EP2605909B1 - Vorrichtung und verfahren zum bedrucken von behältern - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum bedrucken von behältern Download PDF

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EP2605909B1
EP2605909B1 EP11745543.6A EP11745543A EP2605909B1 EP 2605909 B1 EP2605909 B1 EP 2605909B1 EP 11745543 A EP11745543 A EP 11745543A EP 2605909 B1 EP2605909 B1 EP 2605909B1
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EP
European Patent Office
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printing
containers
treatment
container
treatment stations
Prior art date
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EP11745543.6A
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EP2605909A1 (de
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Volker Till
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Till GmbH
Original Assignee
Till GmbH
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Publication date
Application filed by Till GmbH filed Critical Till GmbH
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Publication of EP2605909B1 publication Critical patent/EP2605909B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
    • B41J3/407—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
    • B41J3/4073—Printing on three-dimensional objects not being in sheet or web form, e.g. spherical or cubic objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/08—Machines
    • B41F15/0872—Machines for printing on articles having essentially cylindrical surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F17/00—Printing apparatus or machines of special types or for particular purposes, not otherwise provided for
    • B41F17/08—Printing apparatus or machines of special types or for particular purposes, not otherwise provided for for printing on filamentary or elongated articles, or on articles with cylindrical surfaces
    • B41F17/14—Printing apparatus or machines of special types or for particular purposes, not otherwise provided for for printing on filamentary or elongated articles, or on articles with cylindrical surfaces on articles of finite length
    • B41F17/18—Printing apparatus or machines of special types or for particular purposes, not otherwise provided for for printing on filamentary or elongated articles, or on articles with cylindrical surfaces on articles of finite length on curved surfaces of articles of varying cross-section, e.g. bottles, lamp glasses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
    • B41J3/407—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
    • B41J3/4073—Printing on three-dimensional objects not being in sheet or web form, e.g. spherical or cubic objects
    • B41J3/40733—Printing on cylindrical or rotationally symmetrical objects, e. g. on bottles

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for printing on containers, preferably by means of ink jet printing, on a preferably continuously rotating machine with treatment stations, which have the necessary for printing the container printheads.
  • Containers such as bottles and packages, are usually labeled so that consumer information can be attached. It is also known to apply markers or other information to the package with ink jet printers to allow for customizations that label printing does not allow. Such printing systems are monochrome and limited to a few printing dots per line.
  • a device in which the containers are each arranged on a mandrel serving as a container carrier during printing. With several printheads distributed around the mandrel, a colored print image consisting of several color sets is applied to the containers while rotating the mandrel.
  • the mandrels are provided on a circumferentially driven transport element, with which the containers are moved during printing on a transport path formed between a container inlet and a container outlet.
  • the DE 10 2007 050 490 A1 describes an apparatus and a method for printing containers with a plurality of print heads operating according to the principle of ink-jet printing, for producing partial print images of the print image to be applied to the container outer surface.
  • the containers are moved during printing by means of a transport element designed as a carousel, wherein the printing units arranged on the carousel are also moved.
  • the printheads for a printhead change are switched on and switched off in such a way that a printhead located in a printing position on the relevant container exits from the printing position out and another printhead is movable into the printing position.
  • the movement of the printheads takes place in the same horizontal plane in which the carousel rotates.
  • Object of the present invention is therefore to achieve a high printing performance in the printing of containers on a rotating machine with reliable function and high print quality.
  • A1 known plant is the multicolor printing of the container in each case in a single treatment station, so that a transfer and re-centering between the individual stations is not required.
  • the bottle always remains in its printing position and the angle of rotation is always known during the printing process. As a result, the printing precision can be increased significantly, especially with multi-color printing.
  • the containers are moved for printing in a direction substantially perpendicular to the transport direction of the rotating machine. Again, the assignment of container position and print head is much easier, since only the vertical displacement is taken into account.
  • the printing units can be made narrower so that much more printing units can be arranged on the rotating machine and the throughput of the system can be increased.
  • the treatment stations in the various levels on printheads means for crosslinking the ink by means of auxiliary power and / or a plasma torch or the like for the surface pre-treatment before printing on.
  • auxiliary power and / or a plasma torch or the like for the surface pre-treatment before printing on.
  • a turntable for receiving the containers and their rotation is provided within the treatment stations, which is driven in particular via a servo motor or a stepper motor.
  • the arranged on the turntable container can be guided past the fixed print head, when the print image is applied over the entire or a partial circumference of the container.
  • the turntable with the container standing thereon for example by means of a linear motor slidable along the inclined path.
  • the container only needs to be positioned and aligned once on the turntable.
  • a centering which fixes the container when lifting immovable in its position.
  • the centering is preferably placed on the container and is held on this by its own weight. This simple design ensures accurate alignment of the container with the printheads throughout the printing process.
  • a cover is provided within which the processing stations arranged in the different treatment levels are arranged, wherein the centering with the container is preferably guided and displaceable within the cover along the inclined path. This prevents the wind during rotation of the machine impairs the printing process and the application of the drops of paint on the container.
  • an aperture is provided according to the invention with which the cover can be closed.
  • the bezel is opened for the supply and removal of the containers and closed during the UV treatment, so that the print heads are shielded.
