ES2282053B1 - Sistema para el control de un cabezal de impresion. - Google Patents
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Abstract
Sistema para el control de un cabezal de impresión, del tipo de los que desde la máquina de inyección envían unas señales que indican cómo y cuando se tiene que imprimir la correspondiente imagen configurada en un ordenador y que a través de un software se le da el formato adecuado para que sea correctamente interpretada y entendida por la electrónica de control, teniendo por objeto inyectar materiales funcionales sobre sustratos no porosos, estando los sustratos transportados a velocidad lineal constante sobre una cinta transportadora, que incorpora una FPGA (10), un transceptor RS-232 (11), una memoria (12), un optoacoplador y adaptador de nivel (13), un conversor (14), un relé (16), controlado por la FPGA (10), un microcontrolador (17) y que presenta una "tarjeta hija" (22) por cada uno de los cabezales (5) de inyección de tinta a controlar.
Description
Sistema para el control de un cabezal de
impresión.
La siguiente invención, según se expresa en el
enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un
sistema para el control de un cabezal de impresión, siendo del tipo
de cabezales de impresión de tinta que desde la máquina de
inyección reciben unas señales que indican cómo y cuando se tiene
que imprimir la correspondiente imagen configurada en un ordenador
y que a través de un software se le da el formato adecuado para que
sea correctamente interpretada y entendida por la electrónica de
control.
En la presente memoria se describe un sistema
para el control de un cabezal de impresión, siendo del tipo de
cabezales de impresión de tinta que desde la máquina de inyección
envían unas señales que indican cómo y cuando se tiene que imprimir
la correspondiente imagen configurada en un ordenador y que a
través de un software se le da el formato adecuado para que sea
correctamente interpretada y entendida por la electrónica de
control, teniendo por objeto inyectar materiales funcionales
(tintas y otros líquidos) sobre sustratos no porosos, estando los
sustratos transportados a velocidad lineal constante sobre una
cinta transportadora.
Como es conocido mediante las máquinas de
inyección de tinta se trata de imprimir la imagen deseada sobre una
superficie, de manera que al tratarse de láminas transportadas por
una cinta transportadora a velocidad lineal constante, el cabezal
de impresión queda montado en un pórtico bajo el que pasan las
láminas sobre las que se va a imprimir la imagen deseada.
Así, junto con el cabezal de impresión se monta
un detector de presencia, de manera que cuando el detector de
presencia detecta una lámina emite una señal que indica al cabezal
que puede empezar a inyectar tinta.
Para ello, para el control del cabezal de
impresión la máquina de impresión incorpora un dispositivo
programable al que le llegan unas señales de la máquina y de la
imagen que se quiere imprimir, generando las señales que precisa el
cabezal de impresión para activar los inyectores y que se imprima
la imagen desea-
da.
da.
Así, desde la máquina de inyección se obtienen
cuatro señales que indican cómo y cuando se tiene que imprimir y
desde un ordenador se configurará la imagen que se desea imprimir y
a través de un software se le da el formato adecuado para que pueda
ser correctamente interpretada y entendida por el dispositivo
programable.
A partir de estas señales el dispositivo
programable genera cuatro señales de salida hacia el cabezal de
impresión para activar los inyectores e imprimir la imagen
deseada.
La actuación eléctrica se convierte en impulsos
mecánicos al líquido mediante actuadores piezoeléctricos. El
sistema de control genera las tensiones adecuadas y a la
frecuencia justa para el correcto funcionamiento de estos
dispositivos.
