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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Siebdrucken mit einer Auflagefläche für einen
zu bedruckenden Gegenstand und einem Druckwerk, wenigstens bestehend
aus einem Druckwerksrahmen und einem sich in einer Querrichtung
innerhalb des Druckwerksrahmens erstreckenden und im Druckwerksrahmen
in einer Längsrichtung
verschiebbar geführten
Rakelhalter zum Befestigen einer Rakel.
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Gattungsgemäße Vorrichtungen
zum Siebdrucken sind zum Bedrucken von planen Flächen geeignet. Unter anderem
können
Glasscheiben bedruckt werden, beispielsweise um die Leiterbahnen einer
Heckscheibenheizung für
ein Fahrzeug aufzubringen. Nach dem Aufdrucken der Leiterbahnen kann
die Heckscheibe dann in ihre endgültige Form gebogen werden.
Gleichzeitig mit dem Biegevorgang der Scheibe werden die aufgedruckten
Farben eingebrannt.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift 2143137 ist eine Vorrichtung zum
Bedrucken von Rotationskörpern
mittels Siebdruck bekannt. Hierbei wird der zu bedruckende Rotationskörper entlang
einem feststehenden Sieb abgerollt und gleichzeitig wird auf der
gegenüberliegenden
Seite des Siebs eine Rakel entlang des Siebes bewegt. Diese Siebdruckvorrichtung
ist aber ausschließlich
für Rotationskörper geeignet,
deren zu bedruckende Umfangsfläche
auf einem Sieb abgerollt werden kann.
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Mit
der Erfindung soll eine Vorrichtung zum Siebdrucken und ein Siebdruckverfahren
zum Bedrucken gekrümmter
Oberflächen
bereitgestellt werden.
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Erfindungsgemäß ist hierzu
eine Vorrichtung zum Siebdrucken mit einer Auflagefläche für einen
zu bedruckenden Gegenstand und einem Druckwerk, wenigstens bestehend
aus einem Druckwerksrahmen und einem sich in einer Querrichtung
innerhalb des Druckwerksrahmens erstreckenden und im Druckwerksrahmen
in einer Längsrichtung
verschiebbar geführten
Rakelhalter zum Befestigen einer Rakel vorgesehen, bei der das Druckwerk
wenigstens in einer senkrecht zur Auflagefläche und parallel zur Längsrichtung
verlaufenden Ebene bewegbar angeordnet ist und bei der Mittel zum
abgestimmten Bewegen des Druckwerks und der Rakel vorgesehen sind.
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Indem
das Druckwerk wenigstens in einer senkrecht zur Auflagefläche und
parallel zur Längsrichtung
verlaufenden Ebene bewegbar angeordnet ist und für eine abgestimmte Bewegung
von Druckwerk und Rakel gesorgt ist, können in Längsrichtung, das bedeutet in
Bewegungsrichtung der Rakel gesehen, gekrümmte Flächen, speziell konvexe Flächen, bedruckt
werden. Indem das Druckwerk selbst relativ zur Auflagefläche bewegt
wird, ist es möglich,
eine stets optimale Winkellage des Siebes und der Rakel zu dem gerade
bedruckten Oberflächenabschnitt
einzustellen.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind die Mittel zum abgestimmten Bewegen
des Druckwerks und der Rakel in einer Weise ausgebildet, um den Druckwerksrahmen
während
einer Druckbewegung der Rakel, bezogen auf eine gedachte Berührungslinie zwischen
der Rakel und einem zu bedruckenden Gegenstand und in Querrichtung
gesehen, tangential zu einer Oberfläche des wenigstens in Längsrichtung gekrümmten zu
bedruckenden Gegenstandes zu halten.
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Auf
diese Weise sind der Druckwerksrahmen und ein im Druckwerksrahmen
angeordnetes Drucksieb stets optimal zum gerade bedruckten Oberflächenabschnitt
ausgerichtet.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist der Rakelhalter beidseitig in einer
Kulissenbahn an der Basis geführt.
