DE102014110520A1

DE102014110520A1 - Direktdruckmaschine mit Tintenversorgungssystem

Info

Publication number: DE102014110520A1
Application number: DE102014110520.6A
Authority: DE
Inventors: Frank Winzinger
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2016-01-28
Also published as: EP2977212B2; EP2977212A2; CN105291597A; EP2977212B1; EP2977212A3

Abstract

Direktdruckmaschine zum Bedrucken von Behältern wie beispielsweise Flaschen, umfassend ein Karussell mit einer Vielzahl von Druckstationen, die einen Behälter aufnehmen und bedrucken können, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tintenversorgungssystem umfassend wenigstens einen Tintentank und wenigstens eine Zuleitung, die Tinte aus dem Tintentank wenigstens einer der Druckstationen zuführen kann, mit dem Karussell mitdrehend an der Direktdruckmaschine angeordnet sind und ein entsprechendes Direktdruckverfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Direktdruckmaschine zum Bedrucken von Behältern, wie beispielsweise Flaschen und ein entsprechendes Druckverfahren.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Direktdruckmaschinen zum Bedrucken bekannt.
So ist beispielsweise aus der US 8,418,608 eine Direktdruckmaschine bekannt, die über eine Tintenversorgung verfügt, die in einem stationären Teil der Direktdruckmaschine angeordnet ist. Dieses Tintenversorgungssystem umfasst im stehenden Teil der Maschine einen Haupttank. Aus diesem wird beispielsweise über Drehverteiler Tinte an ein oder mehrere Druckmodule übertragen. Die Druckmodule befinden sich dabei im drehenden Teil der Druckmaschine. Den Druckmodulen können auch Hilfstanks zugeordnet sein.
Die EP 2605909 B1 zeigt eine Direktdruckmaschine mit mehreren Druckmodulen, die jeweils mit einer Behälteraufnahme mitlaufend auf dem Karussell angeordnet sind und eine Bedruckung eines Behälters in unterschiedlichen Höhen ermöglichen. Die Druckmodule benötigen jeweils separate Tintenzuführungen.
Die bisherigen Direktdruckmaschinen sind jedoch, was die Tintenzuführung angeht, sehr kompliziert, weshalb es häufig zu Maschinenausfällen oder Leckagen kommen kann.
Aufgabe
Ausgehend vom Stand der Technik besteht die zu lösende Aufgabe der Erfindung darin, eine Direktdruckmaschine bereitzustellen, die ein verbessertes Tintenzuführungssystem umfasst.
Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Direktdruckmaschine nach Anspruch 1 und das Verfahren zum Bedrucken von Behältern nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst.
Die erfindungsgemäße Direktdruckmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Tintenversorgungssystem umfassend wenigstens einen Tintentank und wenigstens eine Zuleitung, die Tinte aus dem Tintentank wenigstens einer der Druckstationen zuführen kann, mit dem Karussell mitdrehend an der Direktdruckmaschine angeordnet sind. Durch die Anordnung des Tintenversorgungssystems mitlaufend auf dem Karussell, wird die Tintenzufuhr zu den einzelnen Druckstationen erleichtert. Auf konstruktiv komplizierte Drehverteilungssysteme kann verzichtet werden. Insbesondere ist die Maschine tintendrehverteilerlos ausgebildet.
Insbesondere ist der Tintentank und vorzugsweise das gesamte Tintenversorgungssystem auf dem drehenden Teil der Direktdruckmaschine angeordnet. Dies bedeutet, dass der Tank und/oder das gesamte Tintenversorgungssystem mit dem Karussell/dem drehenden Teil der Maschine mitrotiert, sofern dieser in Betrieb ist. Dies bedeutet, dass vorzugsweise kein stationärer, also im stehenden Teil der Maschine relativ zu diesem ruhend angeordneter Tank vorgesehen ist und dass das Tintenversorgungssystem ohne Drehverteiler ausgebildet ist. In einer Ausführungsform umfasst jede Druckstation ein Drucksegment, das wenigstens ein Druckmodul enthält und mit der Station lösbar verbunden ist, wobei im eingebauten Zustand eine Verbindung des Druckmoduls mit einer Zuleitung besteht. Ein Austausch der Drucksegmente kann so einfach gewährleistet werden.
Jede Druckstation auf dem Karussell bzw. jedes Drucksegment umfasst als Ausführungsform des Druckmoduls insbesondere mindestens einen digital angesteuerten Tintenstrahldruckkopf.
In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass jede Druckstation eine Behälteraufnahme umfasst, wobei die Behälteraufnahme und das Drucksegment als separate Bauteile oder als ein Bauteil ausgebildet sind. Der Austausch der Drucksegmente kann so erleichtert werden, da die Behälteraufnahmen nicht gleichzeitig mit ausgetauscht werden müssen.
Es kann vorgesehen sein, dass das Drucksegment mehrere Druckmodule umfasst, die konzentrisch um die Längsachse eines in der Druckstation befindlichen Behälters angeordnet sind. Die konzentrische Anordnung erlaubt eine einfache Tintenzufuhr über entsprechende Zuleitungen, beispielsweise von oben.
Die erfindungsgemäße Direktdruckmaschine kann dadurch gekennzeichnet sein, dass jedem Druckmodul eine Abschirmung zugeordnet ist, die zwischen einer Ruheposition und einer Abschirmposition, in der die Abschirmung Druckdüsen des Druckmoduls abschirmt, verfahren werden kann. Die Abschirmung der einzelnen Druckmodule schützt die Druckdüsen vor Verunreinigungen durch Tinte anderer Druckmodule in der Umgebung und kann beispielsweise bei der Anwendung von UV-Licht zum Aushärten von Tinte auf dem Behälter genutzt werden, um das Antrocknen von Tinte an den Druckdüsen zu verhindern.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Direktdruckmaschine dadurch gekennzeichnet, dass das Tintenversorgungssystem weiterhin wenigstens eine regelbare Vorlaufpumpe zum Pumpen von Tinte aus dem Tintentank zu den Druckstationen und wenigstens eine Rücklaufpumpe zum Pumpen von Tinte aus den Druckstationen in den Tintentank vorgesehen sind. In dieser Ausführungsform kann gewährleistet werden, dass stets ein Unterdruck an den Druckdüsen jeder Druckstation anliegt, so dass ein Heraustropfen von Drucktinte nicht unbeabsichtigt geschehen kann, sofern der Druckkopf inaktiv ist.
