DE19921306C1 - Siebdruckvorrichtung - Google Patents

Abstract

In einer Siebdruckvorrichtung zum Bedrucken um eine Rotationsachse (4) rotierbar einspannbarer konischer Gegenstände mittels einer Siebform (2), die eine Kreisbahn um den Kegelschnittpunkt (6) der konischen Gegenstände ausführen muß, wird diese Kreisbahn durch drei Linearantriebe (14, 22 und 24) nachgebildet, wobei der Linearantrieb (14) die translatorische Bewegung eines Rahmens quer zur Rotationsachse (4) des zu bedruckenden Gegenstandes bewirkt, und die Linearantriebe (22 und 24) in Überlagerung sowohl eine translatorische Verschiebung quer zum Linearantrieb (14) und eine Drehbewegung der Siebform (2) um ihren Mittelpunkt (38) bewirken. Die Linearantriebe sind von einem Computer, in den der gewünschte Bewegungsablauf eingebbar ist, entsprechend ansteuerbar. DOLLAR A Die Ausbildung vermeidet das physische Vorsehen einer Drehachse im Drehpunkt (6) und somit maschinenbaulichen Aufwand und hohem Platzbedarf. Gleichzeitig ist die Vorrichtung unter Betätigung ausschließlich des Linearantriebes (14) auch zum Bedrucken zylindrischer Gegenstände geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Siebdruckvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, insbesondere die Antriebsmittel für die Siebform in einer solchen Vorrichtung.

Das Siebdruckverfahren wird u. a. für das Anbringen von Druckbildern an der Außenseite von Gefäßen, insbesondere auch Glasgefäßen, eingesetzt. Im Fall von Glasgefäßen werden beispielsweise besondere Siebdruckfarben verwendet, die nach Ihrem Auftrag auf die Glasoberfläche in einer thermischen Nachbehandlung eingebrannt werden und sich auf diese Weise praktisch unlösbar mit der Glassubstanz verbinden.

In der überwiegenden Zahl der Anwendungsfälle handelt es sich um Gefäße, die eine rotationssymmetrische Gestalt aufweisen. Die einfachste Form ist hier ein Gefäß mit einer Wandung in Form eines Hohlzylinders. Solche Gefäße mit zylindrischer Außenoberfläche lassen sich im Siebdruckverfahren am einfachsten bedrucken. Das Gefäß wird so eingespannt, daß es um seine Zylinderachse, die dabei in der Regel zweckmäßigerweise waagerecht ausgerichtet wird, drehbar ist. Die das Druckbild enthaltende Siebform bewegt man nun unter Kontakt mit der obenliegenden Mantellinie des Gefäßes in einer Tangentialrichtung des Zylinders rechtwinklig zu dessen Rotationsachse, wobei durch die Drehung des Gefäßes dessen Zylinderoberfläche praktisch an der Unterseite der Siebform abrollt, wobei gleichzeitig durch eine Rakel Druckfarbe durch das Sieb hindurch auf das Gefäß gebracht wird.

Angetrieben ist bei dieser Abrollbewegung in jedem Fall die Siebform translatorisch. Das eingespannte Gefäß kann sich entweder dabei frei mitdrehen, aber auch selbst synchron mit der translatorischen Bewegung der Siebform angetrieben sein, wobei weniger Schlupf und somit ein schärferes Druckbild entsteht. Eine bekannte Vorrichtung zum Bedrucken zylindrischer Gegenstände braucht nicht sehr viel Platz, weil die Siebform lediglich eine translatorische, und zwar linear gerichtete Bewegung ausführen muß, deren Länge maximal dem Zylinderumfang des Gefäßes entspricht. Weicht die Außenwand des Gefäßes nur leicht von der idealen Zylinderform ab, beispielsweise durch eine ganz geringe Konizität oder eine sehr geringe Balligkeit, kann auch noch auf diese Weise gearbeitet werden, weil sich das Sieb der Siebform durch die Rakel im allgemeinen etwas an die Kontur des zu bedruckenden Gegenstandes andrücken läßt. Da in diesem Fall der zu bedruckende Gegenstand aber nicht mehr überall die gleiche Umfangsgeschwindigkeit hat, die Siebform sich aber nur mit einer bestimmten Geschwindigkeit weiterbewegen kann, kommt es bei Abweichungen von der Zylinderform bereits in den Bereichen, in denen die Geschwindigkeiten nicht genau übereinstimmen, zu einem gewissen Schlupf, der sich bereits auf die Schärfe des Druckbildes auswirkt.