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Die
Kulissenbahn wird angepasst an die Krümmung des zu bedruckenden Gegenstandes ausgeführt, so
dass der Rakelhalter und eine daran befestigte Rakel annähernd parallel
zur Oberfläche des
zu bedruckenden Gegenstandes geführt
werden. Die Führung
des Rakelhalters in einer Kulissenbahn erlaubt eine einfache Anpassung
an verschieden gekrümmte
zu bedruckende Gegenstände
durch Austauschen der Kulissenbahn.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist der Rakelhalter bezüglich seiner
Winkellage und seinem Abstand zur Auflagefläche mittels der Kulissenbahn
geführt,
wobei die Führung
des Rakelhalters am Druckwerksrahmen in einer Weise ausgebildet
ist, dass wenigstens während
einer Druckbewegung des Rakelhalters eine Winkellage von Rakelhalter
und Druckwerksrahmen konstant ist.
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Auf
diese Weise wird der Druckwerksrahmen durch den Rakelhalter ausgerichtet,
so dass Rakel und Druckwerksrahmen bzw. Sieb stets in einem optimalen
Winkel zueinander stehen. Die automatische Ausrichtung des Druckwerksrahmens
zum Rakelhalter erlaubt einen konstruktiv einfachen Aufbau der Vorrichtung
zum Siebdrucken und speziell kann die Vorrichtung zum Siebdrucken
an unterschiedliche gekrümmte
Gegenstände
durch Auswechseln lediglich der Kulissenbahnen angepasst werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eine parallel zu der
Kulissenbahn verlaufende erste Abrollfläche vorgesehen, auf der eine
zweite Abrollfläche
des Druckwerksrahmens während
einer Druckbewegung des Rakels abrollt.
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Durch
diese Maßnahmen
kann sich der Druckrahmen zusätzlich
zur Führung
durch den Rakelhalter noch auf der ersten Abrollfläche abstützen. Dadurch
wird ein stabiler Aufbau der Vorrichtung erzielt.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind die erste und die zweite Abrollfläche mit
einer Verzahnung versehen.
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Auf
diese Weise kann eine Verschiebung des Druckwerksrahmens parallel
zur Längsrichtung
während
des Druckvorgangs vermieden werden, so dass eine hohe Druckqualität sichergestellt
ist. Durch die Verzahnungen der Abrollflächen wird der Druckwerksrahmen
somit parallel zur Längsrichtung
fixiert und kann dennoch eine Wippbewegung ausführen, um stets tangential zum
zu bedruckenden Oberflächenabschnitt
ausgerichtet zu sein.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist der Druckwerksrahmen mittels mehrerer
Stellglieder in seiner Winkellage zur Basis einstellbar.
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Indem
der Druckwerksrahmen mittels mehrerer Stellglieder geführt wird,
ist eine äußerst flexible Vorrichtung
zum Siebdrucken geschaffen, bei der unterschiedliche Krümmungen
eines zu bedruckenden Gegenstan des durch eine unterschiedliche Ansteuerung
der Stellglieder berücksichtigt
werden können.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist eine Steuereinheit zum Ansteuern
der Stellglieder vorgesehen, wobei die Stellglieder in Abhängigkeit
einer Oberflächengeometrie
eines zu bedruckenden Gegenstandes sowie einer Position des Rakels
relativ zu dem zu bedruckenden Gegenstand angesteuert werden.
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Beispielsweise
kann eine Oberflächengeometrie
eines zu bedruckenden Gegenstandes in einem Lernvorgang mittels
des Rakels abgetastet werden oder Geometriedaten eines zu bedruckenden Gegenstandes
können
direkt eingegeben werden. Die Steuereinheit ermittelt während des
Druckvorgangs dann die zur jeweiligen Rakelstellung passende Winkellage
des Druckwerksrahmens und steuert die Stellglieder entsprechend
an.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind die Stellglieder als mittels Stellmotoren
angetriebene Hubsäulen
ausgebildet.
