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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tampondruckmaschine nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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Demgemäß betrifft die Erfindung insbesondere eine Tampondruckmaschine mit mindestens einem in einem Klischeeträger aufgenommenen Klischee und mindestens einem Drucktampon zum Aufnehmen eines Druckbildes von dem mindestens einen in dem Klischeeträger aufgenommenen Klischee.
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Die erfindungsgemäße Tampondruckmaschine ist insbesondere als eine Druckmaschine ausgeführt, wie sie beispielsweise in der
DE 10 2006 005 073 A1 , der
DE 10 2005 060 550 A1 oder der
DE 10 2005 048 467 A1 offenbart ist. Derartige Tampondruckmaschinen (englisch: pad printing machine) weisen als Druckkopf einen Drucktampon (englisch: transfer pad) auf, welcher ein Stempelelement aus federelastischem Material ist.
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Eine Tampondruckmaschine kann für einen vollautomatischen Betrieb oder für einen manuellen Betrieb ausgebildet sein. Beim automatischen Betrieb ist der Bewegungsbereich des Druckkopf- oder Tamponträgers und des Klischeeträgers aus Sicherheitsgründen vorzugsweise abgeschirmt, damit zwischen ihnen einerseits und einem Werkstückträger andererseits keine Hand oder dergleichen eingeklemmt werden kann. Bei Tampondruckmaschinen, welche für den manuellen Betrieb ausgebildet sind, wobei das manuelle Einlegen und Herausnehmen der zu bedruckenden Werkstücke in und aus der Maschine gemeint ist, ist aus Sicherheitsgründen häufig eine Schutzumhausung und/oder eine Zweihandbedienvorrichtung vorgesehen, durch welche die Tampondruckmaschine nur eingeschaltet werden kann, wenn mit beiden Händen zwei voneinander entfernte Bedienelemente gleichzeitig bedient werden.
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Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine möglichst kompakte Tampondruckmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, auf welcher verschiedene Druckprogramme gefahren werden können, und bei welcher ein Wechsel von einem Bedruckprogramm auf ein anderes Bedruckprogramm auf einfache Weise und schnell durchführbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Tampondruckmaschine in den abhängigen Patentansprüchen angegeben sind.
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Demnach ist insbesondere vorgesehen, dass der Tampondruckmaschine ein optisches Justagesystem zugeordnet ist, welches ein als Messstation ausgeführtes Klischee-Vermessungssystem aufweist zum Vermessen des mindestens einen Klischees der Tampondruckmaschine, wobei das als Messstation ausgeführte Klischee-Vermessungssystem ein stationäres Kamerasystem aufweist mit mindestens einer Kamera, welche bezüglich eines zum Klischee-Vermessungssystem gehörenden Klischeehalters ortsfest angeordnet ist.
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Insbesondere ist bei der erfindungsgemäßen Tampondruckmaschine der zum Klischee-Vermessungssystem gehörende Klischeehalter separat zu dem mindestens einen Klischeeträger der Tampondruckmaschine ausgeführt.
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Gemäß Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Tampondruckmaschine ist das Klischee-Vermessungssystem ausgebildet, anhand von mit Hilfe der mindestens einen Kamera des stationären Kamerasystems aufgenommenen Bilddaten eine örtliche Lage eines auf dem zum Klischee-Vermessungssystem gehörenden Klischeehalters aufgenommenen Klischees zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist das Klischee-Vermessungssystem ausgebildet, anhand der Bilddaten Positionstoleranzen eines auf dem zum Klischee-Vermessungssystem gehörenden Klischeehalter aufgenommenen Klischees zu ermitteln.
