EP0844103A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen eines Dekors auf einen Gegenstand - Google Patents

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EP0844103A1
EP0844103A1 EP96118791A EP96118791A EP0844103A1 EP 0844103 A1 EP0844103 A1 EP 0844103A1 EP 96118791 A EP96118791 A EP 96118791A EP 96118791 A EP96118791 A EP 96118791A EP 0844103 A1 EP0844103 A1 EP 0844103A1
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EP
European Patent Office
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water
film
decor
liquid
decoration
Prior art date
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EP96118791A
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EP0844103B1 (de
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Maximilian Zaher
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VIOTEC GESELLSCHAFT FUER INNOVATIVE OBERFLAECHENT
Bush Industries Inc
Original Assignee
Viotechnik Gesellschaft fur Innovative Oberflachentechnik Mbh
Bush Industries Inc
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Publication date
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Priority to AT96118791T priority patent/ATE202742T1/de
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Priority to DE59607230T priority patent/DE59607230D1/de
Priority to US08/966,811 priority patent/US5916400A/en
Priority to CA002221392A priority patent/CA2221392C/en
Priority to MXPA/A/1997/008958A priority patent/MXPA97008958A/xx
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C1/00—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing decorative surface effects
    • B44C1/16—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing decorative surface effects for applying transfer pictures or the like
    • B44C1/165—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing decorative surface effects for applying transfer pictures or the like for decalcomanias; sheet material therefor
    • B44C1/175—Transfer using solvent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/18—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping
    • B05D1/20—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping substances to be applied floating on a fluid

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for Applying a decor to an object in which the object is immersed in a liquid on which the decor floats to transfer the decor to the object.
  • US-A-4,348,246 and US-A-4,388,866 describe similar ones Transfer printing techniques, with the film being transferred Decor on a granulate layer or a deformable layer from pens.
  • US-A-4,436,571 describes a transfer print of the beginning mentioned type, in which the object to be printed in certain Point into the liquid with the decor floating on it is immersed, namely in a continuous movement obliquely down towards the flow and then obliquely upwards, also in the direction of the flow of the liquid.
  • US-A-4,407,881 (corresponding to DE-A-32 19 992) describes for the transfer printing mentioned at the outset a special configuration of the support film, which is a hydrophilic, deformable layer has, which can swell by absorption of water, and another layer overlaid on the hydrophilic layer and which is permeable to water in different ways, so that the hydrophilic layer more or less expanded.
  • US-A-4,229,239 describes a special embodiment of the Transfer printing technology mentioned at the beginning, in which the decor before preparing for transfer using a solvent so that it is easier to transfer from the object to the object supporting film triggers.
  • This activation of the decor takes place immediately with the prior art mentioned before applying the film with the decor on the free Water surface.
  • the can Dissolve the decor supporting film so that the decor alone (without the film) floats on the surface of the water and then Immerse the object to be decorated on this Item is applied.
  • US-A-4,269,650 also describes the addition of a solvent, to facilitate the detachment of the decor from the supporting film.
  • the one to be decorated Object two-dimensionally in a main plane of movement emotional.
  • the main plane of movement is defined by the fact that is spanned by the following vectors: That of the flow direction vector corresponding to the liquid and one perpendicular Vector (normal) to the liquid surface.
  • the object is moved in this level in the prior art.
  • the angle is adjustable.
  • the invention is based, the method according to the task the preamble of claim 1 and the device according to the preamble of claim 6 so that a more effective and accurate decorating objects that also can have a more complicated shape is made possible.
  • the method according to the invention for achieving this goal is characterized in that the object to be decorated at Diving not only in the main movement plane defined above is moved, but also across it.
  • the item is in a three-dimensional movement immersed in the liquid that floats the decor.
  • This three-dimensional movement enables a significantly improved Matching all process parameters to each other, such that the decoration in exactly the desired geometry and quality takes place, even with more complicated objects.
  • More complicated items for the decorating process in question are, for example, plates, telephone receivers, etc.
  • the immersion angle Object in the liquid in different directions can be selected, and depending on the diving speed, the flow speed of water and film expansion or film compression on the water surface.
  • the latter film expansion or film compression can be according to a preferred embodiment of the invention with nozzles that are below the water surface are arranged and create currents in the water, in particular also transversely and obliquely to the main plane of movement the decorative film floating on the surface in the desired Way to stretch or compress (at the same time in certain Stretching in one direction and compression in another can be provided).
  • the object is rotated when diving.
  • the axis of rotation during the diving process can keep the same direction in the room or also, in the case of more complicated objects, their direction in space can change.
  • the speed of rotation can also when diving in
  • Depends on the shape of the object to be printed vary to the desired placement of the decorative film on the object to reach. The rotation is usually not done entirely over 360 °.
  • the invention also includes process control by means of a Computer, which all essential process parameters during the decorating process adjusts or regulates. So the calculator can in particular grasp the shape of the object to be decorated, for example by means of a conventional mechanical or optical Scanning device or by means of manual input of the dimensions of interest by an operator. Should for example decorated an object with a plate shape the diameter of the plate is of particular interest overall, its depth and the angle of inclination of the plate.
  • the calculator can based on experimental experience control the process parameters, in particular the movement process including the various dive angles in in relation to the liquid surface, the diving speeds, the rotation angle and rotation speed, the feed speed of the decor film, the flow rate of the Water and the stretching or compression of the decorative film on the Water surface by means of currents in the water.
