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Die Erfindung betrifft eine Direktdruckvorrichtung zum Aufbringen eines umlaufenden Druckbildes auf Behälter mit mindestens einer Behälternaht.
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Viele Behälter, insbesondere Flaschen, weisen herstellungsbedingt Behälternähte auf. Oft handelt es sich dabei um Pressnähte, wobei ein Behälter dann typischerweise zwei gegenüberliegende und in Längsrichtung verlaufende Behälternähte aufweist. Behälternähte sind besonders ausgeprägt bei Glasbehältern, aber auch Kunststoffbehälter weisen noch sichtbare Behälternähte auf. Behälternähte verlaufen meist entlang der Längsachse der Behälter und erstrecken sich über die gesamte Behälterlänge.
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Wenn mittels Direktdruck ein Druckbild auf Behälter aufgebracht werden soll, wird das Druckbild immer im Bereich der Behälternähte mit verminderter Qualität abgebildet sein. Bei einem umlaufenden Druck, also einem Druck, der umfänglich um den Behälter aufgebracht ist, lässt es sich jedoch nicht vermeiden, dass das Druckbild sich auch über die Behälternähte erstreckt. Dadurch ergeben sich also zwangsläufig Störstellen im Erscheinungsbild des Aufdrucks.
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Der umlaufende Druck bringt noch ein weiteres Problem mit sich, nämlich dass es, selbst bei hochoptimierten Druckverfahren, immer eine sichtbare Naht-, Überlappungs-,oder Stoßstelle dort gibt, wo der umlaufende Druck beginnt und endet. Somit ist das Erscheinungsbild des Aufdrucks auch hier gemindert. 1a zeigt schematisch ein solches gemindertes Erscheinungsbild des Aufdrucks.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Direktdruckvorrichtung und ein Direktdruckverfahren zum Aufbringen eines umlaufenden Druckbildes auf Behälter mit Behälternähten bereitzustellen, die ein verbessertes Erscheinungsbild des Aufdrucks mit weniger Störstellen ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Die Direktdruckvorrichtung zum Aufbringen eines umlaufenden Druckbildes auf Behälter umfasst einen Druckkopf, insbesondere ein nach dem drop-on-demand-Prinzip arbeitenden Druckkopf, der zum direkten Bedrucken eines Behälters ausgebildet ist, eine Detektionseinrichtung, die derart ausgebildet ist, dass mindestens ein vorgegebenes Merkmal des Behälters, beispielsweise eine Markierung, ein Relief, ein Embossing, die Behälternaht oder ein sonstiges Merkmalerfasst wird das in einer festen Winkelbeziehung zur Behälternaht steht, eine Recheneinrichtung, die ausgebildet ist, basierend auf dem mindestens einen Merkmal zu bestimmen, ob und gegebenenfalls wie der Behälter ausgerichtet werden muss, um von einer Ist-Behälterausrichtung in eine vorgegebene Soll-Behälterausrichtung gebracht zu werden, und eine Ausrichtungseinrichtung, die zum Ausrichten des Behälters in die Soll-Behälterausrichtung basierend auf der Bestimmung der Recheneinrichtung ausgebildet ist. Die Soll-Behälterausrichtung ist derart vorgegeben, dass die Behälternaht bezüglich des Druckkopfes derart ausgerichtet ist, dass eine Drucknaht, die beim Aufbringen eines umlaufenden Druckbilds entsteht, mit der Behälternaht im Wesentlichen zur Deckung kommt.
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Eine derart ausgebildete Vorrichtung ermöglicht, dass die unvermeidbare Drucknaht optisch keine zusätzliche Störstelle darstellt. Da die Drucknaht ohnehin sehr schmal ist und mit der Behälternaht zur Deckung kommt, fällt die Drucknaht selbst nicht auf. Somit wird das Erscheinungsbild des Aufdrucks verbessert, da die Anzahl der sichtbaren Nähte reduziert ist.
