EP3411240B1 - Druckverfahren und druckvorrichtung - Google Patents

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EP3411240B1
EP3411240B1 EP17702870.1A EP17702870A EP3411240B1 EP 3411240 B1 EP3411240 B1 EP 3411240B1 EP 17702870 A EP17702870 A EP 17702870A EP 3411240 B1 EP3411240 B1 EP 3411240B1
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EP
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printed
axis
chassis
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    • B41J2203/011—Inspecting the shape or condition, e.g. wrinkled or warped, of a medium to be printed before printing on it

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for printing a large area, in particular a large area located on a substrate that cannot be fed to a printing device.
  • a large area located on a substrate that cannot be fed to a printing device.
  • Examples of such surfaces are building walls, walls of trucks or railway wagons, surfaces on containers or even entire side walls of ships.
  • the FR 2 601 265 A1 describes such a method in which the print head is movably attached to a first axis along a printing path, the first axis being attached to a frame movable in the horizontal x-direction, and wherein the surface is printed by the sequential printing of the printing paths.
  • the vertical distance of a reference point of the device is determined at several points distributed over the printing path to the surface to be printed and the vertical distance of the print head from the surface to be printed is set at the points distributed over the printing path according to a previously recorded measurement value. Similar processes are also shown by FR 2 735 420 A1 and the EP 2 644 392 A1 .
  • Inkjet printers are widespread, the color to be applied being an ink which spray ink drop by drop onto the substrate via nozzles that are controlled by a controller.
  • nozzles that are controlled by a controller.
  • Several nozzles for different colors can be arranged next to one another in the printhead, with which multicolor printing is possible.
  • the printing plane usually corresponds to the horizontal. Because of the feed, the substrate must be flexible at least in the longitudinal direction.
  • Flatbed printers are also known.
  • the substrate is stretched in a bed, the printing table.
  • the print head is attached to a cross table, which makes the print head itself in both directions Level is movable.
  • Level is movable.
  • the distance between the printing head in the spatial direction i.e. orthogonal to the plane spanned by the x and y directions and here and below called the z direction, constant and precisely defined. This distance is important to get a clean print image.
  • the ink nozzles are focused at this distance.
  • printers have become known with which it should be possible to print on walls.
  • These printers use print heads from commercially available inkjet printers, which are attached to an axis so as to be movable in one direction, here and in the following named vertical direction or y-direction.
  • This axis is fastened to a chassis, the chassis being movable in a direction essentially orthogonal to the vertical direction, here and hereinafter referred to as the horizontal direction or the x-direction.
  • the printing principle corresponds to that of the large format printer described first:
  • the vertical direction of the print head is realized by its up and down movement in the y-direction, while the horizontal direction is realized by the movement of the chassis in the x-direction.
  • the printhead now prints a vertical path with an extension in the y-direction given by the printhead, i.e. with a web width in the horizontal direction.
  • the chassis is moved past a wall in the x-direction while the print head remains in the upper or lower end position.
  • the y-axis consists of a profile of a finite length of usually 2 m, the print head movement along this axis taking place via a toothed belt. This means that the length of the y-axis cannot initially be extended, or can only be extended with great effort.
  • the fastening and design of the stability of the y-axis is designed for this length, so that an extension of the axis would lead to a very unsatisfactory print image due to mechanical instability and associated fluctuations in the x and z directions of the y axis.
  • the walls of buildings are rarely aligned exactly perpendicular to the ground, but are usually inclined relative to the ground.
  • the inclination is only small angular dimensions of a few degrees. Above a room height of usually around 2.50 m for residential buildings and significantly more for commercial buildings, however, a 1 ° inclination already makes a difference of more than 4 cm, which means that the print image is very different in terms of contour sharpness between the bottom end and the top end.
  • ultrasonic sensors to measure for subsequent tracking of the distance between the print head and the wall. These sensors are attached to the printhead and are therefore only able to detect the distance in real time, ie at the moment when the printhead is at the relevant point. A readjustment based on such a measurement can only be very imperfect because of the dead time between measurement and readjustment.
  • a wall can also have unevenness that can destroy the printhead if it collides with them.
  • the y-axes of known wall printers are more or less centrally mounted on the chassis in the x-direction, at least they are not mounted on an end of the chassis located in the x-axis. Thereby it is not possible to print into a corner. In other words, more or less wide, non-printable strips always remain in the corners of the room.
  • the rails for the chassis can only be laid straight, ie it is not possible to print on curved surfaces. Also today it is only possible to print on areas that are perpendicular to the floor on which the chassis is running. It is not possible to print on differently oriented surfaces, for example ceiling or floor surfaces.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for printing a large area, in particular a large area located on a substrate that cannot be fed to a printing device, which avoids the limitations and disadvantages described above.
  • a further object of the invention is to specify a device for carrying out the method.
  • this object is achieved by a method having the features of independent claim 1.
  • Advantageous developments of the method emerge from the subclaims 2-6.
  • the object is also achieved by a device according to claim 7.
  • Advantageous embodiments of the device emerge from the dependent claims 8-13.
  • the inventive method is suitable for printing a large area located on a substrate that cannot be fed to a printing device.
  • Areas such as the walls of buildings, trucks or railroad cars, areas on containers, etc., wherein the area to be printed can be divided into print paths in one direction according to the print width of a print head and the print head on a first axis along a print path in vertical y-direction is movably attached, the first axis is attached to a movable chassis in the horizontal x-direction and the surface is printed by the sequential printing of the vertical printing paths.
  • the orthogonal distance A z0 in the horizontal z-direction, which is orthogonal to the horizontal x-direction, of a reference point of the device at several points distributed over the vertical printing path to the surface to be printed is determined, and the orthogonal distance A z of the print head of the area to be printed at the points distributed over the vertical printing path, corresponding to one previously recorded measurement value is set.
  • the multiple points can be evenly distributed over the length of the vertical printing path.
  • the recorded measured values of each vertical print path are stored in series of measurements for each point measured along the print path, with a trend being determined from the measured values of at least one series of measurements, with a steering movement of the horizontally movable chassis being triggered when the trend exceeds a previously defined threshold exceeds.
  • the surface to be printed is, for example, a wall that is essentially perpendicular to the floor surface on which the horizontally movable chassis moves, for example a wall of a living room
  • a steering movement of the chassis is triggered when the distance between the wall and the chassis is approx The course of the movement of the chassis changed, for example because the wall direction bends or the wall describes a curve.
  • the measured values of each measurement at a certain height are combined into series of measurements in the control device and a trend is calculated. If the trend of at least one measurement series changes above a previously defined threshold, the control device outputs a steering impulse to the chassis so that the distance of the chassis from the wall moves back into the previously defined corridor. In this way, it is also possible to print on walls that follow a curve or the course of which changes compared to a direction initially taken
  • the device for carrying out the method has a measuring device for contactless measurement of the distance between a reference point of the device and the surface to be printed.
  • the device also has a control unit for evaluating the measured values and generating Control pulses for setting the distance A z of the print head from the surface to be printed on.
  • the distance A z of the print head With the setting of the distance A z of the print head from the wall to be printed, the problems of the prior art with regard to a clearly contoured print image are solved despite the not exactly planar and equidistant alignment of the surface to be printed with respect to the print head.
  • the distance A z In order to be able to set the distance A z of the print head at every location on the printing path so that it is always the same despite unevenness or, for example, non-perpendicular walls, the distance A z must be determined. In a preferred embodiment, this is done without contact, preferably optically, for example with a laser range finder.
  • the distance A z of the print head from the surface to be printed is set so that it always has the same distance A z , it cannot collide with an unevenness on this surface, for example.
  • the measurement takes place via a reference point of the device.
  • This reference point can be located, for example, on the first axis on which the print head is moved along a printing path.
  • the reference point is moved together with the print head along a print path, so that the distance A z0 of the reference point to the corresponding print head positions is known.
  • the required print head position with regard to the distance A z from the surface to be printed can be determined via the known geometric relationships of the device.
  • a corresponding distance measuring device can be attached to the reference point.
