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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung zum individuellen Bedrucken von bahnförmigen oder bogenförmigen Bedruckstoffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Insbesondere aus dem Bereich der Papierverarbeitung und der Herstellung von Schachteln und Containern aus Graupappe oder Wellpappe sind Druckvorrichtungen bekannt, die geeignet sind, vorbestimmte Bereiche einer Bedruckstoffbahn oder eines Bedruckstoffbogens individuell zu bedrucken. Dabei wird der Bedruckstoff in einer horizontalen Ebene an einem hinsichtlich des Druckvorganges ortsfesten Druckkopf entlang geführt. Der Druckkopf arbeitet dabei meist nach dem Tintenstrahl-Prinzip.
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Oftmals ist es nicht erforderlich, die komplette Seite eines Bedruckstoffes zu bedrucken. Das Bedrucken eines streifenförmigen Bereiches reicht meist aus. Aus Kostengründen schlägt die
WO2016174643A1 die Verwendung eines Druckkopfes vor, dessen Druckbreite wesentlich geringer ist als die Breite des Bedruckstoffes. Die Druckbreite des Druckkopfes gibt dabei die maximale Breite des bedruckbaren Streifens vor.
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Um die Lage des bedruckbaren Bereiches produktabhängig variieren zu können, ist eine Positioniervorrichtung des Druckkopfes vorgeschlagen. Dazu ist der Druckkopf mittels einer transversal angeordneten Linearführung in dem Maschinengestell aufgenommen. Entlang dieser Führung kann der Druckkopf quer zu der Vorschubrichtung des Bedruckstoffs frei positioniert werden.
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Dazu ist der Druckkopf in einem Wagen aufgenommen, der neben Elementen zur Versorgung und zur Steuerung des Druckkopfes einen Zustellantrieb aufweist. Ein Zahnrad dieses Zustellantriebes greift in eine gestellfeste Zahnstange, die parallel zu der Linearführung verläuft.
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Die in einem Durchgang maximal bedruckbare Breite ist durch den Druckkopf gegeben. Die Kosten eines Druckkopfes steigen überproportional mit dessen Druckbreite. Daher ist man bestrebt, einen Druckkopf möglichst kleiner Druckbreite einzusetzen. Die Gestaltungsmöglichkeiten des Druckbildes ist dadurch entsprechend einschränkt, insbesondere bei in transversaler Richtung mehreren voneinander getrennten Druckbildern.
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Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckvorrichtung, insbesondere zum Bedrucken von Karton oder Wellpappe oder dergleichen Materialien, zur Verfügung zu stellen, mittels derer die oben genannten Nachteile auf technisch einfache Weise mit kostengünstigen Mitteln vermieden werden können.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer gattungsgemäßen Druckvorrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet.
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Erfindungsgemäß weist die Druckvorrichtung eine Mehrzahl Druckeinheiten auf, wobei die Druckeinheiten in Materialflussrichtung nebeneinander angeordnet sind. Jede der Druckeinheiten ist entlang einer Linearführung mittels einer Zustelleinrichtung quer zur Materialflussrichtung einzeln positionierbar.
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Die Verwendung mehrerer Druckeinheiten kleiner Druckbreite erweitert bei geringen Kosten die Gestaltungsmöglichkeiten des Druckbildes erheblich, indem sie quer zur Materialflussrichtung frei zueinander positionierbar sind. Die Positionen der bedruckbaren Streifen auf dem Bedruckstoff sind in weiten Grenzen wählbar.
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Darüber hinaus führt die Vielzahl gleichartiger Druckköpfe zu einer Redundanz, so dass die Verfügbarkeit der Druckvorrichtung gesteigert ist.
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Jede der Druckeinheiten ist aus einem Rahmen gebildet, welcher zur Versorgung mit Druckstoff ein als Hauptvorrat dienendes Primärreservoir, ein als Puffer dienendes Sekundärreservoir und eine Pumpe aufnimmt. Dazu kann der Rahmen als Gehäuse ausgebildet sein.