  • the invention also extends to methods for printing on containers, preferably by means of ink-jet printing, during the rotation of the preferably continuously rotating machine, in particular using the device described above.
  • treatment stations are provided on the rotating machine, which are essentially one above the other the printheads necessary for printing and optionally further facilities required for pre- and post-treatment of the containers in a preferably inclined by about 90 ° to the transport plane of the container web, wherein the containers are guided by moving along the inclined path to different treatment stations.
  • the containers After being guided to one of the treatment stations, the containers remain there for treatment and are moved to the next position only after completion of the treatment. This simplifies the assignment and control of the print heads, since during the printing process only the rotation of the containers induced via the turntable has to be taken into account. There is enough time during the rotation of the rotating machine to complete the treatment of the containers at the various treatment stations.
  • the position to be approached by the container is given electronically depending on the container design and design of the surface to be printed and is thus individually and flexibly adjustable.
  • the printing process is then offset a second time in the same plane and, if appropriate, carried out with a modified or correspondingly adapted image.
  • Fig. 1 illustrated apparatus for printing on containers has a carousel 21, which preferably circulates continuously and are fed via an inlet star 20, the containers to be printed.
  • rotational base of the carousel 21 is a plurality of, for example, fifty treatment stations 23 arranged side by side.
  • the treatment stations 23 rotate at the same speed as the carousel 21. After circulating in the direction of rotation indicated by the arrow R, the containers are removed again from the carousel 21 via an outlet star 22 and supplied for further processing.
  • an outlet star 22 is provided for further processing.
  • a container 1 in particular a bottle, arranged in the treatment stations 23 on a turntable 2, which can be rotated via a drive unit 3, in particular a servo motor or a stepping motor.
  • the turntable 2 is with the container thereon 1, for example, via a linear motor 13 along a direction inclined to the transport direction R of the carousel 21, in Fig. 2 shifted by a corresponding arrow indicated path B.
  • this web B is offset by 90 ° to the transport direction R of the carousel 21, so that the container 1 are vertically displaced relative to the rotating in the horizontal direction carousel 21.
  • the web B is inclined at a different angle to the direction of rotation R of the carousel 21, for example by 45 or 60 °, as long as provided in the individual treatment stations 23, explained in more detail below devices arranged substantially one above the other are.
  • the container 1 is held on the turntable 2 by means of a centering 10, which fixes the container 1 during lifting immovable in its position.
  • the Centering 10 can be placed on the container 1 and lies on this by its own weight.
  • the turntable 2 is mounted with its drive unit 3 via a mounting 12 on a transport element, in particular a linear motor 13 and can thus with the arranged on it container 1 vertically moved up and down and the superposed printing and treatment positions are supplied.
  • the drive system provides an electronic feedback to the plant control, so that an exact positioning of the container 1 at the treatment facilities 5 to 9 is allowed.
  • the position to be approached is determined by the shape of the container 1 and the design of the surface 4 to be printed and predetermined by the system controller.
  • the printed image can be flexibly changed during operation, so that, for example, on each container 1 another image can be printed.
  • the centering 10 rests solely by its own weight on the container 1.
  • the vertical movement of the container 1 and arranged on it centering 10 is guided over a longitudinal guide, not shown, within a trained example as a protective cover 14.
  • the driven by the rotating container 1 with rotatable centering 10 is connected via a pivot bearing 11 with the longitudinal guide, not shown.
  • the cover 14 protects the printing process against the wind generated during the rotation of the carousel 21, and is open in the area of the container change, so that the container 1 can be easily inserted into the treatment station 23 and removed therefrom.
  • the container 1 is first by means of the linear motor 13 vertically to a position B ( Fig. 2B ), in which By means of one or more plasma torches (s) 5 an activation and cleaning of the container surface takes place in the area 4 to be printed.
  • the container 1 is in this case rotated by means of the turntable 2 at least once about its axis, so that the entire circumference of the container 1 can be treated.
  • the position of the plasma torch 5 depends on the container shape and the image to be printed and is electronically adjusted by suitable software based on the image information.
  • the container 1 After surface treatment in position B, the container 1 is moved to position D (FIG. Fig. 2D ), in which, again during at least one rotation of the container 1, one or two colors are applied via corresponding inkjet printheads 7.
  • the container 2 is moved to the position C (FIG. Fig. 2C ) is lowered, in which by means of a UV treatment 6 or other suitable auxiliary energy hardening and crosslinking of the printing inks or pinning (partial drying of the ink) is achieved.
  • the container 1 is moved to the position E (if required). Fig. 2E ), in which by means of the print heads 8 more colors are applied to the printing area 4. After printing, in turn curing or pinning of the printing inks takes place by UV irradiation at position C in the device 6. If further colors are required, the container 1 is then moved by means of the linear motor 13 into the position F (FIG. Fig. 2F ) method, in which 9 further colors are applied by means of printheads. Subsequently, a UV curing takes place again in the device 6.
  • printhead stations 7, 8 and 9 are each a in Fig. 3 closer aperture 15, in particular a sliding panel, sealed, which opens during the movement of the turntable 2 in the corresponding printing position. This prevents accidental curing of the ink on the printheads 7-9 by the UV irradiation, since in the activation of the UV treatment 6 at position C, all printheads 7-9 are shielded.