Ein sehr häufiger Anwendungsfall sind aber konische Gefäße, beispielsweise Erlenmayer Kolben, deren Konizität nicht mehr als geringfügig zu bezeichnen ist. Die Abrollfläche eines konischen Gefäßes mit kegelstumpfförmiger Mantelfläche auf einer Ebene ist eine Kreisringfläche. Wird nun andererseits beim Bedrucken das Gefäß um seine Rotationsachse drehbar festgehalten, kann für ein Bedrucken nun nicht mehr das Gefäß auf einer Kreisringfläche abrollen, vielmehr muß umgekehrt die Kreisringfläche auf dem eingespannten Gefäß abrollen. Diese Kreisringfläche oder Teil dieser Kreisringfläche ist die Siebform. Damit die Siebform in einer horizontalen Ebene auf den zu bedruckenden Gegenstand abrollen kann, spannt man diesen rotierbar derart ein, daß seine Achse um den halben Kegelwinkel gegen die Horizontale geneigt ist, so daß die jeweils oben liegende Mantellinie des Gefäßes horizontal verläuft. Die Siebform muß dabei einen Weg um eine vertikale Achse beschreiben, auf der auch die Spitze der verlängert gedachten Kegelform des Gefäßes liegt.

Je geringer nun die Konizität eines zu bedruckenden Gefäßes ist, um so weiter liegt die Drehachse der Siebform von dem zu bedruckenden Gefäß entfernt. Dies bedingt, daß bei bekannten Siebdruckmaschinen für konische Gefäße für jedes Gefäß mit anderer Konizität eine andere Drehachse für die Siebform gilt. Aus diesem Grunde werden bei bekannten Siebdruckvorrichtungen für konische Gefäße seitlich angebaute Supporte verwendet und in unterschiedlicher Größe austauschbar bereitgehalten, die an ihrem Ende eine senkrechte Achse enthalten, um die herum die Siebform an einem Radiusarm drehbar ist, um ihre Kreisringbewegung ausführen zu können. Dies bedingt eine erhebliche Lagerhaltung an Maschinenaustauschteilen und erfordert insbesondere in automatischen Produktionslinien einen zumindest seitlich sehr hohen Platzbedarf. Außerdem ist die Umrüstung auf Gefäße anderer Konizität zeitaufwendig.

Das vorstehend beschriebene bekannte Verfahren ist bereits in der deutschen Patentschrift 898 746 aus dem Jahr 1953 erwähnt. In dieser älteren Patentschrift wird vorgeschlagen, insbesondere auch zum Bedrucken von Körpern mit nicht zylindrischen, z. B. kegelförmigen Bereichen statt einer ebenen Siebdruckschablone einen Schablohnenrahmen in Form eines rotationssymmetrischen Umdrehungskörpers zu verwenden, dessen Querschnitt die spiegelbildliche Form des Querschnittes, richtiger wohl des Längsschnittes eines zu bedruckenden Gegenstandes entlang einer Mantellinie desselben aufweist. Dieser Vorschlag läßt vollkommen unberücksichtigt, daß gerade beim Kontakt von nicht achsparallelen Mantellinien, insbesondere wenn nur einer der aneinander abrollenden Körper angetrieben ist, ein bereichsweise unkontrollierter Schlupf auftritt, der für einen Siebdruck mit hoher Abbildungsqualität unakzeptabel ist.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ausführen von Siebdruckbildern hoher Qualität auf kegelförmigen Gegenständen bereitzustellen, die kompakt ausgebildet ist, beim Produktionswechsel abgesehen von der Siebform für das jeweilige Druckbild keine weiteren maßgeblichen Austauschteile erfordert und sich auch schnell auf Gefäße anderer Gestalt umstellen läßt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die Überlagerung mehrerer, in unmittelbarer Nähe des Siebrahmens angeordneter Einzelantriebe wird die Drehbewegung um ein gedachtes, entferntes Rotationszentrum mit Computerunterstützung nachgebildet. Diese Rotationsbewegung um eine entfernt gelegene, gedachte Achse besteht im Grunde genommen aus translatorischen Bewegungen in der Drehebene in zwei Richtungen und einer Drehbewegung der Siebform um eine eigene Achse. Die Richtungen der beiden translatorischen Bewegungen werden nun zweckmäßigerweise so gewählt, daß die eine Richtung tangential zum abrollenden Gegenstand und senkrecht zu dessen Rotationsachse verläuft, wie dies als einziger Antrieb beim Bedrucken von rein zylindrischen Gegenständen schon der Fall war. Die Richtung der weiteren translatorischen Bewegungskomponente wählt man zweckmäßigerweise rechtwinklig zur ersten. Mit zwei derartigen, rechtwinklig zueinander wirkenden Antrieben kann die Siebform in ihrer Ebene in allen Richtungen begrenzt verschoben werden.

