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Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine zum Direktbedrucken von Behältern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anhärtungseinheit für Druckfarbe auf Behältern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 und ein Verfahren zum Direktbedrucken von Behältern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
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Strahlungsreaktive Druckfarben, die beispielsweise durch Bestrahlung mit UV-Licht aushärten, werden zunehmend für das Direktbedrucken von Behältern verwendet. Um das Verlaufen solcher Druckfarben unmittelbar nach dem Druckvorgang gezielt zu beeinflussen und insbesondere die Fließfähigkeit für ein nachfolgendes Überdrucken mit einer weiteren Farbschicht auf geeignete Weise zu reduzieren, werden strahlungsreaktive Druckfarben im Bereich der Druckmaschine angehärtet. Dieser Vorgang wird auch als Pinning oder Angelieren bezeichnet.
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Hierfür sind den Druckaggregaten Anhärtungseinheiten mit Strahlungsquellen zur Bestrahlung der zuvor bedruckten Behälterbereiche zugeordnet. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise die Kantenschärfe von Aufdrucken verbessern, da ein übermäßiges Verlaufen der Druckfarben verhindert wird. Üblich ist ferner das Anhärten weißer Untergrundfarbe vor dem Überdrucken mit den eigentlichen Prozessfarben, wie beispielsweise Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz.
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Das jeweils zwischen dem Aufdruck und dem Anhärten zugelassene Zeitintervall bestimmt dann das Ausmaß, in dem die Druckfarbe verläuft. Hierbei ist es generell wünschenswert, das Ausmaß des Farbverlaufs auch bei unterschiedlich schnell laufender Druckmaschine und/oder unterschiedliche Druckfarben und/oder unterschiedliche Behältermaterialien möglichst flexibel und reproduzierbar zu kontrollieren.
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Eine gattungsgemäße Druckmaschine ist aus der
DE 10 2013 217 659 A1 bekannt. Bei dieser Druckmaschine sind Anhärtungseinheiten zur Lichtbestrahlung von Drucktinte auf Behältern in der Peripherie eines Behälterkarussells vorhanden. Die Anhärtungseinheiten können mit Hilfe eines Lineartriebs radial bezüglich des Karussells verstellt werden, um die auf der Behälteroberfläche resultierende Bestrahlungsstärke anzupassen. Ferner kann die Anhärtungseinheit dadurch an verschiedene Behälterquerschnitte angepasst werden.
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Als Anhärtungsstrahlung eignet sich beispielsweise UV-Licht, das gemäß der
DE 102012 209 085 A1 von LED-Lampen abgestrahlt und mittels optischer Elemente, wie beispielsweise Zylinderlinsen oder dergleichen, auf die zu bestrahlenden Behälterbereiche abgelenkt werden kann. Auch ermöglichen derartige optische Elemente eine Veränderung der Lichtverteilung auf der zu bestrahlenden Fläche, beispielsweise durch Abstandsvariation zwischen der UV-LED-Lampe und dem optischen Element.
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Nachteilig bei den beschriebenen Druckmaschinen und Anhärtungseinheiten ist jedoch, dass sich das Zeitintervall zwischen Ausdruck und Anhärten bei einer Änderung der Transportgeschwindigkeit des Karussells ebenso ändert, beispielsweise beim Anfahren und beim Herunterfahren der Druckmaschine. Nachteilig ist zudem, dass man dieses Zeitintervall nicht oder nur mit erheblichem Aufwand an geänderte Umgebungsbedingungen, Druckfarben und/oder Behältermaterialien anpassen kann. Folglich lässt sich das Fließverhalten der aufgedruckten Farben vor dem Anhärten in vielen Fällen nur unzureichend kontrollieren.
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Es besteht daher der Bedarf für Druckmaschinen, Anhärtungseinheiten und Verfahren zum Direktbedrucken von Behältern, bei denen sich wenigstens eines der obigen Probleme vermeiden oder zumindest abmildern lässt.
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Die gestellte Aufgabe wird mit einer Druckmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Demnach dient diese zum Direktbedrucken von Behältern und umfasst: ein Karussell zum kontinuierlichen Transport der Behälter; am Karussell stationär angeordnete Druckaggregate mit Druckköpfen für strahlungsreaktive Druckfarben; und einzelnen und/oder mehreren der Druckaggregate zugeordnete Anhärtungseinheiten mit bezüglich des Karussells verstellbaren Strahlungsquellen zum Anhärten der Druckfarben. Erfindungsgemäß sind die Strahlungsquellen in Transportrichtung der Behälter verstellbar / verfahrbar / schwenkbar.