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Eine
solche Ausbildung erlaubt beispielsweise die Verbindung des Druckwerksrahmens
mit einer Basis über
vier, an den Ecken des Druckwerksrahmens angeordnete Hubsäulen. Dadurch
wird eine stabile und dabei flexible Anordnung gewährleistet.
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Das
der Erfindung zugrunde liegende Problem wird auch durch ein Siebdruckverfahren
zum Bedrucken gekrümmter
Oberflächen
gelöst,
bei dem die Schritte des Einlesens einer Oberflächenkontur eines zu bedruckenden
Gegenstandes und des Ausrichtens eines Druckwerks während eines
Druckvorgangs in einer Weise vorgesehen sind, dass ein Siebrahmen
während
einer Druckbewegung einer Rakel in einer gedachten Berührungslinie
zwischen Rakel und zu bedruckendem Gegenstand stets tangential zu
dem zu bedruckenden Gegenstand gehalten wird.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
im Zusammenhang mit den Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Siebdrucken gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung,
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2 eine perspektivische Ansicht
einer Vorrichtung zum Siebdrucken gemäß einer zweiten bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung,
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3 eine Rakel zur Verwendung
mit den Vorrichtungen zum Siebdrucken der 1 und der 2 und
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4 eine an einem Rakelhalter
befestigte Rakel zur Verwendung bei einer Vorrichtung zum Siebdrucken
gemäß 1 und 2.
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Die
perspektivische Darstellung der 1 zeigt
eine Vorrichtung 10 zum Siebdrucken mit einer Auflagefläche 11,
die die Oberseite einer Basis 12 bildet. Auf die Auflagefläche 11 wird
ein zu bedruckender Gegenstand aufgelegt, beispielsweise eine zu bedruckende,
gekrümmte
Fahrzeugscheibe. Die Auflagefläche 11 kann
mittels einer automatischen Transportvorrichtung beschickt werden
oder selbst Teil einer Transportvorrichtung sein. Die Vorrichtung 10 zum
Siebdrucken weist weiter ein Druckwerk 12 auf, das einen
Druckwerksrahmen 14 sowie einen Rakelhalter 16 aufweist.
Der Rakelhalter 16 erstreckt sich quer zu einer Längsrichtung 13,
die mittels eines Pfeiles auf der Auflagefläche 11 angedeutet
ist, über den
Druckwerksrahmen 14 und ist an zwei parallel zueinander
verlaufenden Längsträgern des
Druckwerksrahmens 14 in jeweils einer Längsführungsschiene 18 geführt, wobei
in der Darstellung der 1 lediglich
eine Führungsschiene 18 erkennbar ist.
Die Führungsschiene 18 sowie
die passenden Gegenstücke
am Rakelhalter 16 sind in einer Weise ausgebildet, dass
der Rakelhalter 16 und der Druckwerksrahmen 14 während einer
Bewegung des Rakelhalters 16 entlang der Führungsschienen 18 stets eine
konstante Winkellage zueinander einnehmen. Bei der dargestellten
Vorrichtung 10 zum Siebdrucken bleiben Rakelhalter 16 und
Druckwerksrahmen 14 stets senkrecht zueinander ausgerichtet.
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Der
Rakelhalter 16 ist darüber
hinaus an seinem rechten und linken Ende mit jeweils einem Tragblech 20 mit
dreieckartiger Form versehen, wobei ein verjüngtes Ende der Tragbleche 20 am
Rakelhalter 16 befestigt ist. An einem breiteren Ende der
Tragbleche 20 sind jeweils zwei Führungsrollen 22 befestigt, die
in Längsrichtung 13 voneinander
beabstandet sind. Die Führungsrollen 22 jedes
Tragblechs 20 sind in einer Kulissenbahn 24 bzw. 26 angeordnet.
Die in Längsrichtung 13 gesehen
linke Kulissenbahn 24 ist in einem linken Kulissenträger 28 vorgesehen
und die in Längsrichtung 13 gesehen
rechte Kulissenbahn 26 ist in einem rechten Kulissenträger 30 vorgesehen.
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Die
Kulissenträger 28 und 30 sind
mit der Basis 12 über
jeweils einen Zwischenträger 32 bzw. 34 verbunden.