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Der Rahmen der Druckeinheit nimmt jeweils zumindest zwei Druckköpfe auf. Die Druckköpfe sind in derselben Druckrichtung orientiert und auf dieselbe Druckebene ausgerichtet. Die Druckebene entspricht einer durch den Bedruckstoff festgelegten Ebene. Die Verwendung einer Vielzahl gleicher Druckköpfe mit verhältnismäßig kleiner Druckbreite gestattet eine einfache Anpassung an unterschiedliche Kundenbedürfnisse durch Anpassen der Anzahl gleicher Druckeinheiten.
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Vorzugsweise sind die Druckköpfe einer Druckeinheit zueinander transversal versetzt angeordnet. Auf diese Weise können die Druckköpfe gemeinsam eine breitere Spur drucken. In vorteilhafter Ausgestaltung schließen die Druckbereiche der Druckköpfe derselben Druckeinheit in transversaler Richtung betrachtet unmittelbar aneinander an. So wird der mit nur einer Druckeinheit bedruckbare Bereich maximiert. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung sind die Druckköpfe derart in transversaler Richtung zueinander angeordnet, dass sich ihre einzelnen Druckbereiche geringfügig überdecken. So können Fehlstellen im Druckbild aufgrund geometrischer Toleranzen vermieden werden.
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Vorteilhaft ist eine in Materialflussrichtung versetzte Anordnung der Druckköpfe einer Druckeinheit. Auf diese Weise können die Druckköpfe sowie deren Befestigungen insbesondere bei transversal aneinander anschließenden Druckbereichen einfach und ausreichend robust gestaltet werden.
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Besonders vorteilhaft ist eine gekröpfte Kontur der Druckeinheiten in der Aufsicht aus der Druckebene. Dabei sind die Druckköpfe jeder Druckeinheit zueinander in Längsrichtung und in Querrichtung zueinander versetzt in jeweils einem Schenkel der Kröpfung angeordnet. Auf diese Weise ist es bei Nutzung einer gemeinsamen Führungsschiene möglich, die Druckeinheiten in transversaler Richtung derart zueinander zu positionieren, dass mehrere benachbarte Druckeinheiten gemeinsam einen durchgängigen Druckbereich ohne Unterbrechungen bilden. So wird bei einer kompakten Bauweise eine sehr hohe Variabilität der Druckbereiche erreicht.
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Zustelleinrichtungen ermöglichen es, die Druckeinheiten einzeln in transversaler Richtung automatisiert zu positionieren. Dazu weisen die Druckeinheiten jeweils einen Zustellantrieb mit steuerbarem Motor auf. Alternativ kann eine einzelner Zustellantrieb eingesetzt werden, der temporär auf eine einzelne Druckeinheit wirkt.
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Anschließend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren, auf die bezüglich aller in der Beschreibung nicht näher erwähnten Einzelheiten verwiesen wird, anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Die Figuren zeigen:
- 1 perspektivische Darstellung einer Druckvorrichtung mit drei gleichartigen Druckeinheiten;
- 2 Ansicht einer Druckvorrichtung mit drei gleichartigen Druckeinheiten entgegen der Druckrichtung;
- 3 Ansicht einer Druckeinheit in transversaler Richtung.
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In 1 sind drei baugleiche Druckeinheiten 2.1, 2.2, 2.3 einer Druckvorrichtung gezeigt. Die Darstellung von drei Druckeinheiten 2.1, 2.2, 2.3 ist lediglich beispielhaft. Abhängig vom Einsatzfall, kann die Druckvorrichtung auch zwei oder eine beliebige Vielzahl an Druckeinheiten 2.1, 2.2, 2.3 aufweisen.
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Die Druckeinheiten 2.1, 2.2, 2.3 sind hinsichtlich des Druckvorganges ortsfest in einem Maschinengestell 1 angeordnet. Der nicht dargestellte Bedruckstoff wird in einer Materialflussrichtung 100 an den Druckköpfen 23, 24 entlang bewegt. Die Materialflussrichtung 100 verläuft horizontal und bestimmt die Längsachse der Druckvorrichtung. Für den Vorschub des Bedruckstoffes ist eine Transportvorrichtung 60 bekannter Art vorgesehen. Die 1 und 2 zeigen lediglich ausschnittweise diese in dem Maschinengestell 1 angeordnete Transportvorrichtung 60.