Weiterhin kann die Zuleitung wenigstens eine Hauptleitung zum Transport von Tinte aus dem Tintentank umfassen, die sich zumindest entlang eines Teils des Umfangs des Karussell erstreckt, wobei von der Hauptleitung eine oder mehrere Nebenleitungen zu den Druckstationen führen und von den Druckstationen jeweils wenigstens eine Ableitung zur Hauptleitung führen, wobei Tinte über einen ersten Anschluss der Hauptleitung an den Tintentank aus dem Tintentank ausgeleitet und über einen zweiten Anschluss der Hauptleitung in den Tintentank eingeleitet werden kann. Mit dieser Ausführungsform kann die Anzahl notwendiger Pumpen reduziert werden, da es genügt, wenn ein entsprechender Druck in der vorgesehenen Hauptleitung hergestellt wird. Weiterhin kann so Tinte eingespart werden, da nicht verwendete Tinte zurück in den Tintentank gepumpt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass mehrere Tintentanks vorgesehen sind, wobei jedem Tintentank separate Zuleitungen zugeordnet sind, wobei die Tintentanks entweder konzentrisch um eine Rotationsachse des Karussells oder übereinander parallel zur Rotationsachse des Karussells oder nicht konzentrisch verteilt angeordnet sind. Durch eine Vielzahl von Tintentanks können zum Einen komplexere Druckbilder erzeugt werden (beispielsweise mehrfarbig) und zum Anderen ist es möglich, Stillstandzeiten der Maschine aufgrund eines leeren Tintentanks zu verhindern. Bei mehreren Tintentanks ist vorzugsweise jeder Tank jeweils einer bestimmten Tintenfarbe zugeordnet. Dabei können die in den Tanks vorrätigen Tinten paarweise verschiedene Farben aufweisen, jedoch können auch mehrere Tanks oder eine Teilmenge der Tanks die gleiche Farbe beinhalten.
Das Tintenversorgungssystem kann im Karussell angeordnet sein. Die Anordnung des Tintenversorgungssystems direkt im Karussell bietet den Vorteil, dass die Zuleitungswege möglichst kurz gewählt werden können.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein Nachfüllanschluss zwischen zwei benachbarten Druckstationen angeordnet ist, der mit dem Tintentank verbunden ist. Ein Nachfüllen der Tintentanks oder des Tintentanks kann so durch Anhalten der Direktdruckmaschine in einer für den Bediener geeigneten Stellung zum Erreichen des Nachfüllanschlusses gewährleistet werden. Insbesondere kann der Nachfüllanschluss auf einer Höhe zwischen 0,1 und 2,5 m und bevorzugt zwischen 0,5 und 2 m über dem Boden, auf dem die Maschine aufgestellt ist, angeordnet sein.
Insbesondere können beim Einsatz von mehreren Tanks auch mehrere Nachfüllanschlüsse vorhanden sein, wovon jeder einem Tank zugeordnet ist. Die einzelnen Nachfüllanschlüsse können an derselben Position in Umfangsrichtung der Maschine angeordnet sein, beispielsweise auf unterschiedlicher Höhe, oder alternativ dazu zwischen jeweils unterschiedlichen Stationen auf gleicher Höhe. Dabei bedeutet die Anordnung an derselben Position in Umfangsrichtung, dass die Nachfüllanschlüsse alle zwischen genau zwei benachbarten Druckstationen angeordnet sind. Die Nachfüllanschlüsse können beispielsweise als „Bündel“ zwischen den Druckstationen angeordnet sein oder beispielsweise auf einer Geraden parallel zur Rotationsachse des Karussells beabstandet zueinander angeordnet sein.
Insbesondere umfasst jedes Drucksegment bzw. jede Druckstation einen Drehantrieb, welcher mit der Aufnahme der Behälter gekoppelt ist. Mit dem Antrieb werden die Behälter während des Drucks relativ zum Karussell, insbesondere um ihre Längsachse, gedreht, um eine Relativbewegung vom Druckkopf zum Behälter zu erzeugen.
Besonders bevorzugt läuft die Maschine im Betrieb kontinuierlich um. In bestimmten Fällen kann sie aber auch taktweise betrieben werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist in einer Maschine nur eine Farbe vorgesehen und es werden mehrere gleichartige Maschinen in Transportrichtung der Behälter nacheinander aufgestellt, um nacheinander unterschiedliche Farben auf den Behälter aufzubringen.
Es kann ein stationärer Tank mit einem Anschluss vorgesehen sein, welcher nur im Stillstand der Maschine mit ihr verbunden werden kann. Dieser kann so ausgeführt sein, dass er eine Kupplung aufweist, welche über Antriebe an den oder Nachfüllanschlüsse automatisch angedockt werden kann. Noch im stationären Teil kann hierfür eine Pumpe vorgesehen sein, welche für die Nachfüllung aktiviert wird.
Die Maschine rotiert in einer Ausführungsform um eine vertikal ausgerichtete Drehachse, welche den Erdmittelpunkt schneidet.
