür eignet sich ein axiales Teleskopieren der Einhausung 5, beispielsweise mit dem Motor 5c, und/oder ein axialer Hub der Einhausung 5 insgesamt und/oder ein axialer Hub der Halterung 3 insgesamt. Somit können benachbarte Düsenreihen 8 den Ausfall einzelner Druckbildpunkte mit einer derartigen axialen Positionskorrektur gegenseitig flexibel kompensieren.
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Der Ausfall einzelner Düsen erfordert dann nicht zwangsläufig den Austausch des gesamten Druckkopfs 7. Der Ausfall einzelner Düsen und/oder Druckbildpunkte lässt sich beispielsweise durch Bild gebende Kontrolle des hergestellten Aufdrucks 2b feststellen und/oder durch Funktionskontrolle der Druckköpfe 7, die gegebenenfalls Fehlersignale an eine Steuereinheit übermitteln.
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Anhand von Schwellenwerten, wie beispielsweise der maximal zulässigen Anzahl defekter Düsen pro Druckkopf 7, lässt sich eine Entscheidung dahingehend treffen, ob ein Druckkopf 7 auszutauschen ist oder eine gegebenenfalls durch die Kompensation defekter Düsen verursachte Prozesszeitverlängerung für den einzelnen Aufdruck noch akzeptabel ist. Derartige Schwellenwerte können durch Prozesszeiten anderer Produktionseinheiten einer Abfüllanlage vorgegeben sein, beispielsweise von einer Streckblasmaschine für Kunststoffflaschen, und/oder durch Abwägung von Instandhaltungszeiten, Ersatzteilkosten, Prozessverzögerung oder dergleichen.
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Die erfindungsgemäße Druckstation 1 eignet sich sowohl als Bestandteil einer stationären Druckvorrichtung als auch zur Montage auf einer Fördereinrichtung. In der 1 läuft die Druckstation 1 auf einem Karussell 17 um, beispielsweise zwischen einem unteren Behältertisch 17a und einer oberen Montageplatte 17b montiert. Druckvorrichtungen vom Rundläufertyp mit Einlaufsternen und Auslaufsternen sind an sich bekannt, so dass hier lediglich erwähnt werden soll, dass sich mehrere gleichartige Druckstationen 1 entlang des Umfangs des Karussells 17 montieren lassen, um ein Drucken bei kontinuierlicher Drehung des Karussells 17 zu ermöglichen. In der 1 ist zum besseren Verständnis die Drehachse 17´ des Karussells 17 schematisch angedeutet. Entsprechend ist die Druckstation 1 in der 1 bezogen auf das Karussell 17 in einer radialen Seitenansicht auf die Drehachse 17´ hin dargestellt. Die Transportbewegung der Druckstation 1 auf dem Karussells 17 ist durch den Pfeil 1´ angedeutet.
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Die Druckstation 1 könnte in entsprechender Weise auf beliebigen Fördereinrichtungen montiert werden. Beispielsweise ließe sich die Druckstation 1 auf Förderbändern oder dergleichen montieren, ebenso auf separaten Fahrzeugen, die mittels individuell steuerbarer Linearantriebe oder dergleichen entlang einer Umlaufbahn bewegt werden könnten.
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In der 1 ist eine Absaugeinrichtung 19 für die Druckstation 1 schematisch angedeutet. Diese dient zum Absaugen von Farbnebeln oder dergleichen und/oder zum Evakuieren der abgesenkten Einhausung 5. Die Einhausung 5 lässt sich vorzugsweise derart absenken, dass die Druckköpfe 7 und der zu bedruckenden Seitenwandbereich 2a der Behälter 2 von einem beim Transport der Druckstation 1 auftretenden Fahrtwind abgeschirmt sind. Die Einhausung 5 kann derart ausgebildet sein, dass sie während des Bedruckens und/oder während eines Druckkopfwechsels im Wesentlichen luftdicht mit dem Behältertisch 17a oder einer entsprechenden Montageplattform abschließt. Die Absaugeinrichtung 19 weist Absaugöffnungen 19a, die im unteren Behältertisch 17a ausgebildet sein können und/oder auf der Oberseite der Einhausung 5 und/oder in deren Seitenwand. Letzteres wird insbesondere anhand der 3 deutlich. Die Absaugöffnungen sind mit flexiblen Absaugschläuchen 19b verbunden.
