WO2011144277A1 - Method for producing in an automated manner individual elements, which as a whole form a surface-decorated spatial body - Google Patents

Method for producing in an automated manner individual elements, which as a whole form a surface-decorated spatial body Download PDF

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WO2011144277A1
WO2011144277A1 PCT/EP2011/001735 EP2011001735W WO2011144277A1 WO 2011144277 A1 WO2011144277 A1 WO 2011144277A1 EP 2011001735 W EP2011001735 W EP 2011001735W WO 2011144277 A1 WO2011144277 A1 WO 2011144277A1
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individual elements
individual
data set
decorated
spatial body
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PCT/EP2011/001735
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Florian Knell
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Ravensburger Karton S.R.O.
Carlit + Ravensburger Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a method for the automated production of individual elements, the entirety of which forms a surface-decorated spatial body.
  • the toy industry manufactures a series of articles made up of individual elements that collectively form a spatial body that typically has a surface finish.
  • Such items may be games of skill, such as Rubik's Cube, which may have become too popular, but the items may also be items of any kind, such as buildings, animals, or the like, which are subdivided into individual items and assembled by a user of the game ,
  • Such objects may also be puzzles, the individual elements then being puzzle pieces which, when assembled together, form, for example, a ball, a pyramid, a heart, an animal, a building or the like. Puzzles draws that the individual elements are coupled together, in particular by means of existing at its edge, pairwise corresponding projections and recesses.
  • Articles of the type mentioned often have a surface decoration that extends over several or all individual elements, for example in the case of a puzzle game.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method which allows even in small series economical production of a surface-decorated spatial body forming in its entirety individual elements, so that, for example, many series with varying decor can be produced economically.
  • This object is achieved by a method which has the steps specified in claim 1.
  • the inventive method is suitable for the production of individual elements whose surface is flat or curved and can also be alternately curved.
  • a preferred application example of the method according to the invention consists in the production of a three-dimensional puzzle game, which in the assembled state forms a spatial body, for example a ball, a pyramid, a heart, an animal. Building and the like.
  • a first data set is generated which describes the surface of the spatial body and the segmentation of the surface by the individual elements.
  • this first data record thus describes, on the one hand, the entire surface of the spatial body and, on the other hand, the division of the surface into individual segments, as it results from the shape chosen for the individual puzzle pieces.
  • this first data set is supplemented by parameters which describe the spatial configuration of each individual element.
  • parameters are, for example, the material thickness of each individual element, the formation of the edges of each individual element, in particular the course of the edge surfaces in relation to a top side and a bottom side of the single element, for example with an edge surface tapering conically from the top side to the bottom side, optionally also radii of curvature of the top side and the bottom and the like.
  • the method of the invention then includes the step of producing the individual elements by means of a number of tools made based on the supplemented first data set.
  • the number of tools depends on the number of different individual elements to be produced and their shape, it being advantageous to produce similar individual elements in one and the same tool. For example, it is appropriate to make different individual elements with low curvature in one tool and different individual elements with greater curvature in another tool together. Depending on the number and type of the spatial body forming individual elements but also a single tool for producing all the required individual elements may be sufficient.
  • the number of tools is an injection molding tool or a plurality of injection molding tools that have been produced based on the supplemented first data set.
  • the injection mold intended for injection molding of the single element or members may be manufactured by machining a blank, and the machine tool performing the machining works on the basis of the data existing in the supplemented first dataset.
  • the inventive method further comprises generating a second data set that describes a decor of the surface of the spatial body.
  • a decor may be the representation of the earth's surface, which is to be applied to a spherical body in the manner of a globe.
  • the first data set and the second data set are then combined into a third data set, such that the decoration of the surface of the spatial body and the segmented surface of the spatial body are superimposed to provide in a single record both the information about the spatial shape of the body and to have the segmentation of its surface as well as the entire decor of the surface ready.
  • a third data set such that the decoration of the surface of the spatial body and the segmented surface of the spatial body are superimposed to provide in a single record both the information about the spatial shape of the body and to have the segmentation of its surface as well as the entire decor of the surface ready.
  • a fourth data record is then generated which describes the two-dimensional, orthogonal projection of the surface of each individual element to be decorated.
  • the surface of each individual element to be decorated which is part of the third data set in its spatial shape including its outline together with the part of the overall decoration on it, is quasi copied out of the third data record and then virtually, i. mathematically, orthogonally to a two-dimensional, i. projected flat surface.
  • the fourth record then describes each of these flat surfaces in terms of size, outline and decor.
  • a print file is then generated which contains all the information about the decoration of the surface of each individual element with regard to position on the flat surface, color, intensity etc. in a printer-compatible form.
  • the individual elements previously produced as described are removed from the production tool, which preferably takes place automatically, for example by means of a robot, and supplied to a non-contact digital printing device.
  • the surface of the individual elements is decorated using the print file by carrying out a relative movement between a print head of the printing device and the surface of the individual elements facing it.
  • the or each tool can produce several individual elements at the same time.
  • an injection molding process without a heating channel can be used, i. E. the plurality of individual elements produced in an injection molding tool are connected to one another by sprues, or an injection molding method with a heating channel can be used in which sprue-free individual elements are produced in the injection mold.
  • the produced individual elements of the printing device are supplied in sets according to a preferred embodiment.
  • the feeding of the individual elements into sets increases the decoration speed of the method according to the invention in comparison with a possible piecewise feeding of the individual elements to the printing device.
  • the arrangement of the individual elements of each set corresponds to the arrangement of the individual elements in the tool.
  • Embodiment offers, for example, when the individual elements have been produced in an injection mold without heating channel, because then the individual elements produced in the tool are still connected by sprues after cooling of the sprayed material and can be supplied in this known, defined arrangement of the printing device ,
  • the individual elements of the printing device can be supplied in a double-row arrangement.
  • the type and location of the individual elements in the example double-row feeder may be known and defined as the preceding step of removing the individual elements from the production tool and producing a set for delivery to the printing device in a defined manner he follows.
  • the print file contains information indicating the nature and location specify each single element in the set. Due to the defined position of each individual element in the production tool or, if applicable, the defined way of implementing each individual element from the production tool into a set, it is easily possible to individually characterize each individual element in terms of its appearance and its location in the set and this information in the print file transferred to. As a result, the printing device knows exactly which individual element is at any time in which position under the print head of the printing device and thus can perform the Anlagenndeko- ration exactly matching.
  • the method according to the invention preferably comprises the step of recognizing the type and position of the individual elements in the set before the decorating step the surface of the individual elements.
  • the recognition step may include, for example, optical recognition with the aid of digitized image processing.
  • a single element can be recognized by its shape and / or its outline.
  • Another possibility is to associate with each individual element in its manufacture an optically readable mark, which is recognized in the recognition step.
  • the recognition step results in the printing device knowing exactly which single element is in which position relative to it Printhead moves so that it can decorate the surface of each individual element exactly matching.
  • Preferred developments of the method according to the invention include the step of sorting the surface-decorated individual elements into a set of individual elements that form the or a surface-decorated spatial body. For example, in such a sorting step, for example by means of digital image processing, those individual elements which belong to a puzzle game can be recognized and sorted together. The recognition of the different individual elements can be done at this stage not only on the basis of their shape and / or their outline, but also on the basis of their surface decoration.
  • the printing device performs a pixel printing process, in particular an ink jet printing process. Accordingly, at least the print file contains the corresponding pixel data.
  • the step of superimposing to a third data set preferably comprises a matching between the segmentation and the decoration of the surface of the spatial body.
  • the decoration is positioned on the surface of the spatial body such that the segmentation lines do not interfere with one or another unfavorable location of the decoration, such as an eye cut a person depicted on the decor or something similar. Only when the segmentation lines are arranged satisfactorily with respect to the decor, the third record is created. The vote called, the invention therefore easily possible because the information about the segmentation on the one hand and the information about the decor other hand ⁇ initially present in two separate records.
  • the printhead is preferably a (linear) pressure beam and the relative movement is a translati ⁇ onsmony.
  • the pressure bar is guided in a rectilinear motion over the element surface to be decorated or the
  • FIG. 1 shows a schematic, illustrated representation of a first number of steps of the sequence of the automated production method according to the invention using the example of a spherical puzzle
  • Figure 2 in a schematic, imaged form a to the first number of
  • the method for the automated production of individual elements to form a surface-decorated, spatial body comprises a series of steps, the sequence of which will be explained in more detail below with reference to the pictorial representation given in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 shows those steps which are initially carried out and the two alternative methods are common, while FIG. 2 reproduces the subsequent method steps according to the two alternative methods.
