DE102016223415A1

DE102016223415A1 - Vorrichtung zum Bedrucken eines Objekts

Info

Publication number: DE102016223415A1
Application number: DE102016223415.3A
Authority: DE
Inventors: Alexander Matern; Helge Grandt; Markus Möhringer
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2017-06-22
Also published as: CN107009758A; CN107009758B

Abstract

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bedrucken eines Objekts (2) umfasst wenigstens eine Druck-Vorrichtung (3) (z.B. Inkjet-Druckkopf), welche während des Druckens ortsfest angeordnet ist, eine Vorrichtung (4) zum Bewegen des Objekts in einen Wirkbereich der Druck-Vorrichtung (3) und eine Vorrichtung (5) zum Behandeln des Objekts (z.B. UV-Pinning-Modul). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung (5) zum Behandeln des Objekts an der Vorrichtung (4) zum Bewegen des Objekts angeordnet ist.

Description

Beim Bedrucken von Objekten ist es oftmals notwendig, das Druckbild sicher zu fixieren z. B. zu härten, da die Druckergebnisse bei ihrem späteren bestimmungsgemäßen Einsatz teils erheblichen Belastungen ausgesetzt sein werden. Dieses Ziel kann beispielsweise durch den Einsatz UV-härtender Tinte erreicht werden. Um diese auf dem Objekt zu fixieren, sind eine entsprechende Einrichtung zum Härten der Tinte und ein weiterer Verarbeitungsschritt notwendig. Wird die Tinte nur teilgehärtet, so spricht man vom Pinnen.
EP 2152519 B1 offenbart eine Vorrichtung zum Bedrucken von Behältern. Dabei werden die Behälter auf einer Kreisbahn bewegt und zugleich von auf der Kreisbahn mitbewegten und zusätzlich relativ zu den Behältern beweglichen Druckköpfen bedruckt. Jedem Druckkopf ist eine auf der Kreisbahn mitbewegte Trocknungseinrichtung zugeordnet. Der Behälter wird dabei zur Trocknung relativ zur Trockeneinrichtung um seine eigene Vertikal-Achse gedreht.
Die DE 102015203798 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Bedrucken dreidimensionaler Gegenstände. Hierbei kommen mehrere ortsfeste Inkjet-Druckköpfe zum Einsatz. Dabei ist jedem Druckkopf eine ebenfalls ortsfeste Trocknungseinrichtung zugeordnet. Weiterhin weist die Vorrichtung eine dreh- und schwenkbare Greifeinrichtung auf, die das Druckobjekt an den Druckköpfen und Trocknern vorbei bewegt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zum Bedrucken von (dreidimensionalen) Objekten zu schaffen, welche mit wenigen Komponenten gute Druckergebnisse ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bedrucken eines Objekts umfasst (wenigstens) eine Druck-Vorrichtung (z.B. Inkjet-Druckkopf), welche während des Druckens ortsfest angeordnet ist, eine Vorrichtung zum Bewegen des Objekts in einen Wirkbereich der Druck-Vorrichtung und eine Vorrichtung zum Behandeln des Objekts (z.B. UV-Pinning-Modul). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung zum Behandeln des Objekts an der Vorrichtung zum Bewegen des Objekts angeordnet ist.
In vorteilhafter Weise kommt eine solche Vorrichtung mit nur einer Vorrichtung zum Behandeln aus. Letztere ist bevorzugt mit dem Objekt mitgeführt und befindet sich daher immer in einer Behandlungs-Position.
Eine erste erfindungsgemäße Fortbildung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung zum Behandeln des Objekts mittels einer verstellbaren Aufhängung an der Vorrichtung zum Bewegen des Objekts angeordnet ist. So ist eine Anpassung der erforderlichen Abstände und/oder Winkelposition bei wechselnden Objekten / Objektformen / Objektgrößen möglich.
Eine nächste Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass über die verstellbare Aufhängung der Abstand der Vorrichtung zum Behandeln des Objekts zum Objekt und/oder der Neigungswinkel im Vergleich zu der (aktiven) Druck-Vorrichtung verändert werden kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die verstellbare Aufhängung eine Mehrgelenkaufhängung mit drehbarer Befestigung an der Vorrichtung zum Bewegen des Objekts auf. Bevorzugt sind ein Drehgelenk zur Befestigung am Roboter und zwei orthogonale Schiebegelenke vorgesehen.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der es sich bei der Vorrichtung zum Behandeln des Objekts um ein UV-Pinning-Modul handelt, um von der Druckvorrichtung aufgetragene Farbe in einem vorgegebenen Zeitfenster auf dem Objekt zu fixieren. Es kann aber auch ein vollständiges Trocknen erfolgen.
Auch ein Lackier-Modul zum Überlackieren des Aufdrucks kann als Behandlungs-Vorrichtung vorgesehen sein (alternativ oder zusätzlich zum Pinning-/Trocken-Modul).
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass es sich bei der Vorrichtung zum Bewegen des Objekts um einen Roboterarm handelt, der das Objekt um die (z. B. horizontale) Achse des Objekts und/oder um die (z. B. vertikale) Achse des Roboterarms dreht. Der Roboter kann auch eine Höhenverstellung und/oder eine Radialverstellung des Objekts ermöglichen.
Eine nächste Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die verstellbare Aufhängung an jedem ihrer Gelenke jeweils einen Antrieb aufweist, wobei diese Antriebe über eine Maschinensteuerung steuerbar sind. Auch ein gemeinsamer Antrieb ist möglich. Bevorzugt sind Linearantriebe.