Es kann auch (pro Farbe) ein zusätzlicher Hilfstank auf dem drehenden Teil der Maschine vorgesehen sein, welcher von einem ebenfalls mitdrehenden Haupttank, in den erfindungsgemäß nachgefüllt wird, ständig gespeist wird. Der Hilfstank kann sich auf einer bestimmten Höhe befinden und sein Füllstand kann durch eine Regelung unter Benutzung eines Sensors immer konstant gehalten werden. Von dem Hilfstank gelangt die Tinte insbesondere zur bereits angesprochenen Vorlaufpumpe.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bedrucken von Behältern wie beispielsweise Flaschen ist dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Karussell mitdrehendes Tintenversorgungssystem über eine Zuleitung Tinte aus einem Tintentank wenigstens einer der Druckstationen zuführt. Dieses Verfahren erlaubt eine deutlich direktere Versorgung der Druckstationen mit Tinte, wobei lange Transportwege der Drucktinte minimiert werden können.
In einer Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass über eine regelbare Vorlaufpumpe Tinte aus dem Tintentank in die Zuleitung gepumpt wird und über eine Rücklaufpumpe Tinte in den Tintentank zurückgepumpt wird, wobei die Pumpleistung der Rücklaufpumpe zu jeder Zeit höher ist als die Pumpleitung der Vorlaufpumpe, sodass an Druckdüsen der Druckstation ein Unterdruck anliegt.
In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform wird die Pumpleistung der Vorlaufpumpe in Abhängigkeit des Füllstands des Tintentanks und/oder in Abhängigkeit der Umlaufgeschwindigkeit des Karussells gesteuert. Ein für das Bedrucken gewünschtes Druckniveau in den Leitungen kann so jederzeit in Abhängigkeit der Betriebsparameter eingestellt werden.
Weiterhin kann Tinte dem Tintentank über einen mit diesem verbundenen Nachfüllanschluss zugeführt werden kann, wobei der Nachfüllanschluss zwischen zwei benachbarten Druckstationen angeordnet ist.
Wenn ein Nachfüllen des Tintentanks notwendig ist, kann das Karussell insbesondere in einer Position zum Stillstand gebracht werden, in der der Nachfüllanschluss von außerhalb der Direktdruckmaschine erreichbar ist. Stillstandzeiten zum Nachfüllen von Drucktinte können so minimiert und der Gesamtdurchsatz bzw. die Gesamtleistung der Maschine so erhöht werden.
Insbesondere umfasst die Maschine wenigstens einen Förderer, der die Behälter in die Maschine einbringt und einen, der die bedruckten Behälter aus der Maschine ausbringt. Die Drehposition im Stillstand der Maschine wird so gewählt, dass der Nachfüllanschluss an einer anderen Position in Umfangsrichtung als die beiden Förderer zum stehen kommt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird Tinte aus dem Tintentank entlang einer Hauptleitung transportiert und über Nebenleitungen einzelnen Druckstationen zugeführt und über Ableitungen von den Druckstationen in die Hauptleitung geleitet, wobei die Tinte über einen ersten Anschluss der Hauptleitung vom Tintentank in die Hauptleitung geleitet wird und über einen zweiten Anschluss der Hauptleitung von der Hauptleitung in den Tintentank geleitet wird. Für diese Ausführungsform werden nur eine Vorlauf- und eine Rücklaufpumpe benötigt, die ein gewünschtes Druckniveau in der Hauptleitung herstellen, wobei die Zuführung der Tinte zu den einzelnen Druckstationen über die Nebenleitungen erfolgt, was eine gezielte Druckversorgung ermöglicht.
Insbesondere ist in jedem Tank der Maschine ein Füllstandssensor angeordnet, mit welchem der Füllstand des Tanks gemessen wird. Insbesondere kann unter Verwendung von diesem Sensor dem Bediener angezeigt werden (beispielsweise an einem Touchscreen der Maschine), wie viel Tinte noch im Tank ist bzw. wie lange die Maschine noch bei aktueller Leistung mit der aktuellen Füllung betrieben werden kann. Bei einer bestimmten verbleibenden Produktionszeit kann auch ein Warnsignal ausgegeben werden, dass sich der Bediener auf ein Nachfüllen des Tanks vorbereiten kann. Um keine nicht bedruckten Behälter auszustoßen kann die Maschine beim Leerwerden des Tanks automatisch stoppen.
Bei den zu bedruckenden Behältern handelt es sich insbesondere um PET-Flaschen.
Ebenfalls wird ein Verfahren zum Reinigen der Tintenversorgung (Tanks, Leitungen und u.U. den Druckköpfen) bereitgestellt. Hierfür werden zuerst Reste von Tinte aus dem Tank bzw. den Tanks über einen Ablaufanschluss entfernt (und ggf. nach der Reinigung wiederverwendet) und anschließend in den Nachfüllanschluss bzw. in die Nachfüllanschlüsse ein Reinigungsmittel eingefüllt, welches von den bereits vorhanden Pumpen (Vorlaufpumpe und Rücklaufpumpe beispielsweise) durch das Tintenversorgungssystem über einen gewissen Zeitraum geleitet wird. Nach dem Reinigen wird das insbesondere flüssige Reinigungsmittel über einen bzw. den Ablaufanschluss entfernt und wieder Tinte nachgefüllt. Insbesondere kann eine Reinigung in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden, oder beispielsweise wenn ein Bediener eine falsche Tintenfarbe in einen Tank nachfüllt. Um letzteres zu vermeiden kann ein System an den Nachfüllanschlüssen vorhanden sein, welches ein falsches Nachfüllen vermeidet. Beispielsweise können pro Farbe eigens für die Farbe vorgesehene Adapter am Nachfüllanschluss und jeweils darauf angepasste Nachfüllkartuschen vorgesehen werden, welche über eine individuelle Geometrie der Anschlussöffnung bzw. der Ausgussöffnungen der Kartuschen aufeinander angepasst sind. Das Verfahren zum Reinigen und/oder das System an den Nachfüllanschlüssen können zusätzlich an der Maschine vorgesehen sein, es kann sich aber auch um eine von dem zuvor Beschriebenen unabhängige Erfindung handeln.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 Schematische Darstellung einer Behälterbehandlungsmaschine gemäß einer Ausführungsform.
2a + b Schematische Darstellung mehrerer Ausführungsformen der Zuleitungen.