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Unter einem Verstellen in Transportrichtung ist ein Positionieren der Strahlungsquellen durch Fahren und/oder Schwenken im Wesentlichen entlang der und/oder tangential zur Transportbahn der Behälter gemeint, insbesondere bezüglich des Teilkreises des Karussells. Dies ist im Gegensatz zu einem Verstellen bzw. Positionieren der Strahlungsquellen von der Transportbahn weg oder zu dieser hin zu verstehen.
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Somit lässt sich der Transportabstand zwischen dem Aufdruck an den Druckaggregaten und dem Anhärten an der zugeordneten Anhärtungseinheit gezielt einstellen. In Abhängigkeit von der jeweiligen Transportgeschwindigkeit der Behälter auf dem Karussell kann damit das jeweilige Ist-Zeitintervall zwischen Aufdruck und Anhärten flexibel an ein beispielsweise materialspezifisch und/oder temperaturspezifisch vorgegebenes Soll-Zeitintervall zwischen Aufdruck und Anhärten angepasst werden.
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Das Soll-Zeitintervall zwischen Aufdruck und Anhärten richtet sich beispielsweise nach dem Typ der strahlungsreaktiven Druckfarbe, nach dem zu bedruckendem Behältermaterial und/oder nach der beim Aufdruck herrschenden Umgebungstemperatur.
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Unter einem Fahren der Anhärtungseinheiten in Transportrichtung sind Veränderungen des Transportabstands vom Druckaggregat gemeint, im Gegensatz zu einem ausschließlichen Anpassen des Bestrahlungsabstands der Lichtquellen von den Behältern.
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Die Lichtquellen sind vorzugsweise UVA-LED-Strahler mit Emissionsmaxima von höchstens 400 nm, insbesondere von 365 bis 395 nm.
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Vorzugsweise umfasst die Druckmaschine ferner eine elektronische Steuerung zum automatischen Einstellen von Transportabständen zwischen einander zugeordneten Druckköpfen und Strahlungsquellen in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit der Behälter und von vorgegebenen oder berechneten Soll-Zeitintervallen zwischen Aufdruck und Anhärten der Druckfarben. Beispielsweise werden die Soll-Zeitintervalle für eine bestimmte Druckfarbe und ein bestimmtes Behältermaterial vorgegeben und/oder für eine bestimmte Umgebungstemperatur berechnet.
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Die Ist-Transportgeschwindigkeit der Behälter wird von der Steuerung dazu verwendet, einen zur jeweiligen Transportgeschwindigkeit und dem vorgegebenen Soll-Zeitintervall passenden Transportabstand zu berechnen. Die Steuerung weist die Anhärtungseinheit dann dazu an, eine geeignete Bestrahlungsposition der Bestrahlungsquellen im Wesentlichen in der oder entgegengesetzt zur Transportrichtung anzufahren, um den berechneten Transportabstand einzustellen. Somit kann das Ist-Zeitintervall zwischen Aufdruck und Anhärten der Druckfarben auch bei Variationen der Transportgeschwindigkeit, wie beispielsweise beim Anfahren und Herunterfahren der Druckmaschine, an das geltende Sollzeitintervall angeglichen werden.
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Vorzugsweise ist die Steuerung zur farbspezifischen Vorgabe der Soll-Zeitintervalle für einzelne Druckaggregate ausgebildet. Beispielsweise können dann für die schichtweise nacheinander aufgetragenen Farbkomponenten eines Farbmodells, wie beispielsweise CMYK, optimierte Fließeigenschaften der jeweiligen Druckfarbe reproduzierbar und flexibel erzeugt werden.
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Vorzugsweise sind ferner die Strahlungsintensität der Strahlungsquellen und/oder deren Einschaltdauer pro Behälter steuerbar. Zu diesem Zweck eignen sich insbesondere LED-Strahler mit einstellbarerer relativer Abstrahlleistung von beispielsweise höchstens 10 bis 100 %. Ebenso können derartige LED-Strahler innerhalb weniger Millisekunden eingeschaltet und ausgeschaltet werden, um die Aufdrucke jeweils in einem Behandlungstakt über eine vorgegebene Dauer zu bestrahlen. Dadurch können Intensität und Dauer des Anhärtens gezielt an bestimmte Farbtypen und Behältermaterialien angepasst werden, ebenso an unterschiedliche Transportgeschwindigkeiten der Behälter und/oder die Umgebungstemperatur.
