DE102019124670A1 - Druckanordnung - Google Patents

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Abstract

Eine Druckanordnung (2) für eine direkte Farbaufbringung auf eine Objektoberfläche (4), wie insbesondere eine Gebäudewand, weist eine mobile Druckvorrichtung (8), die wenigstens eine Farbabgabeeinrichtung (68) aufweist, eine Lager-/Positionierungseinrichtung (10) für eine vertikale Festlegung und Verlagerung der Druckvorrichtung (8) und/oder der Farbabgabeeinrichtung (68) gegenüber der zu bedruckenden Objektoberfläche (4), und einer Positionssensorik (26) für die Ermittlung einer aktuellen Position der Druckvorrichtung (8) und/oder der Farbabgabeeinrichtung (68) auf. Dabei ist vorgesehen, dass die Positionssensorik (26) wenigstens eine geodätisch ortsfeste Messeinrichtung (28) für eine kontinuierliche Distanzmessung aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Druckanordnung für eine direkte Farbaufbringung auf eine großflächige, sich im Wesentlichen beziehungsweise vorrangig vertikal erstreckende Objektoberfläche, wie insbesondere eine Gebäudewand oder Fassade, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Diese weist eine an beziehungsweise vor der Objektoberfläche beispielsweise hängende mobile Druckvorrichtung mit wenigstens einer Farbabgabeeinrichtung auf, wie beispielsweise in Form einer Sprühdüse oder eines Druckkopfes. Der Druckkopf kann dabei beispielsweise in der Art ausgebildet sein, wie er üblicherweise für einen Tintenstrahldrucker verwendet wird. Zudem weist die Druckanordnung eine Lager-/Positionierungseinrichtung auf, mittels der die Druckvorrichtung und/oder zumindest deren Farbabgabeeinrichtung gegenüber der zu bedruckenden Objektoberfläche festgelegt und verlagert werden kann. Ferner weist die Druckanordnung eine Positionssensorik auf, mittels der eine aktuelle Position der Druckvorrichtung und/oder deren Farbabgabeeinrichtung ermittelt werden kann.
  • Derartige Druckanordnungen dienen zum Aufbringen von digitalisierten Motiven, wie beispielsweise Grafiken, Typografien, Texten, Fotos, Bilder, Muster oder Farbflächen, die in einem theoretisch beliebig großen Format auf eine insbesondere vertikal verlaufende beziehungsweise senkrecht gerichtete Objektoberfläche, wie, insbesondere eine Gebäudewand oder Fassade aufgebracht werden können. Die Druckanordnungen werden dabei zur Aufbringung des Motivs temporär an der betreffenden Gebäudewand angebracht, wobei die Druckvorrichtung beispielsweise verstellbar an einer Seilaufhängung gehalten ist.
  • Aus KR101219800A ist eine Druckanordnung zur automatisierten und direkten Farbauftragung an einer Außenwand eines Gebäudes bekannt. Diese weist eine Druckvorrichtung auf, die mittels zwei dachseitig gelagerten Seilwinden abgehängt und in vertikaler Richtung verlagert werden kann. Dabei ist an der Druckvorrichtung ein horizontaler Rollenhalter vorgesehen, der sich über die gesamte Breite der zu bearbeitenden Außenwand erstreckt und an dessen Enden Rollen gelagert sind. Die Rollen liegen dabei an jeweils zur Außenwand benachbarten Seitenwänden des Gebäudes an und rollen bei einer vertikalen Verlagerung an diesen ab, um die Position der Druckvorrichtung zu stabilisieren. Zudem umfasst die Druckvorrichtung eine Sprühkopfeinheit, die mittels eines Zahnstangenantriebes horizontal verlagert werden kann. Zusätzlich ist die Sprühkopfeinrichtung auch in vertikaler Richtung mittels eines Zahnstangenantriebes verlagerbar. Die exakte Position der Sprühkopfeinrichtung gegenüber dem zu erzeugenden Objekt wird während des Sprühvorganges mittels eines an der Druckvorrichtung gehaltenen Lasersensors und eines faseroptischen Sensors überwacht und mittels wenigstens eines der Zahnstangenantriebe entsprechend eingestellt.
