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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen einer maskenförmigen Beschichtung auf ein Endlosband, wobei die Vorrichtung zumindest einen Drucker zum Ausstoßen zumindest eines Beschichtungsmaterials auf eine Außenfläche des Endlosbandes in Tropfenform umfasst.
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Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der
EP1395443B1 bekannt geworden. Bei der bekannten Lösung wird mittels eines digitalen Druckverfahrens eine maskenförmige Beschichtung aufgebracht, wobei in nicht beschichteten Bereichen des Bandes in einem weiteren Verfahrensschritt ein Material durch Ätzen oder Auftragen von Material eine Strukturierung der Bandoberfläche erzielt wird. Zum Bedrucken des Bandes läuft dieses während des Druckvorganges unter einem in Bewegungsrichtung des Bandes stationären Druckers durch. Bei dem bekannten Verfahren kann es jedoch dazu kommen, dass das Endlosband, welches üblicherweise zwischen zwei Umlenkrollen umläuft, aufgrund von mechanischen Belastungen gedehnt wird, oder dass es zu Geschwindigkeitsänderungen des Endlosbandes während des Druckvorganges kommt. Dies kann zur Folge haben, dass das der Maske entsprechende Druckbild nicht korrekt auf das Endlosband übertragen wird.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Nachteile des Stands der Technik zu überwinden.
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Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1. Diese Vorrichtung kann die folgenden Schritte ausführen:
- a) Aufbringen und/oder Übertragen zumindest einer Maßverkörperung auf das Endlosband, insbesondere auf eine Oberfläche des Endlosbandes;
- b) Erfassen der Position der Maßverkörperung und/oder einer periodischen Teilung der Maßverkörperung mittels zumindest eines Sensors;
- c) Erzeugen eines Signals zum Drucken und Übermittlung an den Drucker, wenn die von dem zumindest einen Sensor erfasste Position der Maßverkörperung auf der Oberfläche des Endlosbandes einer Sollposition entspricht und/oder wenn der zumindest eine Sensor ein Ende oder einen Anfang einer Teilungsperiode der Maßverkörperung detektiert;
- d) Ausstoßen von Tropfen eines Beschichtungsmaterials auf die Außenfläche des Endlosbandes mittels des Druckers nach Erhalt des Signals.
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Unter einer Maßverkörperung wird hier ein einen Maßstab bzw. ein periodische Unterteilungen aufweisendes oder ein eine (kontinuierlich erfassbare) Referenzgröße definierendes Element verstanden. Weist die Maßverkörperung (periodisch) eingeprägte Unterteilungen auf, lässt sich durch Abtastung der Unterteilungen ein Inkrementalgeber realisieren. Unter einer kontinuierlichen Maßverkörperung wird in dem vorliegenden Zusammenhang eine kontinuierlich erfassbare Markierung, beispielsweise eine optische Markierung, verstanden, die auf das Endlosband aufgebracht wird, anhand der sich eine Lage- und Positionsänderung, insbesondere ein seitliches Verlaufen des Endlosbandes erfassen lässt. Bei der kontinuierlichen Maßverkörperung kann es sich beispielsweise um eine auf einer Oberfläche des Endlosbandes aufgetragene sichtbare Linie handeln. Der Begriff „Oberfläche“ ist hierbei so zu verstehen, dass darunter sowohl eine Bandaußenfläche als auch eine Bandinnenfläche sowie eine die Bandaußenfläche und die Bandinnenfläche verbindende Seitenfläche fallen. Die Maßverkörperung kann sich beispielsweise auf der Bandinnenfläche oder auf der Bandaußenfläche oder an einer Seitenkante bzw. Seitenfläche des Endlosbandes befinden.