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Die schematische 2 zeigt die erfindungsgemäße Druckstation 21 in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform. Diese eignet sich ebenso wie die zuvor beschriebene Ausführungsform für eine Montage auf einer Fördereinrichtung, wie beispielsweise einem Karussell 17, und für stationäre Druckvorrichtungen. Die zweite Ausführungsform 21 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform 1 im Wesentlichen dadurch, dass die erfindungsgemäße Einhausung 25 mittels eines Hub- und/oder Schwenkmechanismus 22 über den zu bedruckenden Behälter 2 gestülpt werden kann, und/oder dass die Halterung 23 zum Einführen des Behälter 2 mittels eines Hub- und/oder Schwenkmechanismus 27 an die Einhausung 25 geführt werden kann.
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Die Halterung 23 für den Behälter 2 ist beispielsweise als aktive Greifklammer ausgebildet, die ein Halten des Behälters 2 im Neckhandling ermöglicht. Gemäß 2 lässt sich die Einhausung 25 von unten her über den Behälter 2 stülpen. Es wäre jedoch auch ein Überstülpen von oben nach unten denkbar. In diesem Fall könnte der Behälter 2 beispielsweise kopfüber von der Halterung 23 gehalten werden und/oder aufrecht in einer (nicht dargestellten) unteren Auflageplatte stehen, in Anlehnung an die untere Auflage 3a der ersten Ausführungsform.
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Die Halterung 23 ist vorzugsweise, wie bei der ersten Ausführungsform, zentrierend und/oder zum Einstellen der Drehlage des Behälters 2 um eine Mittelachse 23´ der Halterung 23 drehbar ausgebildet. Beispielsweise wird ist die Halterung 23 dann mit einem Drehantrieb 33, beispielsweise einem Servomotor, verbunden.
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Die für den Druckkopfwechsel und/oder einen umfänglichen Druckvorschub benötigte Relativbewegung zwischen dem in der 2 beispielhaft dargestellten Druckkopf 7a und dem Behälter 2 wird vorzugsweise mit einer Antriebseinheit 31, beispielsweise einem Servomotor oder dergleichen, und die dadurch hervorgerufene Drehung der Einhausung 25 erzeugt.
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Die Richtung der Drehbewegung 5´, 25´ der Einhausung 5, 25 wird beim Druckkopfwechsel und/oder nach dem vollständigen Bedrucken des Behälters 2 vorzugsweise wenigstens einmal gewechselt. Dies bedeutet, dass die Drehrichtung der Einhausung 5, 25 pro komplettem Druckprozesses für einen Behälter 2 wenigstens einmal umgekehrt wird. Dadurch lassen sich flexible Leitungen direkt an die Einhausung 5, 25 anschließen, beispielsweise elektrische Kabel, Schläuche oder dergleichen. Somit lassen sich an der Einhausung 5, 25 mitbewegte Komponenten ohne Drehverteiler mit dem Karussell 17 oder dergleichen Montageplattformen verbinden.
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Die 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die in der 2 dargestellte erfindungsgemäße Einhausung 25. Die diesbezüglich beschriebene Arbeitsweise beim Druckkopfwechsel, Drucken und Fixieren lässt sich prinzipiell bei beiden in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen anwenden, ebenso eine Kompensation defekter Düsen oder axiale Zeilenvorschübe.
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Lediglich beispielhaft ist in der 3 eine umfänglich gleichmäßige und abwechselnde Verteilung von drei Druckköpfen 7a, 7b, 7c und drei Strahlungsquellen 9a, 9b, 9c zur Fixierung des mit den Druckköpfen 7a, 7b, 7c hergestellten Aufdrucks 2b dargestellt. Gezeigt sind ferner Absaugöffnungen 39a, die beispielsweise zwischen je einem der Druckköpfe 7a bis 7c und einer der Strahlungsquellen 9a bis 9c in der Seitenwand der Einhausung 25 ausgebildet sein können. Angedeutet ist ferner schematisch die Drehbewegung 5’, 25´ für den Druckkopfwechsel, mit der ebenso ein Druckvorschub erzeugt werden könnte.