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Mit einem umlaufenden Druckbild ist hier insbesondere ein Druckbild gemeint, das um den gesamten Umfang des Behälters läuft oder, in anderen Worten, um 360° (gegebenenfalls mit geringfügigen Abweichungen, beispielsweise aufgrund von Ungenauigkeiten beim Bedrucken).
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Das mindestens eine Merkmal kann beispielsweise mindestens eine, insbesondere genau eine oder genau zwei, Markierungen umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Merkmal eine Behälternaht, insbesondere genau eine oder genau zwei Behälternähte, umfassen.
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Das Verwenden von Merkmalen des Behälters ist deshalb vorteilhaft, weil es vergleichsweise rechenintensiv sein kann, den gesamten Behälter zu detektieren und daraus die Ausrichtung zu berechnen. Zumeist reichen schon ein Merkmal oder sehr wenige Merkmale aus, um die Behälterausrichtung sehr präzise wiederzuspiegeln und der Rechenaufwand wird stark reduziert. Außerdem ist es denkbar, dass ein Behälter zwei Behälternähte aufweist. Dann ist es unter Umständen gar nicht möglich (beispielsweise aus Symmetriegründen, z.B. wenn die Behälternähte sich genau gegenüberliegen) die Behälterausrichtung ohne Verwendung weiterer Merkmale eindeutig zu bestimmen. Gegebenenfalls ist eine solche eindeutige Bestimmung auch gar nicht nötig, weil es vorranging ist, dass eine der Behälternähte zum Direktdruck an der geeigneten Position ist.
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Die Ausrichtungseinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass nach dem Ausrichten des Behälters die Behälternaht an der Stelle angeordnet ist, an der im Betrieb der umlaufende Druck beginnt und/oder endet. Wo der Druck beginnt oder endet ergibt sich dabei beispielsweise aus der Geometrie der Transportstrecke, der Anordnung des bzw. der Druckköpfe und gegebenenfalls anderen Parametern der Druckvorrichtung. Die jeweilige Stelle kann beispielsweise für die entsprechenden Parameter berechnet werden und/oder empirisch bestimmt werden und dann in einer Speichereinrichtung hinterlegt werden.
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Die Stelle wo der Druck beginnt (und da es sich um einen umlaufenden Druck handelt auch endet), ist diejenige, bei der die Drucknaht entsteht. Daher stellt eine derartige Ausrichtung besonders zuverlässig sicher, dass die Drucknaht mit der Behälternaht im Wesentlichen zur Deckung kommt.
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Die Recheneinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass sie die Ist-Position des mindestens einen Merkmals bestimmt und dass sie basierend auf der Ist-Position des mindestens einen Merkmals und einer vorgegebenen Soll-Position des mindestens einen Merkmals bestimmt, ob und gegebenenfalls wie der Behälter ausgerichtet werden muss.
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Wie oben bereits erläutert, ist die Verwendung eines Merkmals besonders geeignet, um die Behälterausrichtung zu erkennen. Wenn eine Ist- und eine Soll-Position des Merkmals verwendet werden, um zu bestimmen, ob und gegebenenfalls wie der Behälter ausgerichtet werden muss, ist es nicht nötig eine tatsächliche räumliche Bestimmung der Behälterausrichtung (und damit verbunden gegebenenfalls ein Erkennen der Behältergeometrie) vorzunehmen, die unter Umständen komplex und rechenintensiv ist. Es reicht vielmehr ein vergleichsweise einfacher Vergleich einzelner Merkmale. Als Beispiel kann es genügen, dass eine Markierung auf dem Behälter oder eine Behälternaht, die vergleichsweise leicht erkannt werden können, detektiert werden und dann bestimmt wird, an welcher Position diese eigentlich sein sollten. Daraus kann beispielsweise ein Differenzwert gebildet werden. Es kann dann entweder anhand dieses Werts berechnet werden, wie der Behälter ausgerichtet werden muss. Eine anderweitige Bestimmung, wie der Behälter ausgerichtet werden muss, ist ebenfalls möglich. Beispielsweise können auch für die jeweiligen Differenzwerte bereits auf einer Speichereinrichtung entsprechende Anweisungen oder Werte hinterlegt werden, die beschreiben, wie der Behälter ausgerichtet werden muss, wenn ein bestimmter Differenzwert vorliegt. Beispielsweise kann für einen bestimmten Differenzwert eine Gruppe von Parametern hinterlegt sein, die die Ausrichtungseinrichtung zum Ausrichten der Behälter einstellt.