  • a first data set in electronic form is generated, which describes the surface of a sphere as well as a segmentation of the sphere surface by individual elements, which here are formed by the individual puzzle pieces. Played on a computer monitor, this first data record generates an image 12 of a sphere on the surface of which the contour lines 14 of the individual puzzle pieces can be recognized.
  • the image 12 reproduced only in two dimensions in FIG. 1 is in reality three-dimensional, so that on the computer monitor the entire spherical surface and their segmentation can be viewed by appropriate rotation of the ball image.
  • This first dataset serves as a starting point for the production of the individual elements, in this case the individual puzzle pieces, which, when assembled, form a hollow sphere.
  • FIG. 1 below the image 12 of the sphere shows that, instead of a sphere, virtually any other spatial body can be the subject of the described production method, such as a cube, a cuboid, a cylinder, a cone, a pyramid and, of course, others. irregular shaped body.
  • the first data record which initially describes only the spherical surface and its segmentation, is supplemented in a subsequent step, symbolized by an arrow 15, by data which describe the exact spatial configuration of each individual element to be produced. For example, it is determined by means of an additional parameter how large the material thickness of each individual element should be. Furthermore, by means of further suitable parameters, the course of the edge surface which extends between an upper side and a lower side of each individual element is determined. Thus, for example, it can be defined that this edge surface does not run at right angles to the top and bottom of a single element, but tapers inwards, that is, it is tapered.
  • edge surface sections of projections and recesses of a puzzle piece have a different course than the remaining sections of the edge surface.
  • the spatial shape of each individual element can be described by radii of curvature, which should have the top and / or the bottom of the single element.
  • the first data set generated initially is supplemented to the extent that each individual element to be produced is exactly described by the supplemented data set in its entire spatial configuration.
  • the tools necessary for the production of the desired individual elements can then be produced.
  • a plastic injection molding process is used to manufacture the individual elements, which means that first of all the required injection molds have to be produced.
  • the supplemented first record is represented by the block labeled 20.
  • the block 22 symbolizes this by showing a number of individual elements 21 in separate, unconnected form.
  • a second data set is generated in electronic form, which describes a decoration of the surface of the underlying spatial body, in this case the sphere.
  • this second data set On a computer monitor, this second data set generates an image 16 of a spherical surface with decoration thereon, symbolized here by a number of crosses 18.
  • This image 16 is also spatially displayed on the computer monitor in order to see and control the course of the decoration on the entire spherical surface can.
  • a third data record is generated in electronic form, which contains the information of the first two data records in a superimposed form.
  • an image produced by the third data set on a computer monitor would be a superimposition of the images 12 and 16, ie a spatial representation of a spherical surface with the contours 14 and the crosses 18.
  • the third data set is generated the possibility of matching the positioning of the surface decoration and the course of the contour lines 14, for example, to prevent an outline 14 from passing through a cross 18.
  • the surface decoration may be arranged on the spherical surface segmented by the contour lines 14 in a desired manner.
  • the third record is generated and stored.
  • the third record now contains all the information about how each individual element, ie each puzzle piece contributing to the spherical shape, looks like and how its surface is decorated.
  • a fourth data set in electronic form is generated from the third data set by copying out the data relating to a particular individual element (puzzle part) and by a virtual-orthogonal projection of the surface of this single element into a plane, which generates the two-dimensional orthogonal projection describes the surface of the selected individual element in terms of size, outline and decoration. Due to its "two-dimensionality", this fourth dataset is also called printing surface.
  • the data recorded in the fourth data record i.
  • the data contained in the printing area is used to generate a print file which, in a printer-compatible form, contains all data about where the printing device 30 should print which color and how much of it on the surface of a real individual element 21.
  • This print file is shown at 28 in FIG. 1 and, in addition to the information about the location of application, also includes the color information, for example separated into the colors cyan (C), magenta (M), yellow (Y) and black (K).
  • the injection molding tools 26 are those without a heating channel, i. the nine individual elements 21 produced by one injection molding tool 26 are connected to one another by sprues 27 consisting of the injection molding material.
  • An automated removal device not shown here, for example in the form of a robot, can thus remove the nine individual elements 21 produced by an injection molding tool 26 as a set from the injection molding tool 26 and place them on a feeder 29, for example in the form of a conveyor belt, which stores this set of digital , non-contact printing device 30 feeds.
  • each individual element is accurately positioned in the injection molding tool 26 and the spatial dimensions of the injection molding tool 26 are known, the spatial position of each individual element 21 produced in the set describe exactly, since the sprues 27 maintain the defined by the injection molding tool 26 arrangement of all nine individual elements 21 to each other.
  • the previously mentioned print file is supplemented with information representing the exact spatial positioning of each individual element 21 in the set.
  • the printing device 30 is then able to provide each of the individual elements 21 fed to it in the set exactly matching with the associated decoration.
  • the print file is sent to the printing device 30, which has a linear pressure bar 32 with nozzles, not shown, is discharged through the controlled in the print file form dye, preferably by way of ink jet printing to the single element 21 on its surface with the desired decor Mistake.
  • the printing device 30 which has a linear pressure bar 32 with nozzles, not shown, is discharged through the controlled in the print file form dye, preferably by way of ink jet printing to the single element 21 on its surface with the desired decor Mistake.
  • Each individual element 21 is positioned in the printing device 30 so that the desired decoration is applied to the surface of the individual elements 21 during a translatory relative movement of the pressure beam 32.
  • Each individual element 21 of the set is exactly provided with its associated surface decor. It goes without saying that each individual element can also carry only a part of a total surface decoration, which is created only by the later connection of the individual elements 21.
  • a ready decorated set is shown at 34.
  • the finished decorated individual elements are released from the sprues, shown symbolically at 36, and fed to a sorter, which ensures that all the individual elements required to produce the spherical puzzle are fed to a product package, shown at 38.
  • a second alternative method is reproduced, which differs from the first alternative method in that the injection molding tools 26 are those with heating channel.
  • Such injection molds produce sprue-free individual elements, ie the sprue strands 27 present in the first method alternative are missing.
  • the removal device not shown, therefore, remove the individual elements 21 produced by the injection mold 26 in a free choice and rearrange on the feeder.
  • the individual elements produced are arranged on a support 40 in pairs in two rows and thus fed to the printing device 30.
  • the print file has been supplemented with those data the printing device 30 allows an assignment of a decorative applied to one or more passing under the pressure bar 32 individual elements 21.
  • the individual elements leaving the printing device 30 and finished, if appropriate, after being passed through a drying device, not shown, are removed from the carrier 40 and fed to the sorting device as in the first alternative method.
  • the empty carrier 40 is returned to the re-recording still undecoded individual elements, shown at 42.

Abstract

The invention relates to a method for producing in an automated manner individual elements, which as a whole form a surface-decorated spatial body, comprising the following steps: producing a first data set, which describes the surface of the spatial body and the segmentation of the surface by means of the individual elements, expanding the first data set to include parameters that describe the spatial form of each individual element, producing the individual elements by means of a number of tools, which have been produced on the basis of the expanded first data set, producing a second data set, which describes a decoration of the surface of the spatial body, superimposing the segmented surface and the decoration of the surface of the spatial body by connecting the first data set and the second data set to form a third data set, producing a fourth data set, which describes the two-dimensional orthogonal projection of the surface of each individual element to be decorated, from the third data set, producing a printing file from the fourth data set, removing the produced individual elements from the associated tool and supplying the removed individual elements to a digital printing device that operates without contact, and decorating the surface of the individual elements using the printing file by performing a relative motion between a printing head of the printing device and the surface of the individual elements facing the printing head of the printing device.

Description

Verfahren zur automatisierten Herstellung von Einzelelementen, deren Gesamtheit einen oberflächendekorierten räumlichen Körper bildet  Method for the automated production of individual elements, the entirety of which forms a surface-decorated spatial body
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Herstellung von Einzelelementen, deren Gesamtheit einen oberflächendekorierten räumlichen Körper bildet. The present invention relates to a method for the automated production of individual elements, the entirety of which forms a surface-decorated spatial body.
