EP2832546A1 - Druckmaschine mit Druckkopfsteuerung - Google Patents
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- EP2832546A1 EP2832546A1 EP14174073.8A EP14174073A EP2832546A1 EP 2832546 A1 EP2832546 A1 EP 2832546A1 EP 14174073 A EP14174073 A EP 14174073A EP 2832546 A1 EP2832546 A1 EP 2832546A1
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- printing
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- B41J3/407—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
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-
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Definitions
- the invention relates to a printing machine with movable printheads for printing on containers such as bottles.
- prior art alignment of the container is at a mark opposite the printhead DE 10 2009 020 702 B4 known.
- the container for more accurate printing according to certain markings that are printed or mounted on the container, aligned with respect to the printhead before printing.
- the printing machine comprises at least one conveyor and a printing unit with a printhead module with at least one printhead, a positioning system for adjusting the position of the printhead module, a measuring system for determining the position of the printhead module and a control unit for controlling the positioning system, wherein the positioning system is a radial module for setting the position of the printing module in the radial direction, a height module for adjusting the height of the printhead module comprises.
- This printing machine allows a very accurate adjustment of the printhead module by the proposed radial module and the height module.
- a tilting module can be provided for adjusting the tilting of the print head module.
- an alignment of the printhead module can be done depending on the surface shape of the container to be printed.
- the positioning system further comprises an alignment module for vertically aligning nozzle rows of the printhead module with respect to the transport direction of the containers to be printed. If the rows of nozzles with respect to the transport direction of the tilted to be printed container, this tilt can be corrected so that a uniform resolution of the printed image can be achieved.
- the radial module, the height module and the tilting module are independently adjustable. As a result, a malposition of the printhead module can be corrected very accurately.
- the radial module, the height module and the tilting module each comprise a motor, preferably a motor spindle nut drive.
- the provision of individual motors for the individual modules also allows a separate control here.
- the printing press is characterized in that the printing unit comprises means for centering the printing unit on the printing press.
- the printing unit comprises means for centering the printing unit on the printing press.
- the measuring system can measure the position of the printhead module with an accuracy of ⁇ 0.5 mm, preferably ⁇ 0.1 mm, particularly preferably ⁇ 0.01 mm.
- a positioning of the printhead module with very high accuracy is possible, which allows printing of corresponding containers with also very high accuracy.
- the printing unit is provided replaceably.
- control unit can adjust the position of the printhead module with an accuracy of 0.5 mm, preferably 0.1 mm, particularly preferably 0.01 mm.
- the positions obtained from the data of the measuring system or necessary changes in position can be carried out with corresponding accuracy.
- the printing unit may be associated with a connected via a line with this ink tank. This allows the entire printing unit to be modular. This means that few or no additional elements for the printing unit in the printing machine itself must be provided and replacement is particularly easy.
- control unit may adjust the position of the printhead module in dependence on the data that can be transmitted from the measurement system to the control unit. Due to the precise measurement of the position of the printhead module by the This can result in a very precise position adjustment of the printhead module.
- the radial module, the height module and the tilting module comprise clamps which can fix the radial module, the height module and the tilting module in one position.
- the printing press is characterized in that piezo elements assigned to a printhead module are provided, which are suitable for aligning the printhead module relative to the container to be printed.
- piezoelectric elements By using piezoelectric elements, on the one hand, a very accurate positioning can be achieved and, on the other hand, positioning in real time, that is to say for each container to be printed, can be carried out for specific positioning.
- a protective position and / or a cleaning position and / or a maintenance position may be provided, in which the printhead module can be moved.
- an unused printhead module can be protected from external influences or maintained or cleaned.
- the printing press may include a cleaning unit that is adapted to clean the printhead module when in the cleaning position.
- a cleaning unit that is adapted to clean the printhead module when in the cleaning position.
- Fig. 1 shows a printing machine 100 according to the invention in a schematic view.
- This printing machine 100 comprises at least one conveyor 101, by means of which the containers, such as For example, bottles 110, can be transported.
- This conveyor 101 may be any type of conveyor commonly used in the container and packaging industries. In particular, it may be a linear conveyor or, as shown here, a conveyor star.
- This, for example, from another conveyor 180, the container 110 is supplied to be printed by the printing machine 100.
- the printing takes place while one of the containers 110 is on the conveyor 101 by means of printing units 120 which comprise at least one printhead module 102.
- a plurality of printing units 120 may be provided in the printing machine 100.
- each of these printing units 120 may include one or more printhead modules 102, wherein the printhead modules 102 of a printing unit 120 may print on the container 110 to be printed either with the same color or with different colors. Further, the individual printhead modules 102 of a printing unit 120 may also print the container 110 at different locations. If printing is completed after passing through all the printing units 120, then the printed container 110 can be removed from the printing machine 100, for example by a further conveyor 190. This transport can take place both intermittently and continuously.
- FIG. 12 shows a printing unit 120 with printhead modules 102.
- the printhead modules are positioned as close as possible to the wall of the container to ensure proper printing.
- a printing unit 120 may comprise either only one printhead module 102 or several printhead modules 102. These can then, as in Fig. 2 indicated, be arranged with each other. However, it is also possible to arrange the printhead modules 102 side by side.
- Each printhead module 102 includes at least one printhead, not shown here. This usually has one or more rows of nozzles that can apply printer ink with special properties to the container 110, for example, by means of a drop-on-demand printing method.
- these nozzle rows have a plurality of nozzles, which can apply the ink with very high accuracy on the container wall of the container 110.