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Die Recheneinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass sie die Ist-Position des mindestens einen Merkmals bestimmt, dass sie basierend auf der Ist-Position des mindestens einen Merkmals die Ist-Behälterausrichtung bestimmt und dass sie basierend auf der Ist-Behälterausrichtung und der Soll-Behälterausrichtung, bestimmt, ob und gegebenenfalls wie der Behälter ausgerichtet werden muss.
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Es ist beispielsweise denkbar, dass die Ausrichtungseinrichtung als Eingabewerte die Behälterausrichtung erfordert und ein wie oben beschriebener Differenzwert nicht ausreichend ist. Alternativ ist denkbar, dass für andere Prozessschritte die Behälterausrichtung ohnehin benötigt wird, so dass es sich anbietet, diese auch für die Bestimmung, ob und wie der Behälter ausgerichtet werden muss, zu bestimmen.
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Die Detektionseinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass das mindestens eine Merkmal optisch detektiert wird, und die Recheneinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass mit Hilfe von Bilderkennung eine bzw. die Ist-Position des mindestens einen Merkmals bestimmt wird. Dabei ist es möglich, sichtbares Licht zur optischen Detektion zu verwenden. Alternativ ist jedoch auch denkbar, eine optische Detektion in anderen Wellenlängenbereichen zu verwenden.
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Eine optische Detektion ist vorteilhaft, weil sich optische Merkmale besonders leicht aufbringen lassen bzw. weil die Behälternähte ohnehin optisch erkennbar sind und weil optische Messverfahren, beispielsweise mit einer Kamera, günstig und unkompliziert sind. Es ist unter Umständen sogar möglich, bereits vorhandene Systeme, beispielsweise zur optischen Qualitätskontrolle, entsprechend anzupassen.
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Die Detektionseinrichtung kann eine Kamera umfassen, die zumindest einen Teilbereich des Behälters abbildet, wobei der mindestens eine Teilbereich derart gewählt ist, dass sichergestellt wird, dass unabhängig von der Ist-Behälterausrichtung das mindestens eine Merkmal in dem mindestens einen Teilbereich liegt.
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Kameras sind günstige und vergleichsweise kleine und einfache Bauteile, die dennoch sehr genaue Ergebnisse liefern. Es ist denkbar, nur einen Teilbereich des Behälters abzubilden, also nicht den gesamten Behälter. Beispielsweise ist es denkbar, dass der Behälter mindestens zwei Merkmale aufweist, beispielsweise sowohl die Behälternaht als auch eine Markierung und/oder zwei Behälternähte und/oder zwei Markierungen, die so angeordnet sind, beispielsweise gegenüberliegend, dass es genügt, nur einen Teilbereich des Behälters abzubilden. So kann beispielsweise darauf verzichtet werden, die Kamera zu schwenken oder mehrere Kameras vorzusehen oder den Behälter in mehreren Schritten auszurichten, da immer wenigstens ein Merkmal im Bildfeld ist.
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Die Ausrichtungseinrichtung kann zum Drehen der Behälter um ihre eigene Achse ausgebildet sein. Besonders wenn die Behälter geführt transportiert werden, kann es zur geeigneten Ausrichtung bereits genügen, diese lediglich zu drehen.
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Die Ausrichtungseinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass ein Winkel, um den die Behälter bei der Ausrichtung gedreht werden, zumindest von der Ist-Behälterausrichtung und der vorgegebenen Soll-Behälterausrichtung abhängt. Gegebenenfalls kann auch ein zwischen der Ausrichtungseinrichtung und dem Druckkopf verbleibender Transportweg der Behälter berücksichtigt werden, insbesondere wenn dieser nicht gerade verläuft sondern beispielsweise auf einer Kreisbahn.