  • the reference point can be arranged in the horizontal x-direction next to the print head, so that the distance A z0 of the reference point from the surface to be printed leads in one direction in front of the print head during printing. This is the preferred direction of printing. By rushing ahead, the distance is already measured while the print head is still scanning the previous print path. This gives the control unit a lead time for calculating the printhead distance A z from the surface to be printed.
  • the first printing path is traversed without activating the print head, the orthogonal distance A z0 of a reference point of the
  • Printhead is determined at several points distributed over the vertical printing path to the surface to be printed leading to the printing path traveled during the measurement.
  • the print head travels the first path of the print image without printing.
  • the print head for this travel is advantageously in a position as far away as possible from the surface to be printed.
  • the recorded distances are sent to the control unit, where they are calculated for the position of the print head for a constant distance A z of the print head from the wall for each location on the print path. Then the same printing path is traversed again, this time the print head is active and the area under the path is printed.
  • the start position of the print head at the beginning of a print path is displayed optically.
  • the starting position of the print head is displayed optically at the beginning of each print path.
  • the print head has an optical display device for this purpose.
  • This optical display device can be a laser lamp, for example.
  • the optical display device can be a laser pointer.
  • a laser pointer projects a point of light onto the substrate to be printed in a manner known per se and thus indicates where the print head is located. If this point is not identical to the point at which the print path begins, the print head can be readjusted accordingly.
  • the printing is carried out by applying ink to the substrate, the ink being tempered to a temperature of approx. 43 ° C.
  • the device has a corresponding temperature control device for this purpose.
  • the printing takes place via an inkjet print head known per se, which can have several nozzles, for example for multi-color printing.
  • the use of different inks is basically possible.
  • a waterproof and UV-stable ink that can withstand rain and sunlight exposure for at least a certain period of time.
  • Such inks can be optimally processed at a temperature of approx. 43 ° C possible processing temperature interval is approx. 1 K.
  • the ink is stored in bags and conveyed from bags, the bags being made of an aluminum alloy.
  • the ink bags are stored in the device on individual surface heating devices in the form of circuit boards, the heating power of the surface heating being regulated, the respective actual temperature of the surface heating being detected by a sensor and the information being fed to a regulating device.
  • the aluminum alloy of the ink bags have good thermal conductivity, so that the ink temperature can be controlled very well via the temperature of the surface heating.
  • the print head is shaded from UV radiation by a device when it is not active.
  • the device has a movable shading device for this purpose.
  • Inks that have good water resistance and UV stability as well as good properties in terms of color brilliance and abrasion resistance are, for example, UV-curing.
  • the ink After the ink has been applied to the substrate, it cures under the influence of UV light, i.e. the monomers in the paint polymerize and the color pigments are fixed in the solid polymer layer. This should shade these inks from UV light as long as they have not yet been applied to the substrate.
  • the device has a device, for example in the form of a slidably mounted plate, which can be pushed over the print head when it is inactive.
  • the plate can have several openings which cover the different nozzles or open them again for printing after the plate has been moved.
  • the plate is a stainless steel sheet which has a possible travel path of, for example, 4 mm.
  • the print head is pivoted depending on the orientation of the surface to be printed, so that the print head is always oriented essentially orthogonally to the surface to be printed.
  • Walls of buildings can have projections or depressions, for example, the course of the wall extending at an angle in the direction of the projection or depression emotional.
  • By pivoting the print head it is also possible to print wall parts that run at an angle.
  • a device for printing large areas, in particular those located on a substrate that cannot be fed to a printing device, such as walls of buildings, trucks or railway wagons, areas on containers, etc., in one direction in print paths corresponding to the print width of a print head, where the print head is movably attached to a first axis along a print path in the vertical y-direction, the first axis being attached to a chassis moveable in the horizontal x-direction, and wherein the surface is printable by the sequential printing of the vertical print paths, is thereby characterized in that the distance A z of the printhead from the surface to be printed is adjustable according to the aforementioned method and the device has a measuring device for contactless measurement of the distance A z0 between the reference point of the device and the surface to be printed and the Vorri It also has a control unit for evaluating the measured values and generating control pulses for setting the distance A z of the print head from the surface to be printed.
  • the chassis can be moved in the horizontal x-direction, the chassis being designed to be steerable and the device also having a control unit for calculating the steering angle of the chassis.
  • the recorded measured values of each print path for each point measured along the print path are stored in series of measurements and a trend is determined from the measured values of at least one series of measurements, with a steering movement of the horizontally movable chassis being changed if the trend exceeds a previously defined threshold.
  • the print head is fastened so that it can be swiveled at least 180 ° about the horizontal on a third axis along a printing path.
  • the print head can be pivoted, it is possible to print on surfaces that are inclined in space. It is also possible to print on walls. Finally, it is even possible to print surfaces whose spatial orientation changes continuously, as is the case with vaults, for example.
  • the device has an extendable first axis for moving the print head along a printing path, the first axis having a toothed rack.
  • the first axis can be easily extended by, for example, attaching a further axis module, also equipped with a rack, to the existing first axis.
  • a unit carrying the print head has a servomotor that drives a gear wheel that meshes with the rack of the first axis, whereby the unit carrying the print head can be moved very precisely and smoothly along the first axis, even if the first axis is extended is.
  • the device has a second axis for setting the distance A z of the print head from the surface to be printed, the second axis having a spindle.
  • the second axis is advantageously part of the unit that carries the printhead. It has proven to be advantageous if the spindle is driven by a servomotor. As a result, the distance A z of the print head from the surface to be printed can be set very precisely and quickly.
  • the chassis has wheels with which it stands on a floor and can move in the horizontal x-direction. It has proven to be advantageous if the chassis has at least three, in particular four wheels, the wheels being arranged at its respective corners. Each wheel can have an adjustable height compensation.
  • the chassis itself can have a measuring device with which the horizontal alignment of the chassis can be checked.
  • the chassis can have a distance measuring device at its corners in the vicinity of the respective wheel. This is preferably implemented without contact, preferably as an optical measuring device.
  • the chassis can have a control device that is dependent on the measurement results of each distance measuring device, the height compensation of each wheel can be activated so that the chassis levels itself at any time, especially if the floor is tiled, for example, and has deeper joints between the tiles.
  • an activated height compensation of each wheel has an advantageous effect on the freedom from jerking of the horizontal movement of the chassis.
  • the device can have a device for displacing the print head in the direction or counter to the direction of movement of the chassis, in particular a third axis in this direction.
  • This third axis can serve to move the print head to the end points or via the end points of the chassis in the direction of movement of the chassis.
  • the area to be printed is a wall of a living room, it is possible with the aid of the third axis to print into the corners and to minimize or even close the areas of the wall that are not to be printed due to the necessary expansion of the chassis in the direction of movement eliminate.
  • the chassis is able to move forwards and backwards in the direction of movement. It also has a motor.
  • This motor can be a stepper motor or a servo motor.
  • One or more wheels can be driven for movement.
  • the wheel or wheels can be driven directly or via a transmission, the wheel or wheels being able to be connected to the motor rigidly or via a transmission element, for example a chain or a belt, for example a toothed belt.
  • the alternatives are to swivel only the print head or to swivel a print head support unit consisting of the third axis with alignment in the direction of movement of the chassis together with the print head.
  • Fig. 1 shows a device 100 according to the invention in a three-dimensional schematic diagram.
  • the device 100 has a chassis 110 which can be moved on four wheels 111 in the horizontal x-direction on the floor 400.
  • a distance measuring device (not shown) is provided at the corners of the chassis 110 in the vicinity of each wheel. This optically measures the distance to the ground 400 and forwards the measurement signal to a control device (not shown).
  • Each wheel 111 has an adjustable height compensation (not shown). Depending on the measurement results of each distance measuring device, the height compensation of each wheel 111 can be activated so that the chassis 110 levels itself at any time, especially if the floor 400 is tiled, for example, and has deeper joints between the tiles.
  • the device 100 also has a first axis 120 in the y direction.
  • This first axle 120 has a toothed rack which is attached to the axle in the y direction.
  • the first axis 120 can be designed in a standard industrial profile, with the rack being sunk and thus protected in the profile.
