DE4342303A1 - Schablonenspannsystem mit Rakelkopf für Schablonen- und Siebdruckanlagen - Google Patents

Description

Das Verfahren des Sieb- bzw. Schablonendruckes ist in vielen Industriezweigen eine bekannte Technik zum Auftragen von Lacken, Pasten und anderen höherviskosen Medien auf planaren Oberflä­ chen.

Die derzeitig bekannten Schablonen- und Siebdruckverfahren haben den Nachteil, daß die Lösungsmittel der auf der Schablone be­ findlichen Druckpaste stetig ausdunsten. Dadurch ändern sich ständig die Druckeigenschaften der Paste, die freiwerdenden Lösungsmittel können darüber hinaus zu gesundheitlichen Proble­ men führen. Schwankende Umgebungseinflüsse in der Fertigung (Temperatur, Luftfeuchte, Luftzirkulation) wirken sich unmittel­ bar auf die Eigenschaft der Druckpaste und damit auf die Repro­ duzierbarkeit der Druckqualität aus.

Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß nach mehreren Druckvorgängen Druckpaste nachgefüllt oder umverteilt werden muß. Beim Wechseln der Schablone oder vor längeren Stillstands­ zeiten wird ein komplettes manuelles Abspachteln der auf der Schablone befindlichen Druckpaste sowie ein Reinigen der kon­ taminierten Teile notwendig, dies steht einer weiteren Rationa­ lisierung des Umrüstvorganges bzw. dem Ziel der Losgröße 1 im Wege.

Es sind derzeitig geschlossene Rakelsysteme (sogen. Hohlrakel) bekannt, die einen Teil der genannten Nachteile beheben. Diese Hohlrakelsysteme bringen jedoch andere Nachteile mit sich. So neigt die im Hohlrakel befindliche Druckpaste nach längerer Befüllung zum Absetzen. Die Tatsache, daß in den Randbereichen des Hohlrakels wenig oder keine Druckpaste beim Drucken ver­ braucht wird, führt zu unterschiedlichen Pasteneigenschaften innerhalb des Hohlrakels, in manchen Fällen treten im Randbe­ reich sogar Pastenverkrustungen auf. Muß der Hohlrakel innen gereinigt werden, so ist bei den derzeit bekannten Systemen ein erheblicher Demontageaufwand notwendig. Da bei der Umrüstung auf ein anderes Druckmuster die den Hohlrakel unterseitig abdichten­ de Schablone zeitweise entfernt werden muß, fließen dünnflüssige Druckpasten aus dem Hohlrakel heraus. Beim Einrichten muß der Hohlrakel aufgrund der starren Dichtlippen sehr genau zu Scha­ blone justiert werden, geringste Unebenheiten des zu bedrucken­ den Gegenstandes führen zu Pastenverlust.

Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges Schablonenspann­ system sowie dem dazugehörigen Rakelkopf für Schablonen- bzw. Siebdruckanlagen, durch die die oben genannten Nachteile derzei­ tiger Drucksysteme entfallen.

Im folgendem werden mögliche Realisierungen eines Drucksystems nach den Ansprüchen 1 bis 12 vorgestellt, dabei zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Rakelkopf,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Rakelkopf,

Fig. 3 eine Gesamtansicht von Rakelkopf und Pastenkartusche,

Fig. 4 die Seitenansicht des Schablonenspannsystems,

Fig. 5 die Draufsicht des Schablonenspannsystems.

Die erste Variante des Rakelkopfes ist so ausgeführt, daß beide Rakellippen (1) sowie beide seitlichen Dichtlippen (2) in der vertikalen Richtung im Rakelkopfkörper (bestehend aus Deckplat­ te (11), Führungsplatten (10), Abstandshalter (9) und Adaptier­ ungen (12)) beweglich gelagert sind und mittels Federdruckelemen­ ten (4) nach unten gedrückt werden und somit ein unterseitiges Abdichten des Rakelkopfes zur Schablone (13) bewirken. Ein Ab­ dichten ist auch dann noch gewährleistet, wenn der Abstand zwi­ schen Schablone (13) und Rakelkopfkörper im Bereich bis ca. 1 mm schwankt. Durch Verwendung mehrerer über die Rakellippe (1) ver­ teilten Federdruckelementen (4) kann die Rakellippe auch der Oberfläche eines leicht welligen Schablone (13) angeschmiegt wer­ den. Die Rakellippen (1) sowie die seitlichen Dichtlippen (2) werden durch Spannstäbe (7) gegen Herausfallen gesichert. Die Spannstäbe (7) pressen darüber hinaus die Rakellippen gegen die Deckplatte (11) und gegen die seitlichen Dichtlippen (2) und ge­ währleisten hierdurch die Dichtheit des Rakelkopfes. Die Anpreß­ kraft kann z. B. durch wellig ausgeführte Spannstäbe (7), die unter Vorspannung in den vormontierten Rakelkopf eingeschoben werden, erzielt werden. Durch einfaches Herausziehen der Spann­ stäbe (7) können die Rakellippen (1) und die seitlichen Dichtlip­ pen (2) aus dem Rakelkopf entfernt werden.