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Gemäß vorteilhaften Realisierungen der erfindungsgemäßen Tampondruckmaschine ist der mindestens eine Drucktampon zwischen einer Farbaufnahmeposition und einer Farbabgabeposition bewegbar ist, wobei der Drucktampon in seiner Farbaufnahmeposition derart bezüglich des mindestens einen in dem Klischeeträger der Tampondruckmaschine aufgenommenen Klischees positioniert ist, dass durch den Drucktampon ein Druckbild von dem mindestens einen Klischee aufnehmbar ist, und wobei der Drucktampon in seiner Farbabgabeposition derart bezüglich eines in einem Werkstückträger der Tampondruckmaschine aufgenommenen und sich in einer Druckstation der Tampondruckmaschine befindenden Werkstückes positioniert ist, dass ein zuvor von dem Drucktampon aufgenommenes Druckbild auf das Wertstück übertragbar ist.
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Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das optische Justagesystem ferner ein Werkstück-Vermessungssystem aufweist zum Vermessen eines in dem Werkstückträger der Tampondruckmaschine aufgenommenen Werkstückes. Hierbei ist es denkbar, wenn das Werkstück-Vermessungssystem ein stationäres Kamerasystem aufweist mit mindestens einer Kamera, welche bezüglich einer Druckstation der Tampondruckmaschine ortsfest angeordnet. Dabei befindet sich der Werkstückträger der Tampondruckmaschine innerhalb der Druckstation in seiner Farbaufnahmeposition, wenn sich der mindestens eine Druckkopf bezüglich dieses Werkstückträgers in seiner Farbabgabeposition befindet, wobei dabei ein zuvor von dem Druckkopf aufgenommenes Druckbild auf das von dem Werkstückträger aufgenommene Werkstück übertragbar ist.
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In diesem Zusammenhang ist es denkbar, wenn der Werkstückträger von seiner Farbaufnahmeposition in eine Be-/Entladeposition und umgekehrt bewegbar ist, wobei in der Be-/Entladeposition ein Werkstück auf den Werkstückträger vorzugsweise manuell positionierbar bzw. von dem Werkstückträger vorzugsweise manuell entfernbar ist.
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Alternativ zu der zuvor genannten Ausführungsform ist es möglich, dass das Werkstück-Vermessungssystem des optischen Justagesystems ausgebildet ist, ein in dem Werkstückträger der Tampondruckmaschine aufgenommenes Werkstück zu vermessen, wobei hierzu ein stationäres Kamerasystem mit mindestens einer Kamera zum Einsatz kommt, welche bezüglich einer Be- und Entladestation der Tampondruckmaschine ortsfest angeordnet.
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Bei Ausführungsformen, bei denen das optische Justagesystem ferner ein Werkstück-Vermessungssystem aufweist, ist es von Vorteil, wenn das Werkstück-Vermessungssystem ausgebildet ist, auf Grundlage der mit dem Kamerasystem des Werkstück-Vermessungssystems aufgenommenen Bilddaten Abweichungen einer Ist-Position des Werkstückes von einer Soll-Position zu erfassen. Darüber hinaus ist es denkbar, wenn das Werkstück-Vermessungssystem ausgebildet ist, abhängig von den erfassten Positionsabweichungen entsprechende Korrekturwerte zu berechnen, und zwar derart, dass bei einem Druckvorgang Ausgleichsbewegungen des mindestens einen Druckkopfes und/oder des Werkstückträgers ausgeführt werden, um einen Farbauftrag auf dem Werkstück für jede Farbe exakt zu positionieren.
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Beispielsweise ist es denkbar, wenn das Werkstück-Vermessungssystem ausgebildet ist, anhand von mit Hilfe der mindestens einen Kamera des stationären Kamerasystems des Werkstück-Vermessungssystems aufgenommenen Bilddaten eine örtliche Lage eines auf dem Werkstückträger aufgenommenen Werkstückes zu ermitteln. Die aufgenommenen Bilddaten können auch dazu verwendet werden, Lage- und Fertigungstoleranzen eines auf dem Werkstückträger aufgenommenen Werkstückes zu ermitteln.