  • the pixel density can be selectively increased at the positions D, E and / or F.
  • the order of arrangement of the individual levels can also vary in order to achieve the shortest possible sum of the travel paths or to obtain better accessibility to components.
  • the turntable 2 is returned to the container 1 again in the container exchange position A and can be removed after a round about the carousel 21 via the outlet star 22 from the machine.
  • the container 1 When lowering the container 1 in the container exchange position A, the container 1 is automatically released from the centering 10 and can be removed through the outlet star 22.
  • the container exchange position A is in the same plane for the inlet and the outlet.
  • Fig. 3 the construction of a printing station is shown in more detail, wherein a plurality of print heads 7a, 7b, 7c are arranged in a plane. Same as above described an arrangement in several, substantially superimposed planes possible.
  • the printing station is held on guide rods 16, which also the vertical displacement of the turntable 2 and arranged thereon, in Fig. 3 lead container 1, not shown.
  • the centering 10 with a above the printing station arranged weight 17, which is connected to the pivot bearing 11 via a rod 18, weighted.
  • the protective cover 14 has at its lower end in particular designed as a sliding panel aperture 15, with which the protective cover 14 can be closed. During rotation, the protective cover 14 provides protection against drafts and serves as a housing for the extraction of aerosols.
  • the printheads 7a, 7b, 7c are protected from the UV radiation when the curing takes place in the UV irradiation unit 6.
  • the UV radiator 19 of the UV irradiation unit 6 and the plasma torch 5 are arranged in one plane. Again, as described above, an arrangement in several levels is possible.
  • Fig. 4 schematically shows the processing sequence when using a treatment station, as in Fig. 3 is shown.
  • the container 1 (bottle) is inserted and sucked by means of negative pressure on the turntable 2 ( Fig. 4A ).
  • the container 1 is first lifted into the centering and then rotates with the turntable 2 and is pretreated with plasma.
  • the turntable 2 is raised with the container 1 in the protective cover 14, rotated there and printed by means of the print heads 7a, 7b, 7c ( Fig. 4B ).
  • the slide shutter 15 is open.
  • the turntable 2 is lowered and the aperture 15 is closed ( Fig. 4C ).
  • the container 1 is rotated and the color is cured by means of the UV radiator 19 or subjected to pinning when applying further colors.
  • the UV lamps 19 are provided in one or more fixed, not co-rotating UV irradiation unit (s) 6 on the circumference of the carousel 21.
  • the diaphragms 15 are provided at the printing stations to prevent hardening of the ink at the nozzles of the print heads.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bedrucken von Behältern, vorzugsweise mittels Tintenstrahldruck, auf einer vorzugsweise kontinuierlich rotierenden Maschine mit Behandlungsstationen, welche die zum Bedrucken der Behälter notwendigen Druckköpfe aufweisen.
  • Behälter, wie Flaschen und Verpackungen, werden üblicherweise mit Etiketten versehen, damit Verbraucherinformationen angebracht werden können. Es ist auch bekannt, mit Tintenstrahldruckern Markierungen oder andere Informationen auf die Verpackung aufzubringen, um Individualisierungen zu ermöglichen, die der Etikettendruck nicht erlaubt. Solche Drucksysteme arbeiten einfarbig und sind auf wenige Druckpunkte pro Zeilen beschränkt.
  • Um einen mehrfarbigen Druck mittels Tintenstrahldruckern auf Behälter aufzubringen, werden mehrere einfarbig arbeitende Druckköpfe nacheinander und entsprechend versetzt so angeordnet, dass abhängig von der Anzahl der Farben ein immer gleichmäßiger Abstand zwischen den einzelnen Druckpunkten erreicht wird. Dies ist mit einer Justage an einer Maschine mit mehreren fest nacheinander angeordneten Druckköpfen möglich. Das Verpackungsmaterial und die Druckköpfe werden dabei mit konstanter Geschwindigkeit aneinander vorbei geführt. Die Leistung einer solchen Maschine ist daher abhängig von der Druckgeschwindigkeit eines jeweiligen Druckkopfes. Dies ist zwar praktikabel für saugfähige Verpackungsmaterialien, bei anderen Werkstoffen, wie Metallen, Glas oder Kunststoff, muss dagegen die Farbe entweder durch Wärme getrocknet oder mittels UV- oder Elektronenstrahlen durch Vernetzung gehärtet werden. Dieser Vorgang ist nach dem Druck jedes Druckfarbenlayers anzuwenden, was die Länge solcher Maschinen erhöht. Will man die Leistung erhöhen, so sind entweder mehrere Drucksysteme parallel zu schalten oder es muss eine andere Anordnung gewählt werden.
  • Bei der in der DE 10 2008 049 241 A1 beschriebenen Vorrichtung zum Aufbringen eines mehrfarbigen Druckbildes auf einen Behälter sind mehrere Module hintereinandergeschaltet" in denen verschiedene Behandlungsschritte, wie Vorbehandlung, Bedruckung, Trocknung und Überprüfung durchgeführt werden. Die Behälter werden von einem Modul zum nächsten übergeben, so dass jeweils eine neue Positionierung und Justage erforderlich ist. Dies beeinträchtigt die Genauigkeit des Druckbildes und verringert die Durchlaufgeschwindigkeit.