Die Spielwarenindustrie stellt eine Reihe von Gegenständen her, die aus Einzelelementen bestehen, welche in ihrer Gesamtheit einen räumlichen Körper bilden, der in der Regel ein Oberflächendekor aufweist. Solche Gegenstände können Geschicklichkeitsspiele sein, wie beispielsweise der zu großer Bekanntheit gekommene Rubik's Cube, es kann sich bei den Gegenständen aber auch um Objekte jedweder Art handeln, beispielsweise Gebäude, Tiere oder ähnliches, die in Einzelelemente unterteilt sind und von einem Anwender des Spiels zusammenzusetzen sind. Es kann sich bei solchen Gegenständen ferner auch um Puzzlespiele handeln, wobei die Einzelelemente dann Puzzleteile sind, die nach ihrem Zusammensetzen beispielsweise eine Kugel, eine Pyramide, ein Herz, ein Tier, ein Gebäude oder ähnliches bilden. Puzzlespiele zeichnet aus, dass die Einzelelemente miteinander koppelbar sind, insbesondere mittels an ihrem Rand vorhandener, paarweise korrespondierender Vorsprünge und Ausnehmungen. Gegenstände der genannten Art weisen häufig ein Oberflächendekor auf, das sich, etwa im Fall eines Puzzlespiels, über mehrere oder alle Einzelelemente erstreckt. The toy industry manufactures a series of articles made up of individual elements that collectively form a spatial body that typically has a surface finish. Such items may be games of skill, such as Rubik's Cube, which may have become too popular, but the items may also be items of any kind, such as buildings, animals, or the like, which are subdivided into individual items and assembled by a user of the game , Such objects may also be puzzles, the individual elements then being puzzle pieces which, when assembled together, form, for example, a ball, a pyramid, a heart, an animal, a building or the like. Puzzles draws that the individual elements are coupled together, in particular by means of existing at its edge, pairwise corresponding projections and recesses. Articles of the type mentioned often have a surface decoration that extends over several or all individual elements, for example in the case of a puzzle game.
Die Herstellung solcher Gegenstände bzw. Spiele ist relativ aufwändig, da die Einzelelemente und das Oberflächendekor getrennt voneinander hergestellt werden und anschließend auf geeignete Weise miteinander verbunden werden müssen. Mit den heutigen Verfahren zur Herstellung der genannten Gegenstände sind kleine Serien nicht wirtschaftlich produzierbar, da beispielsweise zum Dekorieren verwendete Dekorfolien erst ab einer bestimmten Stückzahl preislich interessant sind. The production of such objects or games is relatively complicated, since the individual elements and the surface decoration are produced separately from each other and must then be connected together in a suitable manner. With today's process for the production of the mentioned items small series are not economically produced, since, for example, used for decorating decorative films are priced from a certain number of items.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches eine auch in kleinen Serien wirtschaftliche Herstellung von in ihrer Gesamtheit einen oberflächendekorierten räumlichen Körper bildenden Einzelelementen gestattet, so dass beispielsweise viele Serien mit wechselndem Dekor wirtschaftlich herstellbar sind. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, welches die im Patentanspruch 1 angegebenen Schritte aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung von Einzelelementen, deren Oberfläche eben oder gekrümmt ist und auch wechselnd gekrümmt sein kann. Ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Herstellung eines dreidimensionalen Puzzlespiels, welches in zusammengesetztem Zustand einen räumlichen Körper bildet, beispielsweise eine Kugel, eine Pyramide, ein Herz, ein Tier, ein. Bauwerk und ähnliches. The invention is therefore based on the object of specifying a method which allows even in small series economical production of a surface-decorated spatial body forming in its entirety individual elements, so that, for example, many series with varying decor can be produced economically. This object is achieved by a method which has the steps specified in claim 1. The inventive method is suitable for the production of individual elements whose surface is flat or curved and can also be alternately curved. A preferred application example of the method according to the invention consists in the production of a three-dimensional puzzle game, which in the assembled state forms a spatial body, for example a ball, a pyramid, a heart, an animal. Building and the like.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein erster Datensatz erzeugt, der die Oberfläche des räumlichen Körpers und die Segmentierung der Oberfläche durch die Einzelelemente beschreibt. Am Beispiel des genannten Puzzles beschreibt dieser erste Datensatz somit einerseits die gesamte Oberfläche des räumlichen Körpers und andererseits die Aufteilung der Oberfläche in einzelne Segmente, wie sie sich aus der für die einzelnen Puzzleteile gewählten Form ergibt. According to the method of the invention, a first data set is generated which describes the surface of the spatial body and the segmentation of the surface by the individual elements. Using the example of said puzzle, this first data record thus describes, on the one hand, the entire surface of the spatial body and, on the other hand, the division of the surface into individual segments, as it results from the shape chosen for the individual puzzle pieces.
In einem weiteren Schritt wird dieser erste Datensatz um Parameter ergänzt, die die räumliche Ausgestaltung jedes Einzelelements beschreiben. Solche Parameter sind beispielsweise die Materialdicke jedes Einzelelements, die Ausbildung der Ränder jedes Einzelelements, insbesondere der Verlauf der Randflächen im Verhältnis zu einer Oberseite und einer Unterseite des Einzelelements, beispielsweise mit einer sich von der Oberseite zur Unterseite konisch verjüngenden Randfläche, ferner gegebenenfalls Krümmungsradien der Oberseite und der Unterseite und ähnliches. In a further step, this first data set is supplemented by parameters which describe the spatial configuration of each individual element. Such parameters are, for example, the material thickness of each individual element, the formation of the edges of each individual element, in particular the course of the edge surfaces in relation to a top side and a bottom side of the single element, for example with an edge surface tapering conically from the top side to the bottom side, optionally also radii of curvature of the top side and the bottom and the like.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst sodann den Schritt des Produzierens der Einzelelemente mittels einer Anzahl von Werkzeugen, die basierend auf dem ergänzten ersten Datensatz hergestellt worden sind. Die Anzahl der Werkzeuge richtet sich nach der Anzahl der unterschiedlichen zu produzierenden Einzelelemente und deren Gestalt, wobei es vorteilhaft ist, ähnliche Einzelelemente in ein und demselben Werkzeug herzustellen. Beispielsweise bietet es sich an, verschiedene Einzelelemente mit geringer Krümmung in einem Werkzeug und verschiedene Einzelelemente mit stärkerer Krümmung in einem anderen Werkzeug gemeinsam herzustellen. Je nach Anzahl und Art der den räumlichen Körper bildenden Einzelelemente kann aber auch ein einziges Werkzeug zur Herstellung aller benötigten Einzelelemente ausreichend sein. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Anzahl von Werkzeugen ein Spritzgusswerkzeug oder mehrere Spritzgusswerkzeuge, die basierend auf dem ergänzten ersten Datensatz hergestellt worden sind. Mit anderen Worten kann die zum Spritzgießen des Einzelelements oder der Einzelelemente bestimmte Spritzgussform durch spanabhebende Bearbeitung eines Rohlings hergestellt werden, wobei die die spanabhebende Bearbeitung durchführende Werkzeugmaschine ihre Arbeit auf der Grundlage der in dem ergänzten ersten Datensatz vorhandenen Daten ausführt. The method of the invention then includes the step of producing the individual elements by means of a number of tools made based on the supplemented first data set. The number of tools depends on the number of different individual elements to be produced and their shape, it being advantageous to produce similar individual elements in one and the same tool. For example, it is appropriate to make different individual elements with low curvature in one tool and different individual elements with greater curvature in another tool together. Depending on the number and type of the spatial body forming individual elements but also a single tool for producing all the required individual elements may be sufficient. According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the number of tools is an injection molding tool or a plurality of injection molding tools that have been produced based on the supplemented first data set. In other words, the injection mold intended for injection molding of the single element or members may be manufactured by machining a blank, and the machine tool performing the machining works on the basis of the data existing in the supplemented first dataset.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner das Erzeugen eines zweiten Datensatzes, der ein Dekor der Oberfläche des räumlichen Körpers beschreibt. Beispielsweise kann ein solches Dekor die Darstellung der Erdoberfläche sein, die nach Art eines Globus auf einen kugelförmigen Körper aufgebracht werden soll. The inventive method further comprises generating a second data set that describes a decor of the surface of the spatial body. For example, such a decor may be the representation of the earth's surface, which is to be applied to a spherical body in the manner of a globe.
Der erste Datensatz und der zweite Datensatz werden sodann zu einem dritten Datensatz verbunden, dergestalt, dass das Dekor der Oberfläche des räumlichen Körpers und die segmentierte Oberfläche des räumlichen Körpers überlagert werden, um in einem einzigen Datensatz sowohl die Information über die räumliche Gestalt des Körpers und die Segmentierung seiner Oberfläche als auch über das gesamte Dekor der Oberfläche parat zu haben. Zum Erzeugen des ersten, zweiten und dritten Datensatzes kann auf bekannte Verfahren zurückgegriffen werden, wie sie beispielsweise aus der mathematischen Modellierung dreidimensionaler Körpers bekannt sind oder in CAD-Programmen zur Anwendung kommen. The first data set and the second data set are then combined into a third data set, such that the decoration of the surface of the spatial body and the segmented surface of the spatial body are superimposed to provide in a single record both the information about the spatial shape of the body and to have the segmentation of its surface as well as the entire decor of the surface ready. To generate the first, second and third data set, recourse can be had to known methods, as are known, for example, from the mathematical modeling of three-dimensional bodies or used in CAD programs.