Besonders vorteilhaft ist die folgende Ausgestaltung nach welcher die Vorrichtung zum Behandeln des Objekts in Abhängigkeit der Winkelgeschwindigkeit, mit welcher die Vorrichtung zum Bewegen des Objekts das Objekt um dessen eigene Achse dreht und/oder der Distanz der Vorrichtung zum Behandeln des Objekts zu der (aktiven) Druckvorrichtung und/oder zu dem Objekt von der Maschinensteuerung angesteuert wird.
Zuletzt sieht eine Erweiterung der Erfindung vor, an dem Pinning-Modul Blenden anzubringen, um die Streuung von UV-Strahlung zu verringern. Die Blenden sind bevorzugt an wechselnde Objekte durch Verstellen oder Austauschen anpassbar.
Die beschriebene Vorrichtung und weitere erfindungsgemäße Fortbildungen sind den Zeichnungen sowie dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
1 zeigt perspektivisch den Ausschnitt einer Druckmaschine 1, die zum Bedrucken dreidimensionaler Objekte 2 geeignet ist. Zu sehen sind sechs Tintenstrahl-Druckvorrichtungen 3, ein Roboterarm 11, an dem ein kugelförmiges Druckobjekt 2 angebracht ist, sowie ein UV-Pinning-Modul 5, das über eine Mehrgelenkaufhängung 6 an dem Roboterarm befestigt ist.
Das Objekt 2 wird von dem Roboterarm 11 mit einer Winkelgeschwindigkeit von z. B. 90°/s unter einer ersten ortsfesten Druckvorrichtung 3 von einem Antrieb um seine eigene Horizontalachse 14 gedreht. Die Mehrgelenkaufhängung 6 ist dabei so eingestellt, dass das Pinning-Modul 5 in einem Winkel von 90° zur Druckeinrichtung 3 ausgerichtet ist. Eine Sekunde (im gewählten Beispiel), nach dem die erste Druckeinrichtung 3 Farbe 12 auf das Objekt aufgebracht hat, wird das Pinning-Modul 5 von der Maschinensteuerung 9 aktiviert und bestrahlt das Druckbild 13 mit bevorzugt Strahlung. Blenden 10 an dem Pinning-Modul 5 verhindern dabei ein unerwünschtes Streuen der UV-Strahlung. Eine Sekunde (im gewählten Beispiel), nach dem die erste Druckeinrichtung 3 den Druckvorgang beendet hat, wird das Pinning-Modul 5 von der Maschinensteuerung 9 deaktiviert. Der Roboterarm 11 dreht sich mit samt dem Objekt 2 um seine Vertikalachse 15, sodass das Objekt 2 in den Wirkungsbereich der zweiten ortsfesten Druckvorrichtung 3 kommt und sich der Druck- und Pinningvorgang in der beschriebenen Art und Weise wiederholen (so genanntes Weitertakten). Das Trocknen oder Pinnen kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch während des Weitertaktens des Objekts (Bewegen zum nächsten Druckkopf) erfolgen.
2 zeigt (von oben) den Ausschnitt einer Druckmaschine 1, die zum Bedrucken dreidimensionaler Objekte 2 geeignet ist. Zu sehen ist eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung 3, ein Roboterarm 11, an dem ein kugelförmiges Druckobjekt 2 angebracht ist sowie ein Pinning-Modul 5, das über eine Mehrgelenkaufhängung 6 an dem Roboterarm befestigt ist.
Die Mehrgelenkaufhängung 6 weist an ihren Gelenken 7 Antriebe 8 auf. Diese Antriebe 8 können dabei von der Maschinensteuerung 9 derart angesteuert werden, dass sowohl der Abstand A des Pinning-Moduls 5 zum Objekt 2 als auch (separat) der Winkel α des Pinning-Moduls 5 zur Druckeinrichtung 3 oder zum Objekt 2 beliebig eingestellt werden kann.
Die Druckmaschine 1 ist zum Bedrucken eines kugelförmigen Objekts 2 mit einem Radius von z. B. 15 cm vorbereitet und wird mit einer Winkelgeschwindigkeit von z. B. 90°/s betrieben. Dementsprechend ist die Mehrgelenkaufhängung 6 so eingestellt, dass das Pinning-Modul 5 z. B. etwa 16 cm vom Mittelpunkt des Objekts 2 entfernt ist und in einem Winkel α von 90° zur Druckvorrichtung 3 steht. Nachdem die Bearbeitung dieses ersten Objektes 2 abgeschlossen ist, kann ein zweites kugelförmiges Objekt 2 mit einem Radius von z. B. 23 cm bedruckt werden. Spezielle Anforderungen der Oberfläche dieses Objekts setzen z. B. eine Reduzierung der Winkelgeschwindigkeit auf z. B. 45°/s voraus, um weiterhin ein optimales Druckergebnis zu erzielen. Die Maschinensteuerung 9 wird mit den entsprechenden Daten versorgt und steuert die Antriebe 8 der Gelenke 7 der Aufhängung 6 so an, dass das Pinning-Modul 5 in einem Abstand von 24 cm zum Mittelpunkt des Objekts 2 und einem Winkel von 45° zur Druckvorrichtung 3 angeordnet wird. Die Befestigung 16 ist zu diesem Zweck um die Horizontalachse 14 drehbar.
Die Positionierung des Moduls 5 kann über die Mehrgelenkaufhängung 6 werkseitig erfolgen und/oder es kann eine Einstellung auf wechselnde Objekte / Objektgrößen (automatisch oder von Hand) durch den Bediener vor Ort erfolgen.
Die 90°-Positionierung des Moduls 5 hat bei kleinen Objekten 2 den weiteren Vorteil, dass am Objekt vorbeitretende Strahlung nicht in Richtung Druckkopf gerichtet ist und daher keine Tinte am Kopf antrocknen kann.
Alternativ kann das Pinning-Modul 5 auch in einer anderen Winkelposition angeordnet werden, bevorzugt bei 180°, d.h. (bezüglich des Objekts) der Druckvorrichtung 3 gegenüber (Objekt zwischen Druckvorrichtung und Pinning-Modul).
Die Winkel-Positionierung des Moduls 5 kann auch genutzt werden, um dieses in eine (Kollision mit dem Druckkopf vermeidende) Parkposition zu führen.
Bezugszeichenliste