  • Nachteilig an der bekannten Druckanordnung ist, dass diese durch die einfache Rollen-Distanzhaltung ohne „Anhaftung“ bei Wind von der Objektfläche abgehoben oder seitlich verschoben werden kann. Außerdem kann ein Motivformat, das größer ist als der Druckkopf-Bewegungsbereich innerhalb der Apparatur nur aus mehreren Teil-Druckmotiven zusammengefügt werden und es bedarf beim Ansetzen eines Teilmotives an ein jeweils benachbartes Teilmotiv aufwändiger Justierungen beziehungsweise es ist nicht gänzlich auszuschließen, dass die Teilmotive durch geringste, jeweils in einer vertikalen und/oder horizontalen Linie liegenden Passungs-Ungenauigkeiten an den Teilmotivfügungen bei genauer Betrachtung als „Kacheln“ in dem Gesamtmotiv wahrgenommen werden können. Zudem sind bei dieser bekannten Druckweise lediglich 2-dimensionale Druckflächen möglich. Darüber hinaus müssen bei der Erstinstallation einer derartigen Druckanordnung zwei relativ schwere Seilwinden mit entsprechendem Aufwand auf das Dach über der Objektfläche hinauf transportiert werden. Ferner müssen beim horizontalen Versetzen der Druckanordnung auch diese schweren Seilwinden mit entsprechend großem Aufwand mit versetzt werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer gattungsgemäßen Druckanordnung die genannten Nachteile zu vermeiden und bei ausreichend hoher Druckgenauigkeit bezüglich aller drei Raumrichtungen einen komfortableren und flexibleren sowie damit auch wirtschaftlicheren Einsatz zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Druckanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei weist die Positionssensorik eine geodätisch betrachtet, ortsfeste Messeinrichtung auf, die geeignet ist, eine kontinuierliche optoelektronische Distanz- und/oder Winkelmessung zwischen einem Standort der Messeinrichtung und der Druckvorrichtung durchzuführen. Auf diese Weise kann die exakte Position und Ausrichtung der Druckvorrichtung nicht nur gegenüber der Umgebung sondern auch relativ zu den bereits gedruckten Zeilen kontinuierlich bestimmt und weiterverarbeitet werden. Insbesondere können hierdurch während des Druckvorganges Ungenauigkeiten bei der Positionierung der Druckvorrichtung und/oder der Farbabgabeeinrichtung, die beispielsweise aus einer ungleichmäßigen Seilaufhängung, einem Windenschlupf oder einer Seildehnung der Lager-/Positionierungseinrichtung, aus unplanmäßigen Bewegungen der Druckvorrichtung oder aus Unebenheiten der Oberfläche der zu bedruckenden Objektoberfläche resultieren, in Echtzeit ermittelt und ausgeglichen werden. Hierdurch kann über einen Druckvorgang hinweg eine besonders exakte Positionierung der Druckvorrichtung beziehungsweise der Farbabgabeeinrichtung gegenüber der Außenwand und dem daran zu erstellendem Motiv gewährleistet werden. Dadurch kann eine relativ hohe Druckauflösung beziehungsweise -genauigkeit auch bei besonders großen Motivformaten erzielt werden. Zudem ist die Druckanordnung auf diese Weise ohne wesentliche konstruktive Anpassungen für beliebig breite Wände und somit besonders flexibel verwendbar.
  • Vorteilhafterweise können in Abhängigkeit von Messdaten, die bei der Distanzmessung gewonnen werden, Steuerungsdaten generiert werden, mittels denen die Lager-/Positionierungseinrichtung eingestellt beziehungsweise gesteuert werden kann. Auf diese Weise kann die ortsfeste Messeinrichtung dazu verwendet werden, um aus den ermittelten Ist-Werten der Position der Druckvorrichtung und den hinterlegten beziehungsweise anderweitig generierten Soll-Werten der Position entsprechende Steuerungsdaten abzuleiten, um bestehende Abweichungen zu erkennen und auszugleichen.
  • Dabei ist es bevorzugt, wenn die Druckvorrichtung Empfangsmittel aufweist, mittels denen die Steuerungsdaten empfangen werden können, wodurch die Abweichungen durch gesteuerte Verlagerungen an der Druckvorrichtung in Echtzeit ausgeglichen werden können. Dies ermöglicht eine besonders direkte Steuerung der Ausgleichsbewegungen an der Druckvorrichtung, wodurch diese ohne wesentlichen zeitlichen Versatz exakt positioniert werden kann und eine hohe Druckauflösung ermöglicht.
  • Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Lager-/Positionierungseinrichtung und die ortsfeste Messeinrichtung Teil eines Regelkreises sind, mittels dem die Druckvorrichtung und/oder die Farbabgabeeinrichtung in Echtzeit positioniert werden können. Hierdurch kann eine Abweichung der Position der Druckvorrichtung vom vorgegebenen beziehungsweise ebenfalls fortlaufend ermittelten Sollwert kontinuierlich entgegenwirkt werden. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass die Druckvorrichtung beziehungsweise die wenigstens eine Farbabgabeeinrichtung während eines Druckvorganges permanent in der für die Motiverzeugung korrekten Position gehalten ist.
  • Zudem ist es günstig, wenn die wenigstens eine ortsfeste Messeinrichtung eine Laseranordnung für eine optoelektronische Distanzmessung aufweist, wodurch eine sehr genaue Distanz- und/oder Winkelmessung durchgeführt werden kann und die Messeinrichtung relativ einfach zu handhaben beziehungsweise einzustellen ist.
  • Vorteilhafterweise ist eine Messeinrichtung vorgesehen, die eine separate Laseranordnung aufweist, während die Empfangsmittel der Druckvorrichtung eine separate Empfangseinrichtung aufweist, die von einer der Laseranordnungen der ortsfesten Messeinrichtungen beaufschlagt werden kann. Besonders bevorzugt sind dabei vorzugsweise wenigstens zwei ortsfeste Messeinrichtungen vorgesehen, die jeweils eine separate Laseranordnung aufweisen, während die Empfangsmittel der Druckvorrichtung eine, vorzugsweise wenigstens zwei separate Empfangseinrichtungen aufweisen, die von jeweils einer der Laseranordnungen der ortsfesten Messeinrichtungen beaufschlagt werden können. Die Verwendung zweier Laseranordnungen, die insbesondere zueinander beabstandet aufgestellt sind und mit ebenfalls beabstandet angeordneten Empfangselementen der Druckvorrichtung zusammenwirken, ermöglicht dabei beispielsweise auch eine genaue Erfassung der Lage der Druckvorrichtung im dreidimensionalen Raum vor der Objektoberfläche. Die geregelte Steuerung der Lager-/Positioniereinrichtung ermöglicht dadurch über einen Druckvorgang hinweg eine exakt horizontale Ausrichtung der Druckvorrichtung.