En la presente memoria se describe un sistema
para el control de un cabezal de impresión, siendo del tipo de
cabezales de impresión de tinta que desde la máquina de inyección
envían unas señales que indican cómo y cuando se tiene que
imprimir la correspondiente imagen configurada en un ordenador y
que a través de un software se le da el formato adecuado para que
sea correctamente interpretada y entendida por la electrónica de
control, de forma que el sistema se basa en una "tarjeta
madre" de control que incorpora:
- -
- una FPGA (Field-Programmable Gate Array) que controla y genera cada una de las señales precisas para cada uno de los cabezales de inyección;
- -
- un transceptor RS-232 a través del cual se lee la imagen que se quiere imprimir, cuya imagen ha sido generada en un ordenador comunicado con él;
- -
- una memoria en la que se almacena la imagen que se quiere imprimir;
- -
- un optoacoplador y adaptador de nivel al que llegan las señales digitales de la máquina de inyección;
- -
- un conversor a modo diferencial que manda al generador de pulsos de alta tensión las señales de actuación sobre el piezoléctrico generados por la FPGA;
- -
- un relé, controlado por la FPGA, para el encendido del cabezal alimentado con una fuente externa, y;
- -
- un microcontrolador de gobierno del nivel y temperatura de la tinta,
asimismo, presenta una "tarjeta
hija" por cada uno de los cabezales a controlar, cuya "tarjeta
hija"
incorpora:
- -
- un conversor a modo diferencial a través del cual pasan los datos que genera la FPGA al correspondiente cabezal inyector, y;
- -
- un relé de control en el llenado y calentamiento de la tinta del depósito cuya señal proviene del microcontrolador de la "tarjeta madre".
La FPGA que incorpora la tarjeta de control es
el elemento esencial y genera todas las señales que necesitan cada
uno de los cabezales para imprimir, de manera que toma como datos
de entrada las señales que llegan de la máquina de inyección y la
imagen que se quiere imprimir.
Así, la FPGA a partir de las señales de entrada
que le llegan de la máquina inyectora y de la imagen que se quiere
imprimir genera las señales que precisa el cabezal de impresión
para activar los inyectores.
Desde el transceptor RS-232 se
pasa la imagen a imprimir a la FPGA, utilizando este mismo
transceptor para enviar/recibir los datos referentes a la
temperatura y el nivel de la tinta en el cabezal hacia el
microcontrolador.
La memoria en la que se almacena la imagen que
se quiere imprimir esta controlada por la FPGA a través de un bus
de datos y otro de direcciones.
Así, la FPGA va almacenando en la memoria la
imagen conforme la recibe y la lee de la memoria para hacer cada
impresión.
Por otra parte, mediante el optoacoplador y
adaptador de nivel al que llegan las señales digitales de la
máquina de inyección se adapta el nivel de tensión necesario para su
entrada en la FPGA.
Asimismo, mediante el relé, controlado por la
FPGA, se asegura que el cabezal nunca se encienda antes que la
tarjeta de control.
A través del transceptor RS-232,
igualmente, se comunica al microcontrolador los valores de nivel y
temperatura óptimos que tiene que tener la tinta del depósito y con
estos datos actuar en consecuencia para ajustarla a ellos.
Así, el control de los valores de nivel y
temperatura óptimos que tiene que tener la tinta del depósito se
lleva a cabo para cada uno de los cabezales por separado.
La tarjeta de control es alimentada a 220 VAC y
a través de un convertidor de tensión alterna a continua (AC/DC) se
obtienen 5V para alimentación de los diferentes elementos de la
tarjeta, y, asimismo, la tarjeta de control incorpora un
convertidor elevador para obtener 12V y un convertidor para obtener
tres tensiones de entrada en la FPGA.
Para complementar la descripción que
seguidamente se va a realizar, y con objeto de ayudar a una mejor
comprensión de las características de la invención, se acompaña a
la presente memoria descriptiva, de un juego de planos, en cuyas
figuras de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los
detalles más característicos de la invención.
Figura 1. Muestra una vista en planta de un
sustrato sobre el que se va a inyectar la imagen deseada,
depositado sobre una cinta transportadora y que al pasar bajo el
cabezal inyector, montado en un pórtico, se producirá la inyección
de tinta.
Figura 2. Muestra una vista en alzado frontal de
la figura anterior pudiendo observar la cinta transportadora
portadora de la lámina sobre la que se inyectará la imagen y el
pórtico que monta el cabezal inyector.
Figura 3. Muestra una vista de un esquema de
control de un cabezal de impresión, pudiendo observar el flujo de
señales electrónicas entre los elementos componentes del
sistema.