  • Aus der WO 2004/009360 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei welcher die Behälter beim Bedrucken jeweils auf einem als Behälterträger dienenden Dorn angeordnet sind. Mit mehreren um den Dorn verteilten Druckköpfen wird unter Drehen des Dorns ein aus mehreren Farbsätzen bestehendes farbiges Druckbild auf die Behälter aufgebracht. Die Dorne sind an einem umlaufend angetriebenen Transportelement vorgesehen, mit dem die Behälter beim Bedrucken auf einer zwischen einem Behältereinlauf und einem Behälterauslauf gebildeten Transportstrecke bewegt werden.
  • Die DE 10 2007 050 490 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bedrucken von Behältern mit mehreren nach dem Tintenstrahldruckprinzip arbeitenden Druckköpfen zur Erzeugung von Teildruckbildern des auf die Behälteraußenfläche aufzubringenden Druckbildes. Die Behälter werden während des Bedruckens mittels eines als Karussell ausgestalteten Transportelementes bewegt, wobei die auf dem Karussell angeordneten Druckwerke mit bewegt werden. Um die Teildruckbilder mit den einzelnen Druckköpfen eines Druckwerkes auf die Behälter aufzubringen, werden die Druckköpfe für einen Druckkopfwechsel derart zugeschaltet und weggeschaltet, dass ein in einer Druckposition an dem betreffenden Behälter befindlicher Druckkopf aus der Druckposition heraus und ein weiterer Druckkopf in die Druckposition hinein bewegbar ist. Die Bewegung der Druckköpfe erfolgt in der gleichen horizontalen Ebene, in welcher das Karussell rotiert.
  • Die industrielle Nutzung aller bisher diskutierten Anlagen soll bei hohen Leistungen, beispielsweise in Flaschenabfüllanlagen mit bis zu 36.000 Flaschen pro Stunde erfolgen. Hierbei werden die Flaschen und damit auch der Druckkopf mit einer Geschwindigkeit von ca. 1,5 m/s transportiert, so dass die Farbtropfen einer Luftströmung ausgesetzt werden, welche die Druckqualität beeinträchtigen kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei der Bedruckung von Behältern auf einer rotierenden Maschine bei zuverlässiger Funktion und hoher Druckqualität eine hohe Druckleistung zu erzielen.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die Druckköpfe und gegebenenfalls weitere zur Vor- und Nachbehandlung der Behälter erforderliche Einrichtungen im Wesentlichen übereinander in einer zur Transportebene der Behälter vorzugsweise um etwa 90° geneigten Bahn angeordnet sind, und dass die Maschine Transportelemente zum Verschieben der Behälter entlang der geneigten Bahn aufweist.
  • Im Gegensatz zu der aus der DE 10 2008 049 241 A1 bekannten Anlage erfolgt die mehrfarbige Bedruckung der Behälter jeweils in einer einzigen Behandlungsstation, so dass eine Übergabe und Neuzentrierung zwischen den einzelnen Stationen nicht erforderlich ist. Zudem verbleibt die Flasche immer in ihrer Druckposition und der Rotationswinkel ist während des Druckprozesses immer bekannt. Dadurch lässt sich die Druckpräzision gerade bei mehrfarbigem Druck deutlich erhöhen.
  • Anders als bei der aus der DE 10 2007 050 490 A1 bekannten Anlage werden die Behälter zur Bedruckung in einer zur Transportrichtung der rotierenden Maschine im Wesentlichen senkrechten Richtung verschoben. Auch hier wird die Zuordnung von Behälterposition und Druckkopf wesentlich erleichtert, da lediglich die vertikale Verschiebung zu berücksichtigen ist. Außerdem lassen sich die Druckwerke schmaler gestalten, so dass wesentlich mehr Druckwerke auf der rotierenden Maschine angeordnet werden können und sich der Durchsatz der Anlage erhöhen lässt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Behandlungsstationen in den verschiedenen Ebenen Druckköpfe, eine Einrichtung zum Vernetzen der Farbe mittels Hilfsenergie und/oder einen Plasmabrenner oder dergleichen für die Oberflächenvorbehandlung vor dem Bedrucken auf. Damit kann in einer Behandlungsstation das gewünschte mehrfarbige Druckbild vollständig aufgebracht werden.
  • Liegen der Ein- und Auslauf der Behandlungsstationen in einer Ebene, so können die Übergabe zwischen den einzelnen Behandlungsstationen und der Gesamtaufbau der Maschine vereinfacht werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist ein Drehteller zur Aufnahme der Behälter und deren Rotation innerhalb der Behandlungsstationen vorgesehen, der insbesondere über einen Servomotor oder einen Schrittmotor angetrieben wird. Der auf dem Drehteller angeordnete Behälter kann so an dem feststehenden Druckkopf vorbeigeführt werden, wenn das Druckbild über den gesamten oder einen Teilumfang des Behälters aufgebracht wird.