  • the first axis 120 can be extended in that one or more axis modules, which can also be implemented in the standard industrial profile, are plugged onto the first axis.
  • the attachable axis modules also have a rack.
  • the first axis 120 in the non-extended version is approx. 2.50 m long, which means that it can be used in residential buildings with standard ceiling heights. If higher surfaces 300 are to be printed, for example in a commercial property or on an external facade, the first axis 120 can be extended with corresponding axis modules so that printing paths longer than 2.50 m can also be printed.
  • a second axis 130 with a main extent in the z-direction is attached to the first axis 120 via a slide 121.
  • the slide 121 has a drive in the form of a servomotor and a gear wheel meshing with the rack of the first axis 120.
  • a print path can be traversed in the y direction by the print head 200 and printed.
  • the device 100 can be moved by a printing path width in the x-direction by means of the chassis 110, so that the next printing path can be printed.
  • a measuring device 190 in the form of a laser rangefinder is attached to the slide 121.
  • This measuring device emits a measuring beam 192 in the direction of the surface 300 to be printed, where it strikes a measuring point 191.
  • the distance of the measuring device 190 from the surface 300 to be printed at this point 191 is recorded and sent as a reference distance A z0 to a control device of the device 100, where it is stored.
  • the second axis 130 has a spindle.
  • Another servomotor for driving the spindle is located in the carriage 121.
  • An axis head 131 is attached to the second axis 130 at the end directed towards the surface 300 to be printed.
  • This axis head 131 in turn houses a servomotor, which has a third axis 140 with alignment in x-direction, ie the direction of movement of the chassis 110, drives.
  • the print head 200 is fastened to this third axis 140 such that it can move in the x direction.
  • the print head 200 can thus be moved in the x-direction independently of the movement of the chassis 110. This is advantageous if you want to print into a corner of the wall, with a non-printable area being minimized.
  • the third axle 140 is pivotably mounted on the axle head 131, the pivoting range being at least 180 °.
  • the print head 200 can both be pivoted upwards, whereby, for example, a ceiling can be printed, and it can also be pivoted downwards, whereby the floor on which the chassis 110 is movably placed can be printed.
  • the second axis 130 can be rotatably fastened in the carriage 121, the rotational movement being at least 90 °, so that the ceiling can be printed with a corresponding upward rotation is.
  • Fig. 2 shows the device 100 when printing a wall surface 300 in a plan view from above. At least two wheels 111 can be steered so that the chassis can also follow a curved wall.
  • the device has a control unit for calculating the steering angle of the chassis 110.
  • the recorded measured values A z0 of each print path for each point measured along the print path are stored in series of measurements and a trend is determined from the measured values of at least one series of measurements, a steering movement of the horizontally movable chassis 110 being changed when the trend exceeds a previously defined threshold exceeds.
  • Fig 3 shows the device 100 during printing on a wall surface 300 in a plan view from above, the device 100 being located in a corner formed from two walls.
  • the print head 200 is moved to the corner-side end of the third axis 140 in order to print into the corners and to minimize or even eliminate the areas of the wall 300 in the direction of movement of the chassis 100 that are not to be printed due to the necessary expansion of the chassis 100 in the direction of movement .
  • Fig. 4 shows a print head 200 according to the invention in a schematic diagram.
  • the print head 200 has four nozzles 220 which are located behind a shading plate 210.
  • the shading plate 210 has four slots 211, the shading plate 210 being mounted displaceably in a guide 212 in the y-direction so that the nozzles 220 can be shaded from UV radiation by the shading plate when the nozzles are inactive.
  • the print head 200 has a laser pointer 230, with the aid of which the position of the print head 200 at the beginning of a print path on the substrate to be printed can be displayed.
  • the print head 200 has circuit boards 240 which are arranged on a shelf one above the other inside the print head 200.
  • the boards 240 have a temperature control device.
  • Certain inks can be processed optimally at a temperature of approx. 43 ° C.
  • the ink is stored and conveyed in bags, the bags being made of an aluminum alloy.
  • the ink bags are stored in the print head 200 on individual surface heating devices which are arranged on the circuit boards 240.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bedrucken einer großen Fläche, insbesondere einer großen, sich auf einem einer Druckvorrichtung nicht zuführbaren Substrat befindlichen Fläche. Beispiele solcher Flächen sind Gebäudewände, Wände von Lastkraftwagen oder Eisenbahnwagons, Flächen auf Containern oder auch ganze Bordwände von Schiffen.
  • Die FR 2 601 265 A1 beschreibt ein derartiges Verfahren, bei dem der Druckkopf an einer ersten Achse entlang einer Druckbahn bewegbar befestigt ist, wobei die erste Achse an einem in horizontaler x-Richtung bewegbaren Gestell befestigt ist, und wobei die Fläche durch das sequentielle Bedrucken der Druckbahnen bedruckt wird. Der senkrechte Abstand eines Referenzpunktes der Vorrichtung wird an mehreren über der Druckbahn verteilten Punkten zu der zu bedruckenden Fläche bestimmt und der senkrechte Abstand des Druckkopfes von der zu bedruckenden Fläche an den über der Druckbahn verteilten Punkten jeweils entsprechend einem zuvor aufgenommenen Messwert eingestellt. Ähnliche Verfahren zeigen auch die FR 2 735 420 A1 und die EP 2 644 392 A1 .
  • Seit vielen Jahren sind Großformatdrucker bekannt. Mit solchen Druckern ist es möglich, Papier, aber auch andere Substrate mit einer Breite von bis zu 5m oder sogar darüber hinaus und einer theoretisch endlosen Länge zu bedrucken. Der Druckvorgang erfolgt dabei in einer Ebene, d.h. zweidimensional, über einem Drucktisch. Bei diesen Druckern ist der Drucktisch mehr oder weniger linienförmig ausgebildet, d.h. seine Ausdehnung in Breitenrichtung quer zur Zuführungsrichtung des Substrats ist deutlich größer als in Substratzuführungsrichtung. Üblicherweise liegt das Substrat aufgerollt auf einer Rolle vor und wird dem Drucker zugeführt, wobei diese Zuführung die erste Achse des zweidimensionalen Druckvorgangs abdeckt. Quer zu dieser Achse bewegt sich ein Druckkopf mit einem Farbauftragssystem über das Substrat. Weit verbreitet sind Tintenstrahldrucker, wobei die aufzutragende Farbe eine Tinte ist, die über Düsen, die von einer Steuerung angesteuert werden, Tinte tröpfenweise auf das Substrat aufspritzen. Mehrere Düsen für verschiedene Farben können nebeneinander in dem Druckkopf angeordnet sein, womit ein Mehrfarbdruck möglich ist. Die Druckebene entspricht üblicherweise der Horizontalen. Wegen der Zuführung muss das Substrat wenigstens in Längsrichtung flexibel sein.
  • Daneben sind auch Flachbettdrucker bekannt. Bei solchen Druckern wird das Substrat in einem Bett, dem Drucktisch, aufgespannt. Der Druckkopf ist an einem Kreuztisch befestigt, wodurch der Druckkopf selbst in den beiden Richtungen einer Ebene verfahrbar ist. Mit solchen Flachbettdruckern ist es möglich, auch starre Substrate zu bedrucken. Die Abmessungen solcher Kreuztische sind endlich und lassen sich auch nicht beliebig vergrößern, da die Achsen des Kreuztisches nur an ihren Endpunkten gelagert sein können und trotzdem eine Mindeststabilität aufweisen müssen. Auch bei Flachbettdruckern wird das Substrat dem Drucker zugeführt.
  • Bei beiden Systemen ist durch die Zuführung des Substrats auf einen Drucktisch der Abstand des Druckkopfs in Raumrichtung, d.h. orthogonal zu der durch x- und y-Richtung aufgespannten Ebene und hier und im Folgenden z-Richtung genannt, konstant und genau definiert. Dieser Abstand ist wichtig um ein sauberes Druckbild zu erhalten. Die Tintendüsen sind auf diesen Abstand fokussiert.
  • Mit beiden Systemen ist es nicht möglich, die Fläche eines nicht beweglichen Substrats, beispielsweise die Wand eines Zimmers oder Gebäudes, zu bedrucken.