  • Dabei ist es günstig, wenn die wenigstens eine Laseranordnung einen selbsttätig verstellbaren, insbesondere piezobetriebenen Spiegel aufweist, wodurch der von der Laseranordnung zur Distanzmessung ausgesandte Laserstrahl, der sich bewegenden Druckvorrichtung nachgeführt werden kann. In Interaktion mit dem jeweiligen Empfangselement ist dabei eine automatisierte Nachführung möglich, wodurch eine kontinuierliche und exakte Distanz- beziehungsweise Winkelmessung hinsichtlich der Druckvorrichtung gewährleistet werden kann.
  • Vorteilhafterweise weist die ortsfeste Messeinrichtung zudem ein Sendemodul für eine Übertragung der Steuerungsdaten an die Druckvorrichtung auf, wodurch die separat zur Druckvorrichtung verwendete Messeinrichtung neben ihrer Messfunktion auch zur Übertragung der Steuerungsdaten nach dem Prinzip eines optischen Richtfunks und somit zur Steuerung der Lager-/Positionierungseinrichtung genutzt werden kann.
  • Dabei ist es besonders günstig, wenn das Sendemodul mit wenigstens einem Richtfunkmodul für die Übertragung optischer Richtfunksignale ausgebildet ist, so dass die für die Distanzmessung benötigte Sichtverbindung von der Messeinrichtung zur Druckvorrichtung auch zur Übertragung optisch codierter Signale verwendet werden kann. Zudem ist es auf diese Weise möglich, das Richtfunksignal mittels des für die Distanzmessung verwendeten Laserstrahls zu generieren.
  • Vorteilhafterweise weist die Lager-/Positionierungseinrichtung einen primären Stellantrieb für die Verlagerung der Druckvorrichtung gegenüber der Objektoberfläche in Abhängigkeit der Steuerungsdaten auf. Über einen derartigen primären Stellantrieb kann die Druckvorrichtung insgesamt zumindest häherungsweise in dem jeweils aktuell zu bedruckenden Bereich positioniert werden, wobei eine Abweichung zwischen der jeweiligen Soll-Position und der mittels der ortsfesten Messeinrichtung ermittelten Ist-Position kontinuierlich ausgeglichen werden kann, wie insbesondere in vertikaler Richtung.
  • Bevorzugterweise weist der primäre Stellantrieb dabei eine an der Druckvorrichtung gelagerte Seilwindeneinrichtung auf. Hierdurch können alle für die Verlagerung der Druckvorrichtung und der Farbabgabeeinrichtung benötigten Antriebsmittel an der Druckanordnung selbst vorgehalten werden. Hierbei müssen lediglich die Enden der an den Seilwinden der Seilwindeneinrichtung aufgenommenen Seile oberhalb der zu bedruckenden Objektoberfläche befestigt werden, wie beispielsweise an Kragarmen, die auf einem Dach, einem Wandvorsprung oder einer Gerüstkonstruktion vorgesehen sind. Dies ermöglicht einen besonders flexiblen Einsatz der Druckanordnung. Zudem kann der primäre Stellantrieb auf diese Weise exakt auf die Steuerung beziehungsweise Regelung in Abhängigkeit der ortsfesten Messeinrichtung abgestimmt werden, was eine besonders genaue Positionierung der Druckvorrichtung über den primären Stellantrieb ermöglicht.
  • Dabei ist es günstig, wenn die Seilwindeneinrichtung zwei an der Druckvorrichtung gelagerte Seildurchlaufwinden aufweist, wobei die Seildurchlaufwinden beispielsweise an voneinander abgewandten seitlichen Enden der Druckvorrichtung vorgesehen sind. Auf diese Weise kann die Druckvorrichtung kontinuierlich nivelliert werden. Dies erleichtert zum einen eine präzise Positionierung der wenigstens einen Farbabgabeeinrichtung. Zum anderen kann die Druckvorrichtung auf diese Weise auch mit einer Arbeitsbühne kombiniert werden, auf welcher sich Bedienungs- und Wartungspersonal auch während eines Druckvorganges bewegen kann.
  • Vorteilhafterweise weist die Lager-/Positionierungseinrichtung zudem einen separaten sekundären Stellantrieb auf, über den die Farbabgabeeinrichtung gegenüber einem Träger der Druckvorrichtung verlagerbar gehalten ist. Neben der Positionierung der Druckvorrichtung insgesamt, kann somit die Farbabgabeeinrichtung zusätzlich gegenüber der übrigen Druckvorrichtung verlagert werden, um das vorgesehene Motiv aufzutragen und gegebenenfalls währenddessen auftretende Abweichungen gegenüber einer Sollposition auszugleichen. Der sekundäre Stellantrieb ermöglicht dabei relativ kleine Bewegungen in extrem kurzer Reaktionszeit, wodurch eine besonders hohe Genauigkeit des zu erstellenden Druckbildes beziehungsweise eine hohe Druckauflösung gewährleistet werden kann.