Es wäre nun möglich, die Drehbewegung der Siebform um ihre eigene Achse durch eine überlagerte ausschließliche Drehbewegung der Siebformhalterung um eine senkrechte Achse zu erzeugen. Diese Ausführung gehört zum Umfang der Erfindung.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird ein solcher Drehantrieb jedoch nicht eingesetzt, es werden vielmehr zum Erzeugen der zweiten translatorischen Bewegungskomponente und der Drehbewegung zwei weitere Linearantriebe verwendet, deren Bewegungsrichtung rechtwinklig zu der Richtung des ersten translatorischen Antriebs verläuft. Diese beiden Antriebe greifen an unterschiedlichen Punkten der Siebformhalterung an, so daß sich bei einer Differenz im Bewegungsablauf dieser zwei weiteren Antriebe eine Drehbewegung des Siebrahmens ergibt. Die Siebformhalterung ist dabei zweckmäßigerweise derart ausgebildet, daß sie entlang zweier Kreisbahnelemente mit den beiden weiteren Linearantrieben in Eingriff steht. Man muß sich das so vorstellen, als würde man einen Tischtennisball zwischen zwei senkrecht ausgerichteten Tischtennisschlägern halten und diese jeweils in entgegengesetzter horizontaler Richtung bewegen. Ist die Bewegung beider Schläger gleich, dreht sich der Tischtennisball zwischen den beiden Schlägern um seine senkrechte Achse, ohne sich selbst fortzubewegen. Ist die Bewegung beider Tischtennisschläger nicht entgegengesetzt gleich, erfolgt zusätzlich eine Verschiebung des Tischtennisballes in einer horizontalen Richtung zwischen den Schlägern.

Die kreisbogenförmigen Eingriffsbahnen der Siebformhalterung sind zweckmäßigerweise als Teile von Zahnkränzen ausgebildet, die jeweils mit einem linearen Zahnstangenelement des betreffenden Linearantriebes kämmen. Andere Bewegungsübertragungsmittel sind denkbar. Es kommt jedoch darauf an, daß die Bewegung möglichst schlupffrei übertragen wird, wenn ein exaktes Druckergebnis erzielt werden soll.

Da diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ohne einen Rotationsantrieb lediglich mit drei Linearantrieben arbeitet, können hier Antriebe im wesentlichen gleicher Art verwendet werden, die auch ein gleiches Ansteuerverhalten aufweisen. Bevorzugt werden für die Erfindung Kugelumlaufspindeltriebe eingesetzt, die durch einen drehwinkelsteuerbaren Motor angetrieben sind. Solche Antriebselemente gibt es standardmäßig. Sie sind speziell für die numerische Ansteuerung mittels eines Computers ausgebildet.

Die erwünschte, aus den drei Einzelantrieben zusammenzusetzende Ablaufbahn der Siebform kann in den die Antriebe steuernden Computer eingegeben werden. Die Mittel hierfür sind dem Fachmann bekannt.

Die Ausbildung des erfindungsgemäßen Antriebes ist zweckmäßigerweise derart, daß eine U-förmige Gabel an ihrer Grundseite die Verbindung mit dem ersten linearen Trieb aufweist zum Verschieben der gesamten Gabel in Richtung dieser Grundseite, und daß an den Gabelarmen die beiden weiteren Linearantriebe angeordnet sind, die zwischen sich die Siebformhalterung tragen.

Die numerische Steuerung kann derart ausgebildet sein, daß mit ihr auch eine angetriebene Drehbewegung der zu bedruckenden Gegenstände gesteuert wird, um somit zu einer optimalen Bewegungssynchronisation und einem exakten Ablauf der Siebform auf der Mantelfläche des zu bedruckenden Gegenstandes kommt.

Für das Bedrucken zylindrischer Gegenstände braucht lediglich der erste Linearantrieb in Tätigkeit zu treten. Die Siebform wird dabei starr in ihrer Gabel gehalten. Bekannte Maschinen waren entweder für den Zylinderdruck oder den Konusdruck eingerichtet.