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Gemäß Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Tampondruckmaschine weist diese ferner eine Positioniereinrichtung auf zum wahlweisen oder bedarfsweisen Positionieren des mindestens einen Druckkopfes in seiner Farbabgabeposition und/oder in seiner Farbaufnahmeposition, wobei die Positioniereinrichtung ausgebildet ist, bei der Positionierung des Druckkopfes in seiner Farbabgabeposition und/oder in seiner Farbaufnahmeposition die mit Hilfe der mindestens einen Kamera des Klischee-Vermessungssystems aufgenommenen Bilddaten korrigierend zu berücksichtigen.
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Die erfindungsgemäße Tampondruckmaschine zeichnet sich somit insbesondere dadurch aus, dass Kamerasysteme eingesetzt werden, um die Lage von Klischees und Werkstücken zu erfassen. Mit den so gewonnen Informationen können sowohl Positionsabweichungen der Klischees als auch der Werkstücke festgestellt werden. Durch die Berechnung von Korrekturwerten können beim Druckvorgang Ausgleichsbewegungen ausgeführt werden, um den Farbauftrag auf dem Werkstück für jede Farbe exakt zu positionieren.
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Der technische Beitrag zu derzeit bekannten Systemen ist insbesondere darin zu sehen, dass das optische Justagesystem der erfindungsgemäßen Tampondruckmaschine ein stationäres Kamerasystem für die Vermessung der Klischees verwendet. Alle von der Tampondruckmaschine verwendeten Klischees werden nacheinander in den Messplatz eingelegt, wobei für jedes Klischee nach dem Messen der zugehörige Klischeehalter zugewiesen wird, in dem das Klischee in der Maschine eingesetzt wird. Das Justagesystem kennt somit die Orientierung des Klischees in dem zugewiesenen Klischeehalter in der Tampondruckmaschine.
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Im Unterschied hierzu führen derzeit bekannte Systeme zur Erfassung der Klischeeposition mindestens eine Messfahrt mit einem Bewegungsablauf aus. Entweder wird das Kamerasystem der existierenden Systeme nacheinander über die einzelnen Klischees geführt oder die Klischees werden nacheinander unter das Kamerasystem bewegt. Da jedoch die Positionierung der Kameras oder der Klischees während der Messfahrt mit Ungenauigkeiten behaftet ist, ergeben sich zwangsläufig ungewünschte Positionsabweichungen, die als Messfehler in die Lageerfassung der Klischees einfließen. Diese Messfehler bewirken später eine ungenaue Orientierung der Farben im Druckbild auf dem Werkstück.
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Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile liegen somit insbesondere darin, dass das Kamerasystem für die Erfassung der Klischees als autonomer Messplatz ausgeführt ist, wobei dieses Kamerasystem örtlich sowohl innerhalb eines Maschinenrahmens der Tampondruckmaschine, als auch extern angeordnet werden kann. Eine Schnittstelle zwischen dem autonomen Messplatz (Kamerasystem des optischen Justagesystems) zur Tampondruckmaschine stellt dann die erforderlichen Messwerte bereit.
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Im Unterschied zu den derzeit bekannten, herkömmlichen Systemen zur Erfassung der Klischeeposition ist bei der erfindungsgemäßen Lösung insbesondere kein Bewegungsablauf des Kamerasystems oder der Klischees erforderlich. Es gibt daher keine Messfehler, die aus einer ungenauen Positionierung des Kamerasystems oder des Klischees während der Messfahrt resultieren. Auch entfällt der komplette mechanische, elektrische und steuerungstechnische Aufwand für bewegliche Maschinenteile zur Durchführung einer Messfahrt. Es sind insbesondere auch keine Achsen für die Bewegung von Kamerasystem oder Klischees erforderlich.
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Darüber hinaus ist durch die stationäre Verwendung die mechanische Belastung der Kameras wesentlich geringer als bei bewegten Systemen. Dadurch wird ebenfalls die langfristige Zuverlässigkeit und Messpräzession des Systems erhöht.
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Schließlich ist zu erwähnen, dass es mit der erfindungsgemäßen Lösung nicht erforderlich ist, die Positionen mehrerer Klischeehalter exakt auszurichten. Auch dadurch entfallen aufwendige mechanische Justagearbeiten für die Rakeleinheiten.