- Typical accuracies range from a few hundredths of a millimeter to a few tenths of a millimeter, depending on the intended use. Even coarser accuracies are possible.
- a correspondingly accurate alignment of the printhead and thus the printhead module 102 with respect to the container 110 is necessary.
- the printing unit 120 comprises a measuring system 204.
- This measuring system 204 can be designed in many ways. It can for example determine its position and thus the position of the print head module 102 relative to the container 110 or the conveyor by means of optical sensors. Likewise, magnetic or capacitive measuring principles can be used.
- the measuring system determines its position based on its own position on rails or similar devices provided for this purpose and compares them with reference data stored in a system memory, which is not shown here, wherein here an embodiment of the measuring system 204 by means of magnetic or capacitive Measuring devices over optical advantageous. This is particularly advantageous when the containers 110 are supplied with very high accuracy of the printing press. Deviations in the positioning of the printheads of the printhead module 102 in relation to the container 110 then arise due to misalignments of the printhead or the printhead module 102. It is envisaged that a corresponding control unit, which is not shown here, the data of the measuring system 204th can be processed appropriately and the control of a positioning system, which is provided in the printing unit 120, the printhead module 102 positioned accordingly.
- the movement system can have three modules, a radial module 205, a height module 206 and a tilting module 207.
- the radial module is designed such that it can set a distance of the printhead module 102 from the container 110. This is one, as in Fig. 2a shown horizontally arranged rail provided.
- a corresponding motor such as a motor spindle nut drive, may here adjust the distance of the printhead module 102 from the container wall 110 in accordance with the instructions of the control unit.
- the height module 206 may effect a height adjustment of a printhead module 102.
- it is preferably also equipped with a motor-spindle nut drive and allows movement of the print head module 102 and a corresponding extension 262 along a vertical axis.
- Tilting module 207 is similarly constructed and advantageously also includes a motorized spindle nut drive. However, it engages the print head module 102 so that it can be tilted relative to the exterior of the container 110. Is in Fig. 2b to recognize. Here is a printhead module 102 on a side chamfer of a container 110 along out. The necessary bevel of the printhead module 102 is achieved by the tilting module 207.
- the tilting module 207 includes a tilting rod 271 or other connection, which is arranged offset to a pivot point 272 on the print head module 102. By moving this tilting rod 271, a rotation of the printhead module 102 takes place correspondingly about the pivot point 272.
- Other embodiments are also conceivable here.
- no movement of the printhead module 102 occurs during the printing process.
- Corresponding movements of the printhead module 102 by means of at least one of the modules 205, 206, 207 are thus preferably carried out prior to the printing process for setting the position of each printhead module.
- movement of the printhead module 102 can also occur at very high speeds to provide higher throughput in the printing press, high accelerations occur, which can lead to unintentional tilting and / or displacements of the printhead module 102. Therefore, provision of respective clamps 251, 252, and 253 may assist in fixing the printhead module 102 in view of either a change in position by the radial module 205, a change in position by the elevation module 206, or a change in position by the tilt module 207.
- the jamming can be designed mechanically in the form of brake shoes or clamping jaws, but can also be provided electromagnetically.
- each printing unit 120 advantageously has at least one associated ink tank 225 in which the ink to be applied to the containers 110 is held.
- each printing unit 120 advantageously has at least a means for centering and / or clamping / fastening (for example, a tensioning or centering system such as a zero point tensioning element) 211 of the printing unit 120. Since it may be advantageous if the entire printing unit 120 is interchangeable with ink tank 225, then this corresponding means for centering and / or clamping / fixing 211 for attachment to other fix stationed machine parts 230 include the printing press.
- the means for centering the printing unit 120 can be designed so that they can be attached to the ink tank 225. However, it is also possible to center the printing unit directly on further machine parts 230 of the printing press. Thus, even after replacement of a corresponding printing unit 120 or ensures that it can be re-introduced into a predetermined position with very high accuracy.
- the tilting module 207 causes accordingly Fig. 2b a tilting of the printhead module 102 such that the printhead module 102 extends as parallel as possible to the surface of the container 110 to be printed.
- the rows of nozzles can be tilted perpendicular thereto, ie in the transport direction of the container to be printed. This misalignment can not be compensated by the tilting module.
- an alignment module can additionally be provided which ensures a vertical alignment of the nozzle rows of the print head module 102 with respect to the transport direction of the containers 110 to be printed.
- radial module 205, elevation module 206, and tilt module 207 have been described herein as being suitable for the positional changes of printhead module 102, corresponding assemblies may also be provided to separately allow for a change in position of a single printhead. It is particularly advantageous if the measuring system 204 can measure the position of the printhead module 102 and / or the printhead with an accuracy of less than 0.5 mm, preferably less than 0.1 mm, more preferably less than 0.01 mm, and corresponding data to the control unit can pass, which in turn can perform an adjustment of the position of the print head and / or the print head module 102 with a corresponding accuracy.
- each individual print head module 102 according to FIG Fig. 2c additionally connect to the printing unit 120 via a holder 280.
- the radial module 205, the height module 206 and the tilting module 207 can then be done on this bracket 280.
- the printhead module 102 is then attached to this support preferably via piezo elements 281, 282 (as in FIG Fig.
- This fine adjustment can be advantageously made even for each container to be printed and, for example, using sensors that very accurately determine the position of the container or register and evaluate the printed image that was generated using the previous printhead module.
- each print head module for example with the aid of UV ink, attaches markings to a container which can be registered and evaluated by a correspondingly provided sensor, so that the control unit depends on the position of the print image relative to the sensor Fine adjustment of the nearest printhead module using the piezo elements causes.