  • Dabei weist der sekundäre Stellantrieb bevorzugterweise einen Linearmotor auf, der insbesondere in horizontaler Richtung eine extrem hohe Positionierungsgenauigkeit aufweist und dadurch ein exaktes Druckbild beziehungsweise eine hohe Auflösung ermöglicht.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Farbabgabeeinrichtung über den sekundären Stellantrieb entlang dreier zueinander senkrecht stehender Raumachsen gegenüber dem Träger der Druckvorrichtung verlagert werden. Hierdurch ist nicht nur die 2-dimensionale Aufbringung eines Druckmotivs auf eine flache Objektoberfläche möglich. Vielmehr können bei der Herstellung des Druckes auch Unebenheiten sowie Vorsprünge oder Ausnehmungen in der Objektoberfläche 3-dimensional und damit exakt bedruckt werden.
  • Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der sekundäre Stellantrieb einen mehrachsig gelagerten Roboterarm horizontal verlagert, über den die wenigstens eine Farbabgabeeinrichtung 3-dimensional bewegt werden kann. Die Verwendung eines solchen Roboterarmes ermöglicht dabei einen besonders verzögerungsarmen Ausgleich von Positionsabweichungen sowohl der Druckvorrichtung als auch der wenigstens einen Farbabgabeeinrichtung entlang aller drei Raumachsen. Zudem kann die Farbabgabeeinrichtung hierdurch auch senkrecht zur Wandebene über einen relativ großen Bereich verlagert werden, beispielsweise um auch Wandvorsprünge oder Wandeinlässe bedrucken zu können.
  • Zudem ist es günstig, wenn ein Ausgleichsgewicht vorgesehen ist, das entgegengesetzt zur Farbabgabeeinrichtung verlagert werden kann, um ungewollte Auslenkbewegungen der Druckvorrichtung oder der Farbabgabeeinrichtung vermindern zu können. Insbesondere können auf diese Weise ein sich Aufschaukeln der abgehängten Druckvorrichtung und/oder Positionsabweichungen in Folge von Beschleunigungen der Farbabgabeeinrichtungen verhindert werden.
  • Vorteilhafterweise ist ferner eine Beabstandungseinrichtung für die Beibehaltung eines vordefinierten Druckabstandes zwischen der Farbabgabeeinrichtung und der Objektoberfläche vorgesehen. Dabei wird die Druckvorrichtung durch Kraftbeaufschlagung in einem durch Stützmittel vorgegebenen Abstand zu der zu bearbeitenden Objektoberfläche gehalten, um die Farbaufbringung mittels der wenigstens einen Farbabgabeeinrichtung zu erleichtern und ein genaueres Druckbild zu erzeugen. Die Kraftbeaufschlagung kann dabei beispielsweise durch einen Gegengewicht-Ausleger oder eine Luftstrom- beziehungsweise Unterdruckerzeugung, wie beispielsweise durch eine Propellereinrichtung, erfolgen.
  • Hierbei ist es günstig, wenn die Beabstandungseinrichtung eine Gleiskette mit einer integrierten Unterdruckeinrichtung aufweist. Die Gleiskette kann dabei beispielsweise mit einer oberflächenschonenden Kette beziehungsweise einem oberflächenschonendem Laufband versehen sein, das luftdurchlässige Öffnungen aufweist, durch die hindurch ein Unterdruck mittels einer Unterdruckpumpe erzeugt werden kann. Auf diese Weise kann die Druckvorrichtung unter Zwischenlage der Gleiskette an die zu bedruckende Oberfläche angesaugt und während des Druckvorganges in einem gleichbleibenden Abstand gehalten werden. Die Gleiskette ermöglicht dabei eine stabile Beibehaltung des jeweils vorgesehenen Abstandes durch Abrollen an der zu bedruckenden Objektoberfläche beim vertikalen Versetzen der Druckvorrichtung.
  • Ferner ist an der Druckvorrichtung vorteilhafterweise eine optische Kalibrierungssensorik vorgesehen, mittels der die Stellung der Lager-/Positionierungseinrichtung anhand eines gedruckten Kalibrierelementes kalibriert werden kann. Hierdurch kann die Position der Druckvorrichtung beziehungsweise der wenigstens einen Farbabgabeeinrichtung relativ zu einem in die bereits bedruckte Oberfläche eingedruckten Orientierungsmuster kalibriert werden, das hierzu sichtbar oder auch im nicht sichtbaren IR- oder UV-Farbspektrum ausgebildet sein kann. Auf diese Weise kann die während eines Druckvorganges vorgenommene Farbabgabe besonders genau gegenüber der bereits vorhandenen Bedruckung positioniert werden. Dies ermöglicht insbesondere bei Wiederaufnahme des Druckvorganges, wie beispielsweise nach einem horizontalen Versetzen der Druckanordnung eine exakte Erweiterung des Druckbildes.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Merkmale des erfindungsgemäßen Gegenstandes untereinander austauschbar beziehungsweise kombinierbar sind, sofern ein Austausch oder eine Kombination derselben aus technischen Gründen nicht ausgeschlossen ist.
  • In den Figuren ist eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
    • 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Druckanordnung an einem Gebäude,
    • 2 eine perspektivische Ansicht eines Trägergestells der Druckanordnung gemäß 1,
    • 3 eine perspektivische Ansicht einer Druckvorrichtung 8 der Druckanordnung nach 1,
    • 4 eine perspektivische Ansicht einer ortsfesten Messeinrichtung der Druckanordnung nach 1,
    • 5 eine vergrößerte Ansicht eines Lasermoduls der Messeinrichtung nach 4,
    • 6 eine Seitenansicht der Druckvorrichtung nach 3 und
    • 7 eine Draufsicht auf die Druckvorrichtung nach 6.