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Das optische Justagesystem eignet sich insbesondere für als Tampondruckmaschine ausgeführte Druckmaschinen, wobei das Justagesystem sowohl in Maschinen mit linearen Tamponbewegungen (Typ MPA) als auch in Maschinen mit Karussellförmig angeordneten Tampons (Typ MKM) einsetzbar ist. Auch die Verwendung des optischen Justagesystems in Druckmaschinen mit Lineartransfer (Typ MLT) ist möglich. Hierbei wird das Werkstück nacheinander unter mehreren Druckmaschinen hindurchgeführt, die jeweils einen Farbauftrag ausführen.
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Alle zuvor genannte Maschinentypen bedrucken Werkstücke mit mehreren (auch mehrfarbigen) Farbaufträgen, deren Orientierung im Druckbild genau zueinander positioniert sein muss.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tampondruckmaschine näher beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 schematisch in einer isometrischen Ansicht eine exemplarische Ausführungsform einer als Tampondruckmaschine mit linearer Tamponbewegung (Typ MPA) ausgeführte Tampondruckmaschine gemäß der Erfindung;
- 2 schematisch und in einer isometrischen Ansicht die Tampondruckmaschine gemäß 1 ohne Schutzgehäuse; und
- 3 schematisch einen Ausschnitt aus 2 betreffend das bei der exemplarischen Ausführungsform der Tampondruckmaschine zum Einsatz kommende Klischee-Vermessungssystem.
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Die in den Zeichnungen schematisch dargestellte Tampondruckanlage 100 nach der Erfindung enthält eine Tampondruckmaschine, welche mindestens ein Tampondruckwerk aufweist zum Bedrucken eines Werkstückes in einer Druckstation 40.
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Ferner enthält die Tampondruckanlage 100 nach der Erfindung einen Werkstückträger 10 zum Halten eines zu bedruckenden Werkstückes in einer bedruckbaren Druckposition in der Druckstation 40.
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Dem Werkstückträger 10 kann eine Positioniereinrichtung zugeordnet sein, durch welche der Werkstückträger 10 zusammen mit einem zu bedruckenden Werkstück automatisch jeweils nacheinander an jeweils eine von mindestens zwei verschiedenen Druckpositionen in der gleichen Druckstation positionierbar ist, um das Werkstück nacheinander an entsprechend ebenfalls mindestens zwei verschiedenen Bedruckstellen zu bedrucken. Die Tampondruckmaschine 50 kann insbesondere ausgebildet sein, um das betreffende Werkstück in der gleichen Druckstation 40 nacheinander in den verschiedenen Druckpositionen an den verschiedenen Bedruckstellen zu bedrucken.
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Alternativ hierzu kann die Tampondruckmaschine 50 ausgebildet sein, um das betreffende Werkstück in einer Druckstation 40 nacheinander in ein und derselben Druckposition zu bedrucken.
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Eine numerische Steuereinrichtung ist zur numerischen Programmsteuerung der Funktionen der Tampondruckmaschine 50 und der Funktionen der Werkstückpositioniereinrichtung ausgebildet, wobei sie die Funktionen der Tampondruckmaschine 50 und die Funktionen der Werkstückpositioniereinrichtung koordiniert. Durch Austauschen von Programmen oder Ändern von Programmen der Steuereinrichtung ist die Tampondruckanlage 100 auf einfache Weise und schnell umrüstbar zum Bedrucken von kleinen Serien von verschiedenen Werkstücken.
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Die Werkstückpositioniereinrichtung ist zur Bewegung des Werkstückträgers 10 in mindestens zwei quer zueinander sich erstreckenden Koordinatenachsen ausgebildet. Die Koordinatenachsen liegen vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene.