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Die Erfindung stellt auch ein Direktdruckverfahren zur Verfügung.
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Bei dem Direktdruckverfahren zum Aufbringen eines umlaufenden Druckbildes auf Behälter mit mindestens einer Behälternaht wird mindestens ein vorgegebenes Merkmals des Behälters, beispielsweise eine Markierung oder die Behälternaht, mittels einer Detektionseinrichtung erfasst, mittels einer Recheneinrichtung basierend auf dem mindestens einen Merkmal bestimmt, ob und gegebenenfalls wie der Behälter ausgerichtet werden muss, um von einer Ist-Behälterausrichtung in eine vorgegebene Soll-Behälterausrichtung gebracht zu werden, der Behälter basierend auf der Bestimmung der Recheneinrichtung in die Soll-Behälterausrichtung ausgerichtet, und der Behälter nach dem Ausrichten des Behälters mittels eines Druckkopfes bedruckt. Die Soll-Behälterausrichtung ist derart vorgegeben, dass die Behälternaht bezüglich des Druckkopfes derart ausgerichtet ist, dass eine Drucknaht, die beim Aufbringen eines umlaufenden Druckbilds entsteht, mit der Behälternaht im Wesentlichen zur Deckung kommt.
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Das Ausrichten des Behälters kann so erfolgen, dass nach dem Ausrichten des Behälters die Behälternaht an der Stelle angeordnet ist, an der der umlaufende Druck beginnt und/oder endet.
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Das Direktdruckverfahren kann umfassen, dass die Ist-Position des mindestens einen Merkmals bestimmt wird und basierend auf der Ist-Position des mindestens einen Merkmals und einer vorgegebenen Soll-Position des mindestens einen Merkmals bestimmt wird, ob und gegebenenfalls wie der Behälter ausgerichtet werden muss.
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Das Direktdruckverfahren kann umfassen, dass die Ist-Position des mindestens einen Merkmals bestimmt wird, basierend auf der Ist-Position des mindestens einen Merkmals die Ist-Behälterausrichtung bestimmt wird und basierend auf der Ist-Behälterausrichtung und der Soll-Behälterausrichtung bestimmt wird, ob und gegebenenfalls wie der Behälter ausgerichtet werden muss
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Das Direktdruckverfahren kann umfassen, dass das mindestens eine Merkmal optisch, insbesondere mittels mindestens einer Kamera, detektiert wird und mit Hilfe von Bilderkennung eine bzw. die Ist-Position des mindestens einen Merkmals bestimmt wird.
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Das Direktdruckverfahren kann umfassen, dass zumindest ein Teilbereich des Behälters abgebildet wird, wobei der mindestens eine Teilbereich derart gewählt ist, dass sichergestellt wird, dass unabhängig von der Ist-Behälterausrichtung das mindestens eine Merkmal in dem mindestens einen Teilbereich liegt.
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Das Direktdruckverfahren kann umfassen, dass der Behälter zum Ausrichten des Behälters um seine eigene Achse gedreht wird, insbesondere um einen Winkel, der zumindest von der Ist-Behälterausrichtung und der vorgegebenen Soll-Behälterausrichtung abhängt.
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Es versteht sich, dass die im Zusammenhang mit der Vorrichtung genannten Merkmale und Vorteile ebenso auf das Verfahren anwendbar sind.
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Weitere Merkmale und Vorteile werden nachfolgend anhand der beispielhaften Figuren erläutert. Dabei zeigen:
- 1a und 1b schematische Darstellungen eines mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Direktdruckvorrichtung erzielten umlaufenden Druckbildes und eines mit einer erfindungsgemäßen Direktdruckvorrichtung erzielten umlaufenden Druckbildes; und
- 2 eine schematische, nichtmaßstabsgetreue Draufsicht auf eine Direktdruckvorrichtung.
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Wie bereits oben erwähnt, zeigt 1a schematisch ein Druckbild, wie es mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Druckvorrichtung erzielt wird. Dabei ist hier ein Behälter 2 mit zwei Behälternähten 3a und 3b gezeigt. Außerdem ist die Drucknaht 4 gezeigt.