Figura 4. Muestra una vista del sistema de
control de un cabezal inyector, estando basado en una tarjeta de
control, cuyo elemento principal es una FPGA.
A la vista de las comentadas figuras y de
acuerdo con la numeración adoptada podemos observar como, partiendo
de una estructura convencional en la que las láminas 1 de fibra de
vidrio y resina epoxi sobre las que se va a inyectar tinta
conductora son conducidas por una cinta transportadora 2 a
velocidad lineal constante, controlada por un servomotor 3, y pasan
bajo un pórtico 4 en el que monta un cabezal 5 de impresión y un
detector 6 de presencia, siendo enviadas al citado cabezal 5 de
impresión las señales necesarias para la activación de los
inyectores.
Así, cuando el detector 6 de presencia detecta
la presencia de una lámina 1 la máquina 7 de inyección emite una
señal (Trigger) para que el cabezal 5 de impresión comience a
inyectar tinta generando la imagen deseada.
Además, de la señal trigger de presencia o no de
lámina sobre la que se va imprimir, la máquina 7 de inyección emite
tres señales más hacia el dispositivo programable (tarjeta madre 8
de control), cuyas señales se corresponden con el encendido de la
máquina (Enable), con la velocidad a la que se mueve la cinta
transportadora y con la precisión de la imagen a imprimir (Encoder)
y con la carga de datos de la imagen que se desea imprimir en el
dispositivo programable y con la comunicación de dichos datos al
cabezal
(Read/Write).
(Read/Write).
Así, en la figura 3 de los diseños podemos
observar el esquema del flujo de señales electrónicas que forman
parte del control del cabezal 5 de impresión, de manera que desde
la máquina 7 de inyección se obtienen cuatro señales que indican
cómo y cuando se tiene que imprimir y como desde un ordenador 9 se
configurará la imagen que se quiere imprimir y a través de un
software se le da el formato adecuado para que pueda ser
correctamente interpretada y entendida por la electrónica por un
interface de comunicación al dispositivo programable, al cual,
también llegan, las cuatro señales generadas por la máquina de
inyección.
De esta forma, el dispositivo programable se
basa en una tarjeta madre 8 de control cuyo elemento principal es
una FPGA 10 (Field-Programmable Gate Array) que a
partir de las señales que le llegan de la máquina 7 de inyección y
de la imagen que se quiere imprimir genera unas señales hacia el
cabezal 5 de impresión para activar los inyectores y que se imprima
la imagen deseada.
Así, la FPGA 10 genera los datos que indican a
cada inyector de cada cabezal 5 de inyección si tiene que imprimir
o no en cada momento, un reloj que permite sincronizar todos los
inyectores y el pulso que después de amplificarlo moverá los
piezoeléctricos para que salga la tinta.
Asimismo, la tarjeta madre 8 de control
incorpora un transceptor RS-232 11 a través del
cual se lee la imagen que se quiere imprimir, cuya imagen ha sido
generada en el ordenador 9 comunicado con él.
La imagen que se quiere imprimir, que ha sido
generada en el ordenador 9, es almacenada en una memoria 12 de la
tarjeta madre 8, habiendo utilizado, para pasarla a la tarjeta
madre 8 de control, el citado puerto RS-232
11.
La tarjeta madre 8 incorpora un optoacoplador y
adaptador de nivel 13 al que llegan las señales digitales de la
máquina 7 de inyección, de manera que en primer lugar se
optoacoplan para eliminar posibles ruidos o interferencias no
deseadas que provengan de la máquina, y, a continuación, se adaptan
al nivel de tensión necesario para entrar en la FPGA 10.
La tarjeta madre 8, asimismo, incorpora un
conversor 14, a modo de diferencial, que manda al generador 15 de
pulsos de alta tensión las señales de actuación sobre un
piezoeléctrico generados por la FPGA 10.
Por otra parte, la tarjeta madre 8 incorpora un
relé 16, controlado por la FPGA 10, para el encendido del cabezal 5
de inyección de tinta, estando alimentado el relé 16 con una fuente
externa a la tarjeta madre 8, de manera que de esta forma se
asegura que el cabezal 5 de inyección nunca se encienda antes que
la tarjeta madre 8 de control.
