DE102020005122B4 - Printing device and method for printing an inner wall of a hole provided in a workpiece - Google Patents
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Abstract
Druckvorrichtung (1) zum Bedrucken einer Innenwand einer in einem Werkstück (30) vorgesehenen Lochung, mit einem ein Druckmedium aufweisenden Farbsystem (3), einem Druckklischee (5) und einem Klischeeschlitten (4), mittels dem das Druckklischee (5) zumindest in eine Position zum Übernehmen des Druckmediums vom Farbsystem (3) und in eine Position zum Abgeben des Druckmediums bringbar ist, und mit einem Druckdorn (7) zum Übertragen des Druckmediums auf die Innenwand des Werkstücks (30), wobei der Druckdorn (7) eine Druckdornmantelfläche (8) aufweist, die an einer elastischen und/oder relativ zueinander bewegliche Segmente aufweisenden Außenwand (6) des Druckdorns (7) angeordnet ist und zum Übertragen des Druckmediums pneumatisch oder mechanisch aus einer Ruhestellung in eine Aufweitstellung aufweitbar ist, und wobei der Druckdorn mittels eines Drehlagers (10) um eine Drehachse drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckvorrichtung (1) einen Drucktampon (2) mit einer Druckfläche (2a, 2b) für das Druckmedium aufweist, dass der Drucktampon (2), das Druckklischee (5) und der Druckdorn (7) in eine Aufnahme- und einer Abgabestellung relativ zueinander positionierbar sind, dass in der Aufnahmestellung die Druckfläche (2a, 2b) das Druckklischee (5) zum Aufnahmen des Druckmediums kontaktiert und dass in der Abgabestellung die Druckdornmantelfläche (8) an der Druckfläche (2a, 2b) zur Anlage kommt und auf dieser zum Abgeben des Druckmediums abwälzbar ist.Printing device (1) for printing an inner wall of a hole provided in a workpiece (30), with an ink system (3) containing a printing medium, a printing cliché (5) and a cliché carriage (4), by means of which the printing cliché (5) is placed at least in one position for taking over the print medium from the color system (3) and can be brought into a position for dispensing the print medium, and with a pressure mandrel (7) for transferring the pressure medium to the inner wall of the workpiece (30), the pressure mandrel (7) having a pressure mandrel outer surface ( 8) which is arranged on an outer wall (6) of the pressure mandrel (7) which is elastic and/or has segments that can be moved relative to one another and can be expanded pneumatically or mechanically from a rest position into an expanded position in order to transfer the pressure medium, and the pressure mandrel being expanded by means of a Pivot bearing (10) is rotatably mounted about an axis of rotation, characterized in that the printing device (1) has a printing pad (2) with a printing surface (2a, 2b) for the printing medium, that the printing pad (2), the printing plate (5) and the printing mandrel (7) can be positioned relative to one another in a receiving and a delivery position, that in the receiving position the printing surface (2a, 2b) contacts the printing block (5) for receiving the printing medium and that in the delivery position the printing mandrel lateral surface (8) the pressure surface (2a, 2b) comes into contact and can be rolled on this for dispensing the pressure medium.
Description
Die Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung zum Bedrucken einer Innenwand einer in einem Werkstück vorgesehenen Lochung, mit einem ein Druckmedium aufweisenden Farbsystem, einem Druckklischee und einem Klischeeschlitten, mittels dem das Druckklischee zumindest in eine Position zum Übernehmen des Druckmediums vom Farbsystem und in eine Position zum Abgeben des Druckmediums bringbar ist, und mit einem Druckdorn zum Übertragen des Druckmediums auf die Innenwand des Werkstücks, wobei der Druckdorn eine Druckdornmantelfläche aufweist, die an einer elastischen und/oder relativ zueinander bewegliche Segmente aufweisenden Außenwand des Druckdorns angeordnet ist und zum Übertragen des Druckmediums pneumatisch oder mechanisch aus einer Ruhestellung in eine Aufweitstellung aufweitbar ist, und wobei der Druckdorn mittels eines Drehlagers um eine Drehachse drehbar gelagert ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bedrucken einer Innenwand einer in einem Werkstück vorgesehenen Lochung, aufweisend zumindest folgende Schritte:
- - Bereitstellen des Werkstücks, eines ein Druckmediums, eines Druckklischees und eines Druckdorns, der eine Druckdornmantelfläche aufweist, die an einer elastischen und/oder relativ zueinander bewegliche Segmente aufweisenden Außenwand des Druckdorns angeordnet ist,
- - Auftragen des Druckmediums auf das Druckklischee,
- - Positionieren des Druckdorns und des Werkstücks in einer Einführstellung, in welcher der Druckdorn derart in der in der Lochung angeordnet ist, dass die elastische Druckdornmantelfläche der Innenwand der Lochung zugewandt ist,
- - mechanisches und/oder pneumatisches Aufweiten der Druckdornmantelfläche zum Übertragen des Druckmediums von der Druckdornmantelfläche auf die Innenkontur des Werkstücks,
- - Reduzieren der Aufweitung und Entfernen des Druckdorns aus der Lochung.
- - providing the workpiece, a printing medium, a printing plate and a printing mandrel, which has a printing mandrel jacket surface which is arranged on an outer wall of the printing mandrel that is elastic and/or has segments that can be moved relative to one another,
- - Applying the print medium to the print cliché,
- - Positioning the pressure mandrel and the workpiece in an insertion position in which the pressure mandrel is arranged in the perforation in such a way that the elastic pressure mandrel lateral surface faces the inner wall of the perforation,
- - mechanical and/or pneumatic expansion of the pressure mandrel surface to transfer the pressure medium from the pressure mandrel surface to the inner contour of the workpiece,
- - Reduce the expansion and remove the pressure mandrel from the hole.