  • the control is preferably completely coordinated in time and synchronized, i.e. when changing a process parameter the other process parameters are adjusted.
  • Fig. 1 shows on the right a housing 10 in which a printed film is fed to a pool 12 via rollers.
  • the chemical and physical structure of the film as such is not the subject of this invention and not the chemical and physical Structure of the decor applied to the film. So far can be referred to the prior art mentioned above.
  • the housing 10 and the water basin 12 are on a common Foundation 14, which the entire system largely supported by external mechanical interference.
  • the film printed with the decor on its upper side becomes via a film feed 16 in the form of an oblique Conveyor belt from the housing 10 to the surface of the water in the pool 12 out.
  • the conveyor belt of the film feeder 16 runs over rollers 18, 20
  • a pump 22 which has a water circuit maintained.
  • a line 24 leads from the pump 22 in a cavity 30 in which the water along a dam wall 28 is pumped to a level above the surface of the Water in the pool 12 is. From the water inlet 26 at the top of the cavity 30 over the dam 28, the water falls down, the cavity 30 completely filled with water is.
  • Fig. 3 the flow path of the water is shown in more detail and it will also feed the water further down in the pool 12 described in more detail.
  • lateral guide bands 32, 32a see also FIG. 2 the one placed over the film feeder 16 and provided with the decor Film 50 in the direction of flow (from right to in the figures left).
  • the guide belts only arranged on the side 32, 32a run over rollers 34, 36, which are extend over the entire width of the device.
  • the role 36 has in cooperation with one in the flow direction behind it arranged further roller 42, which is also over the entire Width of the device extends (see FIG. 2), an additional Function, namely the separation of film and decor residues of clean water in the cycle.
  • Fig. 5 shows schematically the immersion of the object 40 into the liquid on which the supporting film 50 and the decor 51 float.
  • the decor 51 is three-dimensional around the object 40 and sticks to it.
  • the film 50 can itself before the immersion process largely, if not completely, dissolved in water, so that the object 40 directly from above into the on the Liquid floating decor 51 is pushed in and the transfer process due to the fluid pressure.
  • This technique can be used to create complicated three-dimensional objects printed to scale. Remain in this process remains of film and decor in the flowing water can no longer be used.
  • a film made of PVA polyvinyl alcohol
  • Figures 2 and 3 show the device schematically from above and from the side. 3 illustrates details of the feed of water in the pool.
  • the water in the cavity 30 rises the dam 28 and falls down into the pool 12 from there.
  • An opening 64 is provided below the storage wall 28, through the excess water enter directly into the pool 12 can.
  • Fig. 3 the path of the water over the damming wall 28 with a solid line 48 shown schematically. After that it will Water through a space between two rotating rollers 60, 62 fed into the pool.
  • the two rollers 60, 62 are arranged vertically one above the other and in the direction of arrow P vertically adjustable.
  • At least one of the rollers, in particular the lower roller has a rotary drive, preferably both rollers.
  • the speed of rotation of the rollers is such that the water accordingly the arrow 56 is promoted.
  • the arrow 56 marks also the surface of the water in the pool 12.
  • Fig. 3 rotates So the lower roller 60 counterclockwise, and the upper one Roller 62 rotates clockwise.
  • rollers 60, 62 By adjusting the rollers 60, 62 in their vertical height, setting their distance from each other and the speed of rotation, the inflow of Control water in the pool optimally.
  • the rollers are preferred 60, 62 with a smooth surface, for example in Stainless steel.
  • the distance between the two rollers in Depending on the requirements of the object to be printed, about 1cm. The distance becomes the amount of the fed water controlled.
  • the rollers mainly the lower roller 60
  • Flow velocity on the surface 56 in the pool 12 is affected will.
  • the film 50 sliding down from the film feeder 16 with the printed one Decor arrives at the point 54 on the water surface in pool 12. There it swims on the surface and is carried along with the current.
  • Fig. 4 shows the nozzles schematically in enlarged representation and their optional positioning in the Space for changing flow directions depending on the desired shape of the film according to the one to be printed Object.
  • Fig. 2 According to the top view of Fig. 2 are shown in the Embodiment 3 x 4 (12) nozzles positioned so that practically anywhere on the surface 56 of the Desired flows can be generated.
  • the nozzles 52 So a water flow upwards or downwards at an angle to along with the stretchable and compressible film on the surface to stretch or condense the decor in the desired manner.
  • area 50a (FIG.
  • Fig. 4 shows schematically the adjustability on the right the direction of flow by means of a nozzle 52, the axis of which 70, which defines the direction of flow, inclined to the water surface is adjustable.
  • a pump 66 which pumps the water through the nozzles 52 drives, shown schematically, and are above the pump six arrows indicated, which symbolize the individual nozzles.
  • the film with the decor largely has its own desired (stretched or condensed) shape is achieved and is conveyed downstream over several rollers 38.
  • the rollers 38 are in its height so adjustable that it is approximately with its upper edge the water surface 56 are aligned.
  • the rollers 38 serve on the one hand the calming of the water surface and the feed of the film. They are preferred with a smooth surface, for example made of stainless steel.
  • the rollers preferred each have a rotary drive and are in terms of rotational speed and height adjustable. With the rollers 38, the surface of the water, especially downstream (left), kept calm and the feed of the film can also be stabilized.