Aus dem dritten Datensatz wird dann ein vierter Datensatz erzeugt, der die zweidimensionale, orthogonale Projektion der Oberfläche jedes zu dekorierenden Einzelelements beschreibt. Mit anderen Worten wird die Oberfläche jedes zu dekorierenden Einzelelements, die in ihrer räumlichen Gestalt einschließlich ihres Umrisses zusammen mit dem auf ihr befindlichen Teil des Gesamtdekors Bestandteil des dritten Datensatzes ist, aus dem dritten Datensatz quasi herauskopiert und sodann virtuell, d.h. auf mathematischem Wege, orthogonal auf eine zweidimensionale, d.h. ebene Fläche projiziert. Der vierte Datensatz beschreibt dann jede dieser ebenen Flächen hinsichtlich Größe, Umriss und Dekor. From the third data set, a fourth data record is then generated which describes the two-dimensional, orthogonal projection of the surface of each individual element to be decorated. In other words, the surface of each individual element to be decorated, which is part of the third data set in its spatial shape including its outline together with the part of the overall decoration on it, is quasi copied out of the third data record and then virtually, i. mathematically, orthogonally to a two-dimensional, i. projected flat surface. The fourth record then describes each of these flat surfaces in terms of size, outline and decor.
Aus dem vierten Datensatz wird dann eine Druckdatei erzeugt, die alle Informationen zum Dekor der Oberfläche jedes Einzelelements hinsichtlich Position auf der ebenen Fläche, Farbe, Intensität etc. in einer druckerkompatiblen Form enthält. In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die zuvor wie beschrieben produzierten Einzelelemente aus dem Produktionswerkzeug entnommen, was vorzugsweise automatisch beispielsweise mittels eines Roboters erfolgt, und einer berührungslos arbeitenden digitalen Druckvorrichtung zugeführt. Anschließend erfolgt in der Druckvorrichtung ein Dekorieren der Oberfläche der Einzelelemente unter Verwendung der Druckdatei durch Ausführen einer Relativbewegung zwischen einem Druckkopf der Druckvorrichtung und der ihm zugewandten Oberfläche der Einzelelemente. From the fourth data set, a print file is then generated which contains all the information about the decoration of the surface of each individual element with regard to position on the flat surface, color, intensity etc. in a printer-compatible form. In a further step of the method according to the invention, the individual elements previously produced as described are removed from the production tool, which preferably takes place automatically, for example by means of a robot, and supplied to a non-contact digital printing device. Subsequently, in the printing device, the surface of the individual elements is decorated using the print file by carrying out a relative movement between a print head of the printing device and the surface of the individual elements facing it.
Wie bereits im Zusammenhang mit den als Spritzgusswerkzeugen ausgestalteten Werkzeugen erläutert, kann das oder jedes Werkzeug mehrere Einzelelemente gleichzeitig produzieren. Im Falle eines Spritzgusswerkzeugs kann dabei ein Spritzgussverfahren ohne Heizkanal zur Anwendung kommen, d.h. die mehreren in einem Spritzgusswerkzeug erzeugten Einzelelemente sind durch Angussstränge miteinander verbunden, oder es kann ein Spritzgussverfahren mit Heizkanal zum Einsatz kommen, bei dem angussfreie Einzelelemente in der Spritzgussform erzeugt werden. As already explained in connection with the tools designed as injection molding tools, the or each tool can produce several individual elements at the same time. In the case of an injection molding tool, an injection molding process without a heating channel can be used, i. E. the plurality of individual elements produced in an injection molding tool are connected to one another by sprues, or an injection molding method with a heating channel can be used in which sprue-free individual elements are produced in the injection mold.
Unabhängig davon, welche Art oder wie viele Werkzeuge zur Produktion der Einzelelemente im erfindungsgemäßen Verfahren in Benutzung sind, werden gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung die produzierten Einzelelemente der Druckvorrichtung in Sets zugeführt. Das Zuführen der Einzelelemente in Sets erhöht die Dekorierungsge- schwindigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zu einer auch möglichen, stückweisen Zuführung der Einzelelemente zur Druckvorrichtung. Regardless of which type or how many tools are used for the production of the individual elements in the method according to the invention, the produced individual elements of the printing device are supplied in sets according to a preferred embodiment. The feeding of the individual elements into sets increases the decoration speed of the method according to the invention in comparison with a possible piecewise feeding of the individual elements to the printing device.
Wenn die Einzelelemente der Druckvorrichtung in Sets zugeführt werden, dann entspricht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Anordnung der Einzelelemente jedes Sets der Anordnung der Einzelelemente im Werkzeug. Eine solche When the individual elements of the printing device are supplied in sets, according to a preferred embodiment, the arrangement of the individual elements of each set corresponds to the arrangement of the individual elements in the tool. Such
Ausführungsform bietet sich beispielsweise dann an, wenn die Einzelelemente in einem Spritzgusswerkzeug ohne Heizkanal produziert worden sind, denn dann sind die im Werkzeug produzierten Einzelelemente nach dem Abkühlen des gespritzten Materials noch durch Angussstränge miteinander verbunden und können in dieser bekannten, definierten Anordnung der Druckvorrichtung zugeführt werden. Embodiment offers, for example, when the individual elements have been produced in an injection mold without heating channel, because then the individual elements produced in the tool are still connected by sprues after cooling of the sprayed material and can be supplied in this known, defined arrangement of the printing device ,
Bei anderen Werkzeugen, etwa bei Spritzgusswerkzeugen mit einem Heizkanal, kann es sich abhängig von der Größe des Druckkopfs der Druckvorrichtung anbieten, diejenige Anordnung der Einzelelemente, in der diese der Druckvorrichtung zugeführt werden, unterschiedlich von der Anordnung der Einzelelemente im Produktionswerkzeug zu wählen. Beispielsweise können die Einzelelemente der Druckvorrichtung in einer zweireihigen Anordnung zugeführt werden. Auch bei einer solchen Ausführungsform kann die Art und Lage der Einzelelemente in der beispielsweise zweireihigen Zuführung bekannt und definiert sein, wenn der vorhergehende Schritt des Entnehmens der Einzelelemente aus dem Produktionswerkzeug und des Erzeugens eines Sets zum Zwecke der Zuführung zur Druckvorrichtung auf eine definierte Art und Weise erfolgt. In other tools, such as injection molding tools with a heating channel, it may offer depending on the size of the print head of the printing device, that arrangement of the individual elements in which these fed to the printing device be to choose different from the arrangement of the individual elements in the production tool. For example, the individual elements of the printing device can be supplied in a double-row arrangement. Also in such an embodiment, the type and location of the individual elements in the example double-row feeder may be known and defined as the preceding step of removing the individual elements from the production tool and producing a set for delivery to the printing device in a defined manner he follows.
Wenn die Anordnung der Einzelelemente jedes Sets der Anordnung der Einzelelemente im Werkzeug entspricht oder wenn jedes der Druckvorrichtung zugeführte Set auf eine definierte Art und Weise erzeugt worden ist, dann enthält gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Druckdatei ferner Informationen, die die Art und Lage jedes Einzelelements im Set angeben. Aufgrund der definierten Lage jedes Einzelelements im Produktionswerkzeug oder, falls zutreffend, der definierten Art der Umsetzung jedes Einzelelements aus dem Produktionswerkzeug in ein Set ist es einfach möglich, jedes Einzelelement hinsichtlich seines Aussehens und seiner Lage im Set individuell zu charakterisieren und diese Information in die Druckdatei zu übertragen. Dadurch weiß die Druckvorrichtung genau, welches Einzelelement sich zu einem beliebigen Zeitpunkt in welcher Position unter dem Druckkopf der Druckvorrichtung befindet und kann somit die Oberflächendeko- rierung exakt passend ausführen. If the arrangement of the individual elements of each set corresponds to the arrangement of the individual elements in the tool, or if each set supplied to the printing device has been generated in a defined manner, then according to a preferred embodiment of the method according to the invention, the print file contains information indicating the nature and location specify each single element in the set. Due to the defined position of each individual element in the production tool or, if applicable, the defined way of implementing each individual element from the production tool into a set, it is easily possible to individually characterize each individual element in terms of its appearance and its location in the set and this information in the print file transferred to. As a result, the printing device knows exactly which individual element is at any time in which position under the print head of the printing device and thus can perform the Oberflächendeko- ration exactly matching.