Eine Druckvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der
Die herkömmliche Beschichtungsvorrichtung für Innenkonturen und Innenwände von Lochungen oder Bohrungen bringt das Beschichtungsmedium über einen Druckdorn in die Lochung ein und überträgt das Medium an die Innenwand der Lochung durch Aufweiten und Anpressen einer elastischen Außenwand des Druckdorns an die Innenwand. Der Druckdorn wurde zuvor durch Abrollen auf einem Klischee (oder durch Besprühen) mit dem Beschichtungsmedium an seiner Druckdornmantelfläche benetzt. Eine präzise Übertragung des Beschichtungsmediums vom Klischee auf die Druckdornmantelfläche kann hierbei jedoch nur schwer erzielt werden, da der Druckdorn bei dem Abrollen über dem Klischee und dem darin vertieften Druckbild aufgeweitet werden muss um eine Anpressung von Druckdornaußenfläche an die Klischeeoberfläche zu erzielen. Hierbei kann ein Verzug des Druckbildes entstehen. Außerdem können bei der Übertragung des Druckmediums von der Außenwand des Druckdorns auf die Innenwand der Lochung währen der Aufweitung der elastischen Außenwand Luftblasen zwischen der Außenwand und der Innenwand eingeschlossen werden, so dass ein vollständiges Anlegen der elastischen Außenfläche an die Innenwand der Lochung nicht mehr realisiert wird und dadurch das Druckmedium unvollständig auf die Innenwand übertragen wird.The conventional coating device for inner contours and inner walls of perforations or bores introduces the coating medium into the perforation via a pressure mandrel and transfers the medium to the inner wall of the perforation by expanding and pressing an elastic outer wall of the pressure mandrel against the inner wall. The printing mandrel was previously wetted with the coating medium on its outer surface of the printing mandrel by rolling on a plate (or by spraying). However, precise transfer of the coating medium from the cliché to the surface of the printing mandrel can only be achieved with difficulty, since the printing mandrel must be widened as it rolls over the cliché and the printed image deepened therein in order to achieve a pressing of the outer surface of the printing mandrel against the surface of the cliché. This can result in a distortion of the printed image. In addition, during the transfer of the pressure medium from the outer wall of the printing mandrel to the inner wall of the perforation, air bubbles can be trapped between the outer wall and the inner wall during the expansion of the elastic outer wall, so that the elastic outer surface can no longer be fully applied to the inner wall of the perforation and thereby the pressure medium is incompletely transferred to the inner wall.
Weitere Druckvorrichtungen zum Bedrucken einer Innenwand einer in einem Werkstück vorgesehenen Lochung sind aus
Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Druckvorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, die das Bedrucken der Innenwand einer in einem Werkstück vorgesehenen Lochung bzw. Bohrung über deren gesamten Umfang oder Teilumfang und/oder die gesamte Tiefe oder Teiltiefe mit einem Lack, einer Farbe, einem Klebstoff oder einem sonstigem Beschichtungsmedium in einer präzisen Schichtdicke verzerrungsfrei, d.h. konturgenau ohne Verzug, über die gesamte Länge der Innenwand ermöglichen.The object is therefore to create a printing device and a method of the type mentioned at the outset, which makes it possible to print the inner wall of a hole or bore provided in a workpiece over its entire circumference or partial circumference and/or the entire depth or partial depth with a lacquer, a paint, an adhesive or another coating medium in a precise layer thickness without distortion, i.e. with exact contours without distortion, over the entire length of the inner wall.
Diese Aufgabe wird bezüglich der Druckvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Druckvorrichtung einen Drucktampon mit einer Druckfläche für das Druckmedium aufweist, dass der Drucktampon, das Druckklischee und der Druckdorn in eine Aufnahme- und einer Abgabestellung relativ zueinander positionierbar sind, dass in der Aufnahmestellung die Druckfläche das Druckklischee zum Aufnahmen des Druckmediums kontaktiert und dass in der Abgabestellung die Druckdornmantelfläche an der Druckfläche zur Anlage kommt und auf dieser zum Abgeben des Druckmediums abwälzbar ist. Bezüglich des Verfahrens der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst,
- - dass ein Drucktampon mit einer Druckfläche bereitgestellt wird,
- - dass der Drucktampon und das Druckklischee in eine Aufnahmestellung relativ zueinander positioniert werden, in welcher der Drucktampon das Druckklischee zur Übertragung des Druckmediums auf die Druckfläche kontaktiert,
- - dass der Druckdorn und der Drucktampon danach in eine Abgabestellung relativ zueinander positioniert werden, in welcher die Druckfläche des Drucktampons die Druckdornmantelfläche kontaktiert, und
- - dass dann der Druckdorn mit der Druckdornmantelfläche derart auf der Druckfläche des Drucktampons abgewälzt wird, dass das Druckmediums von der Druckfläche auf die Druckdornmantelfläche übertragen wird.
- - that a printing pad with a printing surface is provided,
- - that the printing pad and the printing plate are positioned relative to one another in a receiving position in which the printing pad contacts the printing plate for the transfer of the printing medium to the printing surface,
- - that the printing mandrel and the printing pad are then positioned relative to one another in a delivery position in which the printing surface of the printing pad contacts the printing mandrel lateral surface, and
- - Then the printing mandrel with the printing mandrel lateral surface is rolled on the printing surface of the printing pad in such a way that the printing medium is transferred from the printing surface to the printing mandrel lateral surface.