- sensors are preferably between each two printhead modules 102, as for example in Fig. 1 are shown, so that a fine adjustment of a printhead module in each case depending on the information of the position marker, which was applied by the previous printhead module on the container to be printed, can take place.
- Fig. 3 shows a possible embodiment of the replacement or expansion of a printing unit 120.
- an axis of rotation 350 is provided which allows a turning out of the printing unit 120 'from its initial position (shown here in dashed lines) in a transport position, which is indicated by printing unit 120.
- the pressure unit 120 to be replaced can then be removed by separation from the rotation axis 350.
- a faster and more flexible expansion of a printing unit 120 is possible.
- To install a new printing unit 120 the same procedure is performed in reverse order. The printing unit 120 is brought into the illustrated position and connected to the rotation axis 350.
- the transport position enables appropriate accessibility and the possible replacement / removal / maintenance of certain individual parts of the printing unit 120.
- the modules 205, 206, 207 may be used to drive a printhead module 102 to a guard position when not in use.
- the printhead module for example, tilted by 90 ° and be moved away in the radial direction of the containers, so that it can not be used for printing on containers and to avoid damage to the rows of nozzles by accidental contact with containers in the protective position and the nozzle rows and in particular, to protect the ink from dehydration or from foreign particles, such as dust.
- the protective position is provided in a light-shielded area.
- the rows of nozzles point in the direction of the ground, so that any drops of ink can drip off and thus do not lead to an impairment of the nozzle rows.
- a cleaning unit starts the automatic cleaning of the nozzle rows and / or the printhead module 102 as soon as the printhead module 102 is in the corresponding position.
- This offers a considerable advantage over removal of the printhead module for cleaning purposes, since in this way neither cleaning outside the printing press (100) has to take place, nor is a new adjustment of the position of the printhead module 102 necessary after replacement necessary.
- maintenance of the printhead module can be done in such a position. If the maintenance is automatic is carried out, the maintenance position may be identical to the protection position. If it is done manually, it may be advantageous if the maintenance position is provided at a location of the machine that is easy to reach for an operator.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine mit beweglichen Druckköpfen zum Bedrucken von Behältern wie Flaschen.
- Aus dem Stand der Technik ist eine Ausrichtung des Behälters beispielsweise an einer Markierung gegenüber dem Druckkopf aus
DE 10 2009 020 702 B4 bekannt. Dabei wird der Behälter zum genaueren Bedrucken gemäß bestimmter Markierungen, die auf dem Behälter aufgedruckt oder angebracht sind, bezüglich des Druckkopfs vor dem Bedrucken ausgerichtet. - Ausgehend vom Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckmaschine bereitzustellen, die die Druckgenauigkeit beim Bedrucken von Behältern erhöht.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Druckmaschine nach Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst.
- Die erfindungsgemäße Druckmaschine umfasst wenigstens einen Förderer und eine Druckeinheit mit einem Druckkopfmodul mit wenigstens einem Druckkopf, einem Verfahrsystem zum Einstellen der Position des Druckkopfmoduls, einem Messsystem zum Bestimmen der Position des Druckkopfmoduls sowie einer Steuereinheit zur Steuerung des Verfahrsystems, wobei das Verfahrsystem ein Radialmodul zum Einstellen der Position des Druckmoduls in radialer Richtung, ein Höhenmodul zum Einstellen der Höhe des Druckkopfmoduls umfasst. Diese Druckmaschine erlaubt eine sehr genaue Einstellung des Druckkopfmoduls durch das vorgesehene Radialmodul und das Höhenmodul.
- Weiterhin kann ein Kippmodul zur Einstellung der Verkippung des Druckkopfmoduls vorgesehen sein. So kann eine Ausrichtung des Druckkopfmoduls abhängig von der Oberflächenformung des zu bedruckenden Behälters erfolgen.
- In einer Ausführungsform umfasst das Verfahrsystem weiterhin ein Ausrichtungsmodul zur senkrechten Ausrichtung von Düsenreihen des Druckkopfmoduls in Bezug auf die Transportrichtung der zu bedruckenden Behälter. Sollten die Düsenreihen in Bezug auf die Transportrichtung der zu bedruckenden Behälter leicht verkippt sein, kann diese Verkippung korrigiert werden, sodass eine einheitliche Auflösung des Druckbildes erreicht werden kann.
- In einer weiteren Ausführungsform sind das Radialmodul, das Höhenmodul und das Kippmodul unabhängig voneinander einstellbar. Dadurch kann eine Fehlstellung des Druckkopfmoduls sehr genau korrigiert werden.
- Weiterhin umfassen das Radialmodul, das Höhenmodul und das Kippmodul je einen Motor, vorzugsweise einen Motor-Spindel-Mutter-Antrieb. Das Vorsehen einzelner Motoren für die einzelnen Module gestattet hier auch eine separate Ansteuerung.
- In einer Ausführungsform ist die Druckmaschine dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinheit Mittel zur Zentrierung der Druckeinheit an der Druckmaschine umfasst. So kann, sollte ein Austausch bzw. ein kurzzeitiges Entfernen der Druckeinheit von der Druckmaschine vorgesehen sein, diese immer wieder in die passende Position zurückgebracht werden, womit der Montageaufwand verringert wird.
- In einer weiteren Ausführungsform kann das Messsystem die Position des Druckkopfmoduls mit einer Genauigkeit < 0,5 mm, bevorzugt < 0,1 mm, besonders bevorzugt < 0,01 mm messen. Dadurch wird eine Positionierung des Druckkopfmoduls mit sehr hoher Genauigkeit möglich, was ein Bedrucken von entsprechenden Behältern mit ebenfalls sehr hoher Genauigkeit ermöglicht.