Der Verlauf der Kulissenbahnen 24 und 26 folgt
dem Verlauf einer Oberfläche
eines zu bedruckenden Gegenstandes in der Längsrichtung 13, das bedeutet
in oder entgegen einer Bewegungsrichtung des Rakels 16 relativ
zum Druckwerksrahmen 14, so dass die Rakel 16 mittels
der Kulissenbahnen 24 und 26 im wesentlichen parallel
zu einer Oberfläche
eines zu bedruckenden Gegenstandes geführt wird, wenn der Rakelhalter 16 entlang
der Kulissenbahnen 24 und 26 bewegt wird.
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Die
Vorrichtung 10 zum Siebddrucken kann in einfacher Weise
auf unterschiedlich gekrümmte Gegenstände eingerichtet
werden, indem die Zwischenträger 32, 34 mit
den Kulissenträgern 28 bzw. 30 ausgetauscht
und gegen Kulissenträger
mit an den zu bedruckenden Gegenstand angepassten Kulissenbahnen
ausgetauscht werden.
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Bei
einem Druckvorgang wird in die Vorrichtung 10 ein nicht
dargestelltes Drucksieb eingelegt und in den Rakelhalter 16 eine
ebenfalls nicht dargestellte Rakel eingespannt. Das Drucksieb wird
in bekannter Weise mit Farbe versehen, die die Rakel 16 bei
einer Bewegung des Rakelhalters 16 entlang des Druckwerksrahmens 14 durch Öffnungen
im Drucksieb drückt,
so dass die Farbe an den dafür
vorgesehenen Stellen auf den zu bedruckenden Gegenstand aufgebracht
wird. Während
einer solchen Druckbewegung wird der Rakelhalter 16 durch
die Führungsrollen 22 in
den Kulissenbahnen 24 und 26 stets senkrecht zum
gerade überstrichenen
Oberflächenabschnitt
des zu bedruckenden Gegenstandes gehalten. Infolgedessen wird der
Druckwerksrahmen und somit das Drucksieb durch die Führung des
Rakelhalters 16 im Druckwerksrahmen 14 mittels
der Führungsschienen 18 stets
tangential zu einem gerade von der Rakel überstrichenen Oberflächenabschnitt
des zu bedruckenden Gegenstandes gehalten. Auf diese Weise lässt sich
ein optimaler Druckvorgang erreichen.
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Die
Kulissenträger 28 und 30 sind
auf ihrer, dem Druckwerksrahmen 14 zugewandten Oberkante jeweils
mit einer Verzahnung 36 bzw. 38 versehen. Die
Verzahnungen 36, 38 sind jeweils mittels eines über die
Oberkante der Kulissenträger 28, 30 gespannten
Zahnriemens realisiert. Eine den Verzahnungen 36 bzw. 38 gegenüberliegende
Unterseite der Längsträger des
Druckwerksrahmens 14 ist jeweils mit einer Zahnleiste 40 bzw. 42 versehen,
deren Verzahnung in die Verzahnung 36 bzw. 38 der
Kulissenträger 28 bzw. 30 eingreift.
Die ineinander eingreifenden Verzahnungen sind in einer Weise ausgebildet,
so dass eine Verschiebung des Druckwerksrahmens 14 parallel
zur Längsrichtung 13 relativ
zu den Kulissenträgern 28, 30 verhindert
wird. Der Druckwerksrahmen 14 führt während eines Druckvorgangs und
einer Bewegung des Rakelhalters 16 entlang der Kulissenbahn 24, 26 somit
eine Wippbewegung aus und rollt auf den Oberkanten der Kulissenträger 28, 30 ab.
Da eine Verschiebung parallel zur Längsrichtung 13 durch
die Verzahnungen 36, 38 an den Kulissenträgern 28, 30 und
den Zahnleisten 40, 42 am Druckwerksrahmen 14 vermieden
wird, wird ein exaktes Druckbild auf dem zu bedruckenden Gegenstand
gewährleistet.