  • rollers 38 If necessary (depending on the object to be printed) can be done using the rollers 38 also face the feed speed of the film the flow rate of water faster or can be set more slowly. The former is especially then advisable if the object to be printed is very deep in the Basin must be immersed or if the object must be quickly immersed. An increase in the feed rate of the film relative to the flow velocity of the Water then prevents the film from tearing.
  • rollers 38 are provided which are cylindrical and each independently regarding vertical position, speed of rotation and horizontal distance are adjustable. With the rollers 38 can the feeding of the decorative film 50 into the printing area 40 is controlled will.
  • Fig. 6 shows two robots with which objects to be printed 40a, 40b, 40c through the pool 12 (according to the description with reference to Figures 1 to 5) are moved. In this embodiment three objects 40a, 40b, 40c become simultaneously decorated.
  • Fig. 6 is an end view in the direction of arrow A of Fig. 2.
  • a robot arranged, controlled by a computer (not shown) becomes.
  • the objects 40a, 40b, 40c to be printed hang on a suspension 70 that can be moved three-dimensionally by the robot is.
  • the robot arranged on the right of the pool 12 in FIG. 6 has a vertical column 72, the robot arranged on the left a corresponding vertical column 72a.
  • the pillars 72 and 72a stand on rails 76 and 76a, which are firmly anchored to the ground is.
  • the columns 72 and 72a can in a first variant of the invention on the rail 76 or 76a in the direction "x".
  • the direction "x" in FIG. 6 runs perpendicular to the plane of the drawing, i.e. in Figures 1 to 3 between left and right (corresponding to the direction of arrow "A" of Fig. 2).
  • the main movement plane H defined at the outset is in the figures 2 and 6 shown.
  • 72a in the "x" direction can also be a stationary arrangement of the columns.
  • the movement is the Suspension 70 on the arm 74 or 74a of the robot more complicated (see below).
  • a motor 78 can the column 72 along the rail 76 in the direction of the axis move "x".
  • Motors 80a, 80b (cf. FIG. 7) are arranged on the cross member 74, which on the one hand cause a vertical movement of the cross member 74 in the direction of the arrow P 1 and on the other hand a movement of the carriage 90 on the cross member 74 in the direction of the arrow P 2 .
  • the suspension 70 can be pivoted, as shown in FIGS. 6 and 8.
  • the pivoting takes place in the illustrated embodiment with a piston / cylinder arrangement 86 which executes a movement in the direction of arrow P 3 for pivoting the suspension 70.
  • the pivoting can be done mechanically-manually or automatically, computer-controlled with a suitable drive.
  • the robots can be controlled by means of a computer so that the Carry out decorating objects 40a, 40b, 40c can with components in the direction of the vertical z-axis, the horizontal x-axis and perpendicular to the x and z axes standing horizontal y-axis.
  • the robots are still like this controllable that the objects to be printed also rotary movements can perform, in the illustrated embodiment once around the horizontal o-axis (see FIG. 6) and on the other hand, around the m axis (FIG. 7).
  • the object 40c rotates around the m axis around the m axis, which is stationary with respect to the suspension 70.
  • Fig. 8 shows with solid lines an initial position of the Suspension 70 with objects to be printed attached to it and with dashed lines different positions that can be taken during the diving process.
  • the robots essentially move the objects during the diving process along the main plane of movement H according to FIG. 2, that is downstream of the rollers 38 and in front of the roller 36.
  • the robots arranged stationary, i.e. the pillars 72, 72a stand firmly the floor, so the movement towards the main plane of movement H take place in that when the column rotates the carriage 90 is moved with respect to the cross member 74.

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Dekors auf einen Gegenstand verwenden einen Roboter (72, 74), der den Gegenstand in eine Flüssigkeit eintaucht, auf der das Dekor schwimmt. Beim Tauchvorgang wird der zu dekorierende Gegenstand (40a, 40b, 40c) dreidimensional bewegt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Dekors auf einen Gegenstand, bei dem der Gegenstand in eine Flüssigkeit getaucht wird, auf der das Dekor schwimmt, um das Dekor auf den Gegenstand zu übertragen.
Aus der US-A-4,010,057 (entsprechend DE-A-25 34 640) sind ein solches Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung bekannt.
Die US-A-4,348,246 und die US-A-4,388,866 beschreiben ähnliche Transfer-Drucktechniken, wobei der Film mit dem zu übertragenden Dekor auf eine Granulatschicht bzw. eine deformierbare Schicht aus Stiften aufgelegt wird.
Die US-A-4,436,571 beschreibt einen Transferdruck der eingangs genannten Art, bei dem der zu bedruckende Gegenstand in bestimmter Weise in die Flüssigkeit mit dem darauf schwimmenden Dekor eingetaucht wird, nämlich in einer kontinuierlichen Bewegung schräg nach unten in Richtung der Strömung und danach schräg nach oben, ebenfalls in Richtung der Strömung der Flüssigkeit.
Die US-A-4,407,881 (entsprechend DE-A-32 19 992) beschreibt für den eingangs genannten Transferdruck eine besondere Ausgestaltung des Stützfilms, der eine hydrophile, deformierbare Schicht aufweist, die durch Absorption von Wasser anschwellen kann, und eine weitere Schicht, die über die hydrophile Schicht gelegt ist und die für Wasser unterschiedlich durchlässig ist, so daß die hydrophile Schicht mehr oder weniger stark expandiert.