- In einer weiteren Ausführungsform ist die Druckeinheit austauschbar vorgesehen.
- Weiterhin kann die Steuereinheit die Position des Druckkopfmoduls mit einer Genauigkeit von 0,5 mm, bevorzugt 0,1 mm, besonders bevorzugt 0,01 mm einstellen. Damit können die aus den Daten des Messsystems gewonnenen Positionen bzw. nötigen Positionsänderungen mit entsprechender Genauigkeit durchgeführt werden.
- Weiterhin kann der Druckeinheit ein über eine Leitung mit dieser verbundener Tintentank zugeordnet sein. Dadurch kann die gesamte Druckeinheit modular vorgesehen sein. Das bedeutet, dass wenige oder keine zusätzlichen Elemente für die Druckeinheit in der Druckmaschine selbst vorgesehen sein müssen und ein Austausch besonders einfach möglich ist.
- In einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinheit die Position des Druckkopfmoduls in Abhängigkeit der Daten, die von dem Messsystem an die Steuereinheit übertragen werden können, einstellen. Aufgrund der präzisen Messung der Position des Druckkopfmoduls durch das Messsystem kann dies in einer sehr präzisen Positionseinstellung des Druckkopfmoduls resultieren.
- In einer weiteren Ausführungsform umfassen das Radialmodul, das Höhenmodul und das Kippmodul Klemmungen, die das Radialmodul, das Höhenmodul und das Kippmodul in einer Position fixieren können.
- In einer Ausführungsform ist die Druckmaschine dadurch gekennzeichnet, dass einem Druckkopfmodul zugeordnete Piezoelemente vorgesehen sind, die dazu geeignet sind, das Druckkopfmodul relativ zum zu bedruckenden Behälter auszurichten. Durch die Verwendung von Piezoelementen kann zum einen eine sehr genaue Positionierung erreicht werden und zum anderen auch eine Positionierung in Echtzeit, also für jeden zu bedruckenden Behälter spezifische Positionierung erfolgen.
- Weiterhin können eine Schutzposition und/oder eine Reinigungsposition und/oder eine Wartungsposition vorgesehen sein, in die das Druckkopfmodul verfahren werden kann. So kann ein nicht verwendetes Druckkopfmodul vor äußeren Einflüssen geschützt oder gewartet oder gereinigt werden.
- Weiterhin kann die Druckmaschine eine Reinigungseinheit umfassen, die dazu geeignet ist, das Druckkopfmodul zu reinigen, wenn es sich in der Reinigungsposition befindet. So kann eine vorzugsweise automatische und daher zeitsparende Reinigung eines zu reinigenden Druckkopfmoduls erfolgen, was die Zeiten bis zum erneuten Einsatz verkürzen kann.
-
- Fig. 1
- zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Druckmaschine.
- Fig. 2
- zeigt eine detaillierte schematische Darstellung einer Druckeinheit der erfindungsgemäßen Druckmaschine.
- Fig. 3
- zeigt einen möglichen Wechselvorgang einer Druckeinheit.
-
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Druckmaschine 100 in schematischer Ansicht. Diese Druckmaschine 100 umfasst wenigstens einen Förderer 101, mit dessen Hilfe die Behälter, wie beispielsweise Flaschen 110, transportiert werden können. Bei diesem Förderer 101 kann es sich um jede Art der üblicherweise in der Behälter- und Verpackungsindustrie verwendeten Förderer handeln. Insbesondere kann es sich um einen Linearförderer oder, wie hier dargestellt, um einen Förderstern handeln. Diesem werden beispielsweise von einem weiteren Förderer 180 die Behälter 110 zugeführt, die von der Druckmaschine 100 bedruckt werden sollen. Die Bedruckung findet, während sich einer der Behälter 110 auf dem Förderer 101 befindet, mit Hilfe von Druckeinheiten 120, die wenigstens ein Druckkopfmodul 102 umfassen, statt. Je nach beabsichtigter Bedruckung, beispielsweise einfarbig oder gemustert oder mehrfarbig, kann eine Vielzahl von Druckeinheiten 120 in der Druckmaschine 100 vorgesehen sein. Ebenso kann jede dieser Druckeinheiten 120 ein oder auch mehrere Druckkopfmodule 102 umfassen, wobei die Druckkopfmodule 102 einer Druckeinheit 120 den zu bedruckenden Behälter 110 entweder mit derselben Farbe oder mit unterschiedlichen Farben bedrucken können. Ferner können die einzelnen Druckkopfmodule 102 einer Druckeinheit 120 den Behälter 110 auch an unterschiedlichen Stellen bedrucken. Ist die Bedruckung nach Durchlaufen aller Druckeinheiten 120 abgeschlossen, so kann der bedruckte Behälter 110 beispielsweise durch einen weiteren Förderer 190 aus der Druckmaschine 100 abtransportiert werden. Dieser Transport kann sowohl taktweise als auch kontinuierlich stattfinden. -