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Vorzugsweise umfasst die Druckmaschine Gruppen aus paarweise nebeneinander angeordneten Andockstationen für die Druckaggregate und einer unmittelbar anschließenden Anhärtungseinheit. In der Peripherie des Karussells sind dann mehrere Gruppen aus jeweils zwei Andockstationen und einer Anhärtungseinheit in Transportrichtung hintereinander angeordnet.
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Beispielsweise könnte eine erste Gruppe zum Aufdruck und Anhärten einer weißen Untergrundfarbe ausgebildet sein. Eine daran anschließende zweite Gruppe könnte zum Aufdruck und Anhärten von zwei Farbkomponenten eines Farbmodells ausgebildet sein, insbesondere zuerst Gelb und dann Magenta. Eine darauf folgende dritte Gruppe könnte zum Aufdruck und Anhärten von zwei weiteren Farbkomponenten des Farbmodells ausgebildet sein, insbesondere zuerst Cyan und dann Schwarz. Daran anschließend könnte beispielsweise eine vierte Gruppe zum Aufdruck und Anhärten einer weiteren Schicht weißer Untergrundfarbe folgen. Daran anschließend könnte beispielsweise eine fünfte Gruppe zum Aufdruck und Anhärten schwarzer Farbe oder einer beliebigen Farbkomponente des Farbmodells vorhanden sein.
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Somit lassen sich Mehrfarbendrucke in einzelnen Farbschichten kontrolliert übereinander aufdrucken und anhärten, ebenso spezielle Überdrucke, wie beispielsweise Beschriftungsfelder. Hierbei können einzelne Andockstationen auch unbesetzt bleiben, beispielsweise wenn für einen weißen Basisdruck lediglich eine einzige Farbschicht für eine deckende Druckgrundlage benötigt wird. Werden dagegen zwei sukzessiv aufgetragene weiße Farbschichten für eine ausreichende Überdeckung des Behältermaterials benötigt, können zwei benachbarte Druckaggregate einer Gruppe in Betrieb genommen werden.
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Somit lassen sich die für bestimmte Druckaufgaben benötigten Druckaggregate effizient und flexibel an der Druckmaschine anordnen / aktivieren und die Anhärtungseinheiten in geeignetem Transportabstand dazu positionieren.
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Vorzugsweise umfassen die Druckaggregate jeweils wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei Druckköpfe für vertikal überlappende Teilaufdrucke. Dabei decken die Strahlungsquellen den vertikalen Druckbereich sämtlicher Teilaufdrucke ab, insbesondere einen vertikalen Bereich von wenigstens 120 mm.
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Bei derartigen Druckaggregaten sind beispielsweise zwei Druckköpfe übereinander positioniert und ein dritter Druckkopf vertikal dazwischenliegend und überlappend mit den anderen beiden Druckköpfen, vorzugsweise in Transportrichtung den beiden anderen Druckköpfen vorgeschaltet. Der Transportabstand zwischen Aufdruck und Anhärten lässt sich dann beispielsweise als Abstand zwischen den übereinanderliegenden Druckköpfen und der zugeordneten Anhärtungseinheit festlegen.
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Folglich lassen sich Behälterseitenwände mit handelsüblichen Abmessungen in vertikaler Richtung durchgehend mit Druckbildern ausstatten. Die einzelnen Druckschichten werden dann jeweils durchgehend gedruckt und angehärtet.
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Die gestellte Aufgabe wird ebenso mit einer Anhärtungseinheit gemäß Anspruch 7 gelöst. Demnach dient diese zum Anhärten von Druckfarbe auf Behältern in einer Druckmaschine nach wenigstens einer der oben beschriebenen Ausführungsformen. Die Anhärtungseinheit umfasst eine Strahlungsquelle zum Bestrahlen eines Aufdrucks auf den Behältern mit einer Anhärtungsstrahlung und ein Gestell, mit dem sich die Strahlungsquelle bezüglich einer Transportbahn der Behälter verfahren lässt. Erfindungsgemäß ist das Gestell zum Verstellen / Fahren / Schwenken der Strahlungsquelle in Transportrichtung der Behälter ausgebildet. Druckmaschinen können mit derartigen Anhärtungseinheiten auch nachgerüstet werden. Im Zusammenwirken mit vorhandenen Druckköpfen und dem Karussell der Druckmaschine lassen sich damit die oben beschriebenen Vorteile erzielen.
