DE19729513A1 - Fliesendruckmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckmaschine für das Bedrucken von plattenförmigen Produkten wie z. B. Fliesen, mit einer Drucktrommel sowie einem Förderband, das die Platten in statistisch verteil­ ten Abständen zur Verfügung stellt, mit einem Sen­ sor zur Erfassung der Position der Platten sowie einer Steuerung und einem Servo-Motor, die die Trommel für die Länge eines Druckklischees Positi­ ons- und Geschwindigkeitssynchron zur jeweiligen Platte drehend bewegt und sie in dem Zeitintervall bis zur Ankunft der nächsten Platte für den näch­ sten Aufdruck passend positioniert.

Derartige Druckmaschinen dienen dazu, plattenför­ mige Produkte, die über ein Transportband mit nä­ herungsweise konstanter Geschwindigkeit einer Drucktrommel zugeführt werden, mit beliebigen Mu­ stern zu bedrucken, die sich als Siebdruckklischees auf der Trommel befinden. Dabei kann die Trommel aus einem oder mehreren einzelnen Segmenten beste­ hen, die jeweils ein eigenes Druckklischee enthal­ ten. Da die einzelnen Platten in unregelmäßigen statistisch verteilten Abständen auf dem Transport­ band zu der Trommel gelangen, ist eine Steuerung erforderlich, die von einem Sensor Daten zur Posi­ tion der jeweils nächsten Platte und von einem In­ crementalgeber Informationen über die Geschwindig­ keit und Position des Transportbandes erhält. Mit diesen Daten muß die Steuerung die Drehbewegung der Drucktrommel über einen Servo-Motor stets so steu­ ern, daß sie für die Dauer eines Druckvorganges, der der Länge eines Druckklischees entspricht, mit ihrer Umfangsgeschwindigkeit synchron zur jeweili­ gen Platte fährt. Ist der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Platten kleiner oder größer als der Abstand zweier Druckklischees, so muß die Drehung der Trommel während des Zeitintervalls zwi­ schen Bedrucken einer Platte und Ankunft der näch­ sten vorübergehend so beschleunigt oder verzögert werden, daß der folgende Aufdruck passend auf die nächste Platte aufgebracht wird.

Bei bisherigen Fliesendruckmaschinen erfolgen diese Ausgleichsbewegungen der Drucktrommel zwischen den einzelnen Aufdrucken über lineare Geschwindigkeits­ rampen, d. h. die während des Druckvorganges kon­ stante Umfangsgeschwindigkeit der Trommel nimmt beispielsweise bei zu kleinem Plattenabstand zunächst linear zu, dann wieder auf den Ausgangs­ wert ab. Derartige Geschwindigkeits-Zeit-Funktionen mit abrupten Geschwindigkeitsänderungen sind nicht stetig differenzierbar. Daher weist die Beschleuni­ gung der Trommel Sprünge auf, die zu drastischen Erschütterungen und Schwingungen führen. Laut VDI 2143 (Bewegungsgesetze für Kurvengetriebe) ist der Ruckfaktor als Maß für Stöße auf die Mechanik bei einer derartigen linearen Geschwindigkeitszunahme unendlich hoch. Die damit verbundenen Erschütterun­ gen der Trommel bedeuten eine hohe Belastung für die mechanischen Bauteile, die schnellen Verschleiß und damit eine deutliche Verkürzung der Standzeiten von solchen Druckmaschinen zur Folge hat. Darüber­ hinaus führen die Trommelvibrationen zu einer ganz erheblichen Lärmbelästigung in ihrer Umgebung.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Erschütterungen der Drucktrommel sowie den damit verbundenen Ver­ schleiß der Mechanik der Druckmaschine und ihre Ge­ räuschemission zur vermindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckmaschine für das Bedrucken von plat­ tenförmigen Produkten wie z. B. Fliesen, mit einer Drucktrommel sowie einem Förderband, das die Plat­ ten in statistisch verteilten Abständen zur Verfü­ gung stellt, mit einem Sensor zur Erfassung der Po­ sition der Platten sowie einer Steuerung und einem Servo-Motor, welcher die Trommel für die Länge ei­ nes Druckklischees Positions- und Geschwindigkeits­ synchron zur jeweiligen Platte drehend bewegt und sie in dem Zeitintervall bis zur Ankunft der näch­ sten Platte für den nächsten Aufdruck passend posi­ tioniert.