Igualmente, la tarjeta madre 8 de control
incorpora un microcontrolador 17 de gobierno del nivel y
temperatura de la tinta que hay en el tanque de cada cabezal. A
través de las señales de nivel y temperatura de la tinta del tanque
de cada cabezal, adaptadas con un divisor de tensión 18, se realiza
su lectura.
Por otra parte, a través del transceptor
RS-232 11 se comunica al microcontrolador 17 los
valores de nivel y temperatura óptimos que tiene que tener la
tinta, de manera que con dichos datos genera las señales que
permiten calentar la tinta o activar la bomba que llena el depósito
de tinta.
Asimismo, a través del transceptor
RS-232 11 se puede ver en el ordenador 9 los
valores en que se encuentra en cada momento la tinta, de cada uno
de los cabezales por separado.
Las señales de nivel y temperatura de la tinta
además de llegar al microcontrolador 17, llegan a la FPGA 10 y a un
conector donde se conecta una tarjeta externa de adquisición de
datos, tarjeta que se encuentra conectada al ordenador.
Como complemento a ello las señales de
habilitación de los relés (19 de la tarjeta hija 22 de
accionamiento de los calentadores y de la bomba 21) llegan desde la
FPGA 10 y desde otro conector (indicar cual) al que se conecta la
tarjeta externa de adquisición de datos, además de llegar desde el
microcontrolador 17, por lo que el control del nivel de tinta y
temperatura del cabezal se puede realizar desde el microcontroladro
17, desde la FPGA 10 o desde el ordenador 9.
Por cada uno de los cabezales 5 de inyección de
tinta que se quiera controlar, la tarjeta madre 8 de control,
dispone de una tarjeta hija 22, permitiendo controlar hasta cuatro
cabezales 5 de inyección, de
manera que cada una de las tarjetas hija 22 incorpora:
manera que cada una de las tarjetas hija 22 incorpora:
- -
- un conversor 20, a modo diferencial, a través del cual pasan los datos que genera la FPGA 10 al correspondiente cabezal 5 inyector, y;
- -
- un relé 19 de control en el llenado y calentamiento de la tinta del depósito cuya señal proviene del microcontrolador 17 de la tarjeta madre 8 de control.
La tarjeta madre 8 de control se alimenta con
220V de la fuente de alimentación general y a través de un AC/DC 23
se obtienen 5V que se utilizan en diferentes elementos de la
tarjeta madre 8 de control y también a partir de ellos de generan
el resto de alimentaciones necesarias.
Por un lado se usa un convertidor/elevador 24
para obtener 12V, y, por otro lado, se usa un convertidor 25 que
saca las tres tensiones necesarias para alimentar la FPGA 10 de
3,3V, 2,5V y 1,2V.
La memoria 12 en la que se almacena la imagen
que se quiere imprimir esta controlada por la
FPGA 10 a través de un bus de datos y otro de direc-
ciones.
FPGA 10 a través de un bus de datos y otro de direc-
ciones.
La FPGA 10 va almacenando en la memoria 12 la
imagen conforme la recibe desde el ordenador 9 y la lee de la
memoria 12 para hacer cada impresión.