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Vorzugsweise umfasst das Gestell einen motorisch angetriebenen Lineartrieb, insbesondere in Form eines Kreuzschlittens, zum Positionieren der Strahlungsquelle in Transportrichtung. Ein derartiger Lineartrieb kann beispielsweise im Wesentlichen tangential bezüglich der Transportbahn der Behälter ausgerichtet sein. Beispielsweise kann der Lineartrieb so ausgerichtet sein, dass er in seinem Verstellbereich mit der Transportbahn der Behälter spitze Winkel von höchstens 10° einschließt. Zur Positionierung in der bzw. entgegen der Transportrichtung kann der Kreuzschlitten einen an den Teilkreis des Karussells angepassten bogenförmigen Verlauf aufweisen, beispielsweise mittels einer entsprechend gekrümmten Führung und eines daran entlang laufenden Schlittens.
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Mit einem Kreuzschlitten können die Strahlungsquellen besonders flexibel in eine geeignete Bestrahlungsposition in Transportrichtung und auf einen geeigneten Bestrahlungsabstand, der insbesondere radial bezüglich des Karussells definiert ist, eingestellt werden.
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Vorzugsweise ist das Gestell zum motorischen Einstellen eines Transportabstands zwischen einer Bestrahlungsposition der Strahlungsquelle und einer Druckposition eines zugeordneten Druckkopfs insbesondere entlang einer Transportbahn der Behälter ausgebildet. Beispielsweise umfasst das Gestell hierzu einen automatisch steuerbaren Antrieb zum Einstellen der Bestrahlungsposition in Transportrichtung und vorzugsweise auch orthogonal dazu, also in Hauptbestrahlungsrichtung. Damit kann das Ist-Zeitintervall zwischen Aufdruck und Anhärten an ein vorgegebenes Soll-Zeitintervall zwischen Aufdruck und Anhärten in Abhängigkeit einer herrschenden Transportgeschwindigkeit der Behälter angeglichen werden.
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Die gestellte Aufgabe wird ebenso mit einem Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Demnach dient dieses zum Direktbedrucken von Behältern während ihres kontinuierlichen Transports auf einem Karussell. Ferner werden strahlungsreaktive Druckfarben mittels stationärer Druckköpfe und Strahlungsquellen schichtweise aufgedruckt und angehärtet. Erfindungsgemäß werden Ist-Zeitintervalle zwischen Aufdruck und zugehörigem Anhärten in Abhängigkeit von einer Transportgeschwindigkeit der Behälter durch Verstellen der Strahlungsquellen in Transportrichtung der Behälter an Soll-Zeitintervalle zwischen Aufdruck und zugehörigen Anhärten angepasst. Damit lässt sich ein erwünschtes Fließverhalten der Druckfarben auch bei variierender Transportgeschwindigkeit erzielen.
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Unter einem schichtweisen Aufdruck ist zu verstehen, dass einzelne Farbschichten eines weißen Untergrunds und/oder einzelner Farbkomponenten eines Farbmodells mittels separater Druckaggregate nacheinander und je nach Druckmotiv stellenweise übereinander aufgetragen werden. Das Anhärten erfolgt entweder nach dem Auftragen einer einzelnen Farbschicht oder nach dem Auftragen von zwei Farbschichten.
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Vorzugsweise werden zwischen den Bestrahlungspositionen der Strahlungsquellen und den Druckpositionen der zugeordneten Druckköpfe definierte Transportabstände bei einer Änderung der Transportgeschwindigkeit und/oder einer Umgebungstemperatur automatisch nachgeregelt. Ist-Werte der Transportgeschwindigkeit und der Umgebungstemperatur lassen sich während des laufenden Druckbetriebs auf einfache Weise ermitteln. Dies erleichtert eine kontinuierliche Regelung der Transportabstände. Dadurch lassen sich sowohl Ist-Zeitintervalle zwischen Aufdruck und zugehörigem Anhärten an ihre jeweiligen Soll-Werte anpassen, als auch Soll-Zeitintervalle zwischen Aufdruck und zugehörigem Anhärten passend zu den jeweils herrschenden Bedingungen, insbesondere für eine gemessene Umgebungstemperatur, vorgeben.
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Vorzugsweise werden die Soll-Zeitintervalle spezifisch für das zu bedruckende Behältermaterial und/oder die aufzubringende Druckfarbe vorgegeben. Entsprechende Soll-Werte können beispielsweise in einer zentralen Steuerung der Druckmaschine abgelegt und je nach herzustellendem Produkt flexibel und reproduzierbar angepasst werden. Somit sind hochqualitative Aufdrucke auf unterschiedliche Behälter mit geringem Umrüstaufwand möglich.