3 Schematische Darstellung einer Ausführungsform des Drucksegments.
4 Weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform des Drucksegments.
5 Schematische Darstellung einer Ausführungsform der Behälterbehandlungsmaschine mit Nachfüllanschluss.
6a + b Schematische Darstellung möglicher Abschirmvorrichtungen von Drucksegmenten und/oder Behältern.
Ausführliche Beschreibung
1 zeigt eine erfindungsgemäße Direktdruckmaschine 100 gemäß einer Ausführungsform. In dieser Ausführungsform ist die Direktdruckmaschine als Rundläufermaschine mit einem Karussell 101 ausgebildet. Das Karussell 101 ist auf einem feststehenden Teil 120 der Behälterbehandlungsmaschine angeordnet und umfasst ein oder mehrere Druckstationen 110 am Umfang des gesamten Karussells, die einen Behälter bedrucken können. Dazu umfassen die Druckstationen wenigstens ein Drucksegment 111, in dem ein oder mehrere Druckmodule angeordnet sein können. Dabei ist die räumliche Anordnung der Druckmodule im Drucksegment prinzipiell beliebig. Die Druckmodule können in konstantem Abstand um eine in die Druckstation eingebrachte Flasche bzw. eingebrachten Behälter 130 beispielsweise auf einem Halbkreis angeordnet sein oder in parallel zur Rotationsachse verlaufenden Ebenen können mehrere Druckmodule übereinander angeordnet sein. Auch Kombinationen davon sind möglich.
Um eine Versorgung der Druckmodule mit Tinte zu gewährleisten, ist ein Tintenversorgungssystem 103 vorgesehen. Dieses Tintenversorgungssystem ist mit dem Karussell 101 mitdrehend angeordnet, wobei es sich nicht notwendig direkt im Karussell befinden muss. Das Tintenversorgungssystem umfasst wenigstens einen Tintentank 102, in dem die zum Bedrucken der Behälter notwendige Tinte vorgehalten wird und ein oder mehrere Zuleitungen 131 bis 13n, von denen jede mit jeweils einem Drucksegment oder einem Druckmodul eines Drucksegments verbunden ist. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass mehr als ein Tintentank bereitgestellt wird. Insbesondere wenn mehrfarbiger Druck beabsichtigt ist, ist es vorteilhaft, voneinander getrennte Tintentanks vorzusehen, die beispielsweise übereinander, parallel zur Rotationsachse konzentrisch angeordnet sein können oder mit dem Karussell mitdrehend nicht-konzentrisch verteilt sind. In letzterem Fall sind die Tintentanks vorzugsweise direkt auf dem Karussell montiert, so dass kein zusätzlicher Platz im stehenden Teil 120 der Druckmaschine 100 freigehalten werden muss, um eine Rotation der Tintentanks zu ermöglichen. Insbesondere können die Tanks als Ringleitungen ausgebildet sein.
Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Rundläufermaschinen bzw. Karussells bereitgestellt werden, die jeweils einen einfarbigen Druck realisieren können. Die Behälter können dann von einem Karussell zum nächsten übertragen werden und in jedem Karussell kann ein entsprechendes einfarbiges Druckbild aufgebracht werden. Dazu kann ein zentrales Karussell vorgesehen sein, was sowohl das Zuführen der Behälter als auch das Abführen der Behälter zu bzw. von den jeweiligen Karussells ermöglicht. Die einzelnen, die Bedruckung durchführenden Karussells verfügen dann über einen Tintentank und ein entsprechendes Tintenversorgungssystem und können entsprechend dem in 1 gezeigten Karussell ausgebildet sein. Alternativ dazu können auch mehrere Karusselle, welche die Behälter jeweils vollständig mit allen Farben ausstatten, von einem zentralen Verteiler versorgt werden.
2a + b zeigen Draufsichten auf eine erfindungsgemäße Direktdruckmaschine 100, wobei auch die Leitungen zu den einzelnen Drucksegmenten bzw. Druckmodulen 211–218 dargestellt sind. In der in 2a dargestellten Ausführungsform ist ein zentraler Tank 102 vorgesehen, der konzentrisch um die Rotationsachse R angeordnet ist. Es versteht sich, dass die Ausführungen gemäß 2a und 2b auch auf mehrere Tanks, die entweder übereinander parallel zur Rotationsachse konzentrisch angeordnet sind oder die nicht-konzentrisch auf dem Karussell verteilt sind, übertragen werden können. Auch die Form des Tintentanks ist prinzipiell beliebig. So können, wie dargestellt, zylindrische, konzentrisch zur Rotationsachse R des Karussells angeordnete Tanks vorgesehen werden. Aber auch eckige oder irregulär geformte Tanks sind möglich. Die Form den Tintentanks kann auch an den übrigen Aufbau des Karussells angepasst werden, um genug Platz für andere Baugruppen, wie Steuerung oder Kühlung zu lassen. Es kann auch vorgesehen sein, dass mehr als ein Tintentank pro Farbe vorgesehen ist. So können beispielsweise Hilfstanks im drehenden Teil der Direktdruckmaschine mit dem Karussell mitdrehend vorgesehen sein. Diese können, sofern die Haupttanks leer oder fast leer sind, eine vorübergehende Versorgung mit Tinte gewährleisten, um Ausfallzeiten zu reduzieren.