Entspricht die Anordnung der Einzelelemente im Set nicht der Anordnung der Einzelelemente im Produktionswerkzeug oder findet keine definierte Umsetzung aus dem Produktionswerkzeug in ein Set statt, dann umfasst das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise den Schritt des Erkennens der Art und Lage der Einzelelemente im Set vor dem Schritt des Dekorierens der Oberfläche der Einzelelemente. Der Erkennungsschritt kann beispielsweise ein optisches Erkennen unter Zuhilfenahme einer digitalisierten Bildverarbeitung umfassen. Dabei kann ein Einzelelement anhand seiner Form und/oder seines Umrisses erkannt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, jedem Einzelelement bei seiner Herstellung eine optisch lesbare Markierung zuzuordnen, die im Erkennungsschritt erkannt wird. Ebenfalls ist es möglich, jedes Einzelelement mit einer magnetischen Markierung zu versehen, die im Erkennungsschritt detektiert wird. Noch andere Möglichkeiten sind denkbar und Fachleuten auf dem Gebiet bekannt. In jedem Fall führt der Erkennungsschritt dazu, dass die Druckvorrichtung genau weiß, welches Einzelelement sich in welcher Lage relativ zu ihrem Druckkopf bewegt, so dass sie die Oberfläche jedes Einzelelements exakt passend dekorieren kann. If the arrangement of the individual elements in the set does not correspond to the arrangement of the individual elements in the production tool or if no defined conversion from the production tool into a set takes place, the method according to the invention preferably comprises the step of recognizing the type and position of the individual elements in the set before the decorating step the surface of the individual elements. The recognition step may include, for example, optical recognition with the aid of digitized image processing. In this case, a single element can be recognized by its shape and / or its outline. Another possibility is to associate with each individual element in its manufacture an optically readable mark, which is recognized in the recognition step. It is also possible to provide each individual element with a magnetic mark, which is detected in the recognition step. Still other possibilities are conceivable and known to experts in the field. In any case, the recognition step results in the printing device knowing exactly which single element is in which position relative to it Printhead moves so that it can decorate the surface of each individual element exactly matching.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen den Schritt des Sortierens der oberflächendekorierten Einzelelemente zu einem Satz von Einzelelementen, die den oder einen oberflächendekorierten räumlichen Körper bilden. Beispielsweise können in einem solchen Sortierschritt etwa mittels digitaler Bildverarbeitung diejenigen Einzelelemente erkannt und zusammensortiert werden, die zu einem Puzzlespiel gehören. Die Erkennung der unterschiedlichen Einzelelemente kann in diesem Stadium nicht nur auf der Basis ihrer Form und/oder ihres Umrisses, sondern auch auf der Basis ihres Oberflächendekors erfolgen. Preferred developments of the method according to the invention include the step of sorting the surface-decorated individual elements into a set of individual elements that form the or a surface-decorated spatial body. For example, in such a sorting step, for example by means of digital image processing, those individual elements which belong to a puzzle game can be recognized and sorted together. The recognition of the different individual elements can be done at this stage not only on the basis of their shape and / or their outline, but also on the basis of their surface decoration.
Gemäß bevorzugter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens führt die Druckvorrichtung ein Pixeldruckverfahren aus, insbesondere ein Tintenstrahldruck- verfahren. Demgemäss enthält zumindest die Druckdatei die entsprechenden Pixeldaten. According to preferred embodiments of the method according to the invention, the printing device performs a pixel printing process, in particular an ink jet printing process. Accordingly, at least the print file contains the corresponding pixel data.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren umfasst der Schritt des Überlagerns zu einem dritten Datensatz vorzugsweise ein Abstimmen zwischen der Segmentierung und dem Dekor der Oberfläche des räumlichen Körpers. Mit "Abstimmen" ist dabei gemeint, dass vor der endgültigen Erstellung des dritten Datensatzes das Dekor so auf der Oberfläche des räumlichen Körpers positioniert wird, dass die Segmentierungslinien nicht an aus dem einen oder anderen Grund ungünstigen Stellen des Dekors zu liegen kommen, beispielsweise ein Auge einer auf dem Dekor abgebildeten Person durchschneiden oder ähnliches mehr. Erst wenn die Segmentierungslinien bezüglich des Dekors zufriedenstellend angeordnet sind, wird der dritte Datensatz erstellt. Das genannte Abstimmen ist erfindungsgemäß deshalb einfach möglich, weil die Information über die Segmentierung einerseits und die Information über das Dekor anderer¬ seits zunächst in zwei getrennten Datensätzen vorliegen. In the method according to the invention, the step of superimposing to a third data set preferably comprises a matching between the segmentation and the decoration of the surface of the spatial body. By "tuning" it is meant that prior to the final creation of the third set of data, the decoration is positioned on the surface of the spatial body such that the segmentation lines do not interfere with one or another unfavorable location of the decoration, such as an eye cut a person depicted on the decor or something similar. Only when the segmentation lines are arranged satisfactorily with respect to the decor, the third record is created. The vote called, the invention therefore easily possible because the information about the segmentation on the one hand and the information about the decor other hand ¬ initially present in two separate records.
Bei allen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Druckkopf vorzugsweise ein (linearer) Druckbalken und die Relativbewegung ist eine Translati¬ onsbewegung. Mit anderen Worten, der Druckbalken wird in einer geradlinigen Bewegung über die zu dekorierende Einzelelementoberfläche geführt oder die In all embodiments of the method according to the invention the printhead is preferably a (linear) pressure beam and the relative movement is a translati ¬ onsbewegung. In other words, the pressure bar is guided in a rectilinear motion over the element surface to be decorated or the
Einzelelementoberfläche wird geradlinig unter dem Druckbalken hindurchbewegt oder es findet eine Kombination der zwei vorgenannten Bewegungen statt. Das erfmdungsgemäße, automatisierte Herstellungsverfahren erlaubt es, aus Einzelelementen bestehende räumliche Körper, die mit einem Oberflächendekor versehen werden sollen, schnell, präzise und wirtschaftlich herzustellen und das Dekor auf die einzelnen Oberflächen der Einzelsegmente passgenau und ohne erkennbare Übergänge zum Dekor angrenzender Oberflächen aufzubringen. Ein Dekorwechsel ist schnell und einfach durchführbar, wodurch auch kleine und kleinste Serien aus Einzelelementen bestehender, räumlicher Körper, ja sogar Einzelstücke kostengünstig mit einem individualisierten Dekor versehen werden können. Single element surface is moved through in a straight line under the pressure bar or a combination of the two aforementioned movements takes place. The erfmdungsgemäße, automated manufacturing process allows spatial elements consisting of individual elements, which are to be provided with a surface decor, fast, accurate and economical to produce and the decor on the individual surfaces of the individual segments fit and without recognizable transitions to the decor of adjacent surfaces. A change of decor is quick and easy to carry out, whereby even small and smallest series of individual elements of existing, spatial body, even single pieces can be cost-effectively provided with an individualized decor.
Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Folgenden anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Two preferred embodiments of the method according to the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying schematic drawings. It shows:
Figur 1 eine schematische, bebilderte Darstellung einer ersten Anzahl von Schritten des Ablaufs des erfindungsgemäßen automatisierten Herstellungsverfahrens am Beispiel eines kugelförmigen Puzzles, und 1 shows a schematic, illustrated representation of a first number of steps of the sequence of the automated production method according to the invention using the example of a spherical puzzle, and
Figur 2 in schematisierter, bebilderter Form eine sich an die erste Anzahl von Figure 2 in a schematic, imaged form a to the first number of
Schritten anschließende zweite Anzahl von Schritten des Ablaufs des Verfahrens aus Fig. 1, wobei zwei unterschiedliche Verfahrensalternativen gezeigt sind.  Steps followed by the second number of steps of the process of FIG. 1, wherein two different process alternatives are shown.
Das Verfahren zur automatisierten Herstellung von Einzelelementen zur Bildung eines oberflächendekorierten, räumlichen Körpers umfasst eine Reihe von Schritten, deren Abfolge unter Bezugnahme auf die in den Figuren 1 und 2 gegebene, bildliche Darstellung im Folgenden näher erläutert werden. Dabei zeigt die Fig. 1 diejenigen Schritte, die zunächst ausgeführt werden und die beiden Verfahrensalternativen gemeinsam sind, während die Fig. 2 die sich anschließenden Verfahrensschritte gemäß den beiden Verfahrensalternativen wiedergibt. The method for the automated production of individual elements to form a surface-decorated, spatial body comprises a series of steps, the sequence of which will be explained in more detail below with reference to the pictorial representation given in FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows those steps which are initially carried out and the two alternative methods are common, while FIG. 2 reproduces the subsequent method steps according to the two alternative methods.