Dadurch, dass das Druckmedium zuerst auf die Druckfläche des Drucktampons aufgebracht wird und anschließend von der Druckfläche auf die Druckdornmantelfläche abgegeben wird, erfolgt eine präzise und verzerrungsfreie Übertragung, d.h. eine hohe Schichtdickengenauigkeit des Druckbildes von dem Klischee über die Druckfläche des Drucktampons an die Druckwalze in einem Bereich von wenigen tausendsten Millimetern.The fact that the print medium is first applied to the printing surface of the printing pad and then released from the printing surface onto the outer surface of the printing mandrel results in a precise and distortion-free transfer, i.e. a high layer thickness accuracy of the printed image from the cliché over the printing surface of the printing pad to the printing roller in one range of a few thousandths of a millimeter.
Vorteilhafterweise begrenzt die elastische Außenwand des Druckdorns eine Innenhöhlung des Druckdorns, wobei das Drehlager des Druckdorns eine Welle hat, welche in die Innenhöhlung eingreift, und wobei die Innenhöhlung über eine Leitung mit einer Unterdruckquelle verbunden oder verbindbar ist, mittels der die Innenhöhlung in der Abgabestellung mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist, um die Außenwand des Druckdorns an der Welle zu fixieren. Hierdurch wird die Außenwand des Druckdorns während des Abwälzens des Druckdorns auf der Druckfläche und somit bei der Übertragung des Druckmediums von der Druckfläche auf die Druckdornmantelfläche an der Welle abgestützt und fixiert. Dies ermöglicht eine verzerrungsfreie Übertragung des Druckmediums bzw. des durch das Druckklischee erzeugten Druckbilds auf die Druckdornmantelfläche.Advantageously, the elastic outer wall of the pressure mandrel delimits an inner cavity of the pressure mandrel, the rotary bearing of the pressure mandrel having a shaft which engages in the inner cavity, and the inner cavity being connected or connectable via a line to a vacuum source, by means of which the inner cavity is in the dispensing position with a negative pressure can be applied in order to fix the outer wall of the pressure mandrel on the shaft. As a result, the outer wall of the pressure mandrel is supported and fixed on the shaft while the pressure mandrel is rolling on the pressure surface and thus during the transfer of the pressure medium from the pressure surface to the outer surface of the pressure mandrel. This enables a distortion-free transfer of the print medium or of the print image generated by the printing block to the outer surface of the printing mandrel.
Bevorzugt ist die Welle als Hohlwelle ausgestaltet und die Unterdruckquelle ist über die Hohlwelle mit der Innenhöhlung des Druckdorns verbunden oder verbindbar. Dadurch kann die Innenhöhlung auf einfache Weise dem Unterdruck beaufschlagt werden.The shaft is preferably designed as a hollow shaft and the vacuum source is connected or can be connected to the inner cavity of the pressure mandrel via the hollow shaft. As a result, the negative pressure can be applied to the inner cavity in a simple manner.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die elastische Außenwand des Druckdorns und/oder sind die Drucksegmente des Druckdorns derart ausgestaltet, dass der Querschnitt, den die Druckdornmantelfläche in einer orthogonal zur Welle angeordneten Ebene im aufgeweiteten Zustand des Druckdorns hat, ausgehend von einer Stelle maximalen Querschnitts mit zunehmendem axialem Abstand von dieser Stelle kontinuierlich abnimmt. Dadurch erfolgt beim pneumatischen oder mechanischen Aufweiten der Druckdornmantelfläche in der Lochung bzw. Bohrung des Werkstücks ein gleichmäßiges und kontinuierliches Aufdehnen der Druckdornmantelfläche. Diese Aufweitung bzw. Aufdehnung kann zuerst von der Mitte der Druckdornmantelfläche aus zu den beiden Axialenden hin oder von dem einen Axialende zum anderen Axialende der Druckdornmantelfläche hin erfolgen. Wenn die Stelle maximalen Querschnitts an einem der Axialenden der Druckdornmantelfläche angeordnet ist, nimmt der Querschnitt, den die Druckdornmantelfläche in einer orthogonal zur Welle angeordneten Ebenen im aufgeweiteten Zustand des Druckdorns hat, zum gegenüberliegenden Axialende der Druckdornmantelfläche kontinuierlich ab. Wenn die Stelle maximalen Querschnitts zwischen den Axialenden der Druckdornmantelfläche und mit Abstand zu diesen angeordnet ist, nimmt der Querschnitt, den die Druckdornmantelfläche in einer orthogonal zur Welle angeordneten Ebenen im aufgeweiteten Zustand des Druckdorns hat, zu beiden Axialende der Druckdornmantelfläche jeweils kontinuierlich ab. In einer zu bedruckenden Bohrung oder Lochung legt sich dann die Druckdornmantelfläche zuerst an einer schmalen Ringfläche der Innenwand der Lochung an und beim weiteren pneumatischen Aufweiten der Außenwand legt sich diese kontinuierlich und gleichmäßig über die gesamte Bohrungswand an. In a preferred embodiment of the invention, the elastic outer wall of the pressure mandrel and/or the pressure segments of the pressure mandrel are designed in such a way that the cross section that the pressure mandrel lateral surface has in a plane arranged orthogonally to the shaft in the expanded state of the pressure mandrel starts at a point with the maximum cross section decreases continuously with increasing axial distance from this point. As a result, during the pneumatic or mechanical expansion of the outer surface of the pressure mandrel in the perforation or bore of the workpiece, a uniform and continuous expansion of the outer surface of the pressure mandrel takes place. This widening or expansion can first take place from the center of the pressure mandrel lateral surface towards the two axial ends or from one axial end to the other axial end of the pressure mandrel lateral surface. If the point of maximum cross-section is located at one of the axial ends of the pressure mandrel lateral surface, the cross-section which the pressure mandrel lateral surface has in a plane arranged orthogonally to the shaft in the expanded state of the pressure mandrel decreases continuously towards the opposite axial end of the pressure mandrel lateral surface. When the point of maximum cross-section is located between and spaced from the axial ends of the mandrel mantle surface, the cross section, which the pressure mandrel lateral surface has in a plane arranged orthogonally to the shaft in the expanded state of the pressure mandrel, continuously at both axial ends of the pressure mandrel lateral surface. In a bore or perforation to be printed, the printing mandrel lateral surface first contacts a narrow annular surface of the inner wall of the perforation, and as the outer wall expands further pneumatically, it continuously and evenly contacts the entire bore wall.