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Die 3 zeigt eine Vorderansicht
einer Rakel 44, die in den Rakelhalter 16 der
Vorrichtung der 1 eingesetzt
werden kann. Die Rakel 44 weist ein elastisches Auftragselement 46 auf,
das sich über die
gesamte Breite eines zu bedruckenden Gegenstandes erstreckt und
dessen dem zu bedruckenden Gegenstand zugewandte Druckkante 48 gekrümmt ausgebildet
ist. Die gekrümmte
Druckkante 48 ist dabei an eine Krümmung des zu bedruckenden Gegenstandes
in Querrichtung angepasst. Die Rakel 44 ist mit insgesamt
drei Halteabschnitten 50, 52, 54 versehen,
die beabstandet zueinander mit dem elastischen Auftragselement 46 verbunden
sind. Es ist dabei festzuhalten, dass durchaus mehr als drei Halteabschnitte
vorgesehen sein können.
Infolgedessen können
die Halteabschnitte 50, 52 und 54 relativ
zueinander bewegt werden, da sie lediglich über das elastische Auftragselement 46 miteinander
in Verbindung stehen. Von jedem Halteabschnitt 50, 52, 54 geht
jeweils ein Führungsblech 56, 58 bzw. 60 aus, das
wenigstens während
eines Druckvorgangs an dem elastischen Auftragselement 46 anliegt
und für einen
gleichmäßigen Anpressdruck
der Druckkante 48 am Drucksieb bzw. dem zu bedruckenden
Gegenstand sorgt. Eine der Druckkante 48 zugewandte Unterkante
der Führungsbleche 56, 58 bzw. 60 verläuft jeweils
parallel zur Druckkante 48.
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Weist
ein zu bedruckender Gegenstand eine in Querrichtung konstante Krümmung auf,
wird die Krümmung
der Druckkante 48 passend zu dieser Krümmung gewählt. Verändert sich die Krümmung des
zu bedru ckenden Gegenstandes in Querrichtung über die Längsrichtung des zu bedruckenden
Gegenstandes, d.h. in Bewegungsrichtung der Rakel gesehen, wird
die Druckkante 48 entsprechend einer mittleren Krümmung des
zu bedruckenden Gegenstandes in Querrichtung gewählt.
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Die
Darstellung der 4 zeigt
eine besonders vorteilhafte Anordnung der Rakel 44 an dem
Rakelhalter 16. Jeder der Halteabschnitte 50, 52 und 54 ist
mit jeweils zwei Verstellzylindern 62 mit dem Rakelhalter 16 verbunden.
Die Verstellzylinder 62 sind einzeln ansteuerbar, so dass
ein Anpressdruck der Rakel 44 auf einen zu bedruckenden
Gegenstand 64 verändert
werden kann. Darüber
hinaus kann auch eine Position der Halteabschnitte 50, 52, 54 relativ zum
Rakelhalter 16 verändert
werden. Durch die Veränderung
des Anpressdrucks oder der relativen Position kann eine Anpassung
an eine sich verändernde Krümmung des
zu bedruckenden Gegenstandes 64 erfolgen. Dies deshalb,
da die Halteabschnitte 50, 52 und 54 relativ
zueinander beweglich sind, so dass die Rakel 44 durch geeignete
Ansteuerung der Verstellzylinder 62 in sich verformt werden
kann.
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Die
Darstellung der 2 zeigt
in schematischer perspektivischer Ansicht eine weitere Ausführungsform
der Erfindung. In Bezug auf die 1 sind funktionsgleiche
Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Wie bei der Vorrichtung
der 1 liegt der zu bedruckende
Gegenstand 64, beispielsweise eine bereits gebogene Fahrzeugscheibe,
auf einer Auflagefläche
an der Oberseite der Basis 12 auf. Der Rakelhalter 16 ist
in Führungsschienen 18 am
Druckwerksrahmen 14 geführt.