  • In jüngerer Zeit sind Wanddrucker bekannt geworden, mit denen es möglich sein soll, Wände zu bedrucken. Diese Drucker verwenden Druckköpfe handelsüblicher Tintenstrahldrucker, die in einer Richtung, hier und im Folgenden vertikale Richtung oder y-Richtung benannt, beweglich an einer Achse befestigt sind. Diese Achse ist auf einem Fahrgestell befestigt, wobei das Fahrgestell in einer Richtung im Wesentlichen orthogonal zu der vertikalen Richtung, hier und im Folgenden horizontale Richtung oder x-Richtung genannt, bewegbar ist. Das Druckprinzip entspricht dabei dem der zuerst beschriebenen Großformatdrucker: Die vertikale Richtung des Druckkopfes wird durch seine Auf- und Abbewegung in y-Richtung realisiert, während die horizontale Richtung durch die Bewegung des Fahrgestells in x-Richtung realisiert ist. Der Druckkopf druckt nun eine vertikale Bahn mit einer durch den Druckkopf vorgegebenen Ausdehnung in y-Richtung, d.h. mit einer Bahnbreite in horizontaler Richtung. Für die Bedruckung einer in horizontaler Richtung danebenliegende Bahn wird das Fahrgestell in x-Richtung an einer Wand vorbei bewegt, während der Druckkopf in der oberen oder unteren Endstellung verweilt.
  • In Praxis ergeben sich allerdings einige Probleme: Ist der Boden nicht eben, was beispielsweise bei gefliesten Oberböden wegen der Fugen zwischen den Fliesen üblicherweise der Fall ist, werden diese Unebenheiten in das Druckbild übertragen. Zur Lösung dieses Problems fahren bekannte Wanddrucker auf einem Schienensystem, das solche Unebenheiten überbrückt. Der Nachteil hiervon ist, dass die Schienen ausgelegt und ausgerichtet werden müssen, was Aufwand bedeutet, und andererseits für lange zu bedruckende Wände auch lange Schienen erforderlich sind, was den Transportaufwand des Wanddruckers zu einer Einsatzstelle erhöht, die Kosten für den Wanddrucker erhöht und wiederum den Druckaufwand erhöht.
  • Ein weiteres Problem von bekannten Wanddruckern ist die begrenzte Höhe des bedruckbaren Bereichs: Die y-Achse besteht aus einem Profil einer endlichen Länge von üblicherweise 2 m, wobei die Druckkopfbewegung entlang dieser Achse über einen Zahnriemen erfolgt. Damit ist die Länge der y-Achse zunächst nicht oder nur mit sehr großem Aufwand verlängerbar. Darüber hinaus ist die Befestigung und Auslegung der Stabilität der y-Achse auf diese Länge ausgelegt, so dass eine Verlängerung der Achse wegen mechanischer Instabilität und damit verbundenen Schwankungen in x- und z-Richtung der y-Achse zu einem sehr unbefriedigenden Druckbild führen würde. Weiterhin sind Wände von Bauwerken selten genau senkrecht zum Boden ausgerichtet, sondern gegenüber dem Boden üblicherweise geneigt. Die Neigung beträgt zwar in den meisten Fällen nur kleine Winkelmaße von wenigen Grad. Über einer Zimmerhöhe von üblicherweise ca. 2,50 m für Wohngebäude und deutlich mehr für Gewerbegebäude macht aber auch 1° Neigung bereits eine Differenz von über 4 cm aus, wodurch das Druckbild hinsichtlich Konturenschärfe zwischen dem bodenseitigen Ende und dem deckseitigen Ende sehr unterschiedlich ausfällt. Im Stand der Technik ist zur Messung für eine anschließender Nachführung des Abstandes des Druckkopfes zur Wand die Verwendung von Ultraschallsensoren bekannt. Diese Sensoren sind am Druckkopf angebracht und sind daher nur in der Lage, den Abstand in Echtzeit, d.h. im Moment, in dem sich der Druckkopf an der entsprechenden Stelle befindet, zu erfassen. Eine auf einer solchen Messung aufbauende Nachregelung kann wegen der Totzeit zwischen Messung und Nachregelung nur sehr unvollkommen sein. Darüber kann eine Wand auch Unebenheiten aufweisen, die den Druckkopf zerstören können, wenn er mit ihnen kollidiert. Die y-Achse von bekannten Wanddruckern sind in x-Richtung mehr oder weniger mittig auf dem Fahrgestellt montiert, zumindest sind sie nicht an einem in der x-Achse gelegenen Ende des Fahrgestells montiert. Dadurch ist es nicht möglich, in eine Ecke hinein zu drucken. Mit anderen Worten verbleiben in Zimmerecken immer mehr oder weniger breite, nicht bedruckbare Streifen. Die Schienen für das Fahrgestell sind nur gerade verlegbar, d.h. das Bedrucken von kurvigen Flächen ist nicht möglich. Auch ist es heute nur möglich, Flächen zu bedrucken, die senkrecht zu dem Boden, auf dem das Fahrgestell fährt, zu bedrucken. Das Bedrucken von anders ausgerichteten Flächen, beispielsweise Decken- oder Bodenflächen ist nicht möglich. Erst Recht ist es nicht möglich, dreidimensional geformte Flächen, beispielsweise Gewölbedecken, zu bedrucken. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Bedrucken einer großen, insbesondere sich auf einem einer Druckvorrichtung nicht zuführbaren Substrat befindlichen großen Fläche anzugeben, das die oben beschriebenen Einschränkungen und Nachteile umgeht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-6. Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 8-13.
  • Das erfinderische Verfahren ist geeignet zum Bedrucken einer großen, sich auf einem einer Druckvorrichtung nicht zuführbaren Substrat befindlichen Fläche. , Flächen, wie beispielsweise Wände von Gebäuden, von Lastkraftwagen oder Eisenbahnwagons, Flächen auf Containern etc., wobei die zu bedruckende Fläche in einer Richtung in Druckbahnen entsprechend der Druckbreite eines Druckkopfes einteilbar ist und wobei der Druckkopf an einer ersten Achse entlang einer Druckbahn in vertikaler y-Richtung bewegbar befestigt ist, die erste Achse an einem in horizontaler x-Richtung bewegbaren Fahrgestell befestigt ist und die Fläche durch das sequentielle Bedrucken der vertikalen Druckbahnen bedruckt wird. Darüber hinaus wird der orthogonale Abstand Az0 in horizontaler z-Richtung, welche orthogonal auf die horizontale x-Richtung steht, eines Referenzpunktes der Vorrichtung an mehreren über der vertikalen Druckbahn verteilten Punkten zu der zu bedruckenden Fläche bestimmt und der orthogonale Abstand Az des Druckkopfes von der zu bedruckenden Fläche an den über der vertikalen Druckbahn verteilten Punkten jeweils entsprechend einem zuvor aufgenommenen Messwert eingestellt. Die mehreren Punkte können dabei gleichmäßig über der Länge der vertikalen Druckbahn verteilt sein. Bei der Entscheidung über die Anzahl der Punkte kann die Ebenheit der zu bedruckenden Fläche und/oder die erwartete Anzahl und das Ausmaß von Störstellen auf der zu bedruckenden Fläche berücksichtigt werden. Bei einer sehr ebenen Fläche ohne nennenswerte Störstellen genügen einige wenige Punkte, bei unebenen Flächen mit vielen Störstellen, insbesondere wenn zumindest einige dieser Störstellen große Ausmaße haben, sollten viele Messpunkte aufgenommen werden. Im Extremfall kann die Anzahl der Messpunkte so groß gewählt werden, dass eine quasikontinuierliche Messung vorliegt. Die aufgenommenen Messwerte einer jeden vertikalen Druckbahn werden für jeden entlang der Druckbahn gemessenen Punkt in Messreihen gespeichert, wobei aus den Messwerten mindestens einer Messreihe ein Trend bestimmt wird, wobei eine Lenkbewegung des in horizontaler Richtung bewegbaren Fahrgestells ausgelöst wird, wenn der Trend eine zuvor definierte Schwelle überschreitet. Ist die zu bedruckende Fläche beispielsweise eine im Wesentlichen zur Bodenfläche, auf der sich das in horizontaler Richtung bewegbaren Fahrgestell bewegt, senkrechte Wand, beispielsweise eine Wand eines Wohnraums, so wird eine Lenkbewegung des Fahrgestells ausgelöst, wenn sich der Abstand der Wand von dem Fahrgestell im Laufe der Bewegung des Fahrgestells verändert, beispielsweise weil die Wandrichtung abknickt oder die Wand eine Kurve beschreibt. Die Messwerte einer jeden Messung in einer bestimmten Höhe werden erfindungsgemäss in der Steuerungseinrichtung zu Messreihen zusammengefasst und ein Trend berechnet. Wenn sich der Trend zumindest einer Messreihe über eine zuvor festgelegte Schwelle verändert, wird von der Steuerungseinrichtung ein Lenkimpuls an das Fahrgestell ausgegeben, so dass sich der Abstand des Fahrgestells von der Wand wieder in den zuvor festgelegten Korridor bewegt. Auf diese Weise ist es möglich, auch Wände zu bedrucken, die einem Kurvenverlauf folgen oder deren Verlauf sich gegenüber einer zunächst eingeschlagenen Richtung ändert
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist eine Messvorrichtung zum berührungslosen Messen des Abstands zwischen einem Referenzpunkt der Vorrichtung und der zu bedruckenden Fläche auf. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Steuerungseinheit zur Auswertung der Messwerte und Erzeugen von Steuerungsimpulsen für die Einstellung des Abstands Az des Druckkopfes von der zu bedruckenden Fläche auf.