Die Verwendung von glatten, stetig differenzierba­ ren Geschwindigkeits-Zeit-Gesetzen bewirkt, daß die während der Lücke zwischen zwei zu bedruckenden Platten erforderlichen Anpassungsbewegungen der Drucktrommel in einer derartigen Weise ablaufen, daß nur noch weiche sprungfreie Beschleunigungen der Trommel auftreten.

Die damit verbundenen Beschleunigungen der Trommel verlaufen nun stetig statt sprunghaft und führen so zu einem ruckfreien Lauf der Trommel, der nur mit geringen Erschütterungen und Schwingungen verbunden ist. Der daraus resultierende Vorteil liegt in ei­ nem wesentlich maschinenschonenderen Fahren der Trommel, einem geringeren Verschleiß der Mechanik und damit wesentlich höheren Standzeiten der Druck­ maschine, niedrigerem Wartungsaufwand und letztend­ lich wesentlich niedrigeren Betriebskosten. Zusätz­ lich führt die Reduktion der Trommelschwingungen zu einer deutlichen Verminderung der Geräuschemission der Druckmaschine und damit zu einer wesentlichen Verbesserung der Arbeitsbedingungen in ihrem Um­ feld.

Eine notwendige Voraussetzung für ein korrektes Ab­ laufen des Prozesses ist, daß die Drucktrommel bei Ankunft der jeweils nächsten Platte die richtige Position für den nächsten Druck einnimmt, d. h. daß der Beginn des nächsten Druckklischees mit dein Be­ ginn des nächsten zu bedruckenden Werkstückes zu­ sammenfällt, und das die Oberflächengeschwindigkeit der Trommel der Bandgeschwindigkeit bzw. der Ge­ schwindigkeit der zu bedruckenden Platten ent­ spricht. Da nun der Plattenabstand stark streuen kann, muß das für die Ausgleichsbewegung der Trom­ mel verwendete Geschwindigkeits-Zeit-Gesetz je nach Abstand dehnbar oder stauchbar sein. Wichtig ist es, daß für die Ausgleichsbewegung der Trommel je­ weils der gesamte zur Verfügung stehende Zeitbe­ reich zwischen zwei Druckvorgängen ausgenutzt wird, da sich auf diese Weise die resultierenden Be­ schleunigungen der Trommel minimieren lassen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieser Erfindung ist Gegenstand von Unteransprüchen.

Als konkrete Bewegungsgesetze für die Steuerung der Drucktrommel können Sinus- oder Polynomartige Ge­ schwindigkeits-Zeit-Verläufe gewählt werden. Diese sind jeweils stetig differenzierbar und daher für eine Vermeidung von sprunghaften Beschleunigungen sehr geeignet, beispielsweise läßt sich der Ruck­ faktor gemäß VDI 2143 mit einem Polynom 5. Grades auf 60 reduzieren. Auch die Skalierung dieser Bewe­ gungsgesetze auf unterschiedliche Lücken stellt kein Problem dar.

Bisherige Fliesendruckmaschinen besitzen nur eine Pufferung für einen einzelnen Positionsmeßwert des Sensors. Dieser muß folglich von der Steuerung wei­ terverarbeitet worden sein, bevor das nächste zu bedruckende Bauteil den Sensor erreicht und ein neuer Meßwert bestimmt wird. Dadurch ist der Ab­ stand zwischen Sensor und Drucktrommel in engen Grenzen festgelegt, die von der Länge des jeweils zu verarbeitenden Produktes und dem auftretenden minimalen Abstand abhängen. Einerseits soll nach Bedrucken eines Bauteils die Position des nächsten nach Möglichkeit bereits vorliegen, um die Aus­ gleichsbewegung der Trommel einleiten zu können, andererseits darf das übernächste Bauteil den Sen­ sor zu diesem Zeitpunkt noch nicht erreicht haben. Diese Randbedingungen haben zunächst den Nachteil mangelnder Flexibilität gegenüber Längenänderungen der zu bedruckenden Platten; außerdem können bei sehr kurzen Platten mechanische Probleme auftreten, da der Sensor in diesem Fall sehr nah an der Druck­ trommel montiert werden muß. Eine vorteilhafte Aus­ gestaltung der Erfindung, die diese Probleme löst, besteht in der Verwendung eines Zwischenspeichers, beispielsweise eines Ringpuffers, in der Erfassung der Plattenpositionen. Damit können mehrere aufein­ anderfolgende Meßwerte bis zur Weiterverarbeitung durch die Steuerung zwischengespeichert werden. Dies ermöglicht wesentlich größere Abstände zwi­ schen Sensor und Drucktrommel, eine korrekte Abar­ beitung der Aufdrucke auch für unterschiedliche Plattengrößen und eine in weiten Bereichen freie Wahl der Sensorposition. Dadurch wird es möglich, den Sensor nahezu beliebig am Transportband vor der Drucktrommel zu plazieren.