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Gemäß Ausführungsformen der Erfindung enthält die Werkstückpositioniereinrichtung beispielsweise eine Kreuzschlitteneinheit, die einen Längsschlitten und einen Querschlitten aufweist. Der Längsschlitte ist längs einer Längskoordinatenachse bewegbar und in einer Längsführung, beispielsweise zwei Führungsschienen, geführt. Der Querschlitten ist längs einer Querkoordinatenachse bewegbar und von einer Querführung geführt, die an dem Längsschlitten vorgesehen sind. Die Längsführungen und/oder die Querführungen können Schienen, Rippen, Nuten oder Kanten sein. Beispielsweise können die Längsführungen Seitenkanten eines Maschinenrahmens sein; und die Querführungen können Seitenkanten des Längsschlittens sein. Die Querkoordinatenachse erstreckt sich quer, beispielsweise um 90 Grad versetzt, zur Längskoordinatenachse. Der Werkstückträger 10 kann auf dem Querschlitten angeordnet sein. Der Längsschlitten und der Querschlitten ermöglichen Positionierungen des Werkstückträgers 10 und des auf ihm befindlichen Werkstückes längs der Längskoordinatenachse und längs der Querkoordinatenachse. Durch Überlagerung der Bewegungen entlang beider Achsen sind auch Bewegungen schräg zu den beiden Achsen möglich.
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Gemäß Ausführungsformen der Erfindung ist der Werkstückträger 10 mit dem Querschlitten durch ein Gelenk derart verbunden, dass der Werkstückträger 10 relativ zum Querschlitten Drehbewegungen ausführen kann, vorzugsweise um eine horizontale Drehachse. Stattdessen kann das Gelenk auch derart ausgebildet sein, dass es andere oder zusätzliche Bewegungen in anderen Richtungen ermöglicht.
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Die Tampondruckmaschine 50 hat ferner einen Maschinenrahmen und mindestens einen darin bewegbar angeordneten Druckwerksträger 20, auf welchem mindestens ein, vorzugsweise mehrere Tampondruckwerke 21 angeordnet sind.
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2 zeigt beispielsweise vier Tampondruckwerke 21. Gemäß anderen Ausführungsformen sind es beispielsweise sechs Tampondruckwerke 21 oder eine andere Anzahl. Die Tampondruckwerke 21 sind durch Bewegen des Druckwerksträgers 20 nacheinander in die Druckstation 40 und dann wieder von dieser wegbewegbar, zum Bedrucken des Werkstückes in der Druckstation 40. Die Bewegungen des Druckwerksträgers 20 können linear sein.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Tampondruckmaschine 50 eine Karussellmaschine, bei welcher der Druckwerksträger 20 um eine vertikale Drehachse drehbar ist, um die auf ihm angeordneten Tampondruckwerke 21 nacheinander in die Druckstation 40 und wieder von dieser weg zu bewegen, zum Bedrucken des Werkstückes in der Druckstation 40.
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Andererseits ist es auch denkbar, wenn die Tampondruckmaschine 50 aufgebaut ist aus einer Vielzahl von in Reihe angeordneter Einfarben-Tampondruckwerke, wobei ein zu bedruckendes Werkstück nacheinander den einzelnen Einfarben-Tampondruckwerken zugeführt wird.
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Jedes Tampondruckwerk 21 enthält mindestens einen Tamponträger zum Halten eines Tampons 22 und einen Antrieb zum Auf- und Abbewegen des Tamponträgers zusammen mit dem Drucktampon 22.
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Die Tampondruckmaschine 50 weist ferner mindestens einen Klischeeträger 30 zum Halten eines Klischees 31 (auch Druckplatte genannt) auf.