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Vorzugsweise wird ferner eine Bestrahlungsintensität und/oder Bestrahlungsdauer mit Anhärtungsstrahlung in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit der Behälter maschinell, also mittels der Steuerung, eingestellt. Damit lässt sich nicht nur das Verlaufen der Druckfarben vor dem Anhärten beeinflussen, sondern auch das Ausmaß der jeweiligen Anhärtung für eine anschließende Weiterverarbeitung, insbesondere ein Überdrucken.
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Ebenfalls ist an eine Regelung gedacht, bei der die fertig bedruckten Behälter mittels einer Kamera kontrolliert werden. Wird in einer Bildauswerteinheit ein Mangel festgestellt, z.B. dass Druckfarbe verlaufen ist, wird dieser Mangel an eine Steuerung weitergegeben, die dem Bediener an einer Anzeige eine Fehlermeldung ausgibt und/oder die eine automatische Nachjustierung (motorische Verfahrbewegung) der Strahlungsquelle mittels des Antriebs veranlasst, so dass die Druckfarbe des nächsten Behälters im richtigen Zeitabstand nach dem Aufbringen bestrahlt werden kann.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist zeichnerisch dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf eine Druckmaschine; und
- 2 eine schematische Draufsicht auf eine Anhärtungseinheit und ein zugeordnetes Druckaggregat.
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Wie die 1 erkennen lässt, umfasst die Druckmaschine 1 in einer bevorzugten Ausführungsform ein Karussell 2, an dem die Behälter 3 in einer Vielzahl von um sich selbst drehbaren Halterungen 4 (nur jeweils einige davon dargestellt) auf an sich bekannte Weise umlaufen. Schematisch angedeutet sind ferner eine Steuerung 5, ein Einlaufstern 6, ein Auslaufstern 7, eine eingangsseitige Überwachungseinheit 8 für die zu bedruckenden Behälter 3 und eine ausgangsseitige Inspektionseinheit 9 für die in Transportrichtung 10 umlaufenden und fertig bedruckten Behälter 3. Die grundlegenden Funktionen derartiger Bestandteile von Druckmaschinen sind prinzipiell bekannt und daher nachfolgend nicht weiter erläutert.
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In der Peripherie des Karussells 2 sind stationäre Andockstationen 11 für Druckaggregate 12 und stationäre Montagepositionen 13 für Anhärtungseinheiten 14 ausgebildet. Diese sind vorzugsweise in Gruppen von je zwei Andockstationen 11 und einer in der Transportrichtung 10 anschließenden Montageposition 13 entlang des Umfangs der Druckmaschine 1 auf geeignete Weise angeordnet. Die Anhärtungseinheiten 14 umfassen Strahlungsquellen 15, die sich in der oder entgegengesetzt zur Transportrichtung 10 verstellen lassen.
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Wie in der 1 mit gepunkteten Linien angedeutet ist, können beliebige Andockstationen 11' und/oder Montagepositionen 13' einzeln oder gruppenweise unbesetzt bleiben.
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In der 1 sind die Druckstationen 12 zum besseren Verständnis ferner mit den jeweils zu verarbeitenden Druckfarben beispielhaft gekennzeichnet. Hierbei bezeichnet die Druckfarbe W den Untergrund Weiß, die Druckfarbe Y die Farbkomponente Gelb, die Druckfarbe M die Farbkomponente Magenta, die Druckfarbe C die Farbkomponente Cyan und die Druckfarbe K die Farbkomponente Schwarz eines CMYK-Farbmodells.
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Wie die 1 diesbezüglich erkennen lässt, werden beispielsweise zwei Untergrundschichten der Druckfarbe W von je einem Druckaggregat 12 nacheinander auf den Behältern 3 aufgebracht und mit einer gemeinsamen Anhärtungseinheit 14 für das nachfolgende Überdrucken mit den einzelnen Farbkomponenten angehärtet. Das Überdrucken erfolgt zweckmäßigerweise von hell zu dunkel.
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Demnach werden zunächst die Farbkomponenten Gelb und Magenta mittels separater Druckaggregate 12 nacheinander schichtweise aufgetragen und mit einer unmittelbar anschließenden Anhärtungseinheit 14 gemeinsam für das nachfolgende Überdrucken angehärtet.
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Darauf folgt zweckmäßiger Weise der Aufdruck mit der Farbkomponente Cyan und der Farbkomponente Schwarz mittels getrennter Druckaggregate 12 und das Anhärten mittels einer unmittelbar anschließenden gemeinsamen Anhärtungseinheit 14.