Fig. 2 zeigt eine Druckeinheit 120 mit Druckkopfmodulen 102. In Relation zu einem Behälter 110, der sich auf einem wie inFig. 1 dargestellten Förderer befinden kann. Üblicherweise werden die Druckkopfmodule möglichst nah an der Wand des Behälters positioniert, um ein korrektes Bedrucken zu gewährleisten. Eine Druckeinheit 120 kann dabei entweder nur ein Druckkopfmodul 102 oder auch mehrere Druckkopfmodule 102 umfassen. Diese können dann, wie inFig. 2 angedeutet, untereinander angeordnet sein. Es ist aber ebenso möglich die Druckkopfmodule 102 nebeneinander anzuordnen. Jedes Druckkopfmodul 102 umfasst wenigstens einen hier nicht dargestellten Druckkopf. Dieser verfügt üblicherweise über eine oder mehrere Düsenreihen, die beispielsweise mit Hilfe eines Drop-on-Demand-Druckverfahrens Druckertinte mit speziellen Eigenschaften auf den Behälter 110 aufbringen können. Auch andere Druckverfahren können hier zum Einsatz kommen. Dazu verfügen diese Düsenreihen über mehrere Düsen, die die Tinte mit sehr hoher Genauigkeit auf der Behälterwand des Behälters 110 aufbringen können. Typische Genauigkeiten reichen hier von wenigen hundertstel Millimetern bis zu wenigen zehntel Millimetern, abhängig vom Verwendungszweck. Auch gröbere Genauigkeiten sind möglich. Um jedoch eine hohe Bedruckungsgenauigkeit mit Hilfe der Druckköpfe bzw. des Druckkopfs des Druckkopfmoduls 102 zu erreichen, ist eine entsprechend genaue Ausrichtung des Druckkopfes und damit des Druckkopfmoduls 102 in Bezug auf den Behälter 110 notwendig. - Dazu ist zum Einen eine entsprechend genaue Positionsmessung des Druckkopfmoduls 102 bzw. des Druckkopfs nötig und zum Anderen eine entsprechend genaue Steuerung des Druckkopfmoduls 102 zur Einstellung seiner Position. Dazu umfasst die Druckeinheit 120 ein Messsystem 204. Dieses Messsystem 204 kann vielfältig ausgebildet sein. Es kann beispielsweise mittels optischer Sensoren seine Position und damit die Position des Druckkopfmoduls 102 relativ zu dem Behälter 110 oder dem Förderer bestimmen. Ebenso können magnetische oder kapazitive Messprinzipien angewendet werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Messsystem anhand seiner eigenen Position auf dafür vorgesehenen Schienen oder ähnlichen Vorrichtungen seine Position bestimmt und mit in einem Systemspeicher, der hier nicht dargestellt ist, hinterlegten Referenzdaten vergleicht, wobei hier eine Ausgestaltung des Messsystems 204 mittels magnetischer oder kapazitiver Messvorrichtungen gegenüber optischen vorteilhaft ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Behälter 110 mit sehr hoher Genauigkeit der Druckmaschine zugeführt werden. Abweichungen in der Positionierung der Druckköpfe des Druckkopfmoduls 102 in Relation zu dem Behälter 110 entstehen dann aufgrund von Fehlstellungen des oder der Druckköpfe bzw. des Druckkopfmoduls 102. Es ist vorgesehen, dass eine entsprechende Steuereinheit, die hier nicht dargestellt ist, die Daten des Messsystems 204 in geeigneter Weise verarbeiten kann und die Steuerung eines Verfahrsystems, das in der Druckeinheit 120 vorgesehen ist, das Druckkopfmodul 102 entsprechend positioniert.
- Dazu kann das Verfahrsystem über drei Module verfügen, ein Radialmodul 205, ein Höhenmodul 206 und ein Kippmodul 207. Das Radialmodul ist so ausgestaltet, dass es eine Entfernung des Druckkopfmoduls 102 zum Behälter 110 einstellen kann. Dazu ist eine, wie in
Fig. 2a dargestellte horizontal angeordnete Schiene vorgesehen. Ein entsprechender Motor, beispielsweise ein Motor-Spindel-Mutter-Antrieb, kann hier die Entfernung des Druckkopfmoduls 102 von der Behälterwand 110 entsprechend den Anweisungen der Steuereinheit einstellen. - Um eine vollständige und korrekte Bedruckung des Behälters 110 zu erreichen, kann das Höhenmodul 206 eine Höhenverstellung eines Druckkopfmoduls 102 bewirken. Dazu ist es vorzugsweise ebenfalls mit einem Motor-Spindel-Mutter-Antrieb ausgestattet und erlaubt eine Bewegung des Druckkopfmoduls 102 bzw. einer entsprechenden Verlängerung 262 entlang einer vertikalen Achse.
- Das Kippmodul 207 ist ähnlich konstruiert und umfasst in vorteilhafter Weise ebenfalls einen Motor-Spindel-Mutter-Antrieb. Es greift jedoch am Druckkopfmodul 102 so an, dass dieses gegenüber der Außenwandlung des Behälters 110 verkippt werden kann. Das ist in
Fig. 2b zu erkennen. Hier ist ein Druckkopfmodul 102 an einer seitlichen Abschrägung eines Behälters 110 entlangzuführen. Die nötige Anschrägung des Druckkopfmoduls 102 wird durch das Kippmodul 207 erreicht. Dazu ist vorgesehen, dass das Kippmodul 207 eine Verkippstange 271 oder andere Verbindung umfasst, die versetzt zu einem Drehpunkt 272 am Druckkopfmodul 102 angeordnet ist. Durch Bewegen dieser Kippstange 271 erfolgt entsprechend eine Drehung des Druckkopfmoduls 102 um den Drehpunkt 272. Auch andere Ausführungen sind hier denkbar. - Da Ungenauigkeiten der Positionierung des Druckkopfmoduls 102 in Bezug auf den Behälter 110 insbesondere durch ein unbeabsichtigtes Verändern der Position des Druckkopfmoduls 102 durch Weiterlaufen der ggf. ständig mit Strom versorgten Motor-Spindel-Mutter-Antriebe oder allgemeiner der Motoren der einzelnen Module stattfinden kann, ist bevorzugt, dass diese Module an den entsprechenden beweglichen Teilen über Klemmungen 251, 252 und 253 verfügen. Diese Klemmungen ermöglichen eine Fixierung des Druckkopfmoduls 102 in der durch die Steuereinheit vorgegebenen Position. Das ist nicht nur vorteilhaft, wenn eines der Druckkopfmodule 102 die Einstellung entsprechend der von der Steuereinheit vorgegebenen Daten durchgeführt hat und eine weitere Bewegung dieses Moduls nicht erforderlich ist sondern insbesondere dann, wenn beispielsweise das Höhenmodul 206 eine Höhenverstellung des Druckkopfmoduls 102 durchführen soll, das Kippmodul 207 hingegen keine zusätzliche Verkippung bewirken soll.