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Die Druckeinheiten 2.1, 2.2, 2.3 sind mittels Linearführungen 31 in dem Maschinengestell 1 aufgenommen. Dabei sind die Führungswagen 33 an den Druckeinheiten 2.1, 2.2, 2.3 befestigt. Gemeinsam sind sie auf zwei zueinander parallelen Führungsschienen 32 gelagert. Die Führungsschienen 32 sind quer zu der Materialflussrichtung 100 orientiert. Damit lassen sich die Druckeinheiten 2.1, 2.2, 2.3 und damit deren Druckbereiche 201, 202, 203, 204 in einer transversalen Richtung 200 positionieren. Die Positionsveränderungen sind in 2 durch die Doppelpfeile dargestellt. Die Druckeinheiten 2.1, 2.2, 2.3 sind hinsichtlich der Materialflussrichtung 100 nebeneinander angeordnet.
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Die Druckköpfe 23, 24 der Druckeinheiten 2.1, 2.2, 2.3 bilden eine gemeinsame Druckebene. Diese ist mit der durch den Bedruckstoff festgelegten Bedruckstoffebene 1000 identisch. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine vertikale Druckrichtung 300 von unten nach oben vorgesehen. Es sind ebenso davon abweichende Druckrichtungen möglich, wie etwa von oben nach unten.
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Der Aufbau einer einzelnen Druckeinheit 2, 2.1, 2.2, 2.3 wird im folgenden beispielhaft anhand 3 erläutert. Zwei gleiche Druckköpfe 23, 24 sind in derselben Ausrichtung in einem gemeinsamen Rahmen 20 aufgenommen. Sie sind jeweils geeignet, in einer gemeinsamen Druckrichtung 300 eine Vielzahl nebeneinander liegender Druckpunkte simultan zu erzeugen. Die Anordnung dieser Druckpunkte verläuft als Zeile in einer transversalen Richtung 200 und legt die Druckbreiten 201, 202, 203.1, 203.2, 203.3 fest. Die beiden Druckköpfe 23, 24 sind sowohl in Materialflussrichtung 100 als auch in transversaler Richtung 200 zueinander versetzt angeordnet.
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An dem Rahmen 20 ist ein primäres Druckmittelreservoir 21 angebracht. Dieses kann wie in 1 und 3 gezeigt aus mehreren Behältern bestehen. Das primäre Reservoir 21 ist durch nicht in den Figuren gezeigte Saugleitungen mit einer innerhalb des als Gehäuse gestalteten Rahmens 20 angeordneten Pumpe 25 verbunden. Druckseitig ist die Pumpe 25 durch ebenfalls nicht gezeigte Leitungen mit einem sekundären Druckmittelreservoir 22 verbunden. Dieses versorgt die Druckköpfe 23, 24 über nicht gezeigte Leitungen mit Druckmittel.
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Die zeitliche Änderung der momentanen Abgabe von Druckmittel durch die Druckköpfe 23, 24 kann abhängig von dem zu erzeugenden Druckbild und der Transportgeschwindigkeit des Bedruckstoffes wesentlich größer sein, als es die Dynamik der Pumpe 25 zulässt. Das in gleicher vertikaler Höhe mit den Druckköpfen 23, 24 angeordnete sekundäre Reservoir 22 ist geeignet, solche kurzzeitigen Schwankungen des Druckmittelbedarfs zu puffern. Es erlaubt einen gleichmäßigeren und damit schonenderen Betrieb der Pumpe 25. Das sekundäre Reservoir 22 ist dabei wesentlich kleiner als das primäre Reservoir 21.
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An einer in Materialflussrichtung 100 weisenden Seite des Rahmens 20 sind zwei Führungswagen 33 der Linearführungen 31 angebracht. Sie sind übereinander angeordnet und zueinander parallel ausgerichtet.