Gemäß der in 2a dargestellten Ausführungsform ist eine Hauptleitung 205 vorgesehen, durch die Tinte aus dem Tintentank 102 befördert werden kann. Dazu ist zumindest eine Vorlaufpumpe 281 und eine Rücklaufpumpe 282 vorgesehen. Die Vorlaufpumpe 281 pumpt Tinte aus dem Tank 102 und befördert sie mit einem gewissen Druck durch die Hauptleitung 205. Die Rücklaufpumpe 282 hingegen saugt die Tinte aus der Hauptleitung an und führt sie in der dargestellten Pfeilrichtung wieder zurück in den Tintentank 102. An der Hauptleitung 205 sind eine oder mehrere Nebenleitungen 251–258 angeordnet, die von der Hauptleitung zu den Drucksegmenten 211–218 führen. Durch diese Nebenleitungen kann beispielsweise durch Öffnung eines entsprechenden Ventils bzw. zweier Ventile der Nebenleitung, Tinte von der Hauptleitung abgezweigt und in das Drucksegment geleitet werden. Wie durch die Pfeilrichtung dargestellt ist, kann durch die Nebenleitungen 251–258 sowohl Tinte von der Hauptleitung abgezweigt und zu den Druckmodulen 211–218 geführt werden, aber auch Tinte von den Druckmodulen wieder zurück in die Hauptleitung befördert werden. Es versteht sich, dass zu diesem Zweck jede Nebenleitung zwei nicht dargestellte, separate Leitungen umfasst, von denen eine Tinte von der Hauptleitung zum Druckmodul führt und die andere Tinte vom Druckmodul zurück in die Hauptleitung führt. Die Nebenleitungen können unterschiedliche Durchmesser aufweisen, so dass Reibungsverluste (=Druckreduzierung) ausgeglichen werden können. So kann die erste in der Reihe durchlaufene Leitung 257 einen größeren Durchmesser aufweisen als die letzte Leitung 256. Im Fall von einer separaten Vor- und Rücklaufnebenleitung wird die Hauptleitung an dieser Stelle insbesondere durchbrochen und führt direkt zum Druckkopf – bzw. in anderen Worten gibt es die Nebenleitungen nicht, sondern die Hauptleitung führt direkt zu den Druckköpfen.
Es kann je nach Ermessen auch zweckmäßig sein, dass nicht eine gesamte Hauptleitung vorgesehen ist, die um das gesamte Karussell führt, wie dies in 2a dargestellt ist, sondern dass zwei oder mehr Hauptleitungen 250 und 260 vorgesehen sind, die einen bestimmten Winkelausschnitt des Karussells 101 bzw. in diesem Bereich angeordnete Druckstationen bzw. Drucksegmente mit Drucktinte aus dem Tintentank versorgen können. Der Aufbau der einzelnen Hauptleitungen und Nebenleitungen 250 und 251–253 bzw. 260 und 261–263 ist analog zu denen, wie sie in 2a beschrieben wurden. Eine kürzere Wahl der Hauptleitungen kann jedoch die Erzeugung bestimmter Druckverhältnisse in den Leitungen begünstigen. Dazu sind an den jeweiligen Hauptleitungen 250 und 260 jeweils eine Vorlaufpumpe 281 bzw. 283 und eine Rücklaufpumpe 282 bzw. 284 vorgesehen.
Entgegen den Ausführungen zu 2a und 2b zeigt 1 eine Ausführungsform, in der separate Zuleitungen vom Tintentank zu jedem einzelnen Drucksegment einer Druckstation führen. In dieser Ausführungsform ist es notwendig, dass eine Vorlauf- und eine Rücklaufpumpe an den jeweiligen Zuleitungen angebracht sind, so dass auf dem "Hinweg" Tinte aus dem Tintentank zu der jeweiligen Druckstation befördert werden kann und auf dem "Rückweg" Tinte von der Druckstation bzw. dem jeweiligen Druckmodul oder Drucksegment zurück in den Tintentank befördert werden kann.
Allen Ausführungsformen ist jedoch gemein, dass es vorteilhaft ist, wenn eine Druckdifferenz zwischen der Vorlaufpumpe und der Rücklaufpumpe derart existiert, dass an den Druckdüsen eines jeden Druckmoduls ein zumindest geringfügiger Unterdruck anliegt. Dies wird erreicht, indem die Pumpleistung der Rücklaufpumpe bzw. der Rücklaufpumpen zu jeder Zeit höher ist als die Pumpleitung der Vorlaufpumpen. So kann unerwünschtes Heraustropfen von Tinte aus den einzelnen Druckdüsen, was zu Verkleben der Druckdüsen führen könnte, vermieden werden. Es ist auch vorteilhaft, wenn die Pumpleistung der Vorlaufpumpe einstellbar ist, um beispielsweise einen konstanten Druck in den Haupt- und Nebenleitungen zu gewährleisten. Zu diesem Zweck kann die Pumpleistung der Vorlaufpumpe regelbar eingestellt sein, so dass sie in Abhängigkeit beispielsweise der Rotationsgeschwindigkeit des Karussells und/oder in Abhängigkeit des Füllstands des jeweiligen Tintentanks eingestellt werden kann.
Während die Hauptleitungen in den 1 und 2a + b jeweils seitlich am Tintentank angreifen bzw. zu diesem zurückführen, ist es besonders vorteilhaft, wenn die aus dem Tintentank führende Leitung an der Unterseite des Tintentanks angreift und die in den Tintentank zurückführende Leitung an der Oberseite des Tintentanks angeordnet ist. Dabei ist die Unterseite des Tintentanks die Seite, die näher am Erdmittelpunkt bzw. an der Oberfläche oder des Bodens, auf dem die Direktdruckmaschine aufgestellt ist, liegt.
Um die sich ergebenden Leitungswege für Tinte möglichst gering zu halten, was die Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckniveaus in den Leitungen erheblich vereinfacht, ist es gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass das gesamte Tintenversorgungssystem direkt im Karussell angeordnet ist.