In einem anfänglichen Schritt wird ein erster Datensatz in elektronischer Form erzeugt, der die Oberfläche einer Kugel sowie eine Segmentierung der Kugeloberfläche durch Einzelelemente, die hier von den einzelnen Puzzleteilen gebildet sind, beschreibt. Auf einem Computermonitor wiedergegeben erzeugt dieser erste Datensatz ein Abbild 12 einer Kugel, auf deren Oberfläche sich die Umrisslinien 14 der einzelnen Puzzleteile erkennen lassen. Das in Fig. 1 nur zweidimensional wiedergegebene Abbild 12 ist in Wahrheit dreidimensional, so dass auf dem Computermonitor die gesamte Kugeloberfläche und deren Segmentierung durch entsprechendes Drehen des Kugelabbildes betrachtet werden kann. In an initial step, a first data set in electronic form is generated, which describes the surface of a sphere as well as a segmentation of the sphere surface by individual elements, which here are formed by the individual puzzle pieces. Played on a computer monitor, this first data record generates an image 12 of a sphere on the surface of which the contour lines 14 of the individual puzzle pieces can be recognized. The image 12 reproduced only in two dimensions in FIG. 1 is in reality three-dimensional, so that on the computer monitor the entire spherical surface and their segmentation can be viewed by appropriate rotation of the ball image.
Dieser erste Datensatz dient als Ausgangsbasis für die Produktion der Einzelelemente, hier also der einzelnen Puzzleteile, die in zusammengesetztem Zustand eine Hohlkugel ergeben. Beispielhaft ist in Fig. 1 unterhalb des Abbildes 12 der Kugel gezeigt, dass anstelle einer Kugel nahezu beliebige andere räumliche Körper Gegenstand des beschriebenen Herstellungsverfahrens sein können, etwa ein Würfel, ein Quader, ein Zylinder, ein Kegel, eine Pyramide und selbstverständlich auch andere, unregelmäßig geformte Körper. This first dataset serves as a starting point for the production of the individual elements, in this case the individual puzzle pieces, which, when assembled, form a hollow sphere. By way of example, FIG. 1 below the image 12 of the sphere shows that, instead of a sphere, virtually any other spatial body can be the subject of the described production method, such as a cube, a cuboid, a cylinder, a cone, a pyramid and, of course, others. irregular shaped body.
Der zunächst nur die Kugeloberfläche und ihre Segmentierung beschreibende, erste Datensatz wird in einem folgenden Schritt, symbolisiert durch einen Pfeil 15, um Daten ergänzt, die die genaue räumliche Ausgestaltung jedes zu produzierenden Einzelelements beschreiben. Beispielsweise wird mittels eines zusätzlichen Parameters festgelegt, wie groß die Materialdicke jedes Einzelelements sein soll. Ferner wird mittels weiterer geeigneter Parameter der Verlauf der Randfläche, die sich zwischen einer Oberseite und einer Unterseite jedes Einzelelements erstreckt, festgelegt. So kann beispielsweise definiert werden, dass diese Randfläche nicht rechtwinklig zur Ober- und Unterseite eines Einzelelements verläuft, sondern sich nach innen verjüngt, also abgeschrägt verläuft. In diesem Zusammenhang kann auch festgelegt werden, dass die Randflächenabschnitte von Vorsprüngen und Ausnehmungen eines Puzzleteils einen anderen Verlauf haben als die übrigen Abschnitte der Randfläche. Ferner kann die räumliche Gestalt jedes Einzelelements durch Krümmungsradien beschrieben werden, die die Oberseite und/oder die Unterseite des Einzelelements haben sollen. In jedem Fall wird der zunächst erzeugte, erste Datensatz soweit ergänzt, dass jedes zu produzierende Einzelelement durch den ergänzten Datensatz in seiner gesamten räumlichen Ausbildung exakt beschrieben ist. The first data record, which initially describes only the spherical surface and its segmentation, is supplemented in a subsequent step, symbolized by an arrow 15, by data which describe the exact spatial configuration of each individual element to be produced. For example, it is determined by means of an additional parameter how large the material thickness of each individual element should be. Furthermore, by means of further suitable parameters, the course of the edge surface which extends between an upper side and a lower side of each individual element is determined. Thus, for example, it can be defined that this edge surface does not run at right angles to the top and bottom of a single element, but tapers inwards, that is, it is tapered. In this connection, it can also be stipulated that the edge surface sections of projections and recesses of a puzzle piece have a different course than the remaining sections of the edge surface. Furthermore, the spatial shape of each individual element can be described by radii of curvature, which should have the top and / or the bottom of the single element. In any case, the first data set generated initially is supplemented to the extent that each individual element to be produced is exactly described by the supplemented data set in its entire spatial configuration.
Unter Verwendung des solchermaßen ergänzten ersten Datensatzes können dann die zur Produktion der gewünschten Einzelelemente erforderlichen Werkzeuge hergestellt werden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel kommt zur Herstellung der Einzelelemente ein Kunststoffspritzgussverfahren zum Einsatz, was bedeutet, dass zunächst die benötigten Spritzgussformen hergestellt werden müssen. Mit Hilfe eines numerisch gesteuerten Bearbeitungszentrums und unter Verwendung der im ergänzten ersten Datensatz enthaltenen Daten ist dies jedoch leicht möglich. In seiner Gesamtheit ist der ergänzte erste Datensatz durch den mit 20 bezeichneten Block dargestellt. Aus diesem ergänzten ersten Datensatz lassen sich durch Herauslösen der entsprechenden Daten die jedes Einzelelement räumlich beschreibenden Daten und somit die zur Produktion eines Herstellungswerkzeugs benötigten Daten ohne Weiteres gewinnen. Der Block 22 symbolisiert dies, indem er eine Anzahl von Einzelelementen 21 in separater, nicht miteinander verbundener Form zeigt. By using the first data set supplemented in this way, the tools necessary for the production of the desired individual elements can then be produced. In the embodiment shown, a plastic injection molding process is used to manufacture the individual elements, which means that first of all the required injection molds have to be produced. However, with the help of a numerically controlled machining center and using the data contained in the supplemented first record, this is easily possible. In its entirety, the supplemented first record is represented by the block labeled 20. By extracting the corresponding data, the data describing each individual element spatially describing data and thus the data required for the production of a production tool can be readily obtained from this supplemented first data record. The block 22 symbolizes this by showing a number of individual elements 21 in separate, unconnected form.
Die genaue Werkzeugausgestaltung wird vom Fachmann in Übereinstimmung mit seinem Fachwissen festgelegt. So kann für ein relativ großes Einzelelement beispielsweise ein einziges, separates Werkzeug erforderlich sein, wohingegen eine Reihe kleinerer und in ihrer Art ähnlicher Einzelelemente in einem Werkzeug gemeinsam gefertigt werden können. Bei 24 sind beispielhaft sechs Spritzgusswerkzeuge 26 dargestellt, von denen jedes Kavitäten zur Herstellung von neun Einzelelementen aufweist. The exact tooling design will be determined by one skilled in the art in accordance with his skill in the art. Thus, for example, a single, separate tool may be required for a relatively large single element, whereas a number of smaller and similar in their nature individual elements in a tool can be made together. At 24, by way of example, six injection molding tools 26 are shown, each of which has cavities for producing nine individual elements.
In einem weiteren anfänglichen Schritt des Herstellungsverfahrens wird ein zweiter Datensatz in elektronischer Form erzeugt, der ein Dekor der Oberfläche des zugrundeliegenden räumlichen Körpers, hier also der Kugel, beschreibt. Auf einem Computermonitor erzeugt dieser zweite Datensatz ein Abbild 16 einer Kugeloberfläche mit darauf befindlichem Dekor, hier symbolisiert durch eine Anzahl von Kreuzen 18. Auch dieses Abbild 16 wird auf dem Computermonitor räumlich dargestellt, um den Verlauf des Dekors auf der gesamten Kugeloberfläche sehen und kontrollieren zu können. In a further initial step of the manufacturing process, a second data set is generated in electronic form, which describes a decoration of the surface of the underlying spatial body, in this case the sphere. On a computer monitor, this second data set generates an image 16 of a spherical surface with decoration thereon, symbolized here by a number of crosses 18. This image 16 is also spatially displayed on the computer monitor in order to see and control the course of the decoration on the entire spherical surface can.