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Unter „Aufbringen“ werden in dem vorliegenden Zusammenhang sämtliche Verfahren verstanden, bei welchen ein Materialauftrag auf das Endlosband stattfindet, wie beispielsweise Aufdrucken oder Aufkleben der Maßverkörperung. Hingegen werden unter „Übertragen“ sämtliche andere Verfahren verstanden, bei welchen die Maßverkörperung auf andere Weise als durch Materialauftrag realisiert wird, wie beispielsweise durch Prägen des Endlosbandes oder durch Materialabtragen, beispielsweise mittels eines Lasers, durch Magnetisieren des Endlosbandes, durch abschnittsweises Umformen des Endlosbandes, etc.
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Die Lösung gemäß Anspruch 1 ermöglicht eine Korrektur der Banddehnung oder von Geschwindigkeitsänderungen des in Bezug auf den Drucker umlaufenden Endlosbandes während des Druckvorganges. Auch ein seitlicher Versatz bzw. ein seitliches Verlaufen des Endlosbandes lässt sich durch die erfindungsgemäße Lösung ausgleichen. Somit kann durch die Erfindung eine korrekte Übertragung des Druckbildes auf das Endlosband unabhängig von den oben genannten Störeinflüssen gewährleistet werden.
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Um ein seitliches Verlaufen des Endlosbandes während des Druckvorganges berücksichtigen zu können, kann die Position der zumindest einen Maßverkörperung in Bezug auf eine Querrichtung des Endlosbandes mittels zumindest eines optischen Sensors erfasst werden, wobei die Position des Druckers entsprechend einer Abweichung der Maßverkörperung von einer Sollposition in Richtung der Querrichtung des Endlosbandes verändert wird.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass eine Sollposition der zumindest einen Maßverkörperung auf einer Sensorfläche des zumindest einen optischen Sensor festgelegt wird, wobei bei einer Abweichung der Sollposition und der tatsächlichen Lage der Maßverkörperung, die Position des Sensors solange geändert wird, bis die tatsächliche Lage der zumindest einen Maßverkörperung auf der Sensorfläche mit der Sollposition übereinstimmt. Als optischer Sensor kann beispielsweise eine Kamera, insbesondere eine CCD-Kamera, verwendet werden. Alternativ zur Verwendung einer Kamera kann auch nur ein Array photosensitiver Elemente verwendet werden, wobei die Oberfläche des Endlosbandes in diesem Fall mit einer Lichtquelle bestrahlt werden kann. Mittels des Arrays aus photosensitiven Elementen kann die Intensitätsverteilung des reflektierten Lichtes erfasst und so die tatsächliche Position der Maßverkörperung bestimmt und sodann mit der Sollposition verglichen werden.
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Als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Erkennung eines seitlichen Verlaufens sowie von Dehnungen und Geschwindigkeitsänderungen des Endlosbandes hat es sich herausgestellt, dass in Schritt a) die zumindest eine Maßverkörperung parallel zu einer Seitenkante und/oder auf eine Seitenfläche, die eine Bandinnenfläche mit einer Bandaußenfläche des Endlosbandes verbindet, und in Umfangsrichtung umlaufend auf die Oberfläche des Endlosbandes aufgebracht wird.
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Darüber hinaus kann in Schritt a) zumindest eine Referenzmarkierung zur Festlegung zumindest eines Referenzpunktes für die Detektion von Teilstrichen der zumindest einen Maßverkörperung auf und/oder in dem Endlosband angebracht werden. Der Referenzpunkt bzw. die Referenzmarkierung kann u. A. beispielsweise dazu verwendet werden, das Endlosband vor dem Bedrucken in eine definierte Lage zu bringen.