3 zeigt eine Ausführungsform einer Druckstation 110 der Direktdruckmaschine 100, wie sie in 1 dargestellt ist. In dieser Ausführungsform sind jedem Drucksegment vier Druckmodule 331–334 zugeordnet. Dabei kann das Drucksegment 330 und die entsprechenden Druckmodule 331–334 zu verschiedenfarbigem Bedrucken der Behälteroberfläche ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass die einzelnen Druckmodule jeweils über die Leitungen 311–314 mit paarweise verschiedenen Tintentanks verbunden sind, so dass jedes Druckmodul eine von den übrigen Druckmodulen verschiedene Farbe auf die Oberfläche des Behälters aufbringt. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. So kann auch jedes Druckmodul die gleiche Farbe, beispielsweise Schwarz oder Blau, auf die Oberfläche des Behälters aufbringen. Dabei kann jedes Druckmodul für das Aufbringen der Drucktinte in einem von dem übrigen Druckmodul verschiedenen Bereich vorgesehen sein oder jedes Druckmodul kann das Aufbringen eines bestimmten Motivs bewirken. Zusätzlich ist in 3 eine Zentriereinrichtung vorgesehen, die eine Zentrierglocke 371 und einen dieser Zentrierglocke zugeordneten Stand- oder Drehteller 372 umfasst. Mittels dieser Zentriereinrichtung kann der gestrichelt dargestellte Behälter eingespannt und fixiert werden und gegebenenfalls um seine Längsachse rotiert werden oder beispielsweise parallel zu seiner Längsachse rauf und runter bewegt werden. Der Drehantrieb kann auch in die Zentrierglocke 371 verlegt werden, um auf den Drehteller 372 bzw. die untere Aufnahme zu verzichten und die Behälter hängend in der Zentrierglocke aufzunehmen (beispielsweise über eine an der Zentrierglocke zusätzlich angebrachte Halterung, welche an einem weiteren Teil des Mündungsbereichs der Behälter (z.B. Tragring) angreift).
Bevorzugt ist, wenn die Anordnung des Drucksegments 330 der einzelnen Druckmodule 331–334 unabhängig von der Zentriereinrichtung vorgesehen ist, so dass es sich um zwei separate Baugruppen handelt. In einer entsprechenden Ausführungsform ist es besonders bevorzugt, wenn das Drucksegment 330 als Ganzes oder jedes einzelne der Druckmodule 331–334 herausnehmbar in der Druckstation 110 vorgesehen ist. Dabei können insbesondere Schnellwechselanschlüsse zu den Leitungen 311–314 ein unkompliziertes Auswechseln oder Herausnehmen und Einfügen von Druckmodulen 331–334 ermöglichen. Insbesondere können hierfür selbstdichtende Kupplungen an jeder Leitung vorgesehen sein, welche sich beim Lösen selbst verschließen, sodass keine Tinte herauslaufen kann.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Drucksegments 430. In dieser Ausführungsform ist das Drucksegment 430 als eine Art Rahmen vorgesehen, an dem die Druckmodule 431–433 angeordnet sind. Dieser Rahmen kann ein Gestell sein, in dem die Druckmodule beispielsweise eingeklickt werden können oder verschraubt werden können. Vorzugsweise ist das gesamte Drucksegment über Verbindungen 481 und 482, wie beispielsweise Steck- oder Schraubverbindungen, mit dem Karussell 101 verbunden, so dass es auch als Ganzes aus dem Karussell ausgebaut werden kann. Ein zusätzlicher Ausbau einzelner Druckmodule 431–433 ist vorteilhaft.
Die einzelnen Druckmodule 431–433 sind über die entsprechenden Zuleitungen 411–413 mit dem Tintentank 102 verbunden. In dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Tintentank in drei separate Einzeltanks 421–423 unterteilt ist, die mit jeweils nur einer Zuleitung 411–413 verbunden sind. In den Zuleitungen kann auch eine Ableitung integriert sein – je nachdem, ob ein Unterdruck am Druckkopf 411–413 benötigt wird. Dies gilt im Übrigen für alle Ausführungsformen. Die Tintentanks sind in dieser Ausführungsform übereinander parallel zur Rotationsachse des Karussells konzentrisch angeordnet. Während sie in der Darstellung scheinbar ähnliche Größen aufweisen, kann natürlich je nach notwendigem Tintenbedarf für die einzelnen Druckmodule ein jeweils entsprechend angepasster Tintentank mit einem entsprechenden Füllvolumen verwendet werden.
Während die Druckmodule 431–433 an dem Drucksegment 430 hier näher an der Rotationsachse R des Karussells angeordnet sind als der in der Zentriereinrichtung eingespannte Behälter 490, ist es in einer anderen Ausführungsform auch denkbar, dass die Druckmodule auf der gegenüberliegenden Seite des Behälters 490, also weiter entfernt von der Rotationsachse des Karussells als der eingespannte Behälter, angeordnet sind. Dadurch wird in Drehrichtung des Karussells mehr Platz für die einzelnen Druckmodule und Zuleitungen gewonnen, so dass beispielsweise mehr Druckmodule in jedem einzelnen Drucksegment angeordnet werden können.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Direktdruckmaschine 500. Auch hier sind die Tintentanks 502 und 503 konzentrisch und übereinander in Bezug auf die Rotationsachse R des Karussells angeordnet. Ist der Füllstand der Tintentanks jedoch irgendwann erschöpft, so ist es notwendig, diese nachzufüllen. Da ein Ausbau und ein Ersetzen der Tintentanks umständlich wäre, ist es vorteilhaft, wenn an der äußeren Peripherie der Direktdruckmaschine 500 Nachfüllanschlüsse angeordnet sind. Diese Nachfüllanschlüsse können beispielsweise im stehenden Teil der Direktdruckmaschine angeordnet sein und über eine entsprechende Leitung und einen Drehverteiler bis zu den mitbewegten Tintentanks führen. So wäre es möglich, selbst bei Betrieb der Direktdruckmaschine, die Tintentanks 502 und 503 zu befüllen. Dies ist jedoch aus Gründen der Arbeitssicherheit nicht empfehlenswert. Außerdem ergibt sich das Problem der Verbindung über die Drehverteiler und gegebenenfalls lange Transportwege für die nachgefüllte Tinte. Es ist daher vorgesehen, dass gemäß der in 5 dargestellten Ausführungsform ein oder mehrere Nachfüllanschlüsse 520 und 530 zwischen zwei benachbarten Druckstationen 110 und 110' angeordnet sind. Diese Nachfüllanschlüsse sind demgemäß mitdrehend mit dem Karussell verbunden und führen über ebenfalls mitdrehende Leitungen 521 und 531 in die entsprechenden Tanks 502 und 503. Dabei müssen die Leitungen 521 und 531 nicht direkt mit den entsprechenden Tintentanks 502 und 503 verbunden sein, sondern können beispielsweise auch mit einer Hauptleitung, wie sie in den 2a und/oder 2b dargestellt ist, verbunden sein. In einem solchen Fall würde durch den erfindungsgemäß anliegenden Unterdruck aufgrund der höheren Pumpleistung der Rücklaufpumpe gegenüber der Vorlaufpumpe ein direkter Transport der Tinte aus den Nachfüllanschlüssen bis in die Tanks 502 und 503 erfolgen. Sind die Nachfüllanschlüsse 520 und 530 über die Leitungen 521 und 531 jedoch direkt mit den Tanks 502 und 503 verbunden, so kann vorteilhaft sein, wenn in den Leitungen eine entsprechende Pumpe angeordnet ist, deren Pumprichtung in Richtung der Tanks verläuft.