Claims (11)
1. Sistema para el control de un cabezal de
impresión, siendo del tipo de cabezales de impresión de tinta que
desde la máquina de inyección envían unas señales que indican cómo y
cuando se tiene que imprimir la correspondiente imagen configurada
en un ordenador y que a través de un software se le da el formato
adecuado para que sea correctamente interpretada y entendida por la
electrónica de control, caracterizado porque el sistema se
basa en una "tarjeta madre" (8) de control que incorpora:
- -
- una FPGA (10) (Fielt-Programmable Gate Array) que controla y genera cada una de las señales precisas para cada uno de los cabezales (5) de inyección;
- -
- un transceptor RS-232 (11) a través del cual se lee la imagen que se quiere imprimir, cuya imagen ha sido generada en un ordenador (9) comunicado con él;
- -
- una memoria (12) en la que se almacena la imagen que se quiere imprimir;
- -
- un optoacoplador y adaptador de nivel (13) al que llegan las señales digitales de la máquina (7) de inyección;
- -
- un conversor (14), a modo de diferencial, que manda al generador de pulsos de alta tensión (15) las señales de actuación sobre un piezoeléctrico generados por la FPGA;
- -
- un relé (16), controlado por la FPGA (10), para el encendido del cabezal alimentado con una fuente externa, y;
- -
- un microcontrolador (17) de gobierno del nivel y temperatura de la tinta,
asimismo, presenta una "tarjeta
hija" (22) por cada uno de los cabezales (5) de inyección de
tinta a controlar, cuya "tarjeta hija" (22)
incorpora:
- -
- un conversor (20) a modo diferencial a través del cual pasan los datos que genera la FPGA (10) al correspondiente cabezal (5) inyector, y;
- -
- un relé (19) de control en el llenado y calentamiento de la tinta del depósito cuya señal proviene del microcontrolador (17) de la "tarjeta madre" (8) de control.
2. Sistema para el control de un cabezal de
impresión, según reivindicación 1ª, caracterizado porque la
FPGA (10) a partir de las señales de entrada que le llegan de la
máquina inyectora (7) y de la imagen que se quiere imprimir genera
las señales que precisa el cabezal (5) de impresión para activar
los inyectores.
3. Sistema para el control de un cabezal de
impresión, según reivindicación 1ª, caracterizado porque
desde el transceptor RS-232 (11) se pasa la imagen
a imprimir a la FPGA (10).
4. Sistema para el control de un cabezal de
impresión, según reivindicación 1ª, caracterizado porque la
memoria (12) en la que se almacena la imagen que se quiere imprimir
esta controlada por la FPGA (10) a través de un bus de datos y otro
de direcciones.
5. Sistema para el control de un cabezal de
impresión, según reivindicaciones 1ª y 4ª, caracterizado
porque la FPGA (10) va almacenando en la memoria la imagen conforme
la recibe: y la lee de la memoria (12) para hacer cada
impresión.
6. Sistema para el control de un cabezal de
impresión, según reivindicación 1ª, caracterizado porque
mediante el optoacoplador y adaptador de nivel (13) al que llegan
las señales digitales de la máquina de inyección (7) se adapta el
nivel de tensión necesario para su entrada en la FPGA (10).
7. Sistema para el control de un cabezal de
impresión, según reivindicación 1ª, caracterizado porque
mediante el relé (16), controlado por la FPGA (10), se asegura que
el cabezal nunca se encienda antes que la tarjeta de control.
8. Sistema para el control de un cabezal de
impresión, según reivindicación 1ª, caracterizado porque a
través del transceptor RS-232 (11) se comunica al
microcontrolador (17) los valores de nivel y temperatura óptimos
que tiene que tener la tinta del depósito y con estos datos actuar
en consecuencia para ajustarla a ellos.
9. Sistema para el control de un cabezal de
impresión, según reivindicaciones 1ª y 8ª, caracterizado
porque el control de los valores de nivel y temperatura óptimos
que tiene que tener la tinta del depósito se lleva a cabo para cada
uno de los cabezales por separado.
10. Sistema para el control de un cabezal de
impresión, según reivindicación 1ª, caracterizado porque la
tarjeta madre (8) de control es alimentada a 220V y a través de un
AC/DC (23) se obtienen 5V para alimentación de los diferentes
elementos de la tarjeta, y, asimismo, se generan el resto de
alimentaciones mediante correspondientes convertidores
(24-25) para obtener la tensión requerida.
11. Sistema para el control de un cabezal de
impresión, según reivindicaciones 1ª y 10ª, caracterizado
porque la tarjeta madre (8) de control incorpora un
convertidor/elevador (24) para obtener 12V y un convertidor (25)
para obtener tres tensiones de entrada en la FPGA (10).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Ref document number: 20071001 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2282053B1 Country of ref document: ES |
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| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20211122 |