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Für das Tampondruckverfahren ist es vorliegend bevorzugt, wenn der Klischeeträger 30 zusammen mit dem Klischee 31 ortsfest angeordnet ist, wobei ein dem Klischeeträger 30 zugeordneter Farbtopf mittels eines Antriebes (nicht gezeigt) zwischen einer hinteren Position und einer vorderen Position in Z-Richtung verschiebbar ist. In der vorderen Position des Farbtopfes befindet sich ein Druckbildbereich des Klischees 31 unter dem Farbtopf zur Aufnahme von Farbe in vertiefte Stellen des Druckbildbereiches. In der hinteren Position des Farbtopfes befindet sich der mit Farbe versehene Druckbildbereich unter dem Drucktampon 22, so dass der Drucktampon 22 durch Ab- und Aufbewegung Farbe und damit das Druckbild aus dem Druckbildbereich des Klischees 31 aufnehmen kann.
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Bei der in 2 gezeigten, exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage weist die Tampondruckmaschine 50 eine Vielzahl von Klischeeträger (hier: genau sieben Klischeeträger 30) auf, wobei der zugehörige Farbtopf eines jeden Klischeeträgers 30 horizontal in Z-Richtung zwischen einer Farbaufnahmeposition des Klischees 31 und einer Farbabgabeposition des Klischees 31 relativ zu dem Klischeeträger 30 in einer Führungsvorrichtung vor- und zurückbewegbar ist.
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Beim Vor- und Zurückbewegen des entsprechenden Farbbechers relativ zu dem entsprechenden Klischee 31 längs der Z-Achse in horizontaler Richtung gleitet der untere, als Rakel ausgebildete Rand des Bechers auf der Oberfläche des Klischees 31. Der Farbbecher ist unten zur Oberfläche des Klischees 31 hin offen, so dass die im Farbbecher vorhandene Druckfarbe auf die Oberfläche des Klischees 31 steht und in ein Druckbild eindringen kann, welches in der Oberfläche des Klischees 31 durch mindestens eine Druckbildvertiefung gebildet ist. Die Druckbildvertiefung befindet sich innerhalb des Innenumfangs des Farbbechers, wenn sich das Klischee 31 in der Farbaufnahmeposition befindet. Die Druckbildvertiefung befindet sich in der Farbabgabeposition unter dem als Drucktampon 22 ausgeführten Druckkopf, der von einem Tamponträger getragen wird.
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Alternativ hierzu ist es aber auch denkbar, wenn der Klischeeträger 30 zusammen mit dem Klischee 31 mittels eines Antriebes (nicht gezeigt) zwischen einer hinteren Position und einer vorderen Position in Z-Richtung verschiebbar. In der hinteren Position befindet sich ein Druckbildbereich des Klischees 31 unter einem Farbtopf zur Aufnahme von Farbe in vertiefte Stellen des Druckbildbereiches. In der vorderen Position befindet sich der mit Farbe versehene Druckbildbereich unter dem Drucktampon 22, so dass der Drucktampon 22 durch Ab- und Aufbewegung Farbe und damit das Druckbild aus dem Druckbildbereich des Klischees 31 aufnehmen kann.
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Bei dieser alternativen Ausführungsform wird danach der Klischeeträger 30 zusammen mit dem Klischee 31 mittels des Antriebes (nicht gezeigt) wieder in seine hintere Position bewegt. Danach kann der Drucktampon 22 mittels des Antriebes zu der Druckstation 40 und dort nach unten auf das zu bedruckenden Werkstück bewegt werden, um die Farbe auf das Werkstück zu übertragen. Danach wird der Drucktampon 22 vom Antrieb wieder nach oben zurück bewegt und der Drucktampon 22 kann wieder zu dem Klischee 31 bewegt werden.
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Die jeweiligen Farbbecher können dabei von einer Haltevorrichtung in einer definierten Becherpositionierung gehalten werden, wobei beim Vor- und Zurückbewegen des entsprechenden Klischees 31 mittels des Klischeeträgers 30 längs der Z-Achse in horizontaler Richtung der untere, als Rakel ausgebildete Rand des Bechers auf der Oberfläche des Klischees 31 gleitet.
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Grundsätzlich können alle Antriebe Linearantriebe oder Rotationsantriebe sein, beispielsweise Elektromotoren oder pneumatisch oder hydraulische Stellenmotoren sein.