Die in 5 dargestellte Ausführungsform zeigt zwei Nachfüllanschlüsse 520 und 530, die zusammen zwischen den beiden Druckstationen 110 und 110' angeordnet sind. Es ist natürlich auch denkbar, dass für ein und denselben Tintentank, beispielsweise 502 oder 503, mehr als ein Nachfüllanschluss vorgesehen ist, wobei die entsprechenden Nachfüllanschlüsse dann beispielsweise gleichmäßig am Umfang des Karussells der Direktdruckmaschine 500 verteilt sein können. Da entsprechende Maschinen meist nicht von allen Seiten zugänglich sind, kann so gewährleistet werden, dass wenigstens einer der Anschlüsse bei Stillstand der Direktdruckmaschine nach nur noch geringer Drehung (falls überhaupt) des Karussells zum Nachfüllen erreichbar ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer der Nachfüllanschlüsse im Bereich einer Öffnung einer Verkleidung der Direktdruckmaschine 100 zum Stehen kommt, so dass ein Bediener durch diese Öffnung ein Nachfüllen der Tintentanks bewerkstelligen kann. Insbesondere sind die Anschlüsse 520 und 521 als Kupplungen vorgesehen, in die ein Schlauch oder eine Kartusche mit passendem Gegenstück angedockt werden kann. Im einfachsten Fall handelt es sich jedoch um trichterförmige Anschlüsse, in die die Tinte von oben hineingegossen werden kann (nicht gezeigt).
6a und 6b zeigen weitere vorteilhafte Ausführungsformen der einzelnen Druckstationen bzw. Drucksegmente. In der Ausführung gemäß 6a ist ein Druckmodul eines Drucksegments dargestellt. Das Druckmodul 111 umfasst mehrere Druckdüsen 611, die einen Behälter 130 bedrucken können. Werden mehrere Druckmodule in einem Drucksegment einer Druckstation verwendet, besteht die Gefahr, dass trotz des angelegten Unterdrucks durch die Rücklaufpumpe, wie in 2a und 2b beschrieben, unbeabsichtigt beim Bedrucken des Behälters 130 Tintentropfen bzw. entstehender Nebel auf gegenüberliegende oder benachbarte Druckmodule treffen, beispielsweise durch den Fahrtwind bei schneller Umdrehung des Karussells. Dies kann zu Verunreinigungen der Druckdüsen führen, was schlimmstenfalls die Qualität des Druckbildes erheblich beeinträchtigen kann, da sich beispielsweise unterschiedliche Druckfarben vermischen. Auch bei Vorsehen einer Härtungseinrichtung wie einer UV-Lampe im Drucksegment (als zusätzliches Modul) können die Druckmodule negativ beeinflusst werden, da beispielsweise Tinte an den Druckdüsen verkleben oder antrocknen kann. Um dieses Problem zu umgehen, können für jedes Druckmodul Abschirmungen 690 vorgesehen sein, die vor das betreffende Druckmodul 111 und insbesondere vor die Druckdüsen 611 verfahren werden können wenn das Druckmodul nicht in Betrieb ist. Das Verfahren der Abschirmung 690 kann dabei seitlich vom Druckmodul 111 bis vor die Druckdüsen 611 erfolgen (insbesondere in horizontaler Richtung) oder die Abschirmung 690 kann im nicht abschirmenden Zustand oberhalb oder unterhalb des Druckmoduls positioniert sein und dann vor die Druckdüsen 611 gefahren werden. Letztere Ausführungsform bietet den Vorteil, dass für die Abschirmung in der Druckebene kein Platz freigehalten werden muss, so dass mehrere Druckmodule nebeneinander angeordnet werden können.
6b zeigt eine alternative Ausführungsform, wobei hier keine separate Abschirmung für jedes Druckmodul vorgesehen ist sondern der Behälter in eine Abschirmung 695 eingeführt wird. Diese Abschirmung kann beispielsweise, wie dargestellt, als Zylinder ausgebildet sein und sollte zumindest um eine Achse parallel zur Längsachse L des Behälters 130 drehbar sein. Die Abschirmung 695 umfasst eine Öffnung 696, die zumindest so groß ist, dass Tintenstrahlen eines Druckmoduls 111' vollständig in die Öffnung eindringen und ein Druckbild auf den Behälter aufbringen können. Zu diesem Zweck wird, wenn das Druckmodul 111' den Behälter bedrucken soll, die Abschirmung 695 so gedreht, dass die Öffnung 696 in Richtung der Druckdüsen 611 zeigt. Da die Abschirmung 695 größer sein muss als der Behälter 130, kann so das Umherspritzen von Tintentropfen, die eventuell auf andere Druckmodule 111 treffen könnten, vermieden werden. Zudem wird eine in derselben Ebene platzierte UV-Lichtquelle abgeschirmt. Dieser Effekt kann weiterhin dadurch unterstützt werden, dass das Druckmodul 111' während des Druckvorgangs näher an die Öffnung 690 und damit an die Behälteroberfläche herangefahren wird, so dass sich gegebenenfalls die Druckdüsenreihe sogar innerhalb des gedachten Vollzylindermantels der Abschirmung 695 befindet, womit ein versehentliches Umherspritzen von Tinte auf andere Druckmodule vollständig bzw. nahezu vollständig unterdrückt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8418608 [0003]
EP 2605909 B1 [0004]

Claims

Direktdruckmaschine (100) zum Bedrucken von Behältern (130) wie beispielsweise Flaschen, umfassend ein Karussell (101) mit einer Vielzahl von Druckstationen (110), die einen Behälter aufnehmen und bedrucken können, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tintenversorgungssystem (103) umfassend wenigstens einen Tintentank (102) und wenigstens eine Zuleitung (131–13n), die Tinte aus dem Tintentank (102) wenigstens einer der Druckstationen (110) zuführen kann, mit dem Karussell (101) mitdrehend an der Direktdruckmaschine (100) angeordnet sind.