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Um sowohl eine seitliches Verlaufen als auch Geschwindigkeitsänderungen oder Dehnungen eines während des Druckens kontinuierlich umlaufenden Endlosbandes für den Druckvorgang besonders gut berücksichtigen zu können, kann es vorgesehen sein, dass in Schritt a) zumindest zwei Maßverkörperungen auf das Endlosband aufgebracht werden, wobei eine erste der Maßverkörperungen Teilstriche mit einer periodischen Teilung aufweist, während eine zweite der Maßverkörperungen als kontinuierliche Maßverkörperung, insbesondere in Form einer Linie, ausgebildet ist, wobei in Schritt b) die Teilstriche der ersten Maßverkörperung mit einem ersten Sensor und die Position der zweiten Maßverkörperung mit einem zweiten Sensor erfasst werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die beiden soeben erwähnten Maßverkörperungen in einer gemeinsamen Maßverkörperung zu realisieren. So könnte beispielsweise eine Maßverkörperung verwendet werden, welche als Linie ausgebildet ist und eine (periodische) Unterteilung in Form von Teilstrichen aufweist. Unter Teilstrichen werden in diesem Dokument Strukturen verstanden, die eine Unterteilung der Maßverkörperung darstellen bzw. ermöglichen. Bei Teilstrichen kann es sich beispielsweise um in einen (hartmagnetischen) Träger durch Magnetisierung eingeschriebene, periodisch wiederkehrende Strukturen handeln, die eine Teilung der Maßverkörperung darstellen. Zum Lesen der Unterteilung bzw. der Teilstriche kann im Fall einer Maßverkörperung aus einem magnetischen Trägermaterial beispielsweise ein Hallelement oder auch ein magnetoresistiver Sensor verwendet werden. Die Teilstriche können aber auch durch optisch erfassbare Strukturen, wie graphisch aufgebrachte Linien, Schlitze etc. realisiert sein, welche durch optische Sensoren erfasst werden können.
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Hinsichtlich der Erkennung von Banddehnungen hat es sich als besonders günstig herausgestellt, dass die zumindest eine Maßverkörperung in Schritt a) kraftschlüssig auf das Endlosband aufgebracht wird. Alternativ zu einem Auftragen der Maßverkörperung auf das Endlosband kann diese auch durch andere Verfahren, beispielsweise materialabtragende Verfahren, wie Ätzen oder Gravieren, beispielsweise mittels eines Lasers, oder durch umformende Verfahren, wie beispielweise Prägen, realisiert werden. Auch ist es möglich, die Maßverkörperung durch Änderung von Materialeigenschaften des Endlosbandes, beispielsweise durch Magnetisieren des Endlosbandes, herzustellen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zumindest einen Sensor zur Erfassung eines Anfangs oder Endes einer Teilungsperiode zumindest einer auf dem Endlosband aufgebrachten Maßverkörperung und/oder der Position der zumindest einen Maßverkörperung auf, wobei der zumindest eine Sensor dazu eingerichtet ist, zumindest ein Signal zu erzeugen, wenn der Anfang oder das Ende einer Teilungsperiode und/oder eine Abweichung von der Position der zumindest einen Maßverkörperung von einer Sollposition erfasst wird, wobei der zumindest eine Sensor mit zumindest einer Steuerung des zumindest einen Druckers verbunden ist, die dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem von dem zumindest einen Sensor erzeugten, zumindest einen Signal den zumindest einen Drucker zum Ausstoßen von Beschichtungsmaterial anzusteuern.
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Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung kann der zumindest eine Drucker mittels zumindest eines Aktors in Querrichtung des Endlosbandes verschiebbar sein.
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Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Aktor mit einer mit dem zumindest einen Sensor verbundenen Steuerung verbunden ist, die dazu eingerichtet ist, den Aktor entsprechend einer Abweichung der Position der Maßverkörperung von einer Sollposition zu verstellen.
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Günstigerweise können der zumindest eine Sensor und der Drucker mechanisch und/oder elektrisch miteinander gekoppelt, insbesondere auf einem Gestell gemeinsam verschiebbar, angeordnet sein. Diese Ausführungsform der Erfindung ist von Vorteil, um die Bewegungen des Sensors zur Erkennung des Verlaufens des Endlosbandes quer zu dessen Umlaufrichtung und dem Drucker zu synchronisieren. Eine Synchronisation der Bewegungen von Sensor und Drucker hat den Vorteil, dass der Sensor in seiner Lage verändert werden kann, bis die Position der Maßverkörperung auf der Sensorfläche wieder der Sollposition entspricht, wobei der Drucker gleichzeitig ebenfalls um diesen Betrag verschoben und somit um das Verlaufen des Endlosbandes korrigiert positioniert wird.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert.