Im Unterschied zur Vorrichtung 10 der 1 wird der Druckwerksrahmen 14 bei der
Vorrichtung 70 zum Siebdrucken gemäß 2 mit vier Hubsäulen 72, 74, 76 und 78 mit
der Basis 12 verbunden und kann durch diese Hubsäulen 72, 74, 76 und 78 in
seiner Winkellage relativ zur Auflagefläche der Basis 12 eingestellt
werden. Die Hubsäulen 72, 74, 76, 78 sind
beispielsweise als Gewindespindeln ausgebildet, die über Getriebemoto ren
verstellt werden. Die Hubsäulen 72, 74, 76, 78 sind
mit den Schenkeln eines U-förmigen
Rahmens 80 verbunden. Die Hubsäulen 72 und 74 sind
mit einem ersten Schenkel des Rahmens 80 und die Hubsäulen 76, 78 sind
mit einem zweiten Schenkel des Rahmens 80 verbunden. Auf
den Schenkeln des U-förmigen
Rahmens 80 sind die Führungsbalken
des Druckwerksrahmens 14 verschiebbar angeordnet. Der Druckwerksrahmen 14 ist
parallel zur Bewegungsrichtung des Rakelhalters 16, das
bedeutet parallel zur Längsrichtung,
auf dem Rahmen 80 verschiebbar angeordnet. Die Verschiebbarkeit
des Druckwerksrahmens 14 auf dem Rahmen 80 ist
mittels der Doppelpfeile 82 angedeutet. Der U-förmige Rahmen 80 ist
mit den Hubsäulen 72, 78 mittels
eines Festlagers drehbar verbunden. Mit den Hubsäulen 75, 76 ist
der U-förmige
Rahmen 80 jeweils mittels eines Loslagers verbunden. Dieses
Loslager ist jeweils mittels eines parallel zur Längsrichtung
verlaufenden Langlochs in den Hubsäulen 74 bzw. 76 und
eines im Langloch geführten
Lagerstiftes am Rahmen 80 realisiert. Durch diese Fest-/Loslagerung
des U-förmigen
Rahmens 80 an den Hubsäulen 72, 74, 76, 78 kann
die bei einem Verkippen des Rahmens 80 zwangsläufig auftretende
Längendifferenz
zwischen den Lagerstellen an den Hubsäulen 72 und 74 bzw. 78 und 76 ausgeglichen
werden.
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Der
Druckwerksrahmen 14 kann relativ zu dem U-förmigen Rahmen 80 mittels
eines Stellgliedes 84 verschoben werden. Eine Verschiebung
in Längsrichtung
bzw. Druckrichtung des Druckwerksrahmens 14 relativ zu
dem U-förmigen
Rahmen 80 während
des Druckvorgangs trägt
zu einer Verbesserung der Druckqualität bei, da beispielsweise ein
Verschmieren des Druckbilds verhindert wird.
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Die
Hubsäulen 72, 74, 76 und 78 und
das Stellglied 84 werden mittels eines lediglich schematisch
dargestellten Steuergeräts 86 angesteuert.
Das Steuergerät 86 verfügt über die
geometrischen Daten der zu bedruckenden Oberfläche des Gegenstandes 64 und
steuert in Abhängigkeit einer
Position des Rakelhalters 16 relativ zur Oberfläche des
zu bedruckenden Gegenstandes 64 die Hubsäulen 72, 74, 76 und 78 so
an, dass der Druckwerksrahmen 40 stets tangential zu einem
gerade bedruckten Oberflächenabschnitt
des Gegenstandes 64 ausgerichtet ist. Die Geometriedaten
der Oberfläche
des Gegenstandes 64 erhält
das Steuergerät 86 beispielsweise über einen
Einlernvorgang, bei dem der Gegenstand 64 mit einer Rakel
abgetastet wird oder durch unmittelbare Eingabe dieser Geometriedaten
in einen Speicher des Steuergeräts 86.
Die Vorrichtung 70 der 2 lässt sich
in besonders einfacher Weise auf unterschiedlich gekrümmte zu
bedruckende Gegenstände einstellen,
da hierzu lediglich die Geometriedaten im Speicher des Steuergeräts 86 verändert werden müssen.