Eine zweite Variante des Rakelkopfes sieht vor, daß beide Rakel­ lippen (1), seitliche Dichtlippen (2), Deckplatte (11) sowie ober­ seitige Peltierelemente (8) starr miteinander verbunden sind und damit ein Rakelkopfinnenteil bilden, das in der vertikalen Rich­ tung im Rakelkopfkörper (bestehend aus Führungsplatten (10), Abstandshalter (9) und Adaptierung (12)) beweglich gelagert ist und ebenfalls mittels Federdruckelementen (4) nach unten gedrückt wird und somit ein unterseitiges Abdichten des Rakelkopfes zur Schablone bewirken. In dieser Ausführung dienen die Spannstä­ be (7) lediglich zur Sicherung Rakelkopfinnenteiles gegen Heraus­ fallen.

In beiden Ausführungen enthält der Rakelkopf ein in horizontaler Richtung freibeweglichen Ausgleichskolben (4), der das Pastenvo­ lumen am variablen Ende abschließt. In vertikaler und horizonta­ ler Richtung ist der Ausgleichskolben formelastisch ausgeführt, wodurch Abstandsdifferenzen zwischen Schablone/Sieb (13) und Rakelkopfkörper bzw. zwischen den beiden Rakellippen (1) ausge­ glichen werden können. Druckpaste wird eingefüllt, indem der luftseitige Hohlraum auf Entlüftung (Fig. 3, Anschluß <B<) ge­ schaltet und gleichzeitig die Druckpaste in der Pastenkartu­ sche (21) über Anschluß <A< mit Druck beaufschlagt wird. Das Ent­ leeren des Rakelkopfes findet unter umgekehrten Druckverhältnis­ sen an den Anschlüssen <A< und <B< statt.

Der Rakelkopf kann hiermit automatisch gefüllt und entleert werden, ohne daß dabei die Druckpaste mit der Außenluft in Be­ rührung kommt. Zum Absetzen neigende Druckpaste wird durch Um­ füllen der Druckpaste vom Rakelkopf zur Pastenkartusche (21) und umgekehrt homogenisiert, durch ein im Füllschlauch (20) einge­ brachtes Aufmischelement kann ggf. der Homogenisierungsprozeß verbessert werden.

Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, daß der Weg des Aus­ gleichskolbens (4) beim Befüllen des Rakelkopfes durch einen variablen Anschlag oder eine Anschlagbuchse vorzeitig begrenzt wird - mit der Position des Anschlages kann demnach die Druck­ breite des Rakelkopfes auf die jeweiligen Bedürfnisse einge­ stellt werden. Der Rakelkopf kann grundsätzlich auch mit 2 Aus­ gleichskolben ausgeführt sein, wobei die Druckpaste durch eine Öffnung in einem Ausgleichskolben zwischen beide Ausgleichs­ kolben gepreßt wird, die dann bis zum jeweiligen Anschlag aus­ einanderdriften. Bei dieser Version kann die Druckbreite beid­ seitig über Anschläge eingestellt werden.

Das Schablonenspannsystem ist so ausgeführt, daß die Oberfläche der eingespannten Schablone (13) übergangslos von der Oberfläche eines Parkfeldes (15) fortgeführt wird. Es wird hierzu eine Scha­ blone/Sieb (13) vorgeschlagen, die an der vorderen und hinteren Stirnseite über die gesamte Breite mit einem Edelstahl- Vier­ kantstück (14) unterseitig verschweißt wird. Schablone und Vier­ kantstück müssen dabei bündig abschließen und nach dem Ver­ schweißen am oberen Ende eine scharfe Kante bilden (s. Fig. 4, Einzelheit X). Die Spannung der Schablone erfolgt erst in der Druckmaschine, wobei die Spannkraft F_s über das Schablonenspann­ system und den unterseitig angeschweißten Vierkantstücken (14) zur Schablone (13) geführt wird. Unterseitige Druckfixierun­ gen (17) pressen die Schablone gegen die mittels Spannhebel (19) festgeklemmten oberseitigen Spannschieber (18) und bewirken einen absatzlosen Übergang von der Schablone (13) zum Parkfeld (15). Der Rakelkopf kann so ohne Druckpastenverlust von der Schablone auf das Parkfeld bewegt werden. In diesem Zustand ist die ganze Schablone ober- und unterseitig frei zugänglich und frei von Druckpaste, automatische Schablonenreinigungsvorrichtungen kön­ nen dadurch auf der ganzen Schablone/Sieb optimale Reinigungs­ ergebnisse erzielen. Beim Umrüsten der Maschine kann die Scha­ blone ohne vorherigen Pastenabstrich bzw. Reinigung ausgetauscht werden.