Die US-A-4,229,239 beschreibt eine besondere Ausgestaltung der eingangs genannten Transfer-Drucktechnik, bei der das Dekor vor dem Transfer mittels eines Lösungsmittels vorbereitet wird, damit es sich bei der Übertragung auf den Gegenstand leichter vom abstützenden Film löst. Diese Aktivierung des Dekors (Druckmusters; pattern) erfolgt beim genannten Stand der Technik unmittelbar vor Aufbringung des Films mit dem Dekor auf die freie Wasseroberfläche. Auf der Wasseroberfläche kann sich der das Dekor abstützende Film auflösen, so daß das Dekor alleine (ohne den Film) auf der Wasseroberfläche schwimmt und durch anschliessendes Eintauchen des zu dekorierenden Gegenstandes auf diesen Gegenstand aufgebracht wird.
Die US-A-4,231,829 beschreibt eine Weiterbildung der eingangs genannten Transfer-Drucktechnik dahingehend, daß dem das Dekor auf der Flüssigkeit abstützenden PVA-Film oder dem Wasser selbst Borsäure oder ein Salz davon zugesetzt wird, um den Übertragungsvorgang zu fördern.
Auch die US-A-4,269,650 beschreibt den Zusatz eines Lösungsmittels, um das Ablösen des Dekors vom stützenden Film zu erleichtern.
Bei dem vorstehend genannten Stand der Technik wird der zu dekorierende Gegenstand zweidimensional in einer Hauptbewegungsebene bewegt. Die Hauptbewegungsebene ist dadurch definiert, daß sie von folgenden Vektoren aufgespannt wird: Dem der Fließrichtung der Flüssigkeit entsprechenden Vektor und einem senkrecht (normal) zur Flüssigkeitsoberfläche stehenden Vektor. Der Gegenstand wird beim Stand der Technik in dieser Ebene bewegt. Der Eintauchvorgang erfolgt dabei so, wie oben anhand der US-A-4,436,571 beschrieben ist, also in einer Zacken-förmigen Bewegung, wobei der Winkel einstellbar ist. Mit dieser bekannten Technik ist das Dekorieren von Gegenständen, die eine relativ komplizierte Gestalt haben, sehr schwierig und häufig mit aufwendigen Tests ("trial and error") verbunden. Es ist schwierig, die Bewegung des Gegenstandes beim Tauchvorgang genau abzustimmen auf die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit bzw. die Bewegung des auf der Flüssigkeit schwimmenden Dekor-Films und es ist überdies schwierig, die Expansion des Dekors auf der Flüssigkeit genau in bezug auf die Erfordernisse des Gegenstandes und dessen Tauchbewegung einzustellen. Der Prozeß enthält beim Stand der Technik zu viele ungesteuerte Parameter, um eine effektive Dekorierung zu ermöglichen mit exakten Ergebnissen, d.h. einer Aufbringung des Dekors auf den Gegenstand in genau der gewünschten Geometrie.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und die Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6 so weiterzubilden, daß ein effektiveres und genaueres Dekorieren von Gegenständen, die auch eine kompliziertere Gestalt aufweisen können, ermöglicht ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erreichung dieses Ziels ist dadurch gekennzeichnet, daß der zu dekorierende Gegenstand beim Tauchen nicht nur in der oben definierten Hauptbewegungsebene bewegt wird, sondern auch quer dazu. Der Gegenstand wird in einer dreidimensionalen Bewegung in die Flüssigkeit getaucht, auf der das Dekor schwimmt.
Diese dreidimensionale Bewegung ermöglicht eine wesentlich verbesserte Abstimmung aller Prozeßparameter aufeinander, derart, daß die Dekorierung in genau der gewünschten Geometrie und Qualität erfolgt, und zwar auch bei komplizierteren Gegenständen. Kompliziertere Gegenstände für das hier in Rede stehende Dekorierverfahren sind zum Beispiel schon Teller, Telefonhörer etc.
In Abhängigkeit von der Gestalt (Geometrie) des zu bedruckenden Gegenstandes können gemäß der Erfindung die Eintauchwinkel des Gegenstandes in die Flüssigkeit in verschiedenen Richtungen (nicht nur in der Hauptbewegungsebene) ausgewählt werden, und zwar in Abhängigkeit von der Tauchgeschwindigkeit, der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers und der Filmexpansion bzw. Filmkompression auf der Wasseroberfläche. Die letztgenannte Filmexpansion bzw. Filmkompression kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit Düsen erfolgen, die unter der Wasseroberfläche angeordnet sind und Strömungen im Wasser erzeugen, insbesondere auch quer und schräg zur Hauptbewegungsebene, um den auf der Oberfläche schwimmenden Dekor-Film in gewünschter Weise zu dehnen bzw. zu stauchen (wobei gleichzeitig in bestimmten Richtungen ein Dehnen und in anderen Richtungen ein Stauchen vorgesehen sein kann).