Weiterhin wird vorgeschlagen, zur Positionsmessung der Platten einen optischen Sensor zu verwenden. Heutzutage stehen derartige Meßsysteme zuverlässig und preisgünstig zur Verfügung und erlauben es, Po­ sitionen berührungsfrei mit hoher Präzision zu be­ stimmen.

In vorteilhafter Ausgestaltung kann der optische Sensor insbesondere die Positionen der Kanten der Platten erfassen. Dort kommt es zu einer deutlichen und daher einfach und präzise zu detektierenden Än­ derung des Meßsignals eines derartigen Sensors, so daß diese Vorgehensweise eine besonders genaue Be­ stimmung der Lage der einzelnen Platten darstellt.

Um der Steuerung Informationen über die Position und Geschwindigkeit sowohl der Drucktrommel wie auch des Transportbandes zu liefern, können Incre­ mentalgeber verwendet werden. Diese Daten sind für die Steuerung erforderlich, um die Bewegung der Drucktrommel während des Druckvorganges mit der der zu bedruckenden Platten zu synchronisieren. Dar­ überhinaus erlauben sie auch eine präzise Ermitt­ lung der erforderlichen Ausgleichbewegung der Drucktrommel zwischen zwei Bauteilen. Insbesondere ermöglichen sie es der Steuerung, evtl. Schwankun­ gen der Bandlaufgeschwindigkeit zu kompensieren.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu­ tert ist.

Die Fliesendruckmaschine besteht zunächst einmal aus einem Transportband (2), auf dem die Platten der rotierenden Drucktrommel (1) mit den Siebdruck­ klischees zugeführt werden. Wenn eine Platte die Drucktrommel erreicht, wird sie von einem Druckkli­ schee bedruckt. Die Drehung der Drucktrommel er­ folgt dabei durch einen Servo-Motor (4).

Ein optischer Sensor (5) erfaßt die Kantanposition der an ihn vorbeitransportierten Platten und damit den jeweiligen Plattenabstand und gibt diese Daten an die die Steuerung (3) weiter, die außerdem von Incrementalgebern (6), (7) Informationen über die Bewegungen von Transportband (2) und Drucktrommel (1) geliefert bekommt.

Aus diesen Daten ermittelt die Steuerung (3) die zwischen den Bedrucken zweier Platten jeweils er­ forderliche Ausgleichsbewegung der Drucktrommel (1), die nach einer stetig differenzierbaren Ge­ schwindigkeits-Zeit-Verläufen erfolgt und steuert den Servor-Motor (4) entsprechend an.

Claims (7)

1. Druckmaschine für das Bedrucken von plattenför­ migen Produkten wie z. B. Fliesen, mit einer Druck­ trommel sowie einem Förderband, das die Platten in statistisch verteilten Abständen zur Verfügung stellt, mit einem Sensor zur Erfassung der Position der Platten sowie einer Steuerung und einem Servo- Motor, welcher die Trommel für die Länge eines Druckklischees Positions- und Geschwindigkeitssyn­ chron zur jeweiligen Platte drehend bewegt und sie in dem Zeitintervall bis zur Ankunft der nächsten Platte für den nächsten Aufdruck passend positio­ niert, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionie­ rung der Trommel mit einem glatten, stetig diffe­ renzierbaren Geschwindigkeits-Zeit-Verlauf erfolgt, der in Anpassung an den jeweiligen Abstand zwischen zwei benachbarten Platten eine Dehnung oder Stau­ chung erfährt.

2. Druckmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Sinus- oder Polynomförmi­ gen Geschwindigkeits-Zeit-Verläufen.

3. Druckmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenspeicher für meh­ rere Meßwerte des Sensors vorhanden ist.

4. Druckmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor in beliebigem Abstand vor der Trommel plaziert ist.

5. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen optischen Sensor.

6. Druckmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor die Position der Kanten der Platten erfaßt.

7. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Incrementalgeber der Steuerung Informationen über Position und Geschwin­ digkeit des Transportbandes und der Drucktrommel liefern.