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Es zeigt in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
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1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
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Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.
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Gemäß 1 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Auftragen einer maskenförmigen Beschichtung auf ein Endlosband 2 einen digitalen Drucker 3 auf. Der Drucker 3 dient zum Ausstoßen eines Beschichtungsmaterials in Tropfenform auf eine Außenfläche des Endlosbandes 2.
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Die Vorrichtung 1 weist in der dargestellten Ausführungsform einen Sensor 4 zur Erfassung eines Anfangs oder Endes einer Teilungsperiode einer auf dem Endlosband 1 aufgebrachten Maßverkörperung 6 auf. Die Maßverkörperung 6 weist Teilstriche 16, die eine periodische Teilung definieren, auf.
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Der Sensor 4 ist mit einer Steuerung 8 des Druckers 3 verbunden und eingerichtet, ein Signal zu erzeugen, wenn der Anfang oder das Ende einer Teilungsperiode der Maßverkörperung 6 erfasst wird. Sobald die Steuerung 8, beispielsweise ein entsprechend programmierter Mikro- oder Signalprozessor des Druckers 3, von dem Sensor 4 das Signal erhält, wird der Drucker von der Steuerung 8 angesteuert und von dem Drucker Beschichtungsmaterial auf die Außenfläche des Endlosbandes 2 projiziert. Der Sensor 4 und die Maßverkörperung 6 bilden hierbei einen Inkrementalgeber zur Steuerung des Druckvorganges. Erst wenn der Inkrementalgeber ein entsprechendes Signal erzeugt, wird der Druckvorgang ausgelöst. Da sich der geometrische oder zeitliche Abstand zwischen zwei Teilstrichen durch Banddehnungen oder Geschwindigkeitsänderungen verändert, können bei dem Druckvorgang Banddehnungen oder Geschwindigkeitsänderungen des umlaufenden Endlosbandes 2 unmittelbar berücksichtigt werden.
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Um eine sichere Detektion auch im Bereich einer Stoßstelle der Maßverkörperung 6, die als im Wesentlichen geschlossener Ring um die das Endlosband 2 umlaufen kann, zu gewährleisten, kann in der Maßverkörperung 6 und in dem Endlosband 2 im Bereich des Stoßes eine Referenzmarkierung, beispielsweise in Form eines Lochs 14, angeordnet sein, welche mit einem Sensor 15 erfasst werden kann. Wenn der Sensor 15 die Referenzmarkierung bzw. das Loch 14 erkennt, so kann ein entsprechendes Signal an die Steuerung 8 übermittelt werden. Nach Erkennung der Referenzmarkierung bzw. des Lochs 14 kann beispielsweise der unmittelbar darauf folgende Teilstrich für die Auslösung des Druckvorganges unberücksichtigt bleiben, um ein korrektes Bedrucken des Endlosbandes 2 zu gewährleisten.
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Ein weiterer photosensitiver Sensor 5, beispielsweise eine Kamera, dient dazu, die Position einer weiteren optisch erfassbaren Maßverkörperung 7, welche als durchgehende Linie mit scharfen Kanten ausgebildet sein kann, zu erfassen.