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Gegenstand beim Tauchen gedreht wird. Je nach der Gestalt des Gegenstandes führt dieser beim Tauchen also nicht nur rein translatorische Bewegungen aus, sondern überdies auch eine gewisse Drehung, wobei die Drehachse während des Tauchvorganges im Raum die gleiche Richtung beibehalten kann oder auch, bei komplizierteren Gegenständen, im Raum ihre Richtung ändern kann. Auch die Drehgeschwindigkeit kann beim Tauchen in Abhängigkeit von der Gestalt des zu bedruckenden Gegenstandes variieren, um die gewünschte Anlage des Dekor-Films am Gegenstand zu erreichen. Die Drehbewegung wird in der Regel nicht vollständig über 360° erfolgen.
Die Erfindung beinhaltet auch eine Prozeßsteuerung mittels eines Rechners, der alle wesentlichen Prozeßparameter während des Dekoriervorganges einstellt bzw. regelt. So kann der Rechner insbesondere die Gestalt des zu dekorierenden Gegenstandes erfassen, zum Beispiel mittels einer herkömmlichen mechanischen oder optischen Abtastvorrichtung oder auch mittels manueller Eingabe der interessierenden Abmessungen durch eine Bedienungsperson. Soll zum Beispiel ein Gegenstand mit tellerförmiger Gestalt dekoriert werden, so interessieren insbesondere der Durchmesser des Tellers ingesamt, seine Tiefe und der Neigungswinkel des Tellerrandes. Aus diesen, die Gestalt des Gegenstandes definierenden Daten, kann der Rechner aufgrund von experimentellen Erfahrungswerten die Prozeßparameter steuern, also insbesondere den Bewegungsvorgang einschließlich der verschiedenen Tauchwinkel in bezug auf die Flüssigkeitsoberfläche, die Tauchgeschwindigkeiten, die Drehwinkel und Drehgeschwindigkeiten, die Vorschubgeschwindigkeit des Dekor-Films, die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers und die Dehnung bzw. Stauchung des Dekor-Films auf der Wasseroberfläche mittels Strömungen im Wasser. Die Steuerung erfolgt dabei bevorzugt vollständig zeitlich koordiniert und synchronisiert, d.h. bei Änderung eines Prozeßparameters können die anderen Prozeßparameter angepaßt werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1
schematisch von der Seite eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Dekors auf einen Gegenstand;
Fig. 2
eine Draufsicht auf eine Vorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3
eine Seitenansicht eines stromauf gelegenen Abschnittes der Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit der Wassereinspeisung;
Fig. 4
schematisch eine Düse zur Erzeugung einer Wasserströmung in einstellbarer Richtung;
Fig. 5
schematisch einen zu dekorierenden Gegenstand mit auf der Wasseroberfläche schwimmendem Film mit Dekor;
Fig. 6
schematisch zwei Roboter, die zu dekorierende Gegenstände beim Tauchvorgang bewegen;
Fig. 7
eine Einzelheit eines Roboters gemäß Fig. 6 und
Fig. 8
schematisch einen Bewegungsablauf des vom Roboter bewegten Gegenstandes.
Fig. 1 zeigt rechts ein Gehäuse 10, in dem ein bedruckter Film über Walzen einem Becken 12 zugeführt wird. Die chemische und physikalische Struktur des Filmes als solchem ist nicht Gegenstand dieser Erfindung und auch nicht die chemische und physikalische Struktur des auf den Film aufgetragenen Dekors. Insoweit kann auf den eingangs genannten Stand der Technik verwiesen werden.
Das Gehäuse 10 und das Wasserbecken 12 stehen auf einem gemeinsamen Fundament 14, welches die gesamte Anlage weitestgehend unbeeinflußt von äußeren mechanischen Störeinflüssen abstützt.
Der mit dem Dekor auf seiner oberen Seite bedruckte Film wird über eine Filmzuführung 16 in Form eines schräg verlaufenden Förderbandes vom Gehäuse 10 zur Oberfläche des Wassers im Becken 12 geführt. Das Förderband der Filmzuführung 16 läuft über Walzen 18, 20.
Das Wasser strömt in Fig. 1 von rechts nach links durch das Becken 12. Hierzu ist eine Pumpe 22 vorgesehen, die einen Wasserkreislauf aufrechterhält. Eine Leitung 24 führt von der Pumpe 22 in einen Hohlraum 30, in dem das Wasser entlang einer Stauwand 28 auf eine Höhe gepumpt wird, die über der Oberfläche des Wassers im Becken 12 liegt. Vom Wasserzufluß 26 am oberen Ende des Hohlraumes 30 über der Staumauer 28 fällt also das Wasser nach unten, wobei der Hohlraum 30 vollständig mit Wasser gefüllt ist. In Fig. 3 ist der Strömungsweg des Wassers näher dargestellt und es wird weiter unten auch die Einspeisung des Wassers in das Becken 12 genauer beschrieben.