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Wie in 2 angedeutet, ist es denkbar, wenn der Tampondruckmaschine 50 mehrere Druckköpfe in Gestalt von unabhängig zueinander bewegbaren Drucktampons 22 zugeordnet sind. Jeder Druckkopf (Drucktampon 22) wird von einem Tamponträger gehalten und ist über den entsprechenden Tamponträger entlang einer Y-Richtung, welche quer zur Z-Richtung vertikal verläuft, zwischen einer oberen Ruheposition und einer unteren Klischeekontaktierposition ab- und auf bewegbar, um mittels des von dem Tamponträger getragenen Drucktampons 22 Druckfarbe aus der Druckbildvertiefung des Klischees 31 aufzunehmen.
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Der Tamponträger ist zusammen mit dem Drucktampon 22, nach der Aufnahme von Druckfarbe aus der Druckbildvertiefung des Klischees 31, wieder aufwärts bewegbar bis in eine Zwischenposition oder vorzugsweise bis in eine Ruheposition, so dass er das Klischee 31 freigibt, so dass Farbbecher relativ zu dem Klischeeträger 30 mit dem Klischee 31 in Z-Richtung hin- und zurück bewegt werden kann.
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Wie bereits angedeutet, ist die in den Zeichnungen schematisch dargestellte Tampondruckmaschine 50 der erfindungsgemäßen Tampondruckmaschine als Maschine mit linearer Tamponbewegung (Typ MPA) ausgebildet. Um die Druckfarbe von dem Drucktampon 22 auf ein Werkstück zu drucken, wird der Tamponträger mit dem Drucktampon 22 entlang einer X-Achse horizontal in die Druckstation 40 bewegt und dann entlang der Y-Achse nach unten in eine Druckposition bewegt, um dort die Druckfarbe von dem Drucktampon 22 auf ein Werkstück zu drucken. Das Werkstück wird von einem Werkstückträger 10 getragen und in eine vorbestimmte Position gebracht und dort gehalten. Die vorbestimmte Position ist eine Position des Werkstückes, bei welcher bereits die mit dem optischen Justagesystem 1 ermittelten Korrekturwerte berücksichtigt wurden.
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Denkbar in diesem Zusammenhang ist es beispielsweise, wenn der Werkstückträger 10 in Y-Richtung bewegbar und um eine C-Achse rotierbar ist, um entsprechende Abweichungen in Y-Richtung und in der Rotation zu korrigieren, während der Drucktampon 22 X-Werte korrigiert.
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Der Werkstückträger 10 kann in verschiedener Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise zur Halterung von nur einem einzigen Werkstück oder zur Halterung von mehreren Werkstücken, wobei der Werkstückträger 10 in einer horizontalen Ebene gradlinig bewegbar oder (wie in 2 schematisch angedeutet) um eine Drehachse drehbar angeordnet sein kann.
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Die von dem entsprechenden Drucktampon 22 auf das Werkstück übertragene Farbe hat entsprechend der mindestens einen Druckbildvertiefung des Klischees 31 die Form einer Schrift und/oder eines Bildes und/oder eines Symbols und/oder einer anderen Markierung.
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Bei der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Tampondruckmaschine 50 kommt ein optisches Justagesystem 1 mit zwei Kamerasystemen 2, 3 zum Einsatz. Eines der beiden Kamerasysteme 2, 3 ist Teil einer Messstation 45 und dient dazu, die Lage eines in der Messstation 45 eingelegten Klischees 31 zu erfassen, um ggf. vorhandene Positionstoleranzen des in der Messstation 45 eingelegten Klischees 31 zu ermitteln. Das andere der beiden Kamerasysteme 2, 3 erfasst die Lage des in den Werkstückträger 10 eingelegten Werkstücks in der Be- und Entladestation 42, um ggf. vorhandene Lage- und Fertigungstoleranzen des Werkstückes zu ermitteln.