Hierdurch werden Lufteinschlüsse zwischen der Druckdornmantelfläche und der Innenwand der Lochung vermieden. Damit ist eine vollständige Übertragung des Druckmediums von Druckwalze an die zu beschichtende Innenwand der Lochung des Werkstücks gewährleistet, indem der Einschluss von Luftblasen zwischen Druckdornmantelfläche und Beschichtungsbohrung während des Beschichtungsvorganges ausgeschlossen wird. Die Druckdornmantelfläche kann, ausgehend von ihrem einen zum anderen Axialende eine unterschiedliche Wandstärke und/oder eine unterschiedliche Elastizität und/oder Shore-Härte aufweisen.This avoids air inclusions between the outer surface of the pressure mandrel and the inner wall of the perforation. This ensures complete transfer of the pressure medium from the pressure roller to the inner wall of the perforation of the workpiece to be coated by excluding the inclusion of air bubbles between the surface of the pressure mandrel and the coating hole during the coating process. Starting from one axial end to the other, the outer surface of the pressure mandrel can have a different wall thickness and/or different elasticity and/or Shore hardness.
Um ein Aufweitung des Druckdornes von der Mitte der Druckdornmantelfläche während der Übertragung von Beschichtungsmedium an die Innenwand der Lochung zu erzielen, wird die Wandstärke und/oder oder die Shore-Härte der Außenwand in der Mitte der Druckwalze geringer ausgelegt, so dass die Druckdornmantelfläche beim pneumatischen Aufweiten zuerst in der Mitte des Druckdorns und dann gleichmäßig zu den beiden Außenenden des Druckdorns hin an die Bohrungswand anlegt und so ein Einschließen von Luft zwischen elastischer Mantelfläche des Druckdorns und Bohrungswand vermieden wird.In order to achieve an expansion of the pressure mandrel from the middle of the pressure mandrel lateral surface during the transfer of coating medium to the inner wall of the perforation, the wall thickness and/or the Shore hardness of the outer wall in the middle of the pressure roller is designed to be smaller, so that the pressure mandrel lateral surface at the pneumatic Expanding first in the middle of the pressure mandrel and then evenly towards the two outer ends of the pressure mandrel against the wall of the bore, thus avoiding air being trapped between the elastic outer surface of the pressure mandrel and the wall of the bore.
Hierdurch wird eine genaue Übertragung des Druckbildes bzw. Beschichtungsmediums von Klischee oder Farbgebereinheit an Druckwalze und von Druckwalze an die Innenwand der Lochung bzw. Bohrungswand erzielt. Das Beschichtungsmedium wird mit einer Schichtdickengenauigkeit von wenigen tausendstel Millimeter konturgenau ohne Verzug über die gesamte Länge der Innenkontur bzw. der Innenwand der Lochung übertragen.This achieves precise transfer of the print image or coating medium from the cliché or inking unit to the printing roller and from the printing roller to the inner wall of the perforation or wall of the bore. The coating medium is transferred with a layer thickness accuracy of a few thousandths of a millimeter with no delay over the entire length of the inner contour or the inner wall of the perforation.
Die Druckdornmantelfläche bzw. die elastische Außenwand oder der elastische Übertragungsschlauch des Druckdornes legt sich beim pneumatischen Aufweiten in der Beschichtungsbohrung für das Übertragen des Beschichtungsmediums gleichmäßig von der Mitte des Beschichtungsbereiches nach außen an die Bohrungsfläche bzw. die Innenwand der Lochung an, so dass ein Einschluss von Luftblasen zwischen elastischer Übertragungsschlauch des Druckdorn und Bohrungswand vermieden wird.The outer surface of the pressure mandrel or the elastic outer wall or the elastic transfer hose of the pressure mandrel rests evenly from the center of the coating area outwards against the surface of the bore or the inner wall of the perforation during pneumatic expansion in the coating bore for the transfer of the coating medium, so that an inclusion of Air bubbles are avoided between the elastic transmission hose of the pressure mandrel and the bore wall.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist der Drucktampon mittels eines an einer ersten Linearführung verschiebbar gelagerten ersten Linearschlittens quer zur Drehachse des Drehlagers in eine erste Verschieberichtung auf die Druckdornmantelfläche zu und von dieser wegbewegbar, wobei der Druckdorn mittels eines an einer zweiten Linearführung verschiebbar gelagerten zweiten Linearschlittens quer zu seiner Drehachse und quer ersten Verschieberichtung in eine zweite Verschieberichtung verschiebbar ist, wobei die Druckvorrichtung mindestens eine Antriebseinrichtung aufweist, mittels welcher der Druckdorn um die Drehachse des Drehlagers und der zweite Linearschlitten entlang der zweiten Linearführung antreibbar ist, und wobei die Drehantriebsbewegung des Druckdorns und die Verschiebebewegung des zweiten Linearschlittens derart synchronisiert sind, dass die Druckdornmantelfläche auf der Druckfläche des Drucktampons abwälzt, wenn der Drucktampon, das Druckklischee und der Druckdorn in der Abgabestellung angeordnet sind. Dabei erfolgt die Synchronisation bevorzugt so, dass beim Abwälzen der Druckdornmantelfläche auf der Druckfläche des Drucktampons Schlupf vermieden wird. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Drehantriebsbewegung des Druckdorns und die Verschiebebewegung des zweiten Linearschlittens mechanisch synchronisiert sind, insbesondere über ein Reibelement oder eine Zahnstange, die mit einem Zahnrad kämmt.In an expedient embodiment of the invention, the printing pad can be moved towards and away from the outer surface of the printing mandrel by means of a first linear slide mounted so as to be displaceable on a first linear guide, transversely to the axis of rotation of the rotary bearing, in a first direction of displacement, with the printing mandrel being moved by means of a second linear slide mounted so as to be movable on a second linear guide transverse to its axis of rotation and transverse to the first direction of displacement in a second direction of displacement, wherein the printing device has at least one drive device, by means of which the printing mandrel can be driven about the axis of rotation of the rotary bearing and the second linear slide along the second linear guide, and wherein the rotary drive movement of the printing mandrel and the displacement movement of the second linear carriage are synchronized in such a way that the printing mandrel lateral surface rolls on the printing surface of the printing pad when the printing pad, the printing plate and the printing mandrel are arranged in the delivery position. The synchronization preferably takes place in such a way that slippage is avoided when the lateral surface of the printing mandrel rolls on the printing surface of the printing pad. This can be achieved in particular in that the rotary drive movement of the pressure mandrel and the displacement movement of the second linear carriage are mechanically synchronized, in particular via a friction element or a toothed rack that meshes with a gear wheel.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Further details, features and advantages of the present invention result from the following description of a particular exemplary embodiment with reference to the drawings.