Auf seitlichen Führungsbändern 32, 32a (vgl. auch Fig. 2) wird der über die Filmzuführung 16 aufgelegte, mit dem Dekor versehene Film 50 in Strömungsrichtung (in den Figuren von rechts nach links) vorgeschoben. Die nur seitlich angeordneten Führungsbänder 32, 32a (vgl. Fig. 2) laufen über Rollen 34, 36, die sich über die ganze Breite der Vorrichtung erstrecken. Die Rolle 36 hat im Zusammenwirken mit einer in Strömungsrichtung dahinter angeordneten weiteren Rolle 42, die sich ebenfalls über die gesamte Breite der Vorrichtung erstreckt (vgl. Fig. 2), eine zusätzliche Funktion, nämlich die Abtrennung von Film- und Dekorresten von sauberem Wasser im Kreislauf. Wie dem Fachmann bekannt ist, wird der zu bedruckende Gegenstand 40 etwa an der mit einem Pfeil markierten Stelle von oben herab in das Wasser im Becken 12 eingetaucht. Dabei schwimmt auf der Oberfläche des Wassers, etwa in Höhe der seitlichen Führungsbänder 32, 32a, der Film mit dem Dekor. Das Dekor ist auf der Oberseite des Films aufgebracht. Fig. 5 zeigt schematisch das Eintauchen des Gegenstandes 40 in die Flüssigkeit, auf der der abstützende Film 50 und das Dekor 51 schwimmen. Dabei legt sich das Dekor 51 dreidimensional um den Gegenstand 40 und bleibt an diesem haften. Dabei kann der Film 50 bereits vor dem Eintauchvorgang sich weitgehend, wenn nicht gar vollständig, im Wasser aufgelöst haben, so daß der Gegenstand 40 direkt von oben in das auf der Flüssigkeit schwimmende Dekor 51 eingedrückt wird und der Übertragungsvorgang aufgrund des Flüssigkeitsdruckes stattfindet. Mit dieser Technik können komplizierte dreidimensionale Gegenstände maßstabsgetreu bedruckt werden. Bei diesem Prozeß verbleiben im strömenden Wasser Reste des Films und des Dekors, die nicht weiter verwendet werden können. Zum Beispiel wird im Stand der Technik ein Film aus PVA (Polyvinylalkohol) verwendet, der in Wasser mehr oder weniger löslich ist.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung der Rollen 36 und 42 ist zwischen den Rollen ein schmaler Spalt 44 freigelassen. Über die Rolle 36 geförderte Filmreste und Dekorreste gelangen auf die Rolle 42 und werden durch die Drehung dieser Rolle weitergefördert und gelangen zu einem Filter 46, der die Film- und Dekorreste vom Wasser abscheidet und gereinigtes Wasser im Kreislauf zurück zur Pumpe 22 abgibt. Durch den feinen Spalt 44 zwischen den Rollen 36 und 42 tritt relativ sauberes Wasser zurück in untere Bereiche des Beckens 12.
Die Figuren 2 und 3 zeigen die Vorrichtung schematisch von oben und von der Seite. Fig. 3 illustriert Einzelheiten der Einspeisung des Wassers in das Becken. Wie oben bereits anhand der Fig. 1 ausgeführt wurde, steigt das Wasser im Hohlraum 30 über die Stauwand 28 und fällt von dort abwärts in das Becken 12. Unterhalb der Stauwand 28 ist eine Öffnung 64 vorgesehen, durch die überschüssiges Wasser direkt in das Becken 12 eintreten kann.
In Fig. 3 ist der Weg des Wassers über die Stauwand 28 mit einer durchgezogenen Linie 48 schematisch dargestellt. Danach wird das Wasser durch einen Zwischenraum zwischen zwei drehenden Walzen 60, 62 in das Becken eingespeist. Die beiden Walzen 60, 62 sind vertikal übereinander angeordnet und in Richtung des Pfeils P vertikal einstellbar. Zumindest eine der Walzen, insbesondere die untere Walze, hat einen Drehantrieb, bevorzugt beide Walzen. Die Drehgeschwindigkeit der Walzen ist so, daß das Wasser entsprechend dem Pfeil 56 gefördert wird. Der Pfeil 56 markiert auch die Oberfläche des Wassers im Becken 12. In Fig. 3 rotiert also die untere Walze 60 gegen den Uhrzeigersinn, und die obere Walze 62 rotiert im Uhrzeigersinn. Durch Einstellung der Walzen 60, 62 in ihrer vertikalen Höhe, Einstellung ihres Abstandes voneinander und der Drehgeschwindigkeit läßt sich der Zufluß des Wassers in das Becken optimal steuern. Bevorzugt werden die Walzen 60, 62 mit glatter Oberfläche ausgeführt, zum Beispiel in Edelstahl. Zum Beispiel kann der Abstand der beiden Walzen, in Abhängigkeit von den Erfordernissen des zu bedruckenden Gegenstandes, etwa bei 1cm liegen. Durch den Abstand wird die Menge des eingespeisten Wassers gesteuert. Durch die Drehgeschwindigkeit der Walzen (hauptsächlich der unteren Walze 60) kann die Strömungsgeschwindigkeit an der Oberfläche 56 im Becken 12 beeinflußt werden.
Mittels eines Sensors (im Einzelnen nicht dargestellt) wird kontinuierlich der Pegel des Wassers im Becken 12 gemessen und es werden eventuell auftretende unerwünschte Wellen ermittelt. Diese Information wird an einen alle einstellbaren Bauteile steuernden Computer gegeben, der sie entsprechend auswertet. Zum Beispiel kann bei Auftreten von Wellen der Computer die Drehung, Stellung und den Abstand der Walzen 60, 62 ändern, um das Auftreten von Wellen zu verhindern und die Wasseroberfläche ruhig zu halten.
Der von der Filmzuführung 16 herabgleitende Film 50 mit dem aufgedruckten Dekor gelangt etwa an der Stelle 54 auf die Wasseroberfläche im Becken 12. Dort schwimmt er auf der Oberfläche und wird mit der Strömung mitgeführt.