  • In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass der Drehteller mit dem darauf stehenden Behälter beispielsweise mittels eines Linearmotors entlang der geneigten Bahn verschiebbar ist. Somit muss der Behälter lediglich ein einziges Mal auf dem Drehteller positioniert und ausgerichtet werden.
  • Hierzu ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Zentrierung vorgesehen, die den Behälter beim Anheben unverrückbar in seiner Position fixiert. Die Zentrierung ist vorzugsweise auf den Behälter aufsetzbar und wird auf diesem durch ihr Eigengewicht gehalten. Mit dieser einfachen Gestaltung wird eine genaue Ausrichtung des Behälters zu den Druckköpfen während des gesamten Druckvorgangs gewährleistet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Abdeckung vorgesehen, innerhalb welcher die in den verschiedenen Behandlungsebenen angeordneten Behandlungsstationen angeordnet sind, wobei die Zentrierung mit dem Behälter vorzugsweise innerhalb der Abdeckung entlang der geneigten Bahn geführt und verschiebbar ist. Dadurch wird verhindert, dass der Fahrtwind bei der Rotation der Maschine den Druckvorgang und das Aufbringen der Farbtropfen auf den Behälter beeinträchtigt.
  • Um zu verhindern, dass die Farbe an den Druckköpfen während der UV-Härtung aushärtet, ist erfindungsgemäß eine Blende vorgesehen, mit welcher die Abdeckung verschließbar ist. Die Blende wird für die Zufuhr und Entnahme der Behälter geöffnet und während der UV-Behandlung geschlossen, so dass die Druckköpfe abgeschirmt sind.
  • Die Erfindung erstreckt sich auch auf Verfahren zum Bedrucken von Behältern, vorzugsweise mittels Tintenstrahldruck, während der Rotation der vorzugsweise kontinuierlich laufenden rotierenden Maschine, insbesondere unter Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung. Erfindungsgemäß sind auf der rotierenden Maschine Behandlungsstationen vorgesehen, die im Wesentlichen übereinander die zum Drucken notwendigen Druckköpfe und gegebenenfalls weitere zur Vor- und Nachbehandlung der Behälter erforderliche Einrichtungen in einer zur Transportebene der Behälter vorzugsweise um etwa 90 ° geneigten Bahn aufweisen, wobei die Behälter durch Verschieben entlang der geneigten Bahn an verschiedene Behandlungsstationen geführt werden.
  • Vorzugsweise verweilen die Behälter, nachdem sie an eine der Behandlungsstationen geführt wurden, dort zur Behandlung und werden erst nach Abschluss der Behandlung an die nächste Position verfahren. Dies vereinfacht die Zuordnung und Ansteuerung der Druckköpfe, da während des Druckvorgangs lediglich die über den Drehteller induzierte Rotation der Behälter berücksichtigt werden muss. Während des Umlaufs der rotierenden Maschine bleibt genügend Zeit, um die Behandlung der Behälter an den verschiedenen Behandlungsstationen abzuschließen.
  • Die jeweils vom Behälter anzufahrende Position wird elektronisch je nach Behälterdesign und Design der zu bedruckenden Fläche vorgegeben und ist so individuell und flexibel einstellbar.
  • Zur Erhöhung der Pixeldichte der Bedruckung innerhalb einer Ebene werden in Weiterbildung der Erfindung Zwischenpositionen angefahren. Der Druckvorgang wird dann in derselben Ebene ein zweites Mal versetzt und gegebenenfalls mit verändertem oder entsprechend angepasstem Bild durchgeführt.
  • Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    schematisch eine Draufsicht auf eine Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
    Fig. 2A-2F
    schematisch den zu bedruckenden Behälter an verschiedenen Positionen einer Behandlungsstation,
    Fig. 3A
    schematisch eine Seitenansicht einer Behandlungsstation gemäß einer zweiten Ausführungsform mit in einer Ebene vorgesehenen Druckköpfen,
    Fig. 3B
    die Behandlungsstation gemäß Fig. 3A von vorne,
    Fig. 3C
    schematisch eine Draufsicht auf die Behandlungsstation mit geöffneter Blende,
    Fig. 3D
    schematisch einen Schnitt entlang der Linie D-D in Fig. 3B,
    Fig. 4A-C
    schematisch die Bearbeitungsfolge in einer Behandlungsstation gemäß Fig. 3,
    Fig. 5
    schematisch eine Draufsicht auf eine Vorrichtung gemäß einer abgewandelten Ausführungsform.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum Bedrucken von Behältern weist ein Karussell 21 auf, das vorzugsweise kontinuierlich umläuft und dem über einen Einlaufstern 20 die zu bedruckenden Behälter zugeführt werden. Auf einer nicht dargestellten Rotationsbasis des Karussells 21 ist eine Vielzahl von beispielsweise fünfzig Behandlungsstationen 23 nebeneinander angeordnet.
  • Die Behandlungsstationen 23 rotieren mit derselben Geschwindigkeit wie das Karussell 21. Nach einem Umlauf in der durch den Pfeil R angedeuteten Rotationsrichtung werden die Behälter über einen Auslaufstern 22 wieder aus dem Karussell 21 entnommen und der weiteren Verarbeitung zugeführt. Selbstverständlich ist es möglich, über den Umfang des Karussells 21 mehrere einander zugeordnete Ein- und Auslaufsterne 20, 22 vorzusehen, soweit zwischen diesen ein ausreichender Abstand zur Durchführung aller Druck- und Behandlungsschritte in den Behandlungsstationen 23 gegeben ist.