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Im Vergleich dazu zeigt 1b schematisch ein Druckbild, wie es mit einer erfindungsgemäßen Direktdruckvorrichtung, beispielsweise der unten im Zusammenhang mit 2 beschriebenen Vorrichtung, erzielt wird. Hier ist angedeutet, dass die Drucknaht 4 mit einer der Behälternähte, hier der Behälternaht 3a, zusammen fällt bzw. mit dieser im Wesentlichen zur Deckung kommt.
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2 ist eine schematische und nicht-maßstabsgetreue Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Direktdruckvorrichtung 1.
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In der Figur sind schematisch ein Druckkopf 5 zum direkten Bedrucken von Behältern, eine Detektionseinrichtung 6, eine Recheneinrichtung 7 und eine Ausrichtungseinrichtung 8 gezeigt.
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Behälter 2, werden auf einer Transportstrecke, die hier linear ausgebildet ist, transportiert. Beispielsweise könnten die Behälter Flaschen sein. Diese könnten zum Beispiel am Flaschenhals hängend transportiert werden. Alternativ kann es sich um einen Rundläufer handeln, bei dem die Behälter auf einer kreisförmigen Transportstrecke transportiert werden. Statt einem hängenden Transport ist auch ein stehender Transport, beispielsweise in einem Puck, oder ein Transport, bei dem die Behälter in einem Teller stehen und von oben mit einer Zentrierung gehalten werden, möglich.
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Entlang der Transportstrecke der Behälter ist die Detektionseinrichtung, die zum Detektieren mindestens eines vorgegebenen Merkmals des Behälters ausgebildet ist, so angeordnet, dass die Behälter, insbesondere Merkmale auf den Behältern, detektiert werden können.
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Beispielsweise kann hier eine Kamera vorgesehen sein, die einen vorgegebenen Ausschnitt der Transportstrecke abbildet.
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Merkmale auf den Behältern, die mittels der Detektionseinrichtung detektiert werden können, können beispielsweise Markierungen, die in vorangegangenen Schritten auf Behälter aufgebracht wurden, sein. Alternativ oder zusätzlich können jedoch auch Drucknähte oder andere Formen des Behälters, anhand derer die Ausrichtung des Behälters bestimmt werden kann, solche Merkmale darstellen.
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Die Direktdruckvorrichtung ist hier so ausgebildet, dass die Detektionseinrichtung Daten an die Recheneinrichtung weitergibt.
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Die Recheneinrichtung ist derart ausgebildet, basierend auf den von der Detektionseinrichtung empfangenen Daten zu bestimmen, ob und gegebenenfalls wie der Behälter ausgerichtet werden muss, um von einer Ist-Behälterausrichtung in eine vorgegebene Soll-Behälterausrichtung gebracht zu werden.
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Dazu ist es nicht zwangsläufig erforderlich, dass die Ist-Behälterausrichtung berechnet wird. Es genügt vielmehr, dass in irgendeiner Form, beispielsweise durch Abfrage von Wertetabellen, bestimmt werden kann, mit welchen Parametern die Ausrichtungseinrichtung betrieben werden muss, wenn die Detektionseinrichtung ein bestimmtes Merkmal an einer bestimmten Position detektiert hat. So kann ohne explizite Angabe der Ist- oder Soll-Behälterausrichtung dennoch erzielt werden, dass der Behälter von der Ist- in die Soll-Behälterausrichtung gebracht wird.
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In der Figur ist in Transportrichtung 9 der Behälter nach der Detektionseinrichtung die Ausrichtungseinrichtung dargestellt, die zum Ausrichten von Behältern ausgebildet ist, um diese von einer Ist-Behälterausrichtung in eine vorgegebene Soll-Behälterausrichtung zu bringen.
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Die Ausrichtungseinrichtung kann insbesondere zum Drehen der Behälter um ihre eigene Achse um einen vorgegebenen Winkel ausgebildet sein. Auch eine Translationsbewegung der Behälter ist jedoch nicht ausgeschlossen.