Es zeigt:
-
1 eine Seitenansicht einer Druckvorrichtung, bei der ein Drucktampon in einer Grundstellung angeordnet und ein Druckdorn in Seitenansicht zu sehen ist, -
2 eine Seitenansicht der Druckvorrichtung in einer Farbübernahmestellung des Drucktampons, -
3 eine Seitenansicht einer Druckvorrichtung in einer Farbabgabestellung des Drucktampons, -
4 eine Seitenansicht einer Druckvorrichtung in einer Einführstellung des Druckdorns, -
5 eine Draufsicht auf die Druckdorneinrichtung und das Werkstücks, - Fig: 5A eine perspektivische Ansicht der Druckdorneinrichtung und des Werkstücks,
-
6 eine Vorderansicht der Druckdorneinrichtung, -
7 eine Draufsicht auf das Druckdorn und -
7A eine perspektivische Ansicht des Druckdorns.
-
1 a side view of a printing device in which a printing pad is arranged in a basic position and a printing mandrel can be seen in a side view, -
2 a side view of the printing device in an ink transfer position of the printing pad, -
3 a side view of a printing device in an ink dispensing position of the printing pad, -
4 a side view of a printing device in an insertion position of the printing mandrel, -
5 a top view of the pressure mandrel device and the workpiece, - 5A is a perspective view of the pressure mandrel assembly and workpiece.
-
6 a front view of the pressure mandrel device, -
7 a plan view of the pressure mandrel and -
7A a perspective view of the pressure mandrel.
Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Druckvorrichtung zum Bedrucken einer Innenwand einer in einem Werkstück 30 vorgesehenen Lochung hat ein Farbsystem 3 mit einem Reservoir, das mit einem Druckmedium befüllt ist. Außerdem weist die Druckvorrichtung 1 ein Druckklischee 5 und einen Klischeeschlitten 4 auf, mittels dem das Druckklischee 5 zumindest in eine Position zum Übernehmen des Druckmediums vom Farbsystem 3 (
Zum Übertragen des Druckmediums auf die Innenwand des Werkstücks 30 weist die Druckvorrichtung einen Druckdorn 7 auf. Dieser hat eine Druckdornmantelfläche 8, die an einer elastischen Außenwand 6 des Druckdorns 7 angeordnet ist. The printing device has a
Die Außenwand 6 des Druckdorns 7 hat die Form einer Hülse oder eines Schlauchs und besteht aus einem elastischen Material, vorzugsweise aus Silikon.The
Die Außenwand 6 des Druckdorns 7 ist um Ihre Längsmittelachse drehbar an einer am Maschinengestell angeordneten Druckdornhalterung 20 gelagert. Die Außenwand 6 ist dazu auf einer Hohlwelle 13 angeordnet, die mittels eines Drehlagers 10 um die Längsmittelachse der Außenwand 6 drehbar mit der Druckdornhalterung 20 verbunden ist.The
Die Hohlwelle 13 wird von einem Kanal durchsetzt, der einen pneumatischen Anschluss 12 hat, an dem eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte pneumatische Über- oder Unterdruckquelle anschliessbar ist. Über den Kanal kann die Innenmantelfläche der Außenwand 6 mit einem Überdruck oder einem Unterdruck beaufschlagt werden. Wenn ein Überdruck an die Innenmantelfläche der Außenwand 6 angelegt wird, weitet sich die Druckdornmantelfläche 8 auf. Zwischen der Außenwand 6 und der Hohlwelle 13 ist dann eine Innenhöhlung gebildet, durch welche die .Außenwand 6 von der Hohlwelle beabstandet ist.The
Wenn ein Unterdruck an die Innenmantelfläche der Außenwand 6 angelegt wird, wird diese durch den auf die äußere Druckdornmantelfläche 8 der Außenwand 6 einwirkenden Atmosphärendruck an die Hohlwelle 13 angedrückt.When a negative pressure is applied to the inner lateral surface of the
Der Drucktampon 2, das Druckklischee 5 und der Druckdorn 7 sind in eine Aufnahme- und einer Abgabestellung relativ zueinander positionierbar. Der Drucktampon 2 ist über eine Halterung mit einem ersten Linearschlitten 16 verbunden, der an einer ersten Linearführung relativ zu einem Maschinengestell in eine erste Verschieberichtung 17 auf und ab verschiebbar gelagert ist.The
In der in
Das Druckdorn 7 ist mittels eines an einer zweiten Linearführung verschiebbar gelagerten zweiten Linearschlittens 21 normal zu seiner Drehachse und normal zur ersten Verschieberichtung 17 in eine zweite Verschieberichtung 23 verschiebbar, die normal zur Zeichenebene der
Die Druckvorrichtung 1 hat eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Antriebseinrichtung, mittels welcher der Druckdorn 7 um die Drehachse des Drehlagers 10 und der zweite Linearschlitten 21 entlang der zweiten Linearführung antreibbar sind.The