  • 1 zeigt eine Druckanordnung 2 für eine Farbaufbringung zur Erstellung von Motiven, wie einer Grafik oder Typografie, eines Textes, Fotos, Bildes, Musters oder einer Farbfläche auf einer sich vertikal erstreckenden Objektoberfläche 4 in beispielhafter Form einer Außenwand eines Gebäudes 6. Die Druckanordnung 2 weist dabei eine Druckvorrichtung 8 auf, die über eine Lager-/Positioniereinrichtung 10 an der Objektoberfläche 4 abgehängt und in vertikaler Richtung V verlagerbar ist. Die horizontale Länge der Druckvorrichtung 8 samt der darauf befindlichen Technik ist je nach Anforderung variabel aus Modulen zusammensetzbar. Alternativ hierzu kann die Druckvorrichtung 8 jedoch auch mit einer fixen horizontalen Länge hergestellt sein.
  • Die Lager-/Positioniereinrichtung 10 weist hierzu zwei Kragarme 12 auf, die an einem Dach 14 des Gebäudes 6 angeordnet sind und dabei quer zur Objektoberfläche 4 über diese hinausragen, wie insbesondere aus 2 zu entnehmen ist. Die Kragarme 12 sind dabei jeweils Teil eines Trägergestelles 16, das auf dem Dach entlang einer horizontalen Richtung H verlagert werden kann. An beiden Kragarmen 12 ist dabei jeweils ein Seil 18 befestigt, das sich zu einem primären Stellantrieb 20 erstreckt, der zwei Seildurchlaufwinden 24 aufweist, die gemäß 3 jeweils mit einem der Seile 18 zusammenwirken.
  • Wie aus 1 ferner zu entnehmen ist, weist die Druckanordnung 2 zudem eine Positionssensorik 26 mit zwei Messeinrichtungen 28 auf. Beide Messeinrichtungen 28 werden während eines Druckvorganges mittels eines Stativs 30 auf einem Boden 32 vor dem Gebäude 6 aufgestellt und sind dadurch geodätisch ortsfest gelagert.
  • Die Messeinrichtungen 28 dienen während des Druckvorganges zur kontinuierlichen Distanz- beziehungsweise Winkelmessung zur Bestimmung der Position der Druckvorrichtung 6 und senden hierzu gemäß 4 einen Laserstrahl 34 aus. Wie aus 4 ferner zu entnehmen ist, sind im Bereich des Bodens 32 zudem Gewichte 36 an den Seilen 18 angebracht, um diese während eines Druckvorganges in einer ruhigen senkrechten Lage zu halten.
  • Zur Erzeugung des Laserstrahls 34 weist jede der beiden Messeinrichtungen 28 eine Laseranordnung 38 auf, wie sie aus 5 zu entnehmen ist. Diese umfasst eine Laserdiode 40 einen Spiegel 42 der durch mindestens einen Piezoantrieb 44 verstellbar ist sowie einen Lichtsensor 46 und ein mit allen Elementen verbundenes Lasermodul 48 eines Elektronikbauteils E auf. Ferner weist das Elektronikbauteil E ein Richtfunkmodul 50 auf, mittels dem Steuerungsdaten SD ausgesendet werden können, die beispielhaft von einer externen Computerhardware 52 generiert werden. Die Computerhardware 52 ist dabei zur Übertragung der Steuerungsdaten SD über Kabel oder kabellos mit dem Richtfunkmodul 50 beider Messeinrichtungen 28 verbunden, so dass eine redundante Datenübertragung zur Verfügung steht. Das Aussenden der Steuerungsdaten SD erfolgt hierbei durch Aufmodulieren von optischen Richtfunksignalen auf den zur Distanzmessung verwendeten Laserstrahl 34 und somit in Funktionseinheit mit der optoelektronischen Distanzmessung. Insgesamt ist die Übertragung der Steuerungsdaten SD damit abgesichert gegenüber Funkstörungen oder Hackerangriffe. Alternativ oder zusätzlich zum dargestellten optischen Richtfunk kann die Datenübertragung auch in jeder anderen bekannten und geeigneten Weise erfolgen, wie durch Mikrowellenfunkübertragung, beispielsweise mittels Mobilfunk oder W-LAN. Optional kann die Steuerung auch per verschlüsseltem Internet-Zugang online vor Ort oder von einem anderen Ort aus ferngesteuert und bedarfsweise nachgesteuert werden. Letzteres ermöglicht dabei, dass vor Ort lediglich Personal für den Auf- und Abbau sowie die Wartung benötigt wird, während der eigentliche Druckvorgang von einem beliebigen anderen Ort aus gesteuert und überwacht werden kann.
  • Die Druckvorrichtung 8 weist, wie aus den 6 und 7 zu entnehmen ist, einen Träger 54 auf, an dessen Enden die beiden Seildurchlaufwinden 24 des primären Stellantriebes 20 gehalten sind. Zudem ist an beiden Enden des Trägers 54 jeweils eine Empfangseinrichtung 56 mit einem Spiegel 58 vorgesehen, an der einer der Laserstrahle 34 der Messeinrichtungen 28 empfangen und reflektiert werden kann.