Die beigefügte einzige Zeichnung zeigt eine schematische Draufsicht auf den für diese Beschreibung wesentliche Teil einer Siebdruckvorrichtung, nämlich eine Draufsicht auf die Antriebselemente für die Siebform.

Anhand dieser Zeichnung werden die Zusammenhänge noch zusätzlich erläutert.

Kernstück der Darstellung ist eine Siebform 2, von oben gesehen. Unter dem rechten Ende der Siebform 2 wäre ein (nicht dargestellter) zu bedruckender kegelstumpfförmiger Gegenstand derart anzuordnen, daß er um die Rotationsachse 4 drehbar ist oder drehbar angetrieben ist. Sofern davon ausgegangen wird, daß die Siebform 2 in einer horizontalen Ebene liegt, ist der um die Achse 4 drehbare Gegenstand so ausgerichtet, daß seine ebenfalls horizontale, jeweils obere Mantellinie mit der Unterseite der Siebform 2 in Berührung bringbar ist. Die verlängerten Kegelmantellinien des zu bedruckenden Gegenstandes treffen sich im Schnittpunkt 6. Wenn nun die Siebform 2 schlupffrei in horizontaler Richtung auf dem sich um die Achse 4 drehenden Gegenstand abrollen soll, muß sie eine Kreisbewegung um den Kegelschnittpunkt 6 als Drehpunkt ausführen. Für den Druckvorgang beschreibt die Siebform 2 daher eine Drehbewegung um den Drehpunkt 6 nach rechts. Sie beschreibt damit in etwa einen Teil einer Kreisringform.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist die Siebform 2 von einer Siebformhalterung 8 getragen. Die Siebformhalterung 8 hängt in einem U- förmigen Rahmen 10. Dieser U-förmige Rahmen 10 ist nun mit seiner Basis 12 an einem ersten Linearantrieb 14 befestigt, der gestellfest ist und durch einen Servomotor 16 angetrieben ist. Der Linearantrieb 14 selbst ist als Kugelumlaufspindeltrieb ausgebildet. Beim Drehen des Servomotors 16 wird der U-förmige Rahmen 10 durch den Linearantrieb 14 in Richtung seiner Basis 12 verschoben. Hierdurch wird beim Druckvorgang die Hauptbewegungskomponente der Siebform 2 erzeugt, nämlich von links nach rechts.

Nun ist die Siebformhalterung 8 zwischen den Schenkeln des U-förmigen Rahmens 10 an ihren Enden mittels zweier weiterer Linearantriebe 22 und 24 gehalten, die über weitere Servomotoren 26 bzw. 28 betätigbar sind. Wie aus der Zeichnung erkennbar, ist die Bewegungsrichtung der Linearantriebe 22 und 24 rechtwinklig zu derjenigen des Linearantriebes 14 gerichtet. Im Ausführungsbeispiel weisen die Linearantriebe 22 und 24 an ihren der Siebformhalterung zugewandten Seiten Zahnstangenelemente 30 und 32 auf. Mit diesen Zahnstangenelementen 30 und 32 kämmen kreisbogenförmige Zahnkranzsegmente 34 und 36 an den jeweiligen Enden der Siebformhalterung 8.

Es ist aus der Figur leicht zu erkennen, daß bei einer translatorischen Bewegung der weiteren Linearantriebe 22 und 24 die Siebformhalterung 8 der Siebform 2 in einer Richtung rechtwinklig zur Basis 12 des U-förmigen Rahmens 10 verschoben werden kann, andererseits ist aber auch erkennbar, daß durch entgegengerichtete Bewegung der Linearantriebe 22 und 24 die Siebform 2 um ihren Mittelpunkt 38 in der horizontalen Ebene gedreht werden kann. Diese beiden Bewegungen sind je nach Ansteuerung der Linearantriebe 22 und 24 überlagerbar. Da die Zahnkranzelemente 32 und 34 der Siebrahmenhalterung 8 auf einer gemeinsamen Kreisbahn liegen, ist die Siebrahmenhalterung 8 zwischen den Linearantrieben 22 und 24 um ihren Mittelpunkt 38 drehbar, ohne daß ein Verkanten auftritt.

Es ist weiterhin erkennbar, daß die beschriebene Anordnung gleichsam zum Drucken zylindrischer Gegenstände benutzt werden kann, wenn die Siebform 2 parallel zum ersten Linearantrieb 14 fest ausgerichtet wird und entsprechend nur dieser Linearantrieb für diesen Druckablauf betätigt wird.