  • Mit der Einstellung des Abstands Az des Druckkopfes von der zu bedruckenden Wand sind die Probleme des Standes der Technik bezüglich eines konturscharfen Druckbilds trotz nicht genau ebener und äquidistanter Ausrichtung der zu bedruckenden Fläche gegenüber dem Druckkopf gelöst. Um den Abstand Az des Druckkopfes an jedem Ort auf der Druckbahn so einstellen zu können, dass er trotz Unebenheiten oder beispielsweiser nicht lotrechter Wände immer gleich ist, muss der Abstand Az bestimmt werden. Dies erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform berührungslos, vorzugsweise optisch, beispielsweise mit einem Laserentfernungsmesser. Da der Abstand Az des Druckkopfs von der zu bedruckenden Fläche so eingestellt wird, dass er immer den gleichen Abstand Az hat, kann er auch nicht beispielsweise mit einer Unebenheit auf dieser Fläche kollidieren. Die Messung erfolgt über einen Referenzpunkt der Vorrichtung. Dieser Referenzpunkt kann sich beispielsweise an der ersten Achse befinden, an der der Druckkopf entlang einer Druckbahn bewegt wird. Dadurch wird der Referenzpunkt gemeinsam mit dem Druckkopf entlang einer Druckbahn bewegt, so dass der Abstand Az0 des Referenzpunktes zu den entsprechenden Druckkopfpositionen bekannt ist. Über die bekannten geometrischen Verhältnisse der Vorrichtung kann die erforderlich Druckkopfposition hinsichtlich des Abstands Az von der zu bedruckenden Fläche bestimmt werden. An dem Referenzpunkt kann eine entsprechende Entfernungsmesseinrichtung angebracht sein. Der Referenzpunkt kann in horizontaler x-Richtung neben dem Druckkopf angeordnet sein, so dass der Abstand Az0 des Referenzpunktes von der zu bedruckenden Fläche beim Bedrucken in einer Richtung dem Druckkopf vorauseilt. Dies ist die Vorzugsdruckrichtung. Durch das Vorauseilen wird die Entfernung bereits gemessen, während der Druckkopf noch die vorherige Druckbahn abfährt. Dadurch erhalt die Steuerungseinheit einen zeitlichen Vorlauf für die Berechnung des Druckkopfabstands Az von der zu bedruckenden Fläche.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfinderischen Verfahrens wird zu Beginn eines Druckvorgangs die erste Druckbahn ohne Aktivieren des Druckkopfes abgefahren, wobei der orthogonale Abstand Az0 eines Referenzpunktes des
  • Druckkopfes an mehreren über der vertikalen Druckbahn verteilten Punkten zu der zu bedruckenden Fläche vorauseilend zu der bei der Messung abgefahrenen Druckbahn bestimmt wird. Der Druckkopf fährt die erste Bahn des Druckbildes ab, ohne zu drucken. Vorteilhafterweise befindet sich der Druckkopf für diese Fahrt in einer Position möglichst weit von der zu bedruckenden Fläche entfernt. Bei dieser Fahr ist nur die Entfernungsmesseinrichtung aktiv. Die aufgenommenen Entfernungen werden an die Steuerungseinheit gesendet und dort für die Position des Druckkopfes für einen konstanten Abstand Az des Druckkopfes von der Wand für jeden Ort auf der Druckbahn berechnet. Anschließend wird dieselbe Druckbahn erneut abgefahren, wobei dieses Mal der Druckkopf aktiv ist und die Fläche unter der Bahn bedruckt.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird Startposition des Druckkopfes zu Beginn einer Druckbahn optisch angezeigt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die Startposition des Druckkopfes zu Beginn einer jeden Druckbahn optisch angezeigt. Dazu verfügt der Druckkopf über eine optische Anzeigeeinrichtung. Diese optische Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise eine Laserlampe sein. Insbesondere kann die optische Anzeigeeinrichtung ein Laserpointer sein. Ein Laserpointer projiziert in an sich bekannter Weise einen Lichtpunkt auf das zu bedruckende Substrat und zeigt damit an, an welcher Stelle sich der Druckkopf befindet. Ist diese Stelle nicht identisch mit der Stelle, an der die Druckbahn beginnt, kann der Druckkopf entsprechend nachjustiert werden.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Druck durch das Aufbringen von Tinte auf dem Substrat erfolgt, wobei die Tinte auf eine Temperatur von ca. 43°C temperiert wird. Die Vorrichtung verfügt dazu über eine entsprechende Temperiervorrichtung. Der Druck erfolgt über einen an sich bekannten Tintenstrahldruckkopf, der über mehrere Düsen beispielsweise für den Mehrfarbdruck verfügen kann. Dabei ist die Verwendung von verschiedenen Tinten grundsätzlich möglich. Insbesondere wenn sich die zu bedruckende Fläche im Außenbereich befindet und Wettereinflüssen ausgesetzt ist, ist es vorteilhaft, eine wasserfeste und UV-stabile Tinte zu benutzen, die einer Benetzung mit Regen und Bestrahlung mit Sonnenlicht zumindest für eine gewisse Zeit stand hält. Solche Tinten lassen sich bei einer Temperatur von ca. 43°C optimal verarbeiten, wobei das mögliche Verarbeitungstemperaturintervall ca. 1 K beträgt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Tinte in Beuteln aufbewahrt und aus Beuteln gefördert wird, wobei die Beutel aus einer Aluminium-Legierung hergestellt sind. In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die Tinten-Beuteln in der Vorrichtung auf eine einzelnen Flächenheizeinrichtungen in Form von Platinen gelagert, wobei die Heizleistung der Flächenheizungen geregelt werden, wobei die jeweilige Isttemperatur der Flächenheizung über einen Sensor erfasst wird und die Information einer Regelungseinrichtung zugeführt wird. Die Aluminiumlegierung der Tintenbeutel haben eine gute Wärmeleitfähigkeit, so dass sich die Tintentemperatur über die Temperatur der Flächenheizung sehr gut steuern lässt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der Druckkopf über eine Vorrichtung von UV-Strahlung abgeschattet, wenn er nicht aktiv ist. Die Vorrichtung verfügt dazu über eine bewegbare Abschattungseinrichtung. Tinten, die eine gute Wasserfestigkeit und UV-Stabilität besitzen, sowie auch über gute Eigenschaften hinsichtlich Farbbrillianz und Abriebfestigkeit verfügen, sind beispielsweise UVaushärtend. Nachdem die Tinte auf das Substrat aufgebracht wurde, härtet sie unter UV-Lichteinfluss aus, d.h. die Monomere in der Farbe polymerisieren und die Farbpigmente werden in der festen Polymerschicht fixiert. Damit sollten diese Tinten von UV-Licht abgeschattet werden, solange sie noch nicht auf das Substrat aufgebracht sind. Dazu weist die Vorrichtung eine Vorrichtung beispielsweise in Form einer verschiebbar gelagerten Platte auf, die über den Druckkopf geschoben werden kann, wenn dieser inaktiv ist. Weist der Druckkopf mehrere Düsen beispielsweise für unterschiedliche Farben auf, so kann die Platte mehrere Öffnungen aufweisen, die die unterschiedlichen Düsen abdecken beziehungsweise nach Verschieben der Platte für den Druck wieder frei geben. In einer Ausführungsform ist die Platte ein Edelstahlblech, das einen möglichen Verfahrweg von beispielsweise 4 mm aufweist.