  • Wie in Fig. 2 dargestellt ist, wird ein Behälter 1, insbesondere eine Flasche, in den Behandlungsstationen 23 auf einem Drehteller 2 angeordnet, der über ein Antriebseinheit 3, insbesondere einen Servomotor oder einen Schrittmotor, gedreht werden kann. Der Drehteller 2 wird mit dem darauf stehenden Behälter 1 beispielsweise über einen Linearmotor 13 entlang einer zur Transportrichtung R des Karussells 21 geneigten, in Fig. 2 durch einen entsprechenden Pfeil angedeuteten Bahn B verschoben. Üblicherweise und so auch bei der dargestellten Ausführungsform ist diese Bahn B um 90° zu der Transportrichtung R des Karussells 21 versetzt, so dass die Behälter 1 gegenüber dem in horizontaler Richtung rotierenden Karussell 21 vertikal verschoben werden. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, dass die Bahn B auch in einem anderen Winkel zur Rotationsrichtung R des Karussells 21 geneigt ist, beispielsweise um 45 oder 60°, solange die in den einzelnen Behandlungsstationen 23 vorgesehenen, unten näher erläuterten Einrichtungen im Wesentlichen übereinander angeordnet sind.
  • Der Behälter 1 wird auf den Drehteller 2 mithilfe einer Zentrierung 10 gehalten, die den Behälter 1 beim Anheben unverrückbar an seiner Position fixiert. Die Zentrierung 10 ist auf den Behälter 1 aufsetzbar und liegt auf diesem durch ihr Eigengewicht auf.
  • Der Drehteller 2 ist mit seiner Antriebseinheit 3 über eine Befestigung 12 an einem Transportelement, insbesondere einem Linearmotor 13 angebracht und kann so mit dem auf ihm angeordneten Behälter 1 vertikal auf und ab bewegt und den übereinander liegenden Druck- und Behandlungspositionen zugeführt werden. Das Antriebssystem liefert eine elektronische Rückmeldung an die Anlagensteuerung, so dass eine exakte Positionierung der Behälter 1 an den Behandlungseinrichtungen 5 bis 9 erlaubt wird. Hierbei wird die anzufahrende Position durch die Form des Behälters 1 und das Design der zu bedruckenden Fläche 4 bestimmt und entsprechend von der Anlagensteuerung vorgegeben. Das Druckbild kann flexibel während des laufenden Betriebs geändert werden, so dass bspw. auf jeden Behälter 1 ein anderes Bild aufgedruckt werden kann.
  • Bei der vertikalen Bewegung wird der Behälter 1 auf dem Drehteller 2 über die Zentrierung 10 automatisch zentriert, wobei die Zentrierung 10 allein durch ihr Eigengewicht auf dem Behälter 1 aufliegt. Die vertikale Bewegung des Behälters 1 und der auf ihm angeordneten Zentrierung 10 wird über eine nicht dargestellte Längsführung innerhalb einer beispielsweise als Schutzzylinder ausgebildeten Abdeckung 14 geführt. Die durch den drehenden Behälter 1 mit angetriebene drehbare Zentrierung 10 ist dabei über ein Drehlager 11 mit der nicht dargestellten Längsführung verbunden. Die Abdeckung 14 schützt den Druckvorgang vor dem Fahrtwind, der bei der Rotation des Karussells 21 erzeugt wird, und ist im Bereich des Behälterwechsels offen, so dass die Behälter 1 einfach in die Behandlungsstation 23 eingebracht und aus dieser entnommen werden können.
  • Nach der Übergabe des Behälters 1 von dem Einlaufstern 20 in die in Fig. 2A dargestellte Behälterwechselposition A wird der Behälter 1 zunächst mittels des Linearmotors 13 vertikal zu einer Position B (Fig. 2B) verfahren, in welcher mittels eines oder mehrerer Plasmabrenner(s) 5 eine Aktivierung und Reinigung der Behälteroberfläche in dem zu bedruckenden Bereich 4 erfolgt. Der Behälter 1 wird hierbei mittels des Drehtellers 2 wenigstens einmal um seine Achse gedreht, so dass der gesamte Umfang des Behälters 1 behandelt werden kann. Die Position des Plasmabrenners 5 hängt von der Behälterform und dem aufzudruckenden Bild ab und wird durch eine geeignete Software unter Zugrundelegung der Bildinformation elektronisch eingestellt.
  • Nach der Oberflächenbehandlung in Position B wird der Behälter 1 zu der Position D (Fig. 2D) verschoben, in der, wiederum bei während wenigstens einer Rotation des Behälters 1, eine oder zwei Farben über entsprechende Tintenstrahldruckköpfe 7 aufgebracht werden.
  • Anschließend wird der Behälter 2 zu der Position C (Fig. 2C) abgesenkt, in welcher mittels einer UV-Behandlung 6 oder anderer geeigneter Hilfsenergie ein Aushärten und Vernetzen der Druckfarben oder ein Pinning (teilweises Antrocknen der Farbe) erreicht wird.