Aus der Zeichnung geht auch hervor, daß beim Bedrucken von Gegenständen abnehmender Konizität der Schnittpunkt 6 und somit gedachter Drehpunkt für die Siebform 2 weiter nach außen wandert. Da mit der beschriebenen Vorrichtung die Drehung um diesen Drehpunkt nicht tatsächlich stattfindet, sondern nachgebildet wird, erfordert die beschriebene Vorrichtung keine maschinenbaulichen Elemente, mit denen eine tatsächliche Drehachse in den jeweiligen Schnittpunkt 6 verlegt werden muß. Auch für das Bedrucken von Gegenständen mit kleinen Kegelwinkeln ändert sich daher an dem Platzbedarf der Vorrichtung nichts.

Claims (8)

1. Siebdruckvorrichtung zum Bedrucken der Mantelfläche rotationssymmetrischer, im wesentlichen kegelstumpfförmiger Gegenstände mit
einer Aufnahme für einen zu bedruckenden Gegenstand unter Rotierbarkeit um dessen Achse,
einer Siebformhalterung zur Aufnahme einer im allgemeinen ebenen Siebform, welche das aufzubringende Druckmuster enthält,
Antriebsmitteln für die Siebformhalterung zum Erzeugen einer Abrollbewegung der Siebform in einer Ebene auf dem rotierenden Gegenstand unter im wesentlichen schlupffreiem Kontakt der Siebform mit dem Gegenstand jeweils entlang einer Mantellinie des Gegenstandes,
sowie Farbzuteilungs- und Rakeleinrichtungen zum Übertragen von Druckfarbe mittels einer Rakel durch offene Maschen der Siebform hindurch auf den Gegenstand,
gekennzeichnet durch
eine Mehrzahl in der Abrollebene wirksamer überlagerter und numerisch steuerbarer Einzelantriebe (14, 22, 24), mit denen translatorische Bewegungen der Siebformhalterung (8) in zwei voneinander unterschiedlichen Richtungen in der Abrollebene und eine Drehbewegung der Siebformhalterung (8) in der Abrollebene erzeugbar sind, aus denen eine Bewegung der Siebform (2) um ein entfernt gelegenes, gedachtes Bahnzentrum (6) zusammensetzbar ist.

2. Siebdruckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Einzelantrieb (14) dazu ausgebildet ist, eine translatorische Bewegung der Siebformhalterung (8) quer zur Rotationsachse (4) des zu bedruckenden Gegenstandes und mindestens ein weiterer Einzelantrieb dazu ausgebildet ist, eine translatorische Bewegung der Siebformhalterung (8) rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des ersten Einzelantriebes (14) auszuführen.

3. Siebdruckvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser erster Einzelantrieb (14) ein Linearantrieb ist, der ausgebildet ist, einen die Siebformhalterung (8) tragenden Rahmen (10) in einer Richtung quer zur Rotationsachse (4) des zu bedruckenden Gegenstandes fortzubewegen.

4. Siebdruckvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei dieser weiteren Einzelantriebe (22, 24) als Linearantriebe an dem Rahmen (10) angeordnet sind und an der Siebformhalterung (8) angreifen, für deren Bewegung im Rahmen (10) in einer Richtung rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Rahmens (10) durch den ersten Linearantrieb (14).

5. Siebdruckvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebformhalterung (8) über zwei auf gleichem Umfang liegende antriebsmäßig koppelbare Bogensegmente (34, 36) mit den beiden weiteren Linearantrieben (22, 4) in Eingriff ist und diese beiden weiteren Linearantriebe (22, 24) unabhängig voneinander betätigbar sind, zum Erzeugen einer Drehbewegung der Siebformhalterung (8) bei unterschiedlichem Bewegungsablauf der zwei weiteren Linearantriebe (22, 24).

6. Siebdruckvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die koppelbaren Bogensegmente (34, 36) Zahnkranzsegmente sind, die mit geradlinigen Zahnstangenelementen (30, 32) der zwei weiteren Linearantriebe (22, 24) in Eingriff sind.

7. Siebdruckvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearantriebe (14, 22, 24) Kugelumlaufspindeltriebe sind.

8. Siebdruckvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelantriebe (14, 22, 24) mit drehwinkelsteuerbaren Elektromotoren (16, 26, 28) versehen sind, die von einer programmierbaren, numerischen Steuereinheit ansteuerbar sind, in welche vorgegebene Bewegungsabläufe der Siebform (8) eingebbar sind.