Unterhalb der Wasseroberfläche 50 sind im Becken mehrere Düsen 52 angeordnet, mit denen Strömungen im Wasser in verschiedenen Richtungen erzeugbar sind. Fig. 4 zeigt die Düsen schematisch in vergrößerter Darstellung sowie ihre wahlweise Positionierung im Raum zur Veränderung von Strömungsrichtungen in Abhängigkeit von der gewünschten Formung des Films entsprechend dem zu bedruckenden Gegenstand. Gemäß der Draufsicht von Fig. 2 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel 3 x 4 (12) Düsen so positioniert, daß praktisch an jeder beliebigen Stelle der Oberfläche 56 des Wassers gewünschte Strömungen erzeugbar sind. Die Düsen 52 geben also eine Wasserströmung nach oben oder schräg nach oben ab, um an der Oberfläche den dehnbaren und komprimierbaren Film mitsamt dem Dekor in der gewünschten Weise zu dehnen bzw. zu verdichten. Im Bereich 50a (Fig. 2) wird also der auf der Oberfläche 56 des Wassers im Becken schwimmende Film entsprechend den Anforderungen des zu bedruckenden Gegenstandes (nicht gezeigt) gedehnt oder verdichtet. Fig. 4 zeigt rechts schematisch die Einstellbarkeit der Strömungsrichtung mittels einer Düse 52, deren Achse 70, welche die Strömungsrichtung definiert, geneigt zur Wasseroberfläche einstellbar ist.
In Fig. 1 ist eine Pumpe 66, die das Wasser durch die Düsen 52 treibt, schematisch dargestellt, und oberhalb der Pumpe sind sechs Pfeile angedeutet, die die einzelnen Düsen symbolisieren.
Im Bereich 50b hat der Film mit dem Dekor weitestgehend seine gewünschte (gedehnte bzw. verdichtete) Form erreicht und wird über mehrere Walzen 38 stromab gefördert. Die Walzen 38 sind in ihrer Höhe so einstellbar, daß sie mit ihrer Oberkante etwa mit der Wasseroberfläche 56 fluchten. Die Walzen 38 dienen zum einen der Beruhigung der Wasseroberfläche und zum anderen dem Vorschub des Films. Sie sind bevorzugt mit glatter Oberfläche, zum Beispiel aus Edelstahl, ausgebildet. Die Walzen haben bevorzugt jeweils einen Drehantrieb und sind hinsichtlich der Drehgeschwindigkeit und Höhe einstellbar. Mit den Walzen 38 kann die Oberfläche des Wassers insbesondere stromab (links) ruhig gehalten und auch der Vorschub des Films stabilisiert werden. Bei Bedarf (in Abhängigkeit vom zu bedruckenden Gegenstand) kann mittels der Walzen 38 auch die Vorschubgeschwindigkeit des Films gegenüber der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers schneller oder langsamer eingestellt werden. Ersteres ist insbesondere dann ratsam, wenn der zu bedruckende Gegenstand sehr tief in das Becken eingetaucht werden muß oder auch, wenn der Gegenstand schnell eingetaucht werden muß. Eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit des Films relativ zur Strömungsgeschwindigkeit des Wassers verhindert dann ein Reißen des Films.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Walzen 38 vorgesehen, die zylinderförmig sind und jeweils unabhängig voneinander hinsichtlich vertikaler Position, Drehgeschwindigkeit und horizontalem Abstand einstellbar sind. Mit den Walzen 38 kann das Einspeisen des Dekor-Films 50 in den Druckbereich 40 gesteuert werden.
Fig. 6 zeigt zwei Roboter, mit denen zu bedruckende Gegenstände 40a, 40b, 40c durch das Becken 12 (entsprechend der Beschreibung anhand der Figuren 1 bis 5) bewegt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden also drei Gegenstände 40a, 40b, 40c gleichzeitig dekoriert.
Fig. 6 ist eine Stirnansicht in Richtung des Pfeiles A von Fig. 2. Links und rechts des Beckens 12 ist jeweils ein Roboter angeordnet, der von einem Rechner (nicht gezeigt) gesteuert wird. Die zu bedruckenden Gegenstände 40a, 40b, 40c hängen an einer Aufhängung 70, die von dem Roboter dreidimensional bewegbar ist. Der in Fig. 6 rechts des Beckens 12 angeordnete Roboter weist eine vertikale Säule 72 auf, der links angeordnete Roboter eine entsprechende vertikale Säule 72a. Die Säulen 72 bzw. 72a stehen auf Schienen 76 bzw. 76a, die fest am Boden verankert ist.
Die Säulen 72 bzw. 72a können in einer ersten Variante der Erfindung auf der Schiene 76 bzw. 76a in Richtung "x" verschoben werden. Die Richtung "x" verläuft in Fig. 6 senkrecht zur Zeichnungsebene, d.h. in den Figuren 1 bis 3 zwischen links und rechts (entsprechend der Richtung des Pfeiles "A" von Fig. 2). Die eingangs definierte Hauptbewegungsebene H ist in den Figuren 2 und 6 dargestellt.
Statt der vorstehend beschriebenen Bewegungsmöglichkeit der Säulen 72, 72a in Richtung "x" kann auch eine stationäre Anordnung der Säulen vorgesehen sein. In diesem Falle ist die Bewegung der Aufhängung 70 am Arm 74 bzw. 74a des Roboters komplizierter (siehe unten).