  • Es ist denkbar, dass der Druckkopf in Abhängigkeit der Ausrichtung der zu bedruckenden Fläche geschwenkt wird, so dass der Druckkopf immer im Wesentlichen orthogonal zu der zu bedruckenden Fläche ausgerichtet ist. Wände von Gebäuden können beispielsweise Vorsprünge oder Vertiefungen aufweisen, wobei sich der Wandverlauf in einem Winkel in Richtung Vorsprung oder Vertiefung bewegt. Durch das Verschwenken des Druckkopfes ist es möglich, auch solche in einem Winkel verlaufenden Wandteile zu bedrucken. Insbesondere ist es auch möglich, beispielsweise Gewölbedecken zu bedrucken, bei denen sich eine Wand kontinuierlich in eine Decke, d.h. eine im Wesentlich senkrecht zu der ursprünglichen Ausrichtung der Wandfläche hin verschwenkt Ausrichtung erstreckt.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bedrucken großer, insbesondere sich auf einem einer Druckvorrichtung nicht zuführbaren Substrat befindlichen Fläche, wie beispielsweise Wände von Gebäuden, von Lastkraftwagen oder Eisenbahnwagons, Flächen auf Containern etc., in einer Richtung in Druckbahnen entsprechend der Druckbreite eines Druckkopfes einteilbaren Fläche, wobei der Druckkopf an einer ersten Achse entlang einer Druckbahn in vertikaler y-Richtung bewegbar befestigt ist, wobei die erste Achse an einem in horizontaler x-Richtung bewegbaren Fahrgestell befestigt ist, und wobei die Fläche durch das sequentielle Bedrucken der vertikalen Druckbahnen bedruckbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand Az des Druckkopfes von der zu bedruckenden Fläche gemäß dem vorgenannten Verfahren einstellbar ist und die Vorrichtung eine Messvorrichtung zum berührungslosen Messen des Abstands Az0 zwischen dem Referenzpunkt der Vorrichtung und der zu bedruckenden Fläche aufweist und die Vorrichtung weiterhin eine Steuerungseinheit zur Auswertung der Messwerte und Erzeugen von Steuerungsimpulsen für die Einstellung des Abstands Az des Druckkopfes von der zu bedruckenden Fläche aufweist.
  • Das Fahrgestell ist in horizontaler x-Richtung bewegbar, wobei das Fahrgestell lenkbar ausgeführt ist und die Vorrichtung weiterhin eine Steuerungseinheit für die Berechnung des Lenkeinschlags des Fahrgestells aufweist. Dazu werden die aufgenommenen Messwerte einer jeden Druckbahn für jeden entlang der Druckbahn gemessenen Punkt in Messreihen gespeichert und aus den Messwerten mindestens einer Messreihe ein Trend bestimmt, wobei eine Lenkbewegung des in horizontaler Richtung bewegbaren Fahrgestells verändert wird, wenn der Trend eine zuvor definierte Schwelle überschreitet.
  • Es ist denkbar, dass der Druckkopf zu mindestens 180° schwenkbar um die Horizontale an einer dritten Achse entlang einer Druckbahn bewegbar befestigt ist. Durch die Schwenkbarkeit des Druckkopfes ist es möglich, im Raum schräg gestellte Flächen zu bedrucken. Auch ist es möglich, Wände zu bedrucken. Schließlich ist es sogar möglich, Flächen zu bedrucken, deren räumliche Ausrichtung sich kontinuierlich ändert, wie dies beispielsweise bei Gewölben der Fall ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine verlängerbare erste Achse für die Bewegung des Druckkopfes entlang einer Druckbahn auf, wobei die erste Achse eine Zahnstange aufweist. Durch die Verwendung einer Zahnstange ist die erste Achse einfach verlängerbar, indem beispielsweise ein weiteres Achsmodul, ebenfalls mit einer Zahnstange ausgerüstet, auf die vorhandene erste Achse aufgebracht wird. Eine den Druckkopf tragende Einheit weist in einer Ausführungsform einen Servomotor auf, der ein Zahnrad antreibt, das mit der Zahnstange der erste Achse kämmt, wodurch die den Druckkopf tragende Einheit sehr präzise und ruckelfrei entlang der ersten Achse bewegbar ist, auch wenn die erste Achse verlängert ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine zweite Achse für die Einstellung des Abstands Az des Druckkopfes von der zu bedruckenden Fläche auf, wobei die zweite Achse eine Spindel aufweist. Vorteilhafterweise ist die zweite Achse Teil der Einheit, die den Druckkopf trägt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Spindel von einem Servomotor angetrieben wird. Dadurch lässt sich der Abstand Az des Druckkopfes von der zu bedruckenden Fläche sehr präzise und schnell einstellen.
  • Das Fahrgestell verfügt über Räder, mit denen es auf einem Boden steht und sich in horizontalter x-Richtung fortbewegen kann. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Fahrgestell über mindestens drei, insbesondere über vier Räder verfügt, wobei die Räder an seinen jeweiligen Ecken angeordnet sind. Jedes Rad kann über einen einstellbaren Höhenausgleich verfügen. Das Fahrgestell selbst kann über eine Messeinrichtung verfügen, mit der die horizontale Ausrichtung des Fahrgestells überprüfbar ist. Zusätzlich kann das Fahrgestell an seinen Ecken in der Nähe zu dem jeweiligen Rad über eine Abstandsmesseinrichtung verfügen. Diese ist vorzugsweise berührungslos, bevorzugt als optische Messeinrichtung, ausgeführt. Weiterhin kann das Fahrgestell über eine Steuerungseinrichtung verfügen, über die in Abhängigkeit der Messergebnisse jeder Abstandsmesseinrichtung der Höhenausgleich eines jeden Rades aktivierbar ist, so dass sich das Fahrgestell jederzeit selbst nivelliert, insbesondere wenn der Boden beispielsweise gefliest ist und tieferliegende Fugen zwischen den Fliesen aufweist. Darüber hinaus wirkt sich ein aktivierter Höhenausgleich eines jeden Rades vorteilhaft auf die Ruckelfreiheit der horizontalen Bewegung des Fahrgestells aus.
  • Die Vorrichtung kann über eine Vorrichtung zum Versetzen des Druckkopfes in Richtung beziehungsweise entgegen der Richtung der Bewegungsrichtung des Fahrgestells, insbesondere über eine dritte Achse in dieser Richtung verfügen. Diese dritte Achse kann dazu dienen, den Druckkopf an die Endpunkte beziehungsweise über die Endpunkte des Fahrgestells in Bewegungsrichtung des Fahrgestells zu verfahren. Ist die zu bedruckende Fläche beispielsweise eine Wand eines Wohnraumes, ist unter Zuhilfenahme der dritten Achse möglich, in die Ecken hinein zu drucken und die wegen der notwendigen Ausdehnung des Fahrgestells in Bewegungsrichtung nicht zu bedruckenden Bereiche der Wand in Bewegungsrichtung des Fahrgestells zu minimieren oder sogar zu eliminieren.