In einem folgenden Verfahrensschritt wird durch geeignetes Verbinden des ersten Datensatzes und des zweiten Datensatzes ein dritter Datensatz in elektronischer Form erzeugt, der die Informationen der ersten beiden Datensätze in überlagerter Form enthält. In Fig. 1 würde ein Abbild, welches durch den dritten Datensatz auf einem Computermonitor erzeugt wird, demnach eine Überlagerung der Abbilder 12 und 16 sein, d.h. eine räumliche Darstellung einer Kugeloberfläche mit den Umrisslinien 14 und den Kreuzen 18. Beim Erzeugen des dritten Datensatzes besteht die Möglichkeit, die Positionierung des Oberflächendekors und den Verlauf der Umrisslinien 14 aufeinander abzustimmen, um beispielsweise zu verhindern, dass eine Umrisslinie 14 durch ein Kreuz 18 verläuft. Allgemein gesprochen kann das Oberflächendekor auf der durch die Umrisslinien 14 segmentierten Kugeloberfläche in einer gewünschten Weise angeordnet werden. Erst wenn die gewünschte Anordnung des Dekors auf der Kugeloberfläche erreicht ist, wird der dritte Datensatz erzeugt und abgespeichert. Der dritte Datensatz enthält nun alle Informationen darüber, wie jedes Einzelelement, d.h. jedes zur Kugelform beitragende Puzzleteil aussieht und wie seine Oberfläche dekoriert ist. In einem weiteren Verfahrensschritt wird deshalb aus dem dritten Datensatz durch Herauskopieren der ein bestimmtes Einzelelement (Puzzleteil) betreffenden Daten und durch eine auf virtuellem Wege erfolgende orthogonale Projektion der Oberfläche dieses Einzelelements in eine Ebene ein vierter Datensatz in elektronischer Form erzeugt, der die zweidimensionale orthogonale Projektion der Oberfläche des ausgewählten Einzelelements hinsichtlich Größe, Umriss und Dekorierung beschreibt. Aufgrund seiner "Zweidimensionalität" wird dieser vierte Datensatz auch als Druckfläche bezeichnet. In a subsequent method step, by suitably connecting the first data record and the second data record, a third data record is generated in electronic form, which contains the information of the first two data records in a superimposed form. Thus, in Fig. 1, an image produced by the third data set on a computer monitor would be a superimposition of the images 12 and 16, ie a spatial representation of a spherical surface with the contours 14 and the crosses 18. When the third data set is generated the possibility of matching the positioning of the surface decoration and the course of the contour lines 14, for example, to prevent an outline 14 from passing through a cross 18. Generally speaking, the surface decoration may be arranged on the spherical surface segmented by the contour lines 14 in a desired manner. Only when the desired arrangement of the decoration on the spherical surface is reached, the third record is generated and stored. The third record now contains all the information about how each individual element, ie each puzzle piece contributing to the spherical shape, looks like and how its surface is decorated. In a further method step, therefore, a fourth data set in electronic form is generated from the third data set by copying out the data relating to a particular individual element (puzzle part) and by a virtual-orthogonal projection of the surface of this single element into a plane, which generates the two-dimensional orthogonal projection describes the surface of the selected individual element in terms of size, outline and decoration. Due to its "two-dimensionality", this fourth dataset is also called printing surface.
Um eine in Fig. 2 dargestellte Druckvorrichtung 30 ansteuern zu können, wird aus den in dem vierten Datensatz, d.h. in der Druckfläche enthaltenen Daten in einem weiteren Verfahrensschritt eine Druckdatei erzeugt, die in einer druckerkompatiblen Form alle Daten darüber enthält, wo die Druckvorrichtung 30 welche Farbe und wieviel davon auf die Oberfläche eines realen Einzelelements 21 drucken soll. Diese Druckdatei ist in Fig. 1 bei 28 gezeigt und umfasst neben der Information über den Aufbringungsort auch die Farbinformation, beispielhaft aufgetrennt in die Farben Cyan (C), Magenta (M), Yellow (Y) und Schwarz (K). In order to be able to control a printing device 30 shown in FIG. 2, the data recorded in the fourth data record, i. In a further method step, the data contained in the printing area is used to generate a print file which, in a printer-compatible form, contains all data about where the printing device 30 should print which color and how much of it on the surface of a real individual element 21. This print file is shown at 28 in FIG. 1 and, in addition to the information about the location of application, also includes the color information, for example separated into the colors cyan (C), magenta (M), yellow (Y) and black (K).
Ausgehend von den in Fig. 1 gezeigten Spritzgusswerkzeugen 26 werden nun zwei Verfahrensalternativen unter Bezugnahme auf Fig. 2 beispielhaft erläutert. Starting from the injection molding tools 26 shown in FIG. 1, two alternative methods will now be explained with reference to FIG. 2.
Bei der ersten, in Fig. 2 oben wiedergegebenen Verfahrensalternative sind die Spritzgusswerkzeuge 26 solche ohne Heizkanal, d.h. die von je einem Spritzgusswerkzeug 26 erzeugten neun Einzelelemente 21 sind durch aus dem Spritzgussmaterial bestehende Angussstränge 27 miteinander verbunden. Eine hier nicht dargestellte, automatisierte Entnahmevorrichtung, beispielsweise in Gestalt eines Roboters, kann somit die neun von einem Spritzgusswerkzeug 26 erzeugten Einzelelemente 21 als ein Set aus dem Spritzgusswerkzeug 26 entnehmen und auf eine Zuführeinrichtung 29 beispielsweise in Gestalt eines Förderbandes legen, die dieses Set der digitalen, berührungslos arbeitenden Druckvorrichtung 30 zuführt. In the first method alternative presented in Fig. 2 above, the injection molding tools 26 are those without a heating channel, i. the nine individual elements 21 produced by one injection molding tool 26 are connected to one another by sprues 27 consisting of the injection molding material. An automated removal device, not shown here, for example in the form of a robot, can thus remove the nine individual elements 21 produced by an injection molding tool 26 as a set from the injection molding tool 26 and place them on a feeder 29, for example in the form of a conveyor belt, which stores this set of digital , non-contact printing device 30 feeds.
Aufgrund der Tatsache, dass jedes Einzelelement im Spritzgusswerkzeug 26 exakt positioniert ist und die räumlichen Abmessungen des Spritzgusswerkzeugs 26 bekannt sind, lässt sich die räumliche Lage jedes produzierten Einzelelements 21 im Set exakt beschreiben, da die Angussstränge 27 die vom Spritzgusswerkzeug 26 definierte Anordnung aller neun Einzelelemente 21 zueinander aufrechterhalten. In einem hier nicht dargestellten Schritt wird deshalb die zuvor erwähnte Druckdatei um Angaben ergänzt, die die exakte räumliche Positionierung jedes Einzelelements 21 im Set wiedergeben. Mit Hilfe dieser zusätzlichen Information ist die Druckvorrichtung 30 dann dazu in der Lage, jedes der ihr im Set zugeführten Einzelelemente 21 exakt passend mit der zugehörigen Dekorierung zu versehen. Hierzu wird die Druckdatei zur Druckvorrichtung 30 gesandt, die einen linearen Druckbalken 32 mit nicht dargestellten Düsen aufweist, durch die in durch die Druckdatei gesteuerter Form Farbstoff abgegeben wird, vorzugsweise im Wege eines Tintenstrahldruckes, um das Einzelelement 21 auf seiner Oberfläche mit dem gewünschten Dekor zu versehen. Jedes Einzelelement 21 wird in der Druckvorrichtung 30 so positioniert, dass während einer translatorischen Relativbewegung des Druckbalkens 32 zur Oberfläche der Einzelelemente 21 das gewünschte Dekor aufgebracht wird. Due to the fact that each individual element is accurately positioned in the injection molding tool 26 and the spatial dimensions of the injection molding tool 26 are known, the spatial position of each individual element 21 produced in the set describe exactly, since the sprues 27 maintain the defined by the injection molding tool 26 arrangement of all nine individual elements 21 to each other. In a step, not shown here, therefore, the previously mentioned print file is supplemented with information representing the exact spatial positioning of each individual element 21 in the set. With the help of this additional information, the printing device 30 is then able to provide each of the individual elements 21 fed to it in the set exactly matching with the associated decoration. For this purpose, the print file is sent to the printing device 30, which has a linear pressure bar 32 with nozzles, not shown, is discharged through the controlled in the print file form dye, preferably by way of ink jet printing to the single element 21 on its surface with the desired decor Mistake. Each individual element 21 is positioned in the printing device 30 so that the desired decoration is applied to the surface of the individual elements 21 during a translatory relative movement of the pressure beam 32.
Das der Druckvorrichtung 30 zugeführte Set verlässt die Druckvorrichtung somit in fertig dekoriertem Zustand, d.h. jedes Einzelelement 21 des Sets ist exakt mit dem ihm zugehörigen Oberflächendekor versehen. Es versteht sich dabei, dass jedes Einzelelement auch nur einen Teil eines Gesamtoberflächendekors tragen kann, welches erst durch die spätere Verbindung der Einzelelemente 21 entsteht. Ein fertig dekoriertes Set ist bei 34 gezeigt. The set fed to the printing device 30 thus leaves the printing device in the finished decorated state, i. Each individual element 21 of the set is exactly provided with its associated surface decor. It goes without saying that each individual element can also carry only a part of a total surface decoration, which is created only by the later connection of the individual elements 21. A ready decorated set is shown at 34.