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Die Maßverkörperungen 6, 7 können kraftschlüssig auf eine Oberfläche des Endlosbandes 2 aufgebracht werden. So können die Maßverkörperungen 6, 7 beispielsweise durch Auftragen von Farbe auf das Endlosband 2 realisiert sein oder durch Verkleben eines Trägermaterials der Maßverkörperungen 6, 7 mit dem Endlosband 2 verbunden werden. Alternativ hierzu können die Maßverkörperungen 6, 7 aber auch durch andere Verfahren, wie Materialabtragen, insbesondere mittels eines Lasers oder durch Ätzen, Prägen oder Umformen von Abschnitten des Endlosbandes 2 oder Magnetisieren des Endlosbandes 2 erzeugt werden. Weiters sind die Maßverkörperungen 6, 7 jeweils an einem Rand des Endlosbandes 2, parallel zu einer Seitenkante und außerhalb des bedruckten Bereichs angeordnet. Die Maßverkörperungen 6, 7 können abweichend von der dargestellten Ausführungsform, in welcher die Maßverkörperungen 6, 7 auf einer Bandaußenfläche des Endlosbandes 2 angeordnet sind, jedoch auch auf einer Seitenfläche bzw. Seitenkante des Endlosbandes 2 oder auf einer Bandinnenseite angeordnet sein.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die unterschiedlichen Funktionen der Maßverkörperungen 6, 7 auch in einer einzigen Maßverkörperung zusammengefasst und realisiert sein können.
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Die Position der Maßverkörperung 7 in Bezug auf eine Querrichtung des Endlosbandes 2 wird mittels des Sensors 5 erfasst, wobei die Position des Druckers entsprechend einer Abweichung der Maßverkörperung 7 von einer Sollposition in Richtung der Querrichtung des Endlosbandes 2 verändert wird. Der Drucker 3 kann hierbei mittels eines Aktors 9 in Querrichtung des Endlosbandes 1 verschoben werden. Der Aktor 9, beispielsweise ein Spindelantrieb, kann mit einer mit dem zumindest einen Sensor 5 verbundenen Steuerung 10 verbunden sein, die dazu eingerichtet ist, den Aktor 9 entsprechend einer Abweichung der Position der Maßverkörperung 7 von einer Sollposition zu verstellen.
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Die Bewegungsrichtung des Druckers ist in 1 mit einem Doppelpfeil angedeutet. Weiters können der Sensor 5 und der Drucker 3 auf einem Gestell 11 gemeinsam verschoben werden. Hierzu können der Sensor 5 und der Drucker 3 beispielsweise auf einer gemeinsamen Platte oder einem Tisch, der verschiebbar an das Endlosband 2 in Querrichtung übergreifenden Profilen gelagert sein. Unter dem Drucker 3 bzw. dem Gestell 11 kann das Endlosband 2 zwischen zwei Rollen 12 und 13 umlaufen, von welchen eine als Antriebsrolle und die andere als Umlenkrolle dienen kann. Die Bewegungsrichtung des Endlosbandes 2 ist mit einem Pfeil angedeutet.
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Die Sollposition der Maßverkörperung 7 kann in Bezug auf eine Sensorfläche des optischen Sensors 5 festgelegt werden. So kann beispielsweise definiert werden, dass die Maßverkörperung 7 immer in einem definierten mittleren Bereich der Sensorfläche liegen muss. Bei einer (seitlichen) Abweichung der tatsächlichen Lage der Maßverkörperung 7 von der Sollposition, kann Position des Sensors 5 solange durch Verschieben in Richtung des Doppelpfeils geändert werden, bis die tatsächliche Lage der zumindest einen Maßverkörperung 7 auf der Sensorfläche mit der Sollposition übereinstimmt, wodurch auch der Drucker entsprechend mitbewegt und in die korrekte Druckposition gebracht wird.
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Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, sowie alle weiteren nicht beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen, die unter den Wortlaut der unabhängigen Ansprüche fallen vom Schutzumfang mitumfasst.
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Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Endlosband
- 3
- Drucker
- 4
- Sensor
- 5
- Sensor
- 6
- Maßverkörperung
- 7
- Maßverkörperung
- 8
- Steuerung
- 9
- Aktor
- 10
- Steuerung
- 11
- Gestell
- 12
- Rolle
- 13
- Rolle
- 14
- Loch
- 15
- Sensor
- 16
- Teilstrich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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