- Vorzugsweise findet während des Druckprozesses keine Bewegung des Druckkopfmoduls 102 statt. Entsprechende Bewegungen des Druckkopfmoduls 102 mittels wenigstens einem der Module 205, 206, 207 werden also bevorzugt vor dem Druckprozess zur Einstellung der Position jedes Druckkopfmoduls vorgenommen. Da eine Bewegung des Druckkopfmoduls 102 aber auch mit sehr hohen Geschwindigkeiten erfolgen kann, um in der Druckmaschine einen höheren Durchsatz zu gewährleisten, treten hohe Beschleunigungen auf, die zu unbeabsichtigten Verkippungen und/oder Verschiebungen des Druckkopfmoduls 102 führen können. Daher kann das Vorsehen entsprechender Klemmungen 251, 252 und 253 eine Fixierung des Druckkopfmoduls 102 im Hinblick auf entweder eine Lageveränderung durch das Radialmodul 205, eine Lageveränderung durch das Höhenmodul 206 oder eine Lageveränderung durch das Kippmodul 207 unterstützen. Die Verklemmungen können dazu beispielsweise mechanisch in Form von Bremsbacken oder Klemmbacken ausgebildet sein, können aber auch elektromagnetisch vorgesehen sein.
- Weiterhin verfügt jede Druckeinheit 120 in vorteilhafter Weise über wenigstens einen ihr zugeordneten Tintentank 225, in dem die Tinte, die auf die Behälter 110 aufgebracht werden soll, vorgehalten wird. Darüber hinaus verfügt jede Druckeinheit 120 in vorteilhafter Weise über wenigstens ein Mittel zur Zentrierung und/oder Aufspannung/Befestigung (beispielsweise ein Spann-/ oder Zentriersystem wie ein Nullpunktspannelement) 211 der Druckeinheit 120. Da es vorteilhaft sein kann, wenn das die gesamte Druckeinheit 120 mit Tintentank 225 austauschbar ist, kann auch dieser entsprechende Mittel zur Zentrierung und/oder Aufspannung/Befestigung 211 zur Anbringung an übrigen fix stationierten Maschinenteilen 230 der Druckmaschine umfassen. Die Mittel zur Zentrierung der Druckeinheit 120 können dabei so ausgebildet sein, dass sie am Tintentank 225 befestigt werden können. Es kann aber auch eine Zentrierung der Druckeinheit direkt an weiteren Maschinenteilen 230 der Druckmaschine erfolgen. Somit wird auch nach Austausch einer entsprechenden Druckeinheit 120 oder gewährleistet, dass diese in eine vorgegebene Position mit sehr hoher Genauigkeit wieder eingebracht werden kann.
- Obwohl hier nicht dargestellt, kann es vorkommen, dass die Düsenreihe oder die Düsenreihen eines Druckkopfes eines Druckkopfmoduls 102 bezüglich der Transportrichtung der zu bedruckenden Behälter 110 verkippt sind. Dabei handelt es um eine Verkippung, die nicht durch das Kippmodul 207 ausgeglichen werden kann. Das Kippmodul 207 bewirkt entsprechend
Fig. 2b eine Verkippung des Druckkopfmoduls 102 derart, dass das Druckkopfmodul 102 möglichst parallel zur Oberfläche des zu bedruckenden Behälters 110 verläuft. Die Düsenreihen können aber senkrecht dazu, also in Transportrichtung des zu bedruckenden Behälters, verkippt sein. Diese Fehlstellung kann durch das Kippmodul nicht ausgeglichen werden. Um diese Verkippung zu kompensieren, kann zusätzlich ein Ausrichtungsmodul vorgesehen sein, das für eine senkrechte Ausrichtung der Düsenreihen des Druckkopfmoduls 102 in Bezug auf die Transportrichtung der zu bedruckenden Behälter 110 sorgt. Damit wird insgesamt eine Einstellung des Druckkopfmoduls und insbesondere der Düsenreihen bezüglich jedes Bewegungsfreiheitsgrades möglich. - Obwohl das Radialmodul 205, das Höhenmodul 206 und das Kippmodul 207 hier als geeignet für die Positionsveränderungen des Druckkopfmoduls 102 beschrieben wurden, können entsprechende Baugruppen auch vorgesehen sein, um eine Veränderung der Position eines einzelnen Druckkopfes separat zu ermöglichen. Es ist insbesondere von Vorteil, wenn das Messsystem 204 die Position des Druckkopfmoduls 102 und/oder des Druckkopfes mit einer Genauigkeit von weniger als 0,5 mm, bevorzugt weniger als 0,1 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,01 mm messen kann und entsprechende Daten an die Steuereinheit weitergeben kann, welche wiederum eine Einstellung der Position des Druckkopfes und/oder des Druckkopfmoduls 102 mit einer entsprechenden Genauigkeit durchführen kann.