Die Drehantriebsbewegung des Druckdorns 7 und die Verschiebebewegung des zweiten Linearschlittens 21 sind derart synchronisiert, dass die Druckdornmantelfläche 8 auf der Druckfläche 2a des Drucktampons 2 im Wesentlichen schlupffrei abwälzt, wenn der Drucktampon 2, das Druckklischee 5 und der Druckdorn 7 in der Abgabestellung angeordnet sind. Unter der Abgabestellung wird verstanden, dass der Drucktampon 2 und die Druckdornmantelfläche 8 derart positioniert sind, dass die Druckfläche 2a des Drucktampon 2 die Druckdornmantelfläche 8 und/oder das darauf befindliche Druckmedium berührt (
Während sich der Drucktampon 2 und die Druckdornmantelfläche 8 in der Abgabestellung befinden, wird die Innenmantelfläche der Außenwand an den Kanal der Hohlwelle mit einem Unterdruck oder einem Vakuum beaufschlagt. Hierdurch kommt die Außenwand 6 an der Hohlwelle 13 zur Anlage und wird fixiert.While the
Nachdem das Druckmedium - wie vorstehend beschrieben - vollständig auf die Druckdornmantelfläche 8 übertragen wurde, wird der erste Linearschlitten 16 von dem Druckdorn 7 weg verschoben, um die Druckfläche 2a des Drucktampons 2 von der Druckdornmantelfläche 8 zu entfernen.After the printing medium--as described above--has been completely transferred to the printing mandrel
Das Werkstück 30 ist an einer Werkstückhalterung 32 angeordnet, die zum Einführen des Druckdorn 7 in die Lochung und zum Entfernen des Druckdorns 7 aus der Lochung mittels eines dritten Linearschlittens 31 an einer dritten Linearführung 31 a in einer dritte Verschieberichtung 34 relativ zu dem Maschinengestell und dem Druckdorn 7 hin und her verschiebbar gelagert ist. Die dritte Verschieberichtung 34 ist orthogonal zur ersten Verschieberichtung 17 und zur zweiten Verschieberichtung 23 angeordnet. An der dritten Linearführung sind Anschläge 33a, 33b für den dritten Linearschlitten 31 vorgesehen, zwischen denen dieser entlang der dritten Linearführung verschiebbar ist.The
Nachdem die Druckfläche 2a des Drucktampons 2 von der Druckdornmantelfläche 8 entfernt wurde, wird der zweite Linearschlitten 21 erforderlichenfalls in die zweite Verschieberichtung 23 verfahren, um den Druckdorn 7 relativ zu dem Werkstück 30 in eine Position zu bringen, in welcher die Längsmittelachse der Lochung des Werkstücks 30 mit der Längsmittelachse des Druckdorns 7 in gerader Verlängerung fluchtet. Danach wird der dritte Linearschlitten 31 in die dritte Verschieberichtung 34 verschoben und auf den Druckdorn 7 zu bewegt, bis die Druckdornmantelfläche 8 in der Lochung des Werkstücks 30 angeordnet und der Innenwand der Lochung zugewandt ist (
In
In
In
In
Die erfindungsgemäße Druckvorrichtung 1 ist für das Bedrucken der Innenkonturen und Bohrungen von Werkstücken konzipiert. Es können Gleitmitte in Bohrungen zielgenau aufgebracht werden, um das Einführen eines Kolbens mit gleichmäßiger Reibung zu erzielen. In Metallkappen kann eine Schutzschicht positionsgenau bis an den Kappenrand aufgedruckt werden, um beim Einführen eines Stiftes das Verkratzen desselben zu vermeiden. In Elektromotoren-Statoren kann ein Korrosionsschutzlack gedruckt werden, um ein Rosten der Magnetleitbleche zu vermeiden. Die Gehäuse von Elektrogeräten verfügen über Lagersitze für die eingebauten Motoren oder Wellen. Diese Lagerbohrungen können mit einer Gleitlackschicht bedruckt werden. Man kann Innenkonturen mit einer Kleberschicht bedrucken wodurch man Bauelemente zusammenkleben kann. Innenkonturen können mit einer Farbschicht bedruckt werden, so dass z.B. optische Sensoren (z.B. Reflexlichtschranken) bei Bewegung in diesen Innenkonturen Schaltsignale erzeugen können. Man kann Lötmittel in Innenkonturen drucken um Bauteile zu verlöten oder elektrische Leiterbahnen in Innenkonturen zu erzeugen.The
Die Druckvorrichtung 1 verfügt über einen Druckdorn 7, welcher in seiner Außenkontur der zu bedruckenden Innenkontur so angepasst ist, dass dieser Druckdorn 7 in die zu bedruckende Innenkontur eingeführt werden kann. Der Druckdornau-ßendurchmesser ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der zu bedruckende Innenkontur. Der Druckdorn 7 verfügt über eine Druckdornmantelfläche 8 am Außendurchmesser, wobei die Außenwand 6 des Druckdorns 7 aus einem elastischen Material und/oder welche aus beweglichen Elementen besteht, so dass die Druckdornmantelfläche 8 während des Druckvorgangs nach außen an die zu bedruckende Innenkontur angedrückt werden kann und sich an die zu bedruckende Innenkontur des Werkstücks anlegt. Diese Weitung der Druckdornmantelfläche 8 kann pneumatisch oder mechanisch z.B. über einen Innenkonus erfolgen.The