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Im Anschluss daran ist beispielhaft für ein optionales Überdrucken von Teilbereichen des herzustellenden Aufdrucks mit dem Untergrund Weiß, beispielsweise für eine anschließende Beschriftung, eine Abfolge von zwei Druckaggregaten 12 und einer gemeinsamen Anhärtungseinheit 14 dargestellt.
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An einer der im Beispiel nicht besetzten Andockstationen 11' und an der nicht besetzten Montageposition 13' könnte dann beispielsweise ein einzelnes Druckaggregat 12 zum erneuten Aufbringen der Druckfarbe K oder dergleichen, beispielsweise für eine Beschriftung, und eine zugeordnete Anhärtungseinheit 14 angeordnet werden.
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Prinzipiell wären beliebige Abfolgen von Druckaggregaten 12 und Anhärtungseinheiten 14 für weiße Untergründe und die Farbkomponenten von Farbmodellen wie CMYK oder dergleichen denkbar.
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Die 2 verdeutlicht schematisch eine der Anhärtungseinheiten 14, die vorzugsweise im Wesentlichen identisch aufgebaut sind. Demnach umfasst die Anhärtungseinheit 14 wenigstens eine horizontal verfahrbare Strahlungsquelle 15 zur Abgabe einer Anhärtungsstrahlung 16. Mit der Anhärtungsstrahlung lässt sich das Fließverhalten einer unmittelbar zuvor aufgebrachten strahlungsreaktiven Farbschicht 17 oder von zwei unmittelbar zuvor aufgebrachten strahlungsreaktiven Farbschichten 17 gezielt steuern, insbesondere für ein unmittelbar anschließendes Überdrucken mit wenigstens einer weiteren Farbschicht 17.
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Die Strahlungsquelle 15 ist vorzugsweise ein LED-Strahler. Die Anhärtungsstrahlung 16 umfasst vorzugsweise UVA-Licht und hat ihr Emissionsmaximum entsprechend im UVA.
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Die Anhärtungsstrahlung 16 kann mittels geeigneter optischer Elemente, wie beispielsweise Zylinderlinsen oder dergleichen (nicht dargestellt), auf die in Transportrichtung 10 an den Strahlungsquellen 15 entlanglaufenden Behälter 3 gerichtet werden.
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Die Anhärtungseinheit 14 umfasst ein Gestell 18, mit dem sich die Strahlungsquelle 15 wenigstens in und entgegen der Transportrichtung 10 verstellen lässt. Zu diesem Zweck umfasst das Gestell 18 vorzugsweise einen Kreuztisch 19 mit einem ersten Lineartrieb 19a zum Verstellen der Strahlungsquelle 15 in und entgegen der Transportrichtung 10 und mit einem zweiten Lineartrieb 19b zum insbesondere radialen Verstellen der Strahlungsquelle 15 zum Karussell 2 hin und von diesem weg.
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Stromaufwärts der Anhärtungseinheit 14 ist ein zugeordnetes Druckaggregat 12 mit Druckköpfen 20, 21, 22 schematisch angedeutet. Die Druckköpfe 20-22 sind vorzugsweise für einen in vertikaler Richtung überlappenden Aufdruck am Druckaggregat 12 in bekannter Weise angeordnet. Im Beispiel der 2 sind die Druckköpfe 21 und 22 (verdeckt) übereinander angeordnet und der Druckkopf 20 daneben in einer vertikal dazwischen liegenden Position für einen insgesamt überlappenden Direktdruck mittels der Druckköpfe 20-22.
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An einer von der Stellung der Strahlungsquelle 15 abhängigen Bestrahlungsposition 15a schneidet beispielsweise die Strahlmitte der Anhärtungsstrahlung 16 die Transportbahn 23 der Behälter 3. Die Transportbahn 23 kann für die Mantelfläche (wie dargestellt) oder die Hauptachse (nicht dargestellt) der Behälter 3 definiert sein. An einer geeignet definierten Druckposition 21a werden die Behälter 3 beispielsweise vom Druckkopf 21 bedruckt. Zwischen der Bestrahlungsposition 15a und der Druckposition 21a ist dann entlang der Transportbahn 23 ein Transportabstand 24 zwischen Aufdruck und Anhärten definiert, der in der der Einfachheit halber als geradliniger Doppelpfeil dargestellt ist.
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Mit dem ersten Lineartrieb 19a lässt sich vorrangig der Transportabstand 24 einstellen und mit dem zweiten Lineartrieb 19b vorrangig ein Bestrahlungsabstand 25 zwischen der Strahlungsquelle 15 und der anzuhärtenden Farbschicht 17.