  • Ist eine Bedruckung mit weiteren Farben erwünscht so wird der Behälter 1 bei Bedarf zu der Position E (Fig. 2E) angehoben, in welcher mittels der Druckköpfe 8 weitere Farben auf den Druckbereich 4 aufgebracht werden. Nach der Bedruckung erfolgt wiederum ein Aushärten oder Pinning der Druckfarben durch UV-Bestrahlung an Position C in der Einrichtung 6. Sofern noch weitere Farben benötigt werden, wird der Behälter 1 dann mittels des Linearmotors 13 in die Position F (Fig. 2F) verfahren, in welcher mittels Druckköpfen 9 weitere Farben aufgebracht werden. Anschließend erfolgt erneut eine UV-Aushärtung in der Einrichtung 6.
  • Die in der Schutzabdeckung 14 angeordneten Druckkopfstationen 7, 8 und 9 werden jeweils über eine in Fig. 3 näher dargestellte Blende 15, insbesondere eine Schiebeblende, abgedichtet, die sich bei der Bewegung des Drehtellers 2 in die entsprechende Druckposition öffnet. Hierdurch wird ein ungewolltes Aushärten der Farbe an den Druckköpfen 7-9 durch die UV-Bestrahlung verhindert, da bei der Aktivierung der UV-Behandlung 6 an Position C alle Druckköpfe 7-9 abgeschirmt sind.
  • Durch eine geringfügige Verschiebung des Drehtellers 2 mit Hilfe des Linearmotors 13 und erneute Bedruckung mittels der Druckköpfe 7 kann die Pixeldichte an den Positionen D, E und/oder F gezielt erhöht werden.
  • Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, dass nebeneinander liegende Stationen nicht unbedingt nacheinander und auch nicht alle Behandlungsstationen angefahren werden müssen. Vielmehr kann die Reihenfolge nach Bedarf durch die Anlagensteuerung vorgegeben werden.
  • Auch die Reihenfolge der Anordnung der einzelnen Ebenen kann variieren, um eine möglichst kurze Summe der Verfahrwege zu erreichen oder bessere Zugänglichkeit zu Komponenten zu erhalten.
  • Schließlich wird der Drehteller 2 mit dem Behälter 1 wieder in die Behälteraustauschposition A zurückgeführt und kann nach einem Umlauf um das Karussell 21 über den Auslaufstern 22 aus der Maschine entnommen werden.
  • Bei Absenken des Behälters 1 in die Behälteraustauschposition A wird der Behälter 1 automatisch von der Zentrierung 10 freigegeben und kann durch den Auslaufstern 22 entnommen werden. Die Behälteraustauschposition A liegt für den Einlauf und den Auslauf in derselben Ebene.
  • In Fig. 3 ist der Aufbau einer Druckstation näher dargestellt, wobei mehrere Druckköpfe 7a, 7b, 7c in einer Ebene angeordnet sind. Ebenso ist wie oben beschrieben eine Anordnung in mehreren, im Wesentlichen übereinander liegenden Ebenen möglich.
  • Die Druckstation wird an Führungsstangen 16 gehalten, die auch die vertikale Verschiebung des Drehtellers 2 und des darauf angeordneten, in Fig. 3 nicht dargestellten Behälters 1 führen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Zentrierung 10 mit einem oberhalb der Druckstation angeordneten Gewicht 17, das mit dem Drehlager 11 über eine Stange 18 verbunden ist, beschwert. Die Schutzabdeckung 14 weist an ihrem unteren Ende die insbesondere als Schiebeblende ausgebildete Blende 15 auf, mit welcher die Schutzabdeckung 14 verschlossen werden kann. Während der Rotation bietet die Schutzabdeckung 14 einen Schutz gegen Zugluft und dient als Gehäuse für die Absaugung von Aerosolen. Gleichzeitig werden die Druckköpfe 7a, 7b, 7c vor der UV-Strahlung geschützt, wenn das Aushärten in der UV-Bestrahlungseinheit 6 erfolgt.
  • Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind der UV-Strahler 19 der UV-Bestrahlungseinheit 6 und der Plasmabrenner 5 in einer Ebene angeordnet. Auch hier ist wie oben beschrieben eine Anordnung in mehreren Ebenen möglich.
  • Fig. 4 zeigt schematisch die Bearbeitungsfolge bei Verwendung einer Behandlungsstation, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist.
  • Zunächst wird bei abgesenktem Drehteller 2 der Behälter 1 (Flasche) eingesetzt und mittels Unterdruck auf dem Drehteller 2 angesaugt (Fig. 4A). Der Behälter 1 wird zunächst in die Zentrierung gehoben und rotiert dann mit dem Drehteller 2 und wird mit Plasma vorbehandelt. Anschließend wird der Drehteller 2 mit dem Behälter 1 in die Schutzabdeckung 14 angehoben, dort gedreht und mittels der Druckköpfe 7a, 7b, 7c bedruckt (Fig. 4B). Hierbei ist die Schieberblende 15 offen. Anschließend wird der Drehteller 2 abgesenkt und die Blende 15 geschlossen (Fig. 4C). Der Behälter 1 wird rotiert und die Farbe wird mittels des UV-Strahlers 19 gehärtet oder bei Aufbringen weiterer Farben einem Pinning unterzogen. Der Vorgang Blende öffnen, Behälter heben (entweder in die selbe Ebene wie vorher oder in eine andere weitere nicht dargestellte Ebene), weiterer Druckvorgang, Absenken zur UV Ebene würde sich dann so oft, wie programmiert wiederholen. Zum Schluss wird nach der letzten UV-Behandlung der Behälter 1 zur Ausgabeebene abgesenkt, entnommen und die Blende 15 für den nächsten Zyklus geöffnet.