Das Bedrucken der Innenkontur, Lochung oder Bohrung wird mit der Druckvorrichtung folgendermaßen realisiert: The printing of the inner contour, perforation or drilling is realized with the printing device as follows:
Die Druckdornmantelfläche 8 des Druckdorns 7 wird mit dem Druckmedium (z.B. Farbe, Klebstoff oder Lack) mittels Tampondruckverfahrens beschichtet. Das vertiefte Druckbild im Druckklischee 5 der Druckvorrichtung 1 wird durch das Verfahren des geschlossenen Farbsystems 3 oder mittels eines Rakelmessers eines offenen Farbsystem mit dem Druckmedium beschichtet. Der Drucktampon 2 einer Tampondruckmaschine fährt auf das Druckklischee 5 und übernimmt das Druckmedium aus den Klischeevertiefungen. Danach fährt der Drucktampon 2 auf den Druckdorn 7 und übergibt das Druckmedium an den Druckdorn 7. Dies kann auf folgende verschiedene Weise erfolgen.The printing mandrel
Der drehbar gelagerte Druckdorn 7 wird mittels einer Linearführung unter dem Drucktampon 2 in die zweite Verschieberichtung 23 verschoben. Durch die Reibung zwischen Drucktampon 2 und Druckdorn 7 dreht sich der Druckdorn 7 hierbei unter dem Drucktampon 2. Das Drehen des Druckdornes 7 unter dem Drucktampon 2 kann auch mittels Zahnstange 11 und Zahnradantrieb 16 erfolgen was eine schlupffreie Drehbewegung garantiert.The rotatably mounted
Der Drucktampon 2 wird über dem drehbar gelagerten Druckdorn 7 linear verschoben (Tamponverschiebung). Durch die Reibung zwischen Drucktampon 2 und Druckdorn 7 dreht sich der Druckdorn 7 hierbei unter dem Drucktampon 2.The
Das Drehen des Druckdornes 7 unter dem Drucktampon 2 kann auch mittels Zahnstange 11 und Zahnrad 14 erfolgen, was eine Schlupffreie Drehbewegung garantiert. Die Zahnstange 11 ist fest mit der zweiten Linearführung verbunden und das damit in Eingriff bringbare Zahnrad 14 ist auf der Hohlwelle 13 angeordnet und drehfest mit dieser verbunden. Dadurch werden die Hohlwelle 6 und die an dieser angeordnete Außenwand 6 des Druckdorns 7 beim Verschieben des zweiten Linearschlittens 21 entlang der zweiten Linearführung drehangetrieben.The
Anstelle der Zahnstange 11 kann auch ein lineares Reibelement vorgesehen sein, das reibschlüssig mit einem Reibrad zusammenwirkt, das auf der Hohlwelle 6 angeordnet und drehfest mit dieser verbunden ist. Auch durch diese Maßnahme wird ein schlupffreies Abwälzen der Druckdornmantelfläche 8 an dem Drucktampon 2 ermöglicht.Instead of the
Nun ist die Druckdornmantelfläche 8 des Druckdorns 7 mit dem Druckmedium beschichtet.Now the pressure mandrel
Das Übertragen des Druckmediums vom Druckdorn 7 an die Bohrungsinnenfläche des Werkstücks 30 kann folgendermaßen erfolgen:
Der Druckdorn 7 wird in die zu bedruckende Innenkontur des Werkstücks 30 gefahren oderdas Werkstück 30 wird inden Druckdorn 7 gefahren.Der Druckdorn 7 wird pneumatisch oder mechanisch geweitet, so dass sich dieDruckdornmantelfläche 8 desDruckdorns 7 an die Innenkontur des zu bedruckenden Teils,dem Werkstück 30, andrückt. Das Druckbild wirdvon der Druckdornmantelfläche 8 an die Innenkontur des Werkstücks 30 übertragen, da die Haftung des Druckbilds auf der Druckdornmantelfläche 8 desDruckdorns 7 geringer ist als auf der Oberfläche der Innenkontur desWerkstücks 30. Diese geringere Haftung ander Druckdornmantelfläche 8 desDruckdorns 7 wird durch dieWerkstoffauswahl der Druckdornmantelfläche 8 gewährleistet.Die Druckdornmantelfläche 8 kann aus Silikon bestehen, wie beim Tampondruckverfahren derDrucktampon 2.
- The
printing mandrel 7 is moved into the inner contour of theworkpiece 30 to be printed, or theworkpiece 30 is moved into theprinting mandrel 7 . Theprinting mandrel 7 is widened pneumatically or mechanically, so that theouter surface 8 of theprinting mandrel 7 presses against the inner contour of the part to be printed, theworkpiece 30 . The printed image is transferred from the printing mandrellateral surface 8 to the inner contour of theworkpiece 30, since the adhesion of the printed image to the printing mandrellateral surface 8 of theprinting mandrel 7 is less than to the surface of the inner contour of theworkpiece 30. This lower adhesion to the printing mandrellateral surface 8 of theprinting mandrel 7 is guaranteed by the material selection of the pressure mandrellateral surface 8. The outer surface of theprinting mandrel 8 can be made of silicone, like theprinting pad 2 in the pad printing process.