  • Ferner ist an der Druckvorrichtung 8 ein sekundärer Stellantrieb 60 vorgesehen. Dieser weist entlang des Trägers 54 eine Zahnstange 62 eines Linearantriebes mit einem Linearmotor 64 auf, mittels dem ein Roboterarm 66 in horizontaler Richtung H verlagert werden kann. Am freien Ende des Roboterarms 66 ist dabei eine Farbabgabeeinrichtung 68 gehalten, die durch den Linearmotor 64 und den Roboterarm 66 entlang der vertikalen Richtung V, der horizontalen Richtung H und einer senkrecht zur Objektoberfläche 4 stehenden Querrichtung Q verlagert werden kann. Zudem kann die Farbabgabeeinrichtung 68 hierbei in jeder beliebigen Winkelstellung ausgerichtet werden. Dadurch kann die Farbabgabeeinrichtung 68, die beispielsweise als Druckkopf oder Sprühdüse ausgebildet sein kann und die mit wenigstens einem Farbvorrat 70 in Verbindung steht, die Farbe in beliebige Richtungen abgeben, um beispielsweise auch Wandvorsprünge oder Wandausnehmungen (nicht dargestellt) bedrucken zu können.
  • Parallel zum Linearantrieb des Roboterarms 66 ist zudem ein Gegenlinearantrieb 72 vorgesehen, mittels dem ein Ausgleichsgewicht 74 entgegen gesetzt zum Roboterarm 66 angetrieben werden kann, um eine sich aufschaukelnde Bewegung der Druckvorrichtung 8 zu vermeiden und Beschleunigungsimpulse des Linearmotors 64 auszugleichen.
  • Darüber hinaus ist an der Druckvorrichtung 8 eine Beabstandungseinrichtung 76 vorgesehen, mittels der die Druckvorrichtung 8 in einem vorbestimmten Arbeitsabstand zur Objektoberfläche 4 gehalten werden kann. Die Beabstandungseinrichtung 76 weist hierzu eine Gleiskette 78 auf, die durch Öffnungen hindurch mit einem Unterdruck von einer Unterdruckeinrichtung 80 beaufschlagt werden kann. Dadurch kann die Druckvorrichtung 8 entlang der vertikalen Richtung V an der Objektoberfläche 4 abrollen, während sie gleichzeitig durch den aufgebauten Unterdruck an die Objektoberfläche 4 angesaugt wird. Alternativ zur Gleiskette 78 können auch alle anderen bekannten und geeigneten Mittel für eine vorgegebene Beabstandung der Druckvorrichtung 8 von der Objektoberfläche 4 verwendet werden, wie beispielsweise distanzhaltende Rollen in Verbindung mit einem Gegengewichtausleger oder einem Propeller, Ventilator oder Fan-Coil zur Erzeugung einer Anpresskraft. In jedem Fall kann die Beabstandungsvorrichtung an jeder Seite der Druckvorrichtung separat horizontal verschoben und arretiert werden, so dass die Lage und Weite der jeweiligen Fahrspur je Druckspalte an die dort befahrbare Oberfläche angepasst werden kann.
  • Wie aus den 6 und 7 ferner zu entnehmen ist, kann die Druckvorrichtung 8 beispielsweise benachbart zur Farbabgabeeinrichtung 68 zudem eine optische Kalibrierungssensorik 82 aufweisen, mittels der ein an der Objektoberfläche 4 gedrucktes Kalibrierungselement erfasst werden kann, um die Position der Druckvorrichtung 8 beziehungsweise der Farbabgabeeinrichtung 68 anhand des bereits erfolgten Druckes kalibrieren zu können.
  • Die Seildurchlaufwinden 24 des primären Stellantriebes 20, der Linearantrieb und der Roboterarm 66 des sekundären Stellantriebes 60 sowie die Empfangseinrichtungen 56, die Kalibrierungssensorik 82 und die Farbabgabeeinrichtung 68 stehen dabei in Verbindung mit einer Steuerungselektronik 84, die beispielhaft ebenfalls am Träger 54 gehalten ist.
  • Zur Vorbereitung eines Druckes wird die Objektoberfläche 4 beispielsweise per 3D-Scan millimetergenau erfasst und als 3D-Modell angelegt sowie gegebenenfalls nachbearbeitet. Per spezieller Software wird dann im 3D-Modell eine gewünschte Druckfläche virtuell angelegt und das gewünschte Druckbild virtuell in die Druckfläche eingepasst. Das auf diese Weise vorbereitete Druckbild wird dann mittels einer weiteren Software in eine Druckmatrix umgewandelt, die beispielsweise auf der externen Computerhardware 52 abgelegt ist. Mittels dieser Druckmatrix werden die Steuerungsdaten SD generiert und an das Richtfunkmodul 50 weitergegeben, das diese dann per Laserstrahl 34 an die Steuerungselektronik 84 sendet.