- Die in den
Fig. 2a und 2b dargestellte Ausführung mit Hilfe des Radialmoduls, des Höhenmoduls und des Kippmoduls ist grundsätzlich geeignet, um eine Positionierung des Druckkopfmoduls zu erreichen. Um jedoch eine noch feinere Justierung der Druckkopfposition vornehmen zu können, kann vorgesehen sein, jedes einzelne Druckkopfmodul 102 gemäßFig. 2c zusätzlich über eine Halterung 280 mit der Druckeinheit 120 zu verbinden. Die inFig. 2a und 2b beschriebene Befestigung der Module, also des Radialmoduls 205, des Höhenmoduls 206 und des Kippmoduls 207 kann dann an dieser Halterung 280 erfolgen. Das Druckkopfmodul 102 ist dann an dieser Halterung vorzugsweise über Piezoelemente 281, 282 (wie inFig. 2d dargestellt) und 283 befestigt (wie inFig. 2c dargestellt). Durch diese Piezoelemente kann eine Positionierung des Druckkopfmoduls 102 in der dargestellten X-Richtung und Y-Richtung gemäßFig. 2c sowie Z-Richtung gemäßFig. 2d mit Bezug auf den zu bedruckenden Behälter 110, der in diesem Beispiel die Y-Achse definiert, mit sehr hoher Genauigkeit ausgeführt werden. Dies erlaubt zum Einen eine grundsätzlich sehr präzise Positionierung des Druckkopfmoduls 102 auch ohne Lösen der Klemmungen 251, 252 und 253, was insbesondere bei notwendigen Lageveränderungen, die deutlich unterhalb eines Millimeters liegen, vorteilhaft ist. Weiterhin erlaubt das Nutzen der Piezoelemente 281, 282 und 283, aufgrund der schnellen Ansprechbarkeit der Piezoelemente, eine Feinjustage der Positionierung der Druckkopfmodule 102 sogar während des Betriebs der Vorrichtung. - Diese Feineinstellung kann in vorteilhafter Weise sogar für jeden zu bedruckenden Behälter erfolgen und beispielsweise unter Verwendung von Sensoren, die die Position des Behälters sehr genau bestimmen oder das Druckbild, das mit Hilfe des vorherigen Druckkopfmoduls erzeugt wurde, registrieren und auswerten, erreicht werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass jedes Druckkopfmodul, beispielsweise mit Hilfe von UV-Tinte, Markierungen an einem Behälter anbringt, die von einem entsprechend vorgesehenen Sensor registriert und ausgewertet werden können, so dass die Steuereinheit abhängig von der Position des Druckbildes relativ zum Sensor eine Feinjustage des nächstkommenden Druckkopfmoduls mit Hilfe der Piezoelemente bewirkt. Solche Sensoren sind vorzugsweise zwischen jeweils zwei Druckkopfmodulen 102, wie sie beispielsweise in
Fig. 1 dargestellt sind, angebracht, so dass eine Feinjustage eines Druckkopfmoduls jeweils in Abhängigkeit von der Information der Positionsmarkierung, die durch das vorhergehende Druckkopfmodul auf den zu bedruckenden Behälter aufgebracht wurde, erfolgen kann. - Im Zusammenhang mit der Ausgestaltung der Feinjustierung sei hier erwähnt, dass bei Verwendung von Linearmaschinen auf eine Positionierung bzw. Feinjustage mit Hilfe eines Piezoelements in Z-Richtung, wie in
Fig. 2c dargestellt, verzichtet werden kann, sofern die zu bedruckenden Behälter innerhalb des Linearförderers in Bezug auf die Z-Richtung mit hinreichend genauer Positionierung durch den Linearförderer transportiert werden. -
Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausführung des Austauschs bzw. des Ausbaus einer Druckeinheit 120. Um dies zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zu den Zentrierungen 211, die inFig. 2 beschrieben wurden, eine Drehachse 350 vorgesehen ist, die ein Herausdrehen der Druckeinheit 120' aus ihrer Ausgangsposition (hier gestrichelt dargestellt) in eine Transportposition, die durch Druckeinheit 120 angegeben ist, ermöglicht. Die auszutauschende Druckeinheit 120 kann dann durch Trennung von der Drehachse 350 abtransportiert werden. So ist ein schneller und flexibler Ausbau einer Druckeinheit 120 möglich. Zum Einbau einer neuen Druckeinheit 120 wird dasselbe Verfahren in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt. Die Druckeinheit 120 wird in die dargestellte Position gebracht und mit der Drehachse 350 verbunden. Anschließend wird sie durch die Drehachse 350 geführt, an die Mittel zur Zentrierung 211 gedreht und so an einer bestimmten Position mit der Druckmaschine verbunden. Zusätzlich ermöglicht die Transportposition eine entsprechende Zugängigkeit und den möglichen Austausch/Ausbau/Wartung von bestimmten Einzelteilen der Druckeinheit 120. - Zusätzlich zu der oben beschriebenen Ausrichtung der Druckkopfmodule 102 mittels des Radialmoduls 205, des Höhenmoduls 206 und des Kippmoduls 207, können auch weitere Bewegungen, beispielsweise zur Wartung des Druckkopfmoduls 102 oder zum Schutz der Düsenreihen oder zur Reinigung vorgesehen sein. So können die Module 205, 206, 207 beispielsweise genutzt werden, um ein Druckkopfmodul 102 in eine Schutzposition zu fahren, wenn es nicht verwendet wird. Dazu kann das Druckkopfmodul beispielsweise um 90° gekippt und in radialer Richtung von den Behältern weggefahren werden, sodass es nicht mehr zum Bedrucken von Behältern verwendet werden kann und um in der Schutzposition eine Beschädigung der Düsenreihen durch versehentlichen