Nun wird die Aufweitung des Druckdorns 7 wieder zurückgenommen, indem der pneumatische Druck beendet oder die mechanische Aufweitung mittels Konus oder ähnlichem zurückgenommen wird. Der Druckdorn 7 wir aus der Innenkontur des Werkstücks 30 gefahren. Der Druckvorgang ist beendet.Now the expansion of the
Der Arbeitsablauf wird wie folgt beschrieben: Der Druckdorn 7 mit dem Tampondruckverfahren einer Tampondruck-Maschine bestehend aus Drucktampon 2, einem Druckklischee 5 und einem Farbsystem 3 ist einer Druckvorrichtung 1 kombiniert. Durch ein Startsignal wird ein Druckzyklus der Tampondruck-Maschine gestartet. In der Grundstellung befindet sich das Druckklischee 5 in der hinteren Position. Das Druckbild befindet sich im vorderen Teil des Druckklischees 5. Das Farbsystem 3 befindet sich über dem Druckbild. Das Druckmedium bedeckt das Druckbild. Der Drucktampon 2 befindet sich in der oberen Position oberhalb des Klischeeschlittens 4. Der Druckdorn 7 mit Drehlager 10 für Druckdorn 7 und Drehantrieb für Druckdorn 7 sowie das Werkstück 30 mit dritten Linearschlitten 31 befinden sich unterhalb des Drucktampons 2 und unterhalb des Klischeeschlittens 4, siehe
Zum Abrakeln des Druckmediums fährt der Klischeeschlitten 4 in die vordere Position. Das Druckklischee 5 wird abgerakelt und das Druckbild auf dem Druckklischee 5 ist mit dem Druckmedium beschichtet. Das Druckbild auf dem Druckklischee 5 befindet sich vor dem Farbsystem 3 und der Drucktampon 2 oberhalb des Druckbilds. Der Drucktampon 2 fährt nun senkrecht auf das Druckklischee 5 und übernimmt das Druckbild bzw. Druckmedium aus der Klischeevertiefung, siehe
Nun fährt der Drucktampon 2 wieder senkrecht weg vom Druckklischee 5 und das Druckklischee 5 wird in die hintere Endlage verfahren. Der Drucktampon 2 wird über den pneumatischen Anschluss 12 mit Vakuum beaufschlagt. Dann fährt der Drucktampon 2 senkrecht hinunter auf den Druckdorn 7. Der drehbar gelagerte Druckdorn 7 wird nun linear unter dem Drucktampon 2 verfahren. Dadurch dreht sich der Druckdorn 7 unter dem Drucktampon 2 und das Druckbild bzw. Beschichtungsmedium wird vom Drucktampon 2 an den Druckdorn 7 übergeben, siehe
Das Werkstück 30, platziert auf dem dritten Linearschlitten 31 wird nun mittels der dritten Linearführung 31 a zum Druckdorn 7 gefahren, so dass der Druckdorn 7 sich in der zu bedruckenden Innenkontur befindet. Die Druckdornmantelfläche 8 des Druckdorns 7 wird anschließend über den pneumatischen Anschluss 12 mit Druckluft von Innen beaufschlagt und dadurch pneumatisch im Umfang geweitet. Das Druckmedium bzw. das Druckbild auf der Druckdornmantelfläche 8 wird an die Innenkontur des Werkstücks 30 übergeben. Der pneumatische Druck und die Weitung der Druckdornmantelfläche 8 werden beendet, siehe
Das Werkstück 30 wird aus dem Druckdorn 7 gefahren. Der Druckvorgang ist beendet. Die Druckmaschine 1 ist wieder in Grundstellung.The
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Druckvorrichtungprinting device
- 22
- Drucktamponprinting pad
- 2a2a
- Druckflächeprinting surface
- 2b2 B
- Druckflächeprinting surface
- 33
- Farbsystemcolor system
- 44
- Klischeeschlittencliche slide
- 55
- Druckklischeeprinting block
- 66
- Außenwandouter wall
- 77
- Druckdornpressure mandrel
- 88th
- Druckdornmantelflächepressure mandrel lateral surface
- 99
- Gegenlagercounter bearing
- 9a9a
- Stützschienesupport rail
- 1010
- Drehlagerpivot bearing
- 1111
- Zahnstangerack
- 1212
- pneumatischer Anschlusspneumatic connection
- 1313
- Hohlwellehollow shaft
- 1414
- Zahnradgear
- 1515
- BuchseRifle
- 1616
- erster Linearschlittenfirst linear slide
- 1717
- erste Verschieberichtungfirst shift direction
- 2020
- Druckdornhalterungpressure mandrel mount
- 2121
- zweiter Linearschlittensecond linear slide
- 22a22a
- Anschlagattack
- 22b22b
- Anschlagattack
- 2323
- zweite Verschieberichtungsecond shift direction
- 3030
- Werkstückworkpiece
- 3131
- dritter Linearschlittenthird linear slide
- 31a31a
- dritte Linearführungthird linear guide
- 3232
- Werkstückhalterungworkpiece holder
- 33a33a
- Anschlagattack
- 33b33b
- Anschlagattack
- 3434
- dritte Verschieberichtungthird shift direction
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DE102008015641B4 (en) | 2008-03-25 | 2010-07-01 | Mühlhäußer, Alexander | Printing device for printing on the inner wall of a perforation of a workpiece |
EP2740600A1 (en) | 2012-12-04 | 2014-06-11 | Teca-Print AG | Method for printing an inner surface of an object that is to be printed using a pad printing press |
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-
2020
- 2020-08-20 DE DE102020005122.7A patent/DE102020005122B4/en active Active
- 2020-09-29 DE DE202020004097.5U patent/DE202020004097U1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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R020 | Patent grant now final |