  • Das Fahrgestell ist in der Lage sich in Bewegungsrichtung vorwärts und rückwärts zu bewegen. Dazu weist es einen Motor auf. Dieser Motor kann ein Schrittmotor oder ein Servomotor sein. Zur Bewegung können ein Rad oder mehrere Räder angetrieben sein. Das oder die Räder können direkt oder über ein Getriebe angetrieben sein, wobei das Rad beziehungsweise die Räder starr oder über ein Übertragungsorgan, beispielsweise eine Kette oder einen Riemen, beispielsweise einen Zahnriemen, mit dem Motor verbunden sein können.
  • Für die Realisierung der Funktion der Schwenkbarkeit des Druckkopfes bieten sich die Alternativen an, nur den Druckkopf zu schwenken oder aber eine Druckkopftrageeinheit, bestehend aus der dritten Achse mit Ausrichtung in Bewegungsrichtung des Fahrgestells mitsamt dem Druckkopf, zu schwenken. Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.
  • Von den Abbildungen zeigt:
    • Fig. 1 Eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer dreidimensionalen Prinzipskizze
    • Fig. 2 Die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Draufsicht beim Bedrucken einer Wandfläche
    • Fig. 3 Die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Draufsicht beim Bedrucken einer Wandfläche nahe einer Wandecke
    • Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Druckkopf 200 in einer Prinzipskizze
  • Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 in einer dreidimensionalen Prinzipskizze. Die Vorrichtung 100 weist ein Fahrgestell 110 auf, das auf vier Rädern 111 in horizontaler x-Richtung auf dem Boden 400 bewegbar ist. An den Ecken des Fahrgestells 110 ist in der Nähe zu jedem Rad eine Entfernungsmessvorrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen. Diese misst optisch die Entfernung zum Boden 400 und leitet das Messsignal an eine Steuerungseinrichtung (nicht gezeigt) weiter. Jedes Rad 111 verfügt über einen einstellbaren Höhenausgleich (nicht gezeigt). In Abhängigkeit der Messergebnisse jeder Abstandsmesseinrichtung ist der Höhenausgleich eines jeden Rades 111 aktivierbar, so dass sich das Fahrgestell 110 jederzeit selbst nivelliert, insbesondere wenn der Boden 400 beispielsweise gefliest ist und tieferliegende Fugen zwischen den Fliesen aufweist. Die Vorrichtung 100 verfügt weiterhin über eine erste Achse 120 in y-Richtung. Diese erste Achse 120 verfügt über eine Zahnstange, die in y-Richtung an der Achse befestigt ist. Die erste Achse 120 kann in einem Standardindustrieprofil ausgeführt sein, wobei die Zahnstange versenkt und damit geschützt in dem Profil zu liegen kommt. Die erste Achse 120 ist verlängerbar, indem ein oder mehrere Achsmodule, die ebenfalls in dem Standardindustrieprofil ausgeführt sein können, auf die erste Achse aufgesteckt werden. Die aufsteckbaren Achsmodule verfügen ebenfalls über eine Zahnstange.
  • Beispielsweise ist die erste Achse 120 in der nicht verlängerten Ausführung ca. 2,50 m lang, wodurch sie in Wohngebäuden mit Standarddeckenhöhen einsetzbar ist. Sollen höhere Flächen 300, beispielsweise in einer Gewerbeimmobilie oder an einer Außenfassade bedruckt werden, kann die erste Achse 120 mit entsprechenden Achsmodulen verlängert werden, so dass auch Druckbahnen von mehr als 2,50 m Länge bedruckbar sind.
  • An der ersten Achse 120 ist über einen Schlitten 121 eine zweite Achse 130 mit einer Hauptausdehnung in z-Richtung angebracht. Der Schlitten 121 weist einen Antrieb in Form eines Servomotors und eines mit der Zahnstange der ersten Achse 120 kämmenden Zahnrads auf. Durch die Auf- und Abbewegung, die die die zweite Achse 130 und ein an der zweiten Achse 130 befestigter Druckkopf 200 ausüben kann, kann eine Druckbahn in y-Richtung durch den Druckkopf 200 abgefahren und bedruckt werden. Nach Fertigstellung dieser Druckbahn kann die Vorrichtung 100 mittels des Fahrgestells 110 um eine Druckbahnbreite in x-Richtung verfahren werden, so dass die nächste Druckbahn bedruckt werden kann. An dem Schlitten 121 ist eine Messvorrichtung 190 in Form eines Laserentfernungsmessers befestigt. Diese Messvorrichtung sendet einen Messstrahl 192 in Richtung der zu bedruckenden Fläche 300 aus, wo er auf einen Messpunkt 191 auftrifft. Die Entfernung der Messvorrichtung 190 von der zu bedruckenden Fläche 300 in diesem Punkt 191 wird aufgenommen und als Referenzabstand Az0 an eine Steuerungseinrichtung der Vorrichtung 100 gesendet, wo sie gespeichert wird. Die zweite Achse 130 weist eine Spindel auf. In dem Schlitten 121 befindet sich ein weiterer Servomotor zum Antrieb der Spindel. Über die Auswertung des Referenzpunktabstands Az0 in der Steuerungseinheit lässt sich auf den aktuellen Abstand Az des Druckkopfes 200 von der zu bedruckenden Fläche 300 schließen. Über den Servomotor und die Spindel lässt sich dieser Abstand schnell und präzise auf einen zuvor festgelegten und in der Steuerungseinheit abgelegten Sollwert einstellen. Dadurch lässt sich der Abstand Az des Druckkopfes von der zu bedruckenden Fläche sehr präzise und schnell einstellen.
  • An der zweiten Achse 130 ist an dem zu der zu bedruckenden Fläche 300 hin gerichteten Ende ein Achsenkopf 131 angebracht. Dieser Achsenkopf 131 beherbergt wiederum einen Servomotor, der eine dritte Achse 140 mit Ausrichtung in x-Richtung, also der Bewegungsrichtung des Fahrgestells 110, antreibt. An dieser dritten Achse 140 ist der Druckkopf 200 in x-Richtung bewegbar befestigt. Damit kann der Druckkopf 200 unabhängig von der Bewegung des Fahrgestells 110 in x-Richtung verfahren werden. Dies ist dann von Vorteil, wenn in eine Wandecke hinein gedruckt werden soll, wobei ein nicht bedruckbarer Bereich minimiert werden soll.
  • Die dritte Achse 140 ist an dem Achsenkopf 131 schwenkbar gelagert, wobei der Schwenkbereich mindesten 180° beträgt. Dadurch kann der Druckkopf 200 sowohl nach oben geschwenkt werden, wodurch beispielsweise eine Raumdecke bedruckbar ist, als auch nach unten geschwenkt werden, wodurch der Boden, auf dem das Fahrgestell 110 bewegbar aufgestellt ist, bedruckbar ist.
  • Für die Bedruckung einer Raumdecke kann auch die zweite Achse 130 ist mitsamt Achsenkopf 131, dritter Achse 140 und Druckkopf 200 in dem Schlitten 121 rotierbar befestigt ein, wobei die Rotationsbewegung dabei mindestens 90° beträgt, so dass bei einer entsprechenden Rotation nach oben die Decke bedruckbar ist.
  • Fig. 2 zeigt die Vorrichtung 100 beim Bedrucken einer Wandfläche 300 in einer Draufsicht von oben. Mindestsens zwei Räder 111 sind lenkbar, so dass das Fahrgestell auch einer kurvigen Wand folgen kann. Die Vorrichtung weist eine Steuerungseinheit für die Berechnung des Lenkeinschlags des Fahrgestells 110 auf. Die aufgenommenen Messwerte Az0 einer jeden Druckbahn für jeden entlang der Druckbahn gemessenen Punkt werden in Messreihen gespeichert und aus den Messwerten mindestens einer Messreihe ein Trend bestimmt, wobei eine Lenkbewegung des in horizontaler Richtung bewegbaren Fahrgestells 110 verändert wird, wenn der Trend eine zuvor definierte Schwelle überschreitet.