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In an sich bekannter Weise werden mit den einzelnen Druckköpfen 7a bis 7c Teildruckbilder hergestellt, beispielsweise in den Farben Gelb, Magenta und Zyan. Die Darstellung ist diesbezüglich jedoch lediglich beispielhaft. Es könnte eine beliebige Anzahl von Druckköpfen vorgesehen sein, um einen Aufdruck gemäß einem bestimmten Farbmodell und/oder unter Einbeziehung zusätzlicher Schwarzpigmente herzustellen. Ebenso ist die Anzahl der dargestellten Strahlungsquellen 9a bis 9c für die Fixierung des Aufdrucks lediglich beispielhaft.
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Schematisch angedeutet sind ferner optionale Abschirmblenden 28, die beispielsweise um die Druckköpfe 7a bis 7c und/oder um die Strahlungsquellen 9a bis 9c ausgebildet sein können, um die Tintenaustrittsöffnungen der Druckköpfe 7a bis 7c gegenüber einer von den Strahlungsquellen 9a bis 9c ausgesandten Fixierstrahlung abzuschirmen, insbesondere gegenüber einer direkten Bestrahlung. Dies verhindert ein Fixieren der Farbe, Tinte oder dergleichen an den Austrittsöffnungen der Druckköpfe 7a bis 7c, um so einen besonders zuverlässigen Betrieb der Druckstation zu gewährleisten.
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In der 3 ist beispielhaft eine Position der Einhausung 25 gezeigt, bei der der Druckkopf 7a gegenüber dem zu bedruckenden Seitenwandbereich 2a positioniert ist und radial in Richtung der Drehachse 17´ des Karussells 17 oder entgegengesetzt ausgerichtet ist. Durch die Drehung des Karussells 17 verursachte Fliehkräfte wirken dann entweder in der Ausstoßrichtung des Druckkopfes 7a oder entgegen seiner Ausstoßrichtung. Dies verhindert, dass die Fliehkräfte einen seitlichen Versatz der ausgestoßenen Tinte auf dem Weg zum Behälter 2 verursachen. Vorzugsweise werden die Druckköpfe 7a bis 7c beim Druckkopfwechsel nacheinander in eine identische radiale Ausrichtung gedreht.
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Bei Bedarf werden die mit den Druckköpfen 7a bis 7c produzierten Teilaufdrucke jeweils durch eine Bestrahlung aus den Strahlungsquellen 9a bis 9c zumindest teilweise gehärtet und/oder getrocknet. Mit einem derartigen Pinning lässt sich das Zusammenwirken der einzelnen Teilaufdrucke optimieren. Je nach Art der verwendeten Farbe, Tinte oder dergleichen kann Pinning jedoch entbehrlich sein. Ebenso kann nass-in-nass gedruckt werden.
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Zum Zwecke der Strahlungsabschirmung könnte der jeweils zuletzt verwendete Druckkopf 7a bis 7c auf die dem Aufdruck 2b entgegen gesetzte Seite des Behälters 2 gedreht werden, so dass der Behälter 2 bei einer nachfolgende Härtung und/oder Trocknung des Aufdrucks 2b als Strahlungsabschirmung wirkt. In der 3 würde der Druckkopf 7a nach dem Teildruck auf die Hinterseite des Behälters 2 gedreht und der Aufdruck 2b dann mit der Strahlungsquelle 9b fixiert.
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Die Absaugöffnungen 39a könnten derart zwischen den Druckköpfen 7a bis 7c platziert werden, dass ein zuletzt erzeugter Farbnebel oder Tintennebel durch wenigstens eine der Absaugöffnungen 39a und einen der flexiblen Absaugschläuche 39b abgesaugt wird, bevor der nächste Druckkopf in den Bereich des Farbnebels gedreht wird. Die in den Figuren dargestellten Absaugöffnungen 19a, 39a und Schläuche 9b, 39b könnten in beliebiger Weise kombiniert werden, ebenso die Strahlungsquellen 9 und 9a bis 9c.