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Die Direktdruckvorrichtung ist derart ausgebildet, dass die Ausrichtungseinrichtung Daten von der Recheneinrichtung empfängt, insbesondere derart, dass sie basierend auf entsprechenden Ergebnissen der Recheneinrichtung die Behälter in die Soll-Behälterausrichtung bringt.
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Die Soll-Behälterausrichtung ist dabei derart vorgegeben, dass die Behälternaht bezüglich des Druckkopfes derart ausgerichtet ist, dass eine Drucknaht, die beim Aufbringen eines umlaufenden Druckbilds entsteht, mit der Behälternaht im Wesentlichen zur Deckung kommt.
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Die Detektionseinrichtung kann über eine Datenverbindung 10 mit der Recheneinrichtung verbunden sein und die Ausrichtungseinrichtung kann über eine Datenverbindung 11 mit der Recheneinrichtung verbunden sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Recheneinrichtung integral mit der Detektionseinrichtung oder der Ausrichtungseinrichtung ausgebildet ist. Insbesondere könnten auch die Detektionseinrichtung, Recheneinrichtung und Ausrichtungseinrichtung integral ausgebildet sein.
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Im Folgenden wird ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben, das beispielsweise mittels einer der oben beschriebenen oder einer anderen Direktdruckvorrichtung durchgeführt werden kann.
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Die Direktdruckanlage wird mit Behältern beschickt. Die Behälter werden entlang einer Transportstrecke transportiert. Zunächst laufen die Behälter an einer Detektionseinrichtung vorbei. Diese detektiert, beispielsweise optisch, Merkmale der Behälter. Die Behälter werden anschließend, sofern sie nicht schon in einer Soll-Ausrichtung ausgerichtet sind, mittels einer Ausrichtungseinrichtung ausgerichtet, beispielsweise um ihre Achse gedreht und/oder verschoben, so dass sie in eine Soll-Ausrichtung gebracht werden. Die Behälter werden dann mittels des Druckkopfes direkt umlaufend bedruckt. Dazu können entweder die Behälter gedreht werden und/oder der Druckkopf um die Behälter gefahren werden.
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Um zu bestimmen, ob und wie die Behälter ausgerichtet werden müssen, werden die von der Detektionseinrichtung detektierten Merkmale verwendet. Diese können beispielsweise verwendet werden, um die tatsächliche Ist-Behälterausrichtung zu bestimmen. Diese kann dann mit der Soll-Behälterausrichtung verglichen werden und so bestimmt werden, ob und wie die Behälter ausgerichtet werden müssen. Alternativ kann auch anhand der Positionen der Merkmale, also ohne Bestimmung der Behälterausrichtung, bestimmt werden, ob und wie der Behälter ausgerichtet werden muss. Beispielsweise können für bestimmte Positionen der Merkmale bestimmte Parameter für die Ausrichtungseinrichtung hinterlegt sein.
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Hier sei angemerkt, dass Behälter häufig zwei gegenüberliegende Behälternähte aufweisen (bedingt durch den Herstellungsprozess). Dann kann anhand der Position einer Behälternaht unter Umständen die Ausrichtung des Behälters nicht eindeutig bestimmt werden. Da jedoch letztlich die Ausrichtung des Behälters auf die geeignete Ausrichtung einer der Behälternähte abzielt, ist es nicht unbedingt relevant, wie der Behälter selbst ausgerichtet ist, solange die Ausrichtung einer der Behälternähte bekannt ist und eingestellt werden kann.
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Bei dem Druckprozess kann darauf geachtet werden, dass der Druck an einer geeigneten Stelle des Druckbildes beginnt, so dass weder die Drucknaht noch die Behälternähte im Bereich der Hauptbestandteile des Druckbildes verlaufen.
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Es versteht sich, dass in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen genannte Merkmale nicht auf diese speziellen Kombinationen beschränkt sind und auch in beliebigen anderen Kombinationen möglich sind.