  • Fig 3 zeigt die Vorrichtung 100 beim Bedrucken einer Wandfläche 300 in einer Draufsicht von oben, wobei die Vorrichtung 100 sich in einer Ecke, gebildet aus zwei Wänden befindet. Der Druckkopf 200 ist an das eckenseitige Ende der dritten Achse 140 verfahren, um in die Ecken hinein zu drucken und die wegen der notwendigen Ausdehnung des Fahrgestells 100 in Bewegungsrichtung nicht zu bedruckenden Bereiche der Wand 300 in Bewegungsrichtung des Fahrgestells 100 zu minimieren oder sogar zu eliminieren.
  • Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Druckkopf 200 in einer Prinzipskizze. Der Druckkopf 200 weist vier Düsen 220 auf, die sich hinter einer Abschattplatte 210 befinden. Die Abschattplatte 210 weist vier Schlitze 211 auf, wobei die Abschattplatte 210 in einer Führung 212 in y-Richtung verschiebbar gelagert ist, so dass die Düsen 220 durch die Abschattplatte gegenüber UV-Strahlung abschattbar sind, wenn die Düsen inaktiv sind. Weiterhin weist der Druckkopf 200 einen Laserpointer 230 auf, mit dessen Hilfe die Position des Druckkopfes 200 zu Beginn einer Druckbahn an dem zu bedruckenden Substrat anzeigbar ist. Der Druckkopf 200 weist Platinen 240 auf, die regalmäßig übereinander im Inneren des Druckkopfes 200 angeordnet sind. Die Platinen 240 verfügen über eine Temperiervorrichtung. Bestimmte Tinten lassen sich bei einer Temperatur von ca. 43°C optimal verarbeiten. Die Tinte in Beuteln aufbewahrt und gefördert, wobei die Beutel aus einer Aluminium-Legierung hergestellt sind. Die Tinten-Beuteln werden in dem Druckkopf 200 auf einzelne Flächenheizeinrichtungen, die auf den Platinen 240 angeordnet sind, gelagert.
    • Bezugszeichenliste:
    • 100
    Vorrichtung zum Bedrucken großer, nicht beweglicher, Flächen
    110
    Fahrgestell
    111
    Rad
    120
    erste Achse, y-Achse
    121
    Schlitten
    130
    zweite Achse, z-Achse
    131
    Achsenkopf
    140
    dritte Achse, x-Achse
    190
    Messvorrichtung
    191
    Messpunkt
    192
    Messstrahl
    200
    Druckkopf
    210
    Abschattplatte
    211
    Schlitz
    212
    Führung
    220
    Düse
    230
    Laserpointer
    240
    Platine
    300
    zu bedruckende Fläche, Wand
    400
    Boden

Claims (13)

  1. Verfahren zum Bedrucken einer großen und einer sich insbesondere auf einem einer Druckvorrichtung nicht zuführbaren Substrat befindlichen, in einer Richtung in Druckbahnen entsprechend der Druckbreite eines Druckkopfes (200) einteilbaren Fläche (300), wobei der Druckkopf (200) an einer ersten Achse (120) entlang einer Druckbahn in vertikaler y-Richtung bewegbar befestigt ist, wobei die erste Achse (120) an einem in horizontaler x-Richtung bewegbaren Fahrgestell 110 befestigt ist, und wobei die Fläche (300) durch das sequentielle Bedrucken der vertikalen Druckbahnen bedruckt wird, wobei der orthogonale Abstand Az0 in horizontaler z-Richtung, welche orthogonal auf die horizontale x-Richtung steht, eines Referenzpunktes der Vorrichtung (100) an mehreren über der vertikalen Druckbahn verteilten Punkten zu der zu bedruckenden Fläche(300) bestimmt und der orthogonale Abstand Az in horizontaler z-Richtung des Druckkopfes (200) von der zu bedruckenden Fläche (300) an den über der vertikalen Druckbahn verteilten Punkten jeweils entsprechend einem zuvor aufgenommenen Messwert eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgenommenen Messwerte Az0 einer jeden vertikalen Druckbahn für jeden entlang der Druckbahn gemessenen Punkt in einer bestimmten, in y-Richtung gelegenen Höhe in einer Steuerungseinrichtung zu Messreihen zusammengefasst werden und aus den Messwerten mindestens einer Messreihe ein Trend bestimmt wird, wobei eine Lenkbewegung des in horizontaler Richtung bewegbaren Fahrgestells (110) verändert wird, wenn der Trend eine zuvor definierte Schwelle überschreitet.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zu Beginn eines Druckvorgangs die erste Druckbahn ohne Aktivieren des Druckkopfes (200) abgefahren wird, wobei der orthogonale Abstand Az0 eines Referenzpunktes des Druckkopfes (200) an mehreren über der vertikalen Druckbahn verteilten Punkten zu der zu bedruckenden Fläche (300) vorauseilend zu der bei der Messung abgefahrenen Druckbahn bestimmt wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Startposition des Druckkopfes (200) zu Beginn einer Druckbahn optisch angezeigt wird.
  4. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Druckkopf (200) in Abhängigkeit der Ausrichtung der zu bedruckenden Fläche (300) geschwenkt wird, so dass der Druckkopf (200) immer im Wesentlichen orthogonal zu der zu bedruckenden Fläche (300) ausgerichtet ist.
  5. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Druck durch das Aufbringen von Tinte auf dem Substrat erfolgt, wobei die Tinte auf eine Temperatur von ca. 43°C temperiert wird.
  6. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Druckkopf (200) über eine Vorrichtung von UV-Strahlung abgeschattet wird, wenn er nicht aktiv ist..
  7. Vorrichtung (100) zum Bedrucken einer großen und einer insbesondere sich auf einem einer Druckvorrichtung nicht zuführbaren Substrat befindlichen, in einer Richtung in Druckbahnen entsprechend der Druckbreite eines Druckkopfes einteilbaren Fläche (300), wobei der Druckkopf (200) an einer ersten Achse (120) entlang einer Druckbahn in vertikaler y-Richtung bewegbar befestigt ist, wobei die erste Achse (120) an einem in horizontaler x-Richtung bewegbaren Fahrgestell (110) befestigt ist, und wobei die Fläche (300) durch das sequentielle Bedrucken der vertikalen Druckbahnen bedruckbar ist,
    wobei der Abstand Az des Druckkopfes (200) von der zu bedruckenden Fläche (300) gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 einstellbar ist und die Vorrichtung (100) eine Messvorrichtung (190) zum berührungslosen Messen des Abstands Az0 zwischen dem Referenzpunkt der Vorrichtung (100) und der zu bedruckenden Fläche (300) aufweist und die Vorrichtung (100) weiterhin eine Steuerungseinheit zur Auswertung der Messwerte und Erzeugen von Steuerungsimpulsen für die Einstellung des Abstands Az des Druckkopfes (200) von der zu bedruckenden Fläche (300) aufweist, wobei das Fahrgestell (110) in horizontaler x-Richtung bewegbar ist, wobei das Fahrgestell (110) lenkbar ausgeführt ist und die Vorrichtung (100) weiterhin eine Steuerungseinheit für die Berechnung des Lenkeinschlags des Fahrgestells (110) aufweist.
  8. Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Messvorrichtung zum berührungslosen Messen des Abstands Az0 zwischen einem Referenzpunkt der Vorrichtung (100) und der zu bedruckenden Fläche (300) einen Laserentfernungsmesser aufweist.
  9. Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Druckkopf (200) einen optischen Sensor zur Erfassung des Startpunkts des Druckkopfes (200) zu Beginn einer jeden Druckbahn aufweist.
  10. Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vorrichtung (100) eine verlängerbare erste Achse (120) für die Bewegung des Druckkopfes (200) entlang einer Druckbahn aufweist, wobei die erste Achse (120) Achse eine Zahnstange aufweist.
  11. Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vorrichtung (100) eine zweite Achse (130) für die Einstellung des Abstands Az des Druckkopfes (200) von der zu bedruckenden Fläche (300) aufweist, wobei die zweite Achse (130) eine Spindel aufweist.
  12. Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vorrichtung (100) über eine Temperiervorrichtung zur Temperierung von Tinte auf eine Temperatur von ca. 43°C verfügt.
  13. Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vorrichtung (100) über eine bewegbare Abschattungseinrichtung verfügt, die den Druckkopf (200) bei Nichtgebrauch von UV-Strahlung abschattet.
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