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Über eine Zustelleinrichtung 30 kann die Druckeinheit 2, 2.1, 2.2, 2.3 entlang der Linearführung 31 in transversaler Richtung 200 positioniert werden. Dazu ist im Maschinengestell 1 parallel zu der Linearführung 31 eine Zahnstange 35 angeordnet. In diese gestellfeste Zahnstange 35 greift das Zahnrad 36 eines Zustellantriebes 34. Das Zahnrad 36 ist am Rahmen 20 der Druckeinheit 2, 2.1, 2.2, 2.3 angeordnet und wird von einem steuerbaren Motor 37 angetrieben. Der steuerbare Motor 37 des Zustellantriebes 34 ist innerhalb der Druckeinheit 2, 2.1, 2.2, 2.3 angebracht. Über Kabel ist er mit einer zentralen Steuerung 70 der Druckvorrichtung verbunden.
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Zueinander benachbarte Druckeinheiten 2, 2.1, 2.2, 2.3 können mittels der Zustelleinrichtung 30 derart in transversaler Richtung 200 zueinander positioniert werden, dass die Druckbereiche 201, 202, 203, 204 einen vorbestimmten Abstand 205 zueinander aufweisen. Der kleinstmögliche Abstand wird erreicht, wenn die beiden zueinander benachbarten Druckeinheiten 2, 2.1, 2.2, 2.3 auf Block gefahren sind.
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Fertigungstoleranzen und Montagetoleranzen führen in dieser Blocklage zu unterschiedlichen Positionierungen der transversalen Druckbereiche 203.1, 203.2, 203.3 der Druckeinheiten 2, 2.1, 2.2, 2.3 zueinander. Um diese Unterschiede auszugleichen, sind zwischen den Druckeinheiten 2, 2.1, 2.2, 2.3 angeordnete Distanzplatten 38 vorgesehen. Die Distanzplatten 38 sind jeweils an dem Rahmen 20 einer Druckeinheit 2, 2.1, 2.2, 2.3 angebracht. Ihre Dicke ist jeweils derart gewählt, dass die transversale Positionierung der Druckbereiche 203.1, 203.2, 203.3 zweier benachbarter Druckeinheiten 2, 2.1, 2.2, 2.3 zueinander jeweils einem vorbestimmten Maß entspricht.
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Alternativ können die Distanzplatten 38 etwa mittels Abdrückschrauben einstellbar gestaltet sein oder andere einstellbare Distanzelemente wie etwa klemmbare Exzenter eingesetzt werden.
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Ebenfalls in dem als Gehäuse gestalteten Rahmen 20 untergebracht sind elektronische Komponenten 26, die zur Steuerung der Druckköpfe 23, 24 erforderlich sind. Diese elektronischen Komponenten 26 sind ebenfalls mit der Steuerung 70 der Druckvorrichtung verbunden.
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Jeder Druckkopf 23, 24 bildet durch Verschieben entlang der Linearführung 31 eine transversale Spur 221, 222 welche den druckbaren Bereich abbildet. Der erste Druckkopf 23 bildet eine erste transversale Spur 221 und der zweite Druckkopf 24 bildet eine zweite transversale Spur 222. Beide Spuren 221, 222 sind zwangsweise zueinander und zu der Linearführung 31 parallel. In Materialflussrichtung 100 weisen die Spuren 221, 222 zueinander einen Abstand 220 auf, der durch die Anordnung der Druckköpfe 23, 24 innerhalb der Druckeinheit 2, 2.1, 2.2, 2.3 vorgegeben ist. Dabei sind die ersten Spuren 221 der zueinander benachbarten Druckeinheiten 2, 2.1, 2.2, 2.3 identisch. Ebenso sind die zweiten Spuren 222 der zueinander benachbarten Druckeinheiten 2, 2.1, 2.2, 2.3 identisch.