In einem folgenden Schritt werden die fertig dekorierten Einzelelemente von den Angusssträngen gelöst, symbolisch dargestellt bei 36, und einer Sortiereinrichtung zugeleitet, die dafür sorgt, dass alle zur Erzeugung des kugelförmigen Puzzles benötigten Einzelelemente einer Produktverpackung zugeführt werden, dargestellt bei 38. In a following step, the finished decorated individual elements are released from the sprues, shown symbolically at 36, and fed to a sorter, which ensures that all the individual elements required to produce the spherical puzzle are fed to a product package, shown at 38.
Im unteren Teil der Fig. 2 ist eine zweite Verfahrensalternative wiedergegeben, die sich von der ersten Verfahrensalternative dadurch unterscheidet, dass die Spritzgusswerkzeuge 26 solche mit Heizkanal sind. Solche Spritzgusswerkzeuge erzeugen angussfreie Einzelelemente, d.h. die bei der ersten Verfahrensalternative vorhandenen Angussstränge 27 fehlen. Die nicht dargestellte Entnahmevorrichtung kann deshalb die von der Spritzgussform 26 produzierten Einzelelemente 21 in freier Wahl entnehmen und auf der Zuführeinrichtung neu anordnen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden die produzierten Einzelelemente auf einem Träger 40 paarweise in zwei Reihen angeordnet und so der Druckvorrichtung 30 zugeführt. Analog der ersten Verfahrensalternative ist die Druckdatei um diejenigen Daten ergänzt worden, die der Druckvorrichtung 30 eine Zuordnung eines aufzubringenden Dekors zu einem bzw. mehreren sich unter dem Druckbalken 32 hindurchbewegenden Einzelelementen 21 erlaubt. Die die Druckvorrichtung 30 verlassenden, fertig dekorierten Einzelelemente werden, gegebenenfalls nach Durchlaufen einer nicht dargestellten Trocknungseinrichtung, von dem Träger 40 entfernt und wie bei der ersten Verfahrensalternative der Sortiereinrichtung zugeführt. Der leere Träger 40 wird zur erneuten Aufnahme noch unde- korierter Einzelelemente zurückgeführt, dargestellt bei 42. In the lower part of Fig. 2, a second alternative method is reproduced, which differs from the first alternative method in that the injection molding tools 26 are those with heating channel. Such injection molds produce sprue-free individual elements, ie the sprue strands 27 present in the first method alternative are missing. The removal device, not shown, therefore, remove the individual elements 21 produced by the injection mold 26 in a free choice and rearrange on the feeder. In the exemplary embodiment shown, the individual elements produced are arranged on a support 40 in pairs in two rows and thus fed to the printing device 30. Analogous to the first method alternative, the print file has been supplemented with those data the printing device 30 allows an assignment of a decorative applied to one or more passing under the pressure bar 32 individual elements 21. The individual elements leaving the printing device 30 and finished, if appropriate, after being passed through a drying device, not shown, are removed from the carrier 40 and fed to the sorting device as in the first alternative method. The empty carrier 40 is returned to the re-recording still undecoded individual elements, shown at 42.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur automatisierten Herstellung von Einzelelementen, deren Gesamtheit einen oberflächendekorierten räumlichen Körper bildet, mit den Schritten: Method for the automated production of individual elements, the entirety of which forms a surface-decorated spatial body, comprising the steps of:
- Erzeugen eines ersten Datensatzes, der die Oberfläche des räumlichen Körpers und deren Segmentierung durch die Einzelelemente beschreibt,  Generating a first data record which describes the surface of the spatial body and its segmentation by the individual elements,
- Ergänzen des ersten Datensatzes um Parameter, die die räumliche Ausgestaltung jedes Einzelelements beschreiben,  - supplement the first data record with parameters that describe the spatial design of each individual element,
- Produzieren der Einzelelemente mittels einer Anzahl von Werkzeugen, die basierend auf dem ergänzten ersten Datensatz hergestellt worden sind,  Producing the individual elements by means of a number of tools which have been produced based on the supplemented first data set,
- Erzeugen eines zweiten Datensatzes, der ein Dekor der Oberfläche des räumlichen Körpers beschreibt,  Generating a second data record which describes a decoration of the surface of the spatial body,
- Überlagern der segmentierten Oberfläche und des Dekors der Oberfläche des räumlichen Körpers durch Verbinden des ersten Datensatzes und des zweiten Datensatzes zu einem dritten Datensatz,  Superposition of the segmented surface and the decoration of the surface of the spatial body by connecting the first data record and the second data record to a third data record,
- Erzeugen eines vierten Datensatzes, der die zweidimensionale orthogonale Projektion der Oberfläche jedes zu dekorierenden Einzelelements beschreibt, aus dem dritten Datensatz,  Generating a fourth data record describing the two-dimensional orthogonal projection of the surface of each individual element to be decorated, from the third data record,
- Erzeugen einer Druckdatei aus dem vierten Datensatz,  Generating a print file from the fourth record,
- Entnehmen der produzierten Einzelelemente aus dem zugehörigen Werkzeug und Zuführen der entnommenen Einzelelemente zu einer berührungslos arbeitenden digitalen Druckvorrichtung, und  - Removing the individual elements produced from the associated tool and feeding the extracted individual elements to a non-contact digital printing device, and
- Dekorieren der Oberfläche der Einzelelemente unter Verwendung der Druckdatei durch Ausführen einer Relativbewegung zwischen einem Druckkopf der Druckvorrichtung und der ihm zugewandten Oberfläche der Einzelelemente.  Decorating the surface of the individual elements using the print file by carrying out a relative movement between a print head of the printing device and the surface of the individual elements facing it.
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Werkzeugen ein Spritzgusswerkzeug oder mehrere Spritzgusswerkzeuge sind. characterized in that the number of tools is one or more injection molds.
3. Verfahren nach Anspruch 2, 3. The method according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Werkzeug mehrere Einzelelemente gleichzeitig produziert. characterized in that the or each tool simultaneously produces a plurality of individual elements.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die produzierten Einzelelemente der Druckvorrichtung in Sets zugeführt werden. characterized in that the produced individual elements of the printing device are supplied in sets.
5. Verfahren nach Anspruch 4, 5. The method according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Einzelelemente jedes Sets der Anordnung der Einzelelemente im Werkzeug entspricht. characterized in that the arrangement of the individual elements of each set corresponds to the arrangement of the individual elements in the tool.
6. Verfahren nach Anspruch 4, 6. The method according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Einzelelemente jedes Sets sich von der Anordnung der Einzelelemente im Werkzeug unterscheidet. characterized in that the arrangement of the individual elements of each set differs from the arrangement of the individual elements in the tool.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, 7. The method according to any one of claims 4 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdatei ferner Informationen enthält, die die Art und Lage jedes Einzelelements im Set angeben. characterized in that the print file further includes information indicating the type and location of each item in the set.
8. Verfahren nach Anspruch 6, 8. The method according to claim 6,
ferner gekennzeichnet durch den Schritt des Erkennens der Art und Lage der Einzelelemente im Set vor dem Schritt des Dekorierens der Oberfläche der Einzelelemente. further characterized by the step of recognizing the nature and location of the individual elements in the set prior to the step of decorating the surface of the individual elements.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. The method according to any one of the preceding claims,
ferner gekennzeichnet durch den Schritt des Sortierens der oberflächendekorierten Einzelelemente zu einem Satz von Einzelelementen, die den oberflächendekorierten räumlichen Körper bilden. characterized by the further step of sorting the surface decorated individual elements into a set of individual elements forming the surface decorated spatial body.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Druckvorrichtung ein Pixeldruckverfahren ausführt, insbesondere ein Tintenstrahldruckverfahren. characterized in that the printing device performs a pixel printing process, in particular an ink jet printing process.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 11. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Überlagerns zu einem dritten Datensatz ein Abstimmen zwischen der Segmentierung und dem Dekor der Oberfläche des räumlichen Körpers umfasst. characterized in that the step of overlaying to a third data set comprises tuning between the segmentation and the decor of the surface of the spatial body.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 12. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente miteinander koppelbar sind, insbe- sondere mittels an ihrem Rand vorhandener, paarweise korrespondierender Vorsprünge und Ausnehmungen nach Art eines Puzzles. characterized in that the individual elements can be coupled to one another, in particular in particular by means of existing at its edge, pairwise corresponding projections and recesses in the manner of a puzzle.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 13. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche zumindest mancher zu dekorierender Einzelelemente gekrümmt ist. characterized in that the surface of at least some individual elements to be decorated is curved.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 14. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf ein Druckbalken und die Relativbewe- gung eine Translationsbewegung ist. characterized in that the print head is a pressure bar and the relative movement is a translation movement.
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