  • Bei der in Fig. 5 dargestellten, abgewandelten Ausführungsform sind die UV-Strahler 19 in einer oder mehreren feststehenden, nicht mitrotierenden UV-Bestrahlungseinheit(en) 6 am Umfang des Karussells 21 vorgesehen. Auch bei dieser Variante sind an den Druckstationen die Blenden 15 vorgesehen, um ein Aushärten der Farbe an den Düsen der Druckköpfe zu vermeiden.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Behälter
    2
    Drehteller
    3
    Antriebseinheit
    4
    Druckbereich
    5
    Plasmabrenner
    6
    UV-Bestrahlungseinheit
    7
    Druckkopf
    7a, 7b, 7c
    Druckköpfe
    8
    Druckkopf
    9
    Druckkopf
    10
    Zentrierung
    11
    Drehlager
    12
    Befestigung
    13
    Linearmotor
    14
    Schutzabdeckung
    15
    Blende
    16
    Führungsstangen
    17
    Gewicht
    18
    Stange
    19
    UV-Strahler
    20
    Einlaufstern
    21
    Karussell
    22
    Auslaufstern
    23
    Behandlungsstation
    R
    Drehrichtung der Vorrichtung
    B
    Bahn der Behandlungseinheit

Claims (14)

  1. Vorrichtung zum Bedrucken von Behältern (1), vorzugsweise mittels Tintenstrahldruck, auf einer rotierenden Maschine mit Behandlungsstationen (23), welche die zum Bedrucken der Behälter (1) notwendigen Druckköpfe (7-9) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckköpfe (7-9) und ggf. weitere zur Vor- und Nachbehandlung der Behälter (1) erforderliche Einrichtungen (5, 6) im Wesentlichen übereinander in einer zur Transportebene der Behälter (1) vorzugsweise um etwa 90 Grad geneigten Bahn (B) angeordnet sind, und dass die Maschine Transportelemente zum Verschieben der Behälter (1) entlang der geneigten Bahn (B) aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsstationen (23) in den verschiedenen Ebenen Druckköpfe (7-9), Einrichtungen (6) zum Vernetzen der Farbe mittels Hilfsenergie und/oder einen Plasmabrenner (5) oder dgl. für die Oberflächenvorbehandlung vor dem Bedrucken aufweisen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein- und Auslauf der Behandlungsstationen (23) in einer Ebene liegt.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen mit einer Antriebseinheit (3), insbesondere einem Servomotor oder einem Schrittmotor, versehenen Drehteller (2) zur Aufnahme der Behälter (1) und deren Rotation innerhalb der Behandlungsstationen (23).
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehteller (2) mit dem darauf stehenden Behälter (3) bspw. mittels eines Linearmotors (13) entlang der geneigten Bahn (B) verschiebbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zentrierung (10), die den Behälter (1) beim Anheben in seiner Position fixiert.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierung (10) auf den Behälter (1) aufsetzbar ist und diesen durch ihr Eigengewicht und/oder ein zusätzliches Gewicht (17) an seiner Position fixiert.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Abdeckung (14), welche die in den verschiedenen Behandlungsebenen angeordneten Behandlungsstationen (23) abdeckt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Blende (15), mit welcher die Abdeckung (14) verschließbar ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierung (10) mit dem Behälter (1) innerhalb der Abdeckung (14) entlang der geneigten Bahn (B) verschiebbar ist.
  11. Verfahren zum Bedrucken von Behältern, vorzugsweise mittels Tintenstrahldruck, während der Rotation einer vorzugsweise kontinuierlich laufenden rotierenden Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass auf der rotierenden Maschine Behandlungsstationen angeordnet sind, die im Wesentlichen übereinander die zum Drucken notwendigen Druckköpfe und ggf. weitere zur Vor- und Nachbehandlung der Behälter erforderliche Einrichtungen in einer zur Transportebene der Behälter vorzugsweise um etwa 90 Grad geneigten Bahn aufweisen, und dass die Behälter durch Verschieben entlang der geneigten Bahn an verschiedene Behandlungsstationen geführt werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter, nachdem sie an eine der Behandlungsstationen geführt wurden, dort zur Behandlung verweilen und erst nach Abschluss der Behandlung an die nächste Position verfahren werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die anzufahrende Position elektronisch je nach Behälterdesign und Design der zu bedruckenden Fläche vorgegeben wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Pixeldichte der Bedruckung innerhalb einer Ebene Zwischenpositionen angefahren werden und der Druckvorgang in derselben Ebene ein zweites Mal versetzt mit ggf. verändertem oder entsprechend angepasstem Bild durchgeführt wird.
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