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Der Druckbereich 201, 202 eines Druckkopfes 23, 24 innerhalb seiner Spur 221, 222 ergibt sich aus der Gestaltung des Druckkopfes 23, 24 und seiner transversaler Position. Die Druckköpfe 23, 24 einer Druckeinheit 2, 2.1, 2.2, 2.3 sind in transversaler Richtung 200 derart zueinander angeordnet, dass ihre Druckbereiche 201, 202 aneinander anschließen. Um Fehlstellen im Druck sicher auszuschließen, überlappen sich die beiden Druckbereiche 201, 202 einer Druckeinheit 2, 2.1, 2.2, 2.3 geringfügig um bilden eine erste Überdeckung 211.
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Sind zwei benachbarte Druckeinheiten 2, 2.1, 2.2, 2.3 zueinander in Blocklage positioniert, bilden sie einen gemeinsamen Druckbereich 204. Diese Anordnung ist in 2 anhand der beiden Druckeinheiten 2.1 und 2.2 dargestellt und auf alle zueinander benachbarten Druckeinheiten 2, 2.1, 2.2, 2.3 übertragbar. Analog zu dem ersten Druckbereich 201 des ersten Druckkopfes 23 und dem zweiten Druckbereich 202 des zweiten Druckkopfes 24 derselben Druckeinheit 2, 2.1, 2.2, 2.3 schließen die Druckbereiche 203.1, 203.2, 203.3 benachbarter Druckeinheiten 2, 2.1, 2.2, 2.3 unmittelbar aneinander an. Ebenso können sie sich überlappen und eine zweite Überdeckung 212 bilden, um Fehlstellen im Druckbild zu vermeiden.
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Die Druckeinheiten 2, 2.1, 2.2, 2.3 weisen in der Bedruckstoffebene jeweils eine in 2 punktiert dargestellte gekröpfte Kontur 27 auf. Die Kröpfung erlaubt eine derart in Materialflussrichtung 100 und in transversaler Richtung 200 versetzte Anordnung der Druckköpfe 23, 24 jeweils einer Druckeinheit 2, 2.1, 2.2, 2.3 zueinander, dass sich wie in 2 gezeigt der erste Druckbereich 201 eines ersten Druckkopfes 23 unmittelbar an den zweiten Druckbereich 202 eines zweiten Druckkopfes 24 der benachbarten Druckeinheit 2.2 anschließt. Alternativ zu einer einfachen Kröpfung kann die Kontur 27 ein Verzahnung aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gestell
- 2
- Druckeinheit
- 2.1
- erste Druckeinheit
- 2.2
- zweite Druckeinheit
- 2.3
- dritte Druckeinheit
- 20
- Rahmen
- 21
- primäres Reservoir
- 22
- sekundäres Reservoir
- 23
- erster Druckkopf
- 24
- zweiter Druckkopf
- 25
- Pumpe
- 26
- Elektronikkomponenten
- 27
- Kontur in Bedruckstoffebene
- 30
- Zustelleinrichtung
- 31
- Linearführung
- 32
- Führungsschiene
- 33
- Führungswagen
- 34
- Zustellantrieb
- 35
- Zahnstange
- 36
- Zahnrad
- 37
- steuerbarer Motor
- 38
- Distanzplatte
- 60
- Transportvorrichtung
- 70
- Steuerung
- 100
- Materialflussrichtung
- 200
- transversale Richtung
- 201
- Druckbereich des ersten Druckkopfes
- 202
- Druckbereich des zweiten Druckkopfes
- 203.1
- Druckbereich der ersten Druckeinheit
- 203.2
- Druckbereich der zweiten Druckeinheit
- 203.3
- Druckbereich der dritten Druckeinheit
- 204
- gemeinsamer vierter Druckbereich
- 205
- Abstand benachbarter Druckbereiche
- 211
- erste Überlappung innerhalb einer Druckeinheit
- 212
- zweite Überlappung zwischen zwei Druckeinheiten
- 220
- Abstand in Materialflussrichtung
- 221
- erste transversale Spur
- 222
- zweite transversale Spur
- 300
- Druckrichtung
- 1000
- Bedruckstoffebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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