  • Die Erstellung und Übertragung der Steuerungsdaten SD erfolgt hierbei kontinuierlich in Abhängigkeit der von den beiden ortsfesten Messeinrichtungen 28 in Echtzeit ermittelten Positionen der Druckvorrichtung 8 und der Farbabgabeeinrichtung 68. Für eine näherungsweise korrekte Steuerung des primären Stellantriebes 20 mit den Seildurchlaufwinden 24 zur Einstellung der Höhenlage des Trägers 54 wird die jeweils aktuelle Position und Ausrichtung der Druckvorrichtung 8 mittels der Messeinrichtungen 28 nach dem Prinzip des optischen Richtfunks permanent ermittelt. Der optische Richtfunk wird dabei vom Boden 32 zu den beiden Empfangseinrichtungen 56 am Träger 54 gesendet. Das jeweilige Lasermodul 48 steuert dabei über den vom Lichtsensor 46 den Piezoantrieb 44 des Spiegels 42 selbsttätig an, um den jeweiligen Laserstrahl 34 der betreffenden Empfangseinrichtung in Echtzeit nachzuführen. Gleichzeitig werden auch die Spiegel 58 am Träger 54 mittels der Steuerungselektronik 84 nachgeführt, wie beispielsweise ebenfalls über einen jeweiligen Piezoantrieb (nicht dargestellt). Die mittels der Positionssensorik 26 ermittelten Distanzen beziehungsweise Winkel können dadurch zur kontinuierlichen Positionierung der Druckvorrichtung in der Art eines Regelkreises verwendet werden.
  • Die Kompensation von thermisch- und belastungsbedingten Seil-Längendehnungen sowie Windenschlupf erfolgt näherungsweise durch Antrieb der Seildurchlaufwinden 24, die in Abhängigkeit von der Positionssensorik 26 gesteuert werden. Eine Feinkompensation erfolgt in Addition dadurch, dass die auf dem hängenden Träger 54 beweglich gehaltene Farbabgabeeinrichtung 68 zusätzlich über den sekundären Stellantrieb 60 mit dem Linearmotor 64 und dem Roboterarm 66 in Echtzeit gemäß den in Abhängigkeit von einem in das Druckmotiv mit eingedruckten Orientierungsmuster nachgeführt wird.
  • Die Farbabgabeeinrichtung 68 wird während des Druckvorganges ähnlich einem Tintenstrahldrucker durch den Linearmotor 64 bewegt. Die hohe Positionierungsgenauigkeit des Linearmotors 64 erlaubt dabei auch Positionsabweichungen aus Fremdeinwirkungen wie beispielsweise Wind in Echtzeit auszugleichen. Auch eine solche horizontale Nachführung wird wie bei der vorstehend beschriebenen vertikalen Positionierung über den primären Stellantrieb 20 mittels den in Abhängigkeit von der lasergestützten Bestimmung der Ist-Position generierten Steuerungsdaten SD umgesetzt, da die Positionssensorik 26 auch horizontale Bewegungen der Druckvorrichtung 8 erfasst. Der Gegenlinearantrieb 72 neutralisiert dabei durch die gegenläufige Bewegung des Ausgleichsgewichts 74 die durch den Linearmotor 64 erzeugten dynamischen Beschleunigungslasten. Zur genaueren Erfassung der während eines Druckvorganges auftretenden Beschleunigungslasten können zusätzlich Beschleunigungssensoren eingesetzt werden (nicht dargestellt), deren Signale zusätzlich zur Erstellung der Steuerungsdaten SD verwendet werden.
  • Die Steuerung erkennt somit jederzeit die genaue Lage der Farbabgabeeinrichtung 68 vor der mittels 3D-Scan erfassten Objektoberfläche 4 und ordnet in Relation dazu auch die Lage des virtuellen Druckbildes zu. Das virtuelle Druckbild wird beispielsweise in Pixeln per Farbabgabe aus der Farbabgabeeinrichtung 68 an die den virtuellen Pixellagen auf der Objektoberfläche 4 entsprechenden Lagepunkten real übertragen. Für eine erhöhte Kongruenz des virtuellen Druckbildes mit der realen Objektoberfläche 4 kann die Position der Farbabgabeeinrichtung 68 zusätzlich mittels der Kalibrierungssensorik 82 und einem innerhalb der bereits bedruckten Objektoberfläche 4 ausgeführten Orientierungsmuster kalibriert werden, das hierzu sichtbar oder im nicht sichtbaren IR- oder UV-Farbspektrum ausgeführt sein kann.
  • Der Druckvorgang erfolgt, wie für Digitaldruck üblich, zeilenweise. Die Zeilen sind dabei seitlich durch die Breite der Druckvorrichtung 8 begrenzt. Die einzelnen Zeilen werden über oder untereinander gedruckt, wobei jeweils nach Fertigstellung einer Zeile ein vertikales Versetzen um eine Zeilenhöhe erfolgt. Der vertikale Versatz kann dabei näherungsweise durch entsprechende Ansteuerung der Seildurchlaufwinden 24 und zusätzlich in Feinjustierung durch die in Echtzeit kontinuierliche Nachsteuerung des Roboterarms 66 erfolgen.
  • Ist das Druckbild größer als die horizontale Reichweite der Druckvorrichtung 8, so wird diese nach Fertigstellung einer Druckspalte auf den Boden 32 abgelassen und die Trägergestellte 16 auf dem Dach 14 werden in horizontaler Richtung H seitlich versetzt, um anschließend den Druckvorgang mit einer zur bereits erstellten Druckspalte versetzt danebenliegenden Druckspalte fortzusetzen. Durch Positionierung der Trägergestelle 16 und Kalibrierung mittels der Positionierungssensorik 26 und der Kalibrierungssensorik 82 anhand des bereits erstellten Druckes kann anschließend die Bedruckung mit nahtlos anschließenden Zeilen fortgesetzt werden.