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Um die Einhausung 5, 25 auch ohne zusätzlichen Drehverteiler mittels flexibler Leitungen zu versorgen, führt die Einhausung 5, 25 während des gesamten Druckprozesses für einen Behälter 2 ausgehend von einer mittleren Drehlage der Einhausung 5, 25 sowohl im Uhrzeigersinn als auch im Gegenuhrzeigersinn vorzugsweise eine Drehlagenänderung von jeweils höchstens 180 Grad aus. Das heißt, dass die Einhausung 5, 25 dann von der mittleren Drehlage ausgehend beispielsweise spätestens nach Drehung von 180° im Uhrzeigersinn in den Gegenuhrzeigersinn wechselt und dann um höchstens 360° im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, bis die Drehung wieder in den Uhrzeigersinn wechselt. Durch einen derartigen quasi oszillierenden Drehbetrieb der Einhausung 5, 25 lassen sich die Druckköpfe 7, 7a bis 7c, die Strahlungsquellen 9, 9a bis 9c und die Absaugöffnungen 19a, 39a je nach Bedarf auf flexible Weise vor den zu bedruckenden Seitenwandbereich 2a bewegen. Eine Begrenzung des Drehwinkels der Einhausung 5, 25 ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
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In der 4 ist schematisch eine stationäre Druckvorrichtung 41 dargestellt, bei der die zu bedruckenden Behälter 2 im getakteten Betrieb zuerst in einer erfindungsgemäßen Druckstation 1, 21 bedruckt und anschließend in einer separaten Fixierstation 43 gehärtet und/oder getrocknet werden. Die Fixierstation 43 kann mit Ausnahme der darin nicht benötigten Druckköpfe entsprechend der Druckstation 1, 21 ausgebildet sein. Ebenso könnte die Druckstation 1, 21 ohne oder mit weniger Strahlungsquellen 9, 9a bis 9c ausgebildet sein.
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Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen lassen sich miteinander kombinieren. Das heißt, einzelne Relativbewegungen zum Einführen der Behälter 2 in die Einhausungen 5, 25 oder zum Überstülpen der Einhausungen 5, 25 über die Behälter 2 ließen sich gegeneinander austauschen oder miteinander kombinieren. Ebenso sind unterschiedliche Hub- und/oder Schwenkmechanismen 22, 27 denkbar, um geeignete Relativbewegungen der Behälter 2 und der Einhausung 5, 25 relativ zueinander auszuführen.
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Die Drehlagenkorrektur der Behälter 2 kann beispielsweise auf einer an sich bekannten optischen Erfassung von Merkmalen des Behälters 2 beruhen. Anhand der Merkmale lässt sich die Ist-Drehlage des Behälters 2 feststellen und durch geeignete Korrektur der Drehlage eine für den Direktdruck geeignete Soll-Drehlage anfahren. Es wäre auch denkbar, die Ausgangsdrehlage für den Direktdruck durch Bewegen der Einhausung 5, 25 anzufahren. Demgegenüber bietet eine Korrektur der Drehlage mit Hilfe einer Drehung des Behälters 2 jedoch den Vorteil, dass der zuvor beschriebene maximale Drehwinkelbereich, insbesondere von +/–180°, der Einhausung 5, 25 unabhängig von einer jeweils benötigten Drehlagenkorrektur vollständig für den Druckkopfwechsel und/oder einen Druckvorschub zur Verfügung steht.
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Mit den bezüglich der 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsformen lassen sich kontinuierlich arbeitende Druckvorrichtungen mit hoher Maschinenleistung realisieren. Demgegenüber bietet die getaktete Betriebsweise der in der 4 dargestellten Ausführungsform den Vorteil einer besonders flexiblen Anpassung einzelner Druckstationen 1, 21 und Fixierstationen 43 an die jeweils zu bedruckenden Behälter und/oder Farben, Tinten oder dergleichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010034780 A1 [0002]