Kontakt mit Behältern zu vermeiden und die Düsenreihen und insbesondere die Tinte vor Austrocknung oder vor Fremdpartikeln, wie Staub, zu schützen. Hierzu ist es besonders von Vorteil, wenn die Schutzposition in einem von Licht abgeschirmten Bereich vorgesehen ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Düsenreihen in Richtung Erdboden zeigen, sodass etwaige Tintentropfen abtropfen können und so nicht zu einer Beeinträchtigung der Düsenreihen führen. In einer entsprechenden Position oder einer anderen Position kann ebenso eine (automatische) Reinigung des Druckkopfmoduls 102 und insbesondere der Düsenreihen erfolgen. In vorteilhafter Weise kann hier vorgesehen sein, dass eine Reinigungseinheit die automatische Reinigung der Düsenreihen und/oder des Druckkopfmoduls 102 beginnt, sobald sich das Druckkopfmodul 102 in der entsprechenden Position befindet. Dies bietet einen erheblichen Vorteil gegenüber einem Ausbau des Druckkopfmoduls zu Reinigungszwecken, da so weder eine Reinigung außerhalb der Druckmaschine (100) erfolgen muss, noch eine nach Wiedereinbau notwendige neue Justierung der Position des Druckkopfmoduls 102 nötig ist. Auch eine Wartung des Druckkopfmoduls kann in einer solchen Position erfolgen. Wenn die Wartung automatisch durchgeführt wird, kann die Wartungsposition mit der Schutzposition identisch sein. Erfolgt sie manuell, kann es vorteilhaft sein, wenn die Wartungsposition an einer für einen Bediener gut zu erreichenden Stelle der Maschine vorgesehen ist.
Claims (15)
- Druckmaschine (100) zum Bedrucken von Behältern (110) wie Flaschen, umfassend wenigstens einen Förderer (101) und wenigstens eine Druckeinheit (120) mit einem Druckkopfmodul (102), mit wenigstens einem Druckkopf, einem Verfahrsystem zum Einstellen der Position des Druckkopfmoduls (102), einem Messsystem (204) zum Bestimmen der Position des Druckkopfmoduls (102) sowie einer Steuereinheit zur Steuerung des Verfahrsystems, wobei das Verfahrsystem ein Radialmodul (205) zur Einstellung der Position des Druckkopfmoduls (102) in radialer Richtung, ein Höhenmodul (206) zur Einstellung der Höhe des Druckkopfmoduls (102) in vertikaler Richtung umfasst.
- Druckmaschine (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin ein Kippmodul (207) zur Einstellung der Verkippung des Druckkopfmoduls (102) umfasst
- Druckmaschine (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahrsystem weiterhin ein Ausrichtungsmodul zur senkrechten Ausrichtung von Düsenreihen des Druckkopfmoduls (102) in Bezug auf die Transportrichtung der zu bedruckenden Behälter (110) umfasst.
- Druckmaschine (100) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialmodul (205), das Höhenmodul (206) und das Kippmodul (207) unabhängig voneinander einstellbar sind.
- Druckmaschine (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialmodul (205), das Höhenmodul (206) und das Kippmodul (207) je einen Motor (109), vorzugsweise einen Motor-Spindel-Mutter-Antrieb umfassen.
- Druckmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, die Druckeinheit (120) Mittel zur Zentrierung (211) der Druckeinheit (120) an der Druckmaschine (100) umfasst.
- Druckmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (204) die Position des Druckkopfmoduls (102) mit einer Genauigkeit kleiner als 0,5 mm, bevorzugt kleiner als 0,1 mm, besonders bevorzugt kleiner als 0,01 mm messen kann.
- Druckmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkopfmodule (102) austauschbar vorgesehen ist.
- Druckmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Position des Druckkopfmoduls (102) mit einer Genauigkeit von 0,5 mm, bevorzugt 0,1 mm, besonders bevorzugt 0,01 mm einstellen kann.
- Druckmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckeinheit (120) ein mit dieser über eine Leitung verbundener Tintentank (225) zugeordnet ist.
- Druckmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Position des Druckkopfmoduls (102) in Abhängigkeit der Daten, die von dem Messsystem (204) an die Steuereinheit übertragen werden können, einstellen kann.
- Druckmaschine (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialmodul (205), das Höhenmodul (206) und das Kippmodul (207) Klemmungen umfassen, die das Radialmodul (205), das Höhenmodul (206) und das Kippmodul (207) in einer Position fixieren können.
- Druckmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass einem Druckkopfmodul (102) zugeordnete Piezoelemente (281, 282, 283) vorgesehen sind, die dazu geeignet sind, das Druckkopfmodul (102) relativ zum zu bedruckenden Behälter (110) auszurichten.
- Druckmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzposition und/oder eine Reinigungsposition und/oder eine Wartungsposition vorgesehen sind, in die das Druckkopfmodul (102) verfahren werden kann.
- Druckmaschine (100) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reinigungseinheit vorgesehen ist, die dazu geeignet ist, das Druckkopfmodul (102) zu reinigen, wenn es sich in der Reinigungsposition befindet.
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