1: Druckmaschine
2: Objekt
3: Druckvorrichtung
4: Bewegungsvorrichtung
5: Behandlungsvorrichtung
6: Verstellbare Aufhängung
7: Gelenk
8: Antrieb
9: Maschinensteuerung
10: Blenden
11: Roboterarm
12: Farbe
13: Druckbild
14: Horizontalachse
15: Vertikalachse
16: Befestigung
α: Winkel
A: Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2152519 B1 [0002]
DE 102015203798 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung zum Bedrucken eines Objekts (2) umfassend wenigstens eine Druck- Vorrichtung (3), welche während des Druckens ortsfest angeordnet ist, eine Vorrichtung (4) zum Bewegen des Objekts in einen Wirkbereich der Druck- Vorrichtung (3) und eine Vorrichtung (5) zum Behandeln des Objekts, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Behandeln des Objekts (5) an der Vorrichtung zum Bewegen des Objekts (4) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (5) zum Behandeln des Objekts mittels einer verstellbaren Aufhängung (6) an der Vorrichtung (4) zum Bewegen des Objekts angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass über die verstellbare Aufhängung (6) der Abstand der Vorrichtung (5) zum Behandeln des Objekts zum Objekt (2) und/oder der Neigungswinkel (α) im Vergleich zur ortsfesten Druckvorrichtung (3) oder zum Objekt (2) verändert werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbare Aufhängung (6) eine Mehrgelenkaufhängung mit drehbarer Befestigung an der Vorrichtung zum Bewegen des Objekts ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (5) zum Behandeln des Objekts ein Trocken- oder Pinning- Modul ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (4) zum Bewegen des Objekts einen Roboterarm (11) umfasst, der das Objekt (2) um die Achse des Objekts (2) und/oder um die Achse des Roboterarms (11) dreht.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbare Aufhängung (6) an jedem ihrer Gelenke (7) jeweils einen Antrieb (8) aufweist, wobei diese Antriebe über eine Maschinensteuerung (9) steuerbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Vorrichtung (5) zum Behandeln des Objekts in Abhängigkeit der Winkelgeschwindigkeit, mit welcher die Vorrichtung (4) zum Bewegen des Objekts das Objekt (2) um dessen eigene Achse dreht und/oder der Distanz der Vorrichtung (5) zum Behandeln des Objekts zu der Druckvorrichtung (3) und/oder zu dem Objekt (2) von der Maschinensteuerung (9) angesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Pinning-Modul (5) Blenden (10) angebracht sind, die zur Vermeidung von Streustrahlung dienen.