  • Der Druckvorgang kann zusätzlich über Digitalkameras (nicht dargestellt) aufgenommen und in Echtzeit an das Bedienungspersonal weiterleiten, so dass der Druckvorgang fernoptisch überwacht und bei Bedarf mittels einer individuell übergeordneten Regelung nachgesteuert werden kann.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Elemente und Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes untereinander austauschbar beziehungsweise kombinierbar sind, sofern ein Austausch oder eine Kombination derselben aus technischen Gründen nicht ausgeschlossen ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 101219800 A [0003]

Claims (20)

  1. Druckanordnung (2) für eine direkte Farbaufbringung auf eine Objektoberfläche (4), wie insbesondere eine Gebäudewand, mit einer mobilen Druckvorrichtung (8), die wenigstens eine Farbabgabeeinrichtung (68) aufweist, einer Lager-/Positionierungseinrichtung (10) für eine vertikale Festlegung und Verlagerung der Druckvorrichtung (8) und/oder der Farbabgabeeinrichtung (68) gegenüber der zu bedruckenden Objektoberfläche (4), und einer Positionssensorik (26) für die Ermittlung einer aktuellen Position der Druckvorrichtung (8) und/oder der Farbabgabeeinrichtung (68), dadurch gekennzeichnet, dass die Positionssensorik (26) wenigstens eine geodätisch ortsfeste Messeinrichtung (28) für eine kontinuierliche Distanzmessung aufweist.
  2. Druckanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von bei der Distanzmessung gewonnenen Messdaten Steuerungsdaten (SD) generierbar sind, mittels denen die Lager-/Positionierungseinrichtung (10) steuerbar ist.
  3. Druckanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckvorrichtung (8) Empfangsmittel aufweist, mittels denen die Steuerungsdaten (SD) empfangbar sind.
  4. Druckanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager-/Positionierungseinrichtung (10) und die ortsfeste Messeinrichtung (28) Teil eines Regelkreises sind, mittels dem die Druckvorrichtung (8) und/oder die Farbabgabeeinrichtung (68) in Echtzeit positionierbar ist.
  5. Druckanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfeste Messeinrichtung (28) eine Laseranordnung (38) für eine optoelektronische Distanzmessung aufweist.
  6. Druckanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Messeinrichtung (28) vorzugsweise zwei ortsfeste Messeinrichtungen (28) vorgesehen ist/sind, die jeweils eine separate Laseranordnung (38) aufweisen und die Empfangsmittel der Druckvorrichtung (8) eine separate Empfangseinrichtung (56) vorzugsweise zwei separate Empfangseinrichtungen (56) aufweist/aufweisen, die von jeweils einer der Laseranordnungen (38) der ortsfesten Messeinrichtungen (28) beaufschlagbar ist/sind.
  7. Druckanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Laseranordnung (38) einen selbsttätig verstellbaren Spiegel (42) aufweist.
  8. Druckanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfeste Messeinrichtung (28) ein Sendemodul für eine Übertragung der Steuerungsdaten (SD) an die Druckvorrichtung (8) aufweist.
  9. Druckanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendemodul durch ein Richtfunkmodul (52) gebildet ist.
  10. Druckanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager-/Positionierungseinrichtung (10) einen primären Stellantrieb (20) für die Verlagerung der Druckvorrichtung (8) gegenüber der Objektoberfläche (4) in Abhängigkeit der Steuerungsdaten (SD) aufweist.
  11. Druckanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Stellantrieb (20) eine an der Druckvorrichtung (8) gelagerte Seilwindeneinrichtung aufweist.
  12. Druckanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Seilwindeneinrichtung zwei an der Druckvorrichtung (8) gelagerte Seildurchlaufwinden (24) aufweist.
  13. Druckanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager-/Positionierungseinrichtung (10) zudem einen separaten sekundären Stellantrieb (60) aufweist, über den die Farbabgabeeinrichtung (68) gegenüber einem Träger (54) der Druckvorrichtung (8) verlagerbar gehalten ist.
  14. Druckanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Stellantrieb (60) einen Linearmotor (64) aufweist.
  15. Druckanordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbabgabeeinrichtung (68) über den sekundären Stellantrieb (60) entlang dreier zueinander senkrecht stehender Raumachsen gegenüber dem Träger (54) der Druckvorrichtung (8) verlagerbar ist.
  16. Druckanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Stellantrieb (60) einen Roboterarm (66) aufweist.
  17. Druckanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgleichsgewicht (74) vorgesehen ist, das entgegengesetzt zur Farbabgabeeinrichtung (68) verlagerbar ist.
  18. Druckanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beabstandungseinrichtung (76) für die Beibehaltung eines vordefinierten Druckabstandes zwischen der Farbabgabeeinrichtung (68) und der Objektoberfläche (4) vorgesehen ist.
  19. Druckanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandungseinrichtung (76) eine Gleiskette mit einer integrierten Unterdruckeinrichtung (80) aufweist.
  20. Druckanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass an der Druckvorrichtung (8) eine optische Kalibrierungssensorik (82) vorgesehen ist, mittels der die Lager-/Positionierungseinrichtung (10) anhand eines gedruckten Kalibrierelementes kalibrierbar ist.
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