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Der Kreuztisch 19 ermöglicht zudem ein kombiniertes zweidimensionales Verfahren der Strahlungsquelle 15 äquidistant zur Transportbahn 23, also eine Änderung des Transportabstands 24 bei konstantem Bestrahlungsabstand 25. Dies wäre prinzipiell auch mit einer umfänglich am Karussell 2 verlaufenden Führungsschiene und einem daran laufenden Schlitten für die Strahlungsquelle 15 möglich (nicht dargestellt).
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Je nach der zum Zeitpunkt des Aufdrucks und/oder Anhärtens herrschenden Transportgeschwindigkeit der Behälter 3 entlang ihrer Transportbahn 23 (näherungsweise entlang des Teilkreises des Karussells 2) legt der zwischen dem Druckkopf 21 und der Strahlungsquelle 15 eingestellte Transportabstand 24 ein Ist-Zeitintervall zwischen der Beendigung des Aufdrucks und dem Beginn des Anhärtens fest. Ein solches Zeitintervall wird auch als „time-to-pin“ bezeichnet.
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Das Anhärten beginnt entweder mit einem taktweisen Einschalten der Strahlungsquelle 15 oder, bei Dauerbetrieb der Strahlungsquelle 15, beim Eintritt der wenigstens einen anzuhärtenden Farbschicht 17 in die Anhärtungsstrahlung 16.
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Durch Verstellen der Strahlungsquelle 15 in Transportrichtung 10, also beispielsweise tangential zur oder entlang der Transportbahn 23, insbesondere mittels des ersten Lineartriebs 19a, kann das von der Transportgeschwindigkeit der Behälter 3 abhängende Ist-Zeitintervall zwischen Aufdruck und Anhärten an ein in der Steuerung 5 für die jeweilige Anhärtungseinheit 14 gegebenenfalls auch farbspezifisch separat vorgegebenes Soll-Zeitintervall zwischen Aufdruck und Anhärten angeglichen werden.
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Das Soll-Zeitintervall kann sowohl für die jeweils aufzudruckende Druckfarbe W, Y, M, C, K als auch für das zu bedruckende Behältermaterial spezifisch vorgegeben werden, beispielsweise durch Programmierung der Steuerung 5 und/oder spezifische Eingabe.
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Ebenso kann das Soll-Zeitintervall an eine herrschende Umgebungstemperatur angepasst werden, um die gewünschten Fließeigenschaften beispielsweise für ein nachfolgendes Überdrucken einzustellen. Hierzu wird die Umgebungstemperatur laufend überwacht und das Soll-Zeitintervall von der Steuerung 5 temperaturabhängig beispielsweise anhand empirisch ermittelter und tabellarisch und/oder algorithmisch hinterlegter Zusammenhänge aktualisiert. Zur Überwachung kann im Bereich der Anhärtungseinheit 14 und/oder Druckmaschine 1 wenigstens ein Umgebungstemperatursensor 26 vorhanden sein.
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Insbesondere mit Hilfe des ersten Lineartriebs 19a kann die Position der Strahlungsquelle 15 in Transportrichtung 10 sowohl an ein geändertes Soll-Zeitintervall zwischen Aufdruck und Anhärten angepasst werden als auch das Ist-Zeitintervall, insbesondere bei einer Änderung der Transportgeschwindigkeit der Behälter 3, stets an das jeweils geltende Soll-Zeitintervall angeglichen werden.
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Somit können die Fließeigenschaften der einzelnen Druckfarben W, Y, M, C, K im laufenden Druckbetrieb reproduzierbar optimiert werden. Hierbei können auch erhebliche Änderungen der Transportgeschwindigkeit der Behälter 3 kompensiert werden, insbesondere beim Anfahren und/oder Herunterfahren des Karussells 2.
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Mit der Druckmaschine 1 kann beispielsweise wie folgt gearbeitet werden.
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Für die Anhärtungseinheiten 14 werden entweder einzeln oder gemeinsam Soll-Zeitintervalle zwischen jeweiligem Aufdruck und zugehörigem Anhärten beispielsweise anhand empirisch ermittelter Zusammenhänge in der Steuerung 5 vorgegeben, gegebenenfalls spezifisch für einzelne der zu verarbeitenden Druckfarben W, Y, M, C, K und/oder spezifisch für den zu bedruckenden Typ der Behälter 3.