Direktdruckmaschine (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine tintendrehverteilerlos ausgebildet ist.
Direktdruckmaschine (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Druckstation (110) ein Drucksegment (330) umfasst, das wenigstens ein Druckmodul (331–334) enthält und mit der Druckstation (110) lösbar verbunden ist, wobei im eingebauten Zustand eine Verbindung des Druckmoduls (331–334) mit einer Zuleitung (311–314) besteht.
Direktdruckmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Druckstation (110) eine Behälteraufnahme umfasst, wobei die Behälteraufnahme und das Drucksegment (330) als separate Bauteile oder als ein Bauteil ausgebildet sind.
Direktdruckmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksegment (330) mehrere Druckmodule (331–334) umfasst, die konzentrisch um die Längsachse eines in der Druckstation (110) befindlichen Behälters angeordnet sind.
Direktdruckmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Druckmodul (111) eine Abschirmung (690) zugeordnet ist, die zwischen eine Ruheposition und einer Abschirmposition, in der die Abschirmung (690) Druckdüsen (611) des Druckmoduls (111) abschirmt, verfahren werden kann.
Direktdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Tintenversorgungssystem weiterhin wenigstens eine regelbare Vorlaufpumpe (281) zum Pumpen von Tinte aus dem Tintentank (102) zu den Druckstationen und wenigstens eine Rücklaufpumpe (282) zum Pumpen von Tinte aus den Druckstationen in den Tintentank (102) umfasst.
Direktdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung wenigstens eine Hauptleitung (205) zum Transport von Tinte aus dem Tintentank (102) umfasst, die sich zumindest entlang eines Teils des Umfangs des Karussell (101) erstreckt, wobei von der Hauptleitung (205) eine oder mehrere Nebenleitungen (251–258) zu den Druckstationen (251–258) führen und von den Druckstationen jeweils wenigstens eine Ableitung zur Hauptleitung (205) führen, wobei Tinte über einen ersten Anschluss der Hauptleitung (205) an den Tintentank (102) aus dem Tintentank (102) ausgeleitet und über einen zweiten Anschluss der Hauptleitung (205) in den Tintentank (102) eingeleitet werden kann.
Direktdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Tintentanks vorgesehen sind, wobei jedem Tintentank separate Zuleitungen zugeordnet sind, wobei die Tintentanks entweder konzentrisch um eine Rotationsachse des Karussells oder übereinander parallel zur Rotationsachse des Karussells oder nicht konzentrisch verteilt angeordnet sind.
Direktdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Tintenversorgungssystem im Karussell angeordnet ist.
Direktdruckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nachfüllanschluss (520, 530) zwischen zwei benachbarten Druckstationen (110, 110‘) angeordnet ist, der mit dem Tintentank (502, 503) verbunden ist.
Verfahren zum Bedrucken von Behältern wie beispielsweise Flaschen, mittels einer Direktdruckmaschine (100), wobei die Behälter von Druckstationen (110) an einem rotierenden Karussell (101) aufgenommen und bedruckt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Karussell mitdrehendes Tintenversorgungssystem (103) über eine Zuleitung (131–13n) Tinte aus einem Tintentank (102) wenigstens einer der Druckstationen (110) zuführt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass über eine regelbare Vorlaufpumpe (281) Tinte aus dem Tintentank (102) in die Zuleitung gepumpt wird und über eine Rücklaufpumpe (282) Tinte in den Tintentank zurückgepumpt wird, wobei die Pumpleistung der Rücklaufpumpe zu jeder Zeit höher ist als die Pumpleitung der Vorlaufpumpe, sodass an Druckdüsen der Druckstation ein Unterdruck anliegt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpleistung der Vorlaufpumpe in Abhängigkeit des Füllstands des Tintentanks (102) und/oder in Abhängigkeit der Umlaufgeschwindigkeit des Karussells (101) gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Tinte dem Tintentank (502, 503) über einen mit diesem verbundenen Nachfüllanschluss (520, 530) zugeführt werden kann, wobei der Nachfüllanschluss (520, 530) zwischen zwei benachbarten Druckstationen (110, 110‘) angeordnet ist und, wenn ein Nachfüllen des Tintentanks notwendig ist, das Karussell in einer Position zum Stillstand gebracht wird, in der der Nachfüllanschluss von außerhalb der Direktdruckmaschine erreichbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Tinte aus dem Tintentank (102) entlang einer Hauptleitung (205) transportiert wird und über Nebenleitungen (251–258) einzelnen Druckstationen (251–258) zugeführt wird und über Ableitungen von den Druckstationen in die Hauptleitung geleitet wird, wobei die Tinte über einen ersten Anschluss der Hauptleitung (205) vom Tintentank (102) in die Hauptleitung (205) geleitet wird und über einen zweiten Anschluss der Hauptleitung (205) von der Hauptleitung (205) in den Tintentank (102) geleitet wird.