Nachfolgend wird nur der in Fig. 6 rechts angeordnete Roboter (Säule 72) näher beschrieben. Der links des Beckens 12 angeordnete Roboter arbeitet entsprechend.
Von der vertikal stehenden Säule 72 erstreckt sich horizontal ein Querträger 74 in Richtung über das Becken 12. Ein Motor 78 kann die Säule 72 entlang der Schiene 76 in Richtung der Achse "x" bewegen.
Am Querträger 74 sind Motoren 80a, 80b (vgl. Fig. 7) angeordnet, die zum einen eine Vertikalbewegung des Querträgers 74 in Richtung des Pfeiles P1 bewirken und zum anderen eine Bewegung des Schlittens 90 am Querträger 74 in Richtung des Pfeiles P2. Am Schlitten 90 ist ein vertikaler Träger 84 befestigt, an dem die Aufhängung 70 hängt.
Die Aufhängung 70 ist verschwenkbar, wie in den Figuren 6 und 8 gezeigt ist. Die Verschwenkung erfolgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Kolben/Zylinder-Anordnung 86, die zum Verschwenken der Aufhängung 70 eine Bewegung in Richtung des Pfeiles P3 ausführt. Die Verschwenkung kann mechanisch-manuell oder auch automatisch, rechnergesteuert mit einem geeigneten Antrieb erfolgen.
Die Roboter sind so mittels eines Rechners steuerbar, daß die zu dekorierenden Gegenstände 40a, 40b, 40c Bewegungen ausführen können mit Komponenten in Richtung der vertikalen z-Achse, der horizontalen x-Achse und der senkrecht zu der x- und der z-Achse stehenden horizontalen y-Achse. Weiterhin sind die Roboter so steuerbar, daß die zu bedruckenden Gegenstände auch Drehbewegungen ausführen können, und zwar beim dargestellten Ausführungsbeispiel einmal, um die horizontale o-Achse (vgl. Fig. 6) und zum anderen, um die m-Achse (Fig. 7). Bei der Drehung um die o-Achse gemäß Fig. 6 verschwenkt die gesamte Aufhängung 70. Bei der Drehung um die m-Achse gemäß Fig. 7 dreht der Gegenstand 40c um die m-Achse, die ortsfest in bezug auf die Aufhängung 70 ist.
Fig. 8 zeigt mit durchgezogenen Linien eine Ausgangsstellung der Aufhängung 70 mit daran hängenden, zu bedruckenden Gegenständen und mit gestrichelten Linien unterschiedliche Stellungen, die während des Tauchvorganges eingenommen werden können.
Die Roboter bewegen die Gegenstände beim Tauchvorgang im wesentlichen entlang der Hauptbewegungsebene H gemäß Fig. 2, also stromab der Walzen 38 und vor der Rolle 36. Sind die Roboter stationär angeordnet, d.h. stehen die Säulen 72, 72a fest auf dem Boden, so kann die Bewegung in Richtung der Hauptbewegungsebene H dadurch erfolgen, daß bei Drehung der Säule der Schlitten 90 in bezug auf den Querträger 74 bewegt wird.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Aufbringen eines Dekors auf einen Gegenstand, bei dem der Gegenstand (40a, 40b, 40c) in eine fließende Flüssigkeit getaucht wird, auf der das Dekor (51), gegebenenfalls auf einem abstützenden Film (50), schwimmt, um das Dekor auf den Gegenstand zu übertragen,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der zu dekorierende Gegenstand (40a, 40b, 40c) beim Tauchen so bewegt wird, daß seine Bewegung auch Komponenten quer zu seiner Hauptbewegungsebene (H) hat.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Gegenstand (40a, 40b, 40c) beim Tauchen gedreht wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Gestalt des Gegenstandes unter Verwendung eines Rechners erfaßt wird und daß der Rechner einen den Gegenstand beim Tauchen führenden Roboter (70, 72, 74) steuert.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Rechner auch Mittel (52, 66) steuert, um in der Flüssigkeit Strömungen zu erzeugen mit insbesondere Strömungskomponenten quer zur Hauptbewegungsebene (H).
  5. Vorrichtung zum Aufbringen eines Dekors (51) auf einen Gegenstand (40a, 40b, 40c) mit einem Becken (12), in dem eine Flüssigkeit enthalten ist, auf der das Dekor (51), gegebenenfalls auf einem abstützenden Film (50), schwimmt und mit einer Einrichtung (70, 72, 74) zum Eintauchen des Gegenstandes in die Flüssigkeit,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Einrichtung (70, 72, 74) zum Eintauchen den Gegenstand (40a, 40b, 40c) dreidimensional bewegt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Einrichtung (70, 72, 74) zum Eintauchen den Gegenstand (40a, 40b, 40c) dreht.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    ein Rechner vorgesehen ist zum Erfassen der Gestalt des Gegenstandes mittels einer Abtasteinrichtung, wobei der Rechner zumindest die Einrichtung (70, 72, 74) zum Eintauchen steuert.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Rechner auch Mittel (52) steuert, um in der Flüssigkeit Strömungen zu erzeugen, die unter anderem Strömungskomponenten quer zur Hauptbewegungsebene (H) des Gegenstandes haben.
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