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Mit den Soll-Zeitintervallen wird die Fließdauer und damit das Verlaufen einzelner Druckschichten 17 vor dem Anhärten beeinflusst, beispielsweise für ein kontrolliertes Verlaufen von Tintentropfen vor dem Überdrucken mit wenigstens einer weiteren Druckschicht 17. Die Soll-Zeitintervalle können beispielsweise manuell eingegeben, auf geeignete Weise an die Steuerung 5 übermittelt und/oder in dieser vorgehalten werden, insbesondere für eine automatische Anpassung bei einem Sortenwechsel oder dergleichen.
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Durch einfachen direktproportionalen Zusammenhang ergibt sich aus dem geltenden Soll-Zeitintervall und der aktuellen Transportgeschwindigkeit der Behälter 3 auf dem Karussell 2 der einzustellende Transportabstand 24. Die Transportgeschwindigkeit der Behälter 3 lässt sich aus der laufend überwachten Drehzahl des Karussells 2 auf einfache Weise berechnen.
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Vor dem / beim Hochfahren der Druckmaschine 1 wird der Transportabstand 24 zuerst passend zu der beim Beginn des Druckbetriebs herrschenden Transportgeschwindigkeit der Behälter 3 eingestellt. Bei anschließenden Änderungen der Transportgeschwindigkeit wird der Transportabstand 24 beispielsweise durch Steuerung des ersten Lineartriebs 19a so nachgeregelt, dass das Ist-Zeitintervall zwischen einander zugeordnetem Aufdruck und Anhärten möglichst an das jeweils geltende Soll-Zeitintervall angeglichen wird. Steigt die Transportgeschwindigkeit, vergrößert sich der Transportabstand 24 entsprechend, und umgekehrt.
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Das Ist-Zeitintervall bzw. Soll-Zeitintervall kann sich auf einen beliebigen Druckkopf 20-22 eines bestimmten Druckaggregats 12 oder einer Gruppe von Druckaggregaten 12 beziehen.
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Je nach Gleichlaufschwankungen des Karussells 2 ist im normalen Dauerbetrieb an sich keine geschwindigkeitsabhängige Korrektur des Transportabstands 24 nötig. Nichtsdestoweniger kann sich beispielsweise die Umgebungstemperatur während des fortlaufenden Direktdrucks auf die Behälter 3 ändern, so dass eine Anpassung des Soll-Zeitintervalls für ein geeignetes Verlaufen der Druckschichten 17 nötig werden kann. In diesem Fall wird das Soll-Zeitintervall für die einzelnen Anhärtungseinheiten 14 vorzugsweise in Abhängigkeit von in der Steuerung 5 hinterlegten Zusammenhängen zwischen der Umgebungstemperatur und dem Soll-Zeitintervall für bestimmte Druckfarben und/oder Behältertypen geändert. Zur entsprechenden Angleichung der Ist-Zeitintervalle zwischen Aufdruck und Anhärten werden dann die Positionen der einzelnen Strahlungsquellen 15 durch Verfahren in Transportrichtung 10 an das neue Soll-Zeitintervall angepasst.
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Somit ist das Verlaufen der einzelnen Druckschichten 17 durch zeitlich koordiniertes Anhärten insbesondere für das unmittelbar anschließende Überdrucken unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen, beispielsweise bei Geschwindigkeitsänderungen des Karussells 2 und/oder bei Schwankungen der Umgebungstemperatur, stets kontrollierbar und zudem bei Formatwechseln durch spezifische Anpassung der Soll-Zeitintervalle flexibel anpassbar.
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Dies ermöglicht einen qualitativ hochwertigen Mehrfarben-Direktdruck auf kontinuierlich transportierte Behälter unter wechselnden Produktionsbedingungen mittels programmierter Steuerung und somit ohne aufwändige Umrüstarbeiten.
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Die in der 1 schematisch dargestellte Anzahl und Positionierung der Druckaggregate 12 und zugeordneter Anhärtungseinheiten 14 ist lediglich beispielhaft. Der Abstand zwischen benachbarten Druckaggregaten 12 und Anhärtungseinheiten 14 wird demgegenüber vorzugsweise reduziert oder minimiert, um insbesondere zusätzliche Druckaggregate 12 und/oder Anhärtungseinheiten 14 unmittelbar stromabwärts der eingangsseitigen Überwachungseinheit 8 und/oder unmittelbar stromaufwärts der ausgangsseitigen Inspektionseinheit 9 anordnen zu können. Denkbar wären dann beispielsweise vierzehn Druckaggregate 12.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013217659 A1 [0005]
- DE 102012209085 A1 [0006]