Es besteht die Möglichkeit, daß in das Parkfeld (15) ein geregel­ tes Temperierfeld (16) eingelassen wird, um die Druckpaste unter­ seitig auf die optimale Prozeßtemperatur zu bringen. Bei Bedarf kann das Schablonenspannsystem auch mit zwei temperierten Park­ feldern realisiert werden, so daß die unterseitige Temperierung der Lotpaste sowie der Schablonenaustausch in der vorderen und hinteren Endstellung des Rakelkopfes erfolgen kann.

Die oberseitige Temperierung erfolgt durch das auf dem Rakelkopf aufmontierte Temperierfeld. Fig. 4 u. Fig. 5 zeigen als Beispiel ein solches System, das mit Peltierelementen realisiert wurde. Die Tatsache, daß die Druckpaste oberseitig und unterseitig temperiert und zugleich seitlich von Rakellippen mit großem Wärmeleitwiderstand umschlossen wird, gewährleistet eine homo­ gene, frei wählbare Prozeßtemperatur innerhalb des gesamten Rakelkopfes. Eine weitere Voraussetzung für einen reproduzier­ baren Schablonendruck ist ein konstanter Rakelkopfinnendruck, also der Druck, der auf die Paste wirkt und diese in die Öff­ nungen der Schablone treibt. Hierzu wird der Innendruck mittels Drucksensor (6) gemessen und ggf. über den Druckanschluß <A< nachgeregelt. Bei höherviskosen Druckpasten ist nach diesem Verfahren jedoch ein Druckabfall über die Druckbreite zu erwar­ ten. In diesem Fall kann eine Druckregelung dadurch realisiert werden, indem der Innendruck an der linken und rechten Seite des Rakelkopfes gemessen und darauf hin bei abgesperrtem Füll­ schlauch die über die Rakelkopf-Adaptierung (12) auf den Rakel­ kopfkörper nach Variante 1 wirkenden Kräfte (F₁ und F₂) angepaßt werden.

Claims (12)

1. Rakelkopf in geschlossener Bauform für Schablonen- bzw. Siebdruckanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Ra­ kelkopf ein in horizontaler Richtung freibeweglicher Aus­ gleichskolben befindet, der das Pastenvolumen im Rakelkopf am variablen Ende abschließt. In vertikaler und horizonta­ ler Richtung ist der Ausgleichskolben formelastisch ausgeführt, wodurch Abstandsdifferenzen zwischen Schablone und Rakelkopf bzw. zwischen den Rakellippen ausgeglichen werden können.

2. Rakelkopf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbreite durch einen variablen Anschlag, der den Füllweg des Ausgleichskolbens beschränkt, eingestellt wer­ den kann.

3. Rakelkopf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß im Füllschlauch zwischen Pastenkartusche und Rakelkopf ein Aufmischelement eingebracht wird, das die Druckpaste beim Befüllen und Entleeren des Rakelkopfes homogenisiert.

4. Rakelkopf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß beide Rakellippen sowie beide seitlichen Dichtlippen in der vertikalen Richtung im Rakelkopfkörper beweglich ge­ lagert sind und mittels Federdruckelementen nach unten ge­ drückt werden und somit ein unterseitiges Abdichten des Ra­ kelkopfes zur Schablone hin bewirken.

5. Rakelkopf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Rakellippen sowie seitlichen Dichtlippen durch Spannstäbe gegen Herausfallen gesichert werden.

6. Rakelkopf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im pastenseitigen Hohlraum von mind. einem Drucksensor erfaßt und als Istwert eines Druckregelkreises herangezogen wird.

7. Rakelkopf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der im Rakelkopf befindlichen Paste über den Fülldruck oder durch Senken/Heben des Rakelkopfkörpers relativ zur Schablone vorgegeben werden kann.

8. Rakelkopf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Temperierung der im Rakelkopf befindlichen Paste durch oberseitig aufgebrachte Temperierelemente erfolgt.

9. Rahmenloses Schablonenspannsystem für Schablonen- bzw. Siebdruckanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflä­ che der eingespannten Schablone übergangslos von der Ober­ fläche eines Parkfeldes fortgeführt wird.

10. Schablonenspannsystem nach Anspruch 9 dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine rahmenlose Metallschablone verwendet wird, die am vorderen und hinteren Ende über die gesamte Länge mit einem Edelstahl- Vierkantstück verschweißt wird.

11. Schablonenspannsystem nach Anspruch 9 dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Längsspannung der rahmenlosen Schablone erst im Schablonenspannsystem erfolgt.

12. Schablonenspannsystem nach Anspruch 9 dadurch gekenn­ zeichnet, daß in das Parkfeld ein Temperierfeld eingelassen werden kann, mit dem die im Rakelkopf befindliche Druck­ paste auch unterseitig temperiert wird.