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Aus den ermittelten Werten werden entsprechende Korrekturwerte berechnet, wobei dies vorzugsweise in einer die entsprechenden Stellantriebe ansteuerbaren Steuereinheit vorgenommen wird.
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Beim Druckvorgang fließen alle Korrekturwerte (Rotation, sowie X- und Y-Werte) in die Positionierung des Drucktampons 22 und des Werkstücks ein. Alle ggf. vorhandenen Klischee- und Werkstücktoleranzen werden durch entsprechende Ausgleichsbewegungen beim Druckvorgang automatisch korrigiert.
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Gemäß der in den Zeichnungen schematisch dargestellten exemplarischen Ausführungsform sind zur Positionserfassung in der Messstation 45 die Klischees 31 mit Justagemarken versehen. Das der Messstation 45 zugeordnete Kamerasystem 3 erfasst dabei die Lage der Justagemarken und ermittelt daraus die Positionsabweichungen für Rotation und X- und Y-Versatz.
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Dabei ist die Tampondruckmaschine 50 grundsätzlich ausgelegt, bei der Positionierung eines entsprechenden Drucktampons 22 bezüglich eines in dem Werkstückträger 10 aufgenommenen Werkstückes entsprechende Ausgleichsbewegungen für Rotation, sowie in X- und Y-Richtung auszuführen, um die Korrekturwerte für die Positionstoleranzen auszugleichen.
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Wie es der schematischen Darstellung in 2 entnommen werden kann, sind bei der in den Zeichnungen dargestellten exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tampondruckmaschine 50 die einzelnen Klischees 31 nebeneinander (d.h. in X-Richtung) angeordnet. Die Druckköpfe (Drucktampons 22) bewegen sich horizontal auf einem Portal zu den Klischees 31 und zu dem Werkstück.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Tampondruckmaschine 50 unter Bezugnahme auf die schematische Darstellung in FIG. 2 näher beschrieben.
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Zunächst wird ein zu bedruckendes Werkstück an der Be- und Entladestation 42 der Maschine in die Werkstückaufnahme des Werkstückträgers 10 eingelegt.
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Eine zu dem ersten Kamerasystem 2 gehörende Kamera über der Werkstückaufnahme erfasst die Konturen des Werkstücks. Anhand der von der Kamera aufgenommenen Bilddaten berechnet eine Steuereinrichtung daraus alle Positionsabweichungen zu einer Soll-Lage (Rotation, sowie X- und Y-Toleranzen). Die Positionsabweichungen ergeben sich sowohl aus der unterschiedlichen Einlegeposition (Rotation) beim manuellen Werkstückwechsel, als auch aus Fertigungstoleranzen in der Fertigung des Werkstückes. Da das Druckbild genau bezüglich des Werkstückes ausgerichtet werden soll, müssen diese Toleranzen ausgeglichen werden.
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Eine Pendelachse schwenkt die beiden Werkstückaufnahmen bzw. Werkstückträger 10 um 180°, so dass die Werkstückaufnahme mit dem zuvor vermessenen Werkstück aus der Be- und Entladestation 42 in die Druckposition bewegt wird. Die Werkstückaufnahme aus der früheren Druckposition befindet sich nun an der Be- und Entladestation 42. Ein zuvor bedrucktes Werkstück kann entnommen und ein neues, unbedrucktes Werkstück eingelegt werden. Das Werkstück in der Werkstückaufnahme in Druckposition wird während dessen bedruckt.
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Die bis zu sieben Farbauszüge aus den Rakeleinheiten werden durch die jeweils zwei Drucktampons 22 an den beiden Tamponträgern oder -schlitten auf das sich in Druckposition befindliche Werkstück übertragen. Der Werkstückträger 10 mit der Werkstückaufnahme und dem darin aufgenommenen Werkstück kann in einer Drehachse um die C-Achse und in der Y-Achse bewegt werden. Die beiden Tamponträger oder -schlitten bewegen sich in X-Richtung. Dadurch sind beim Druck die Positionsabweichungen zur Soll-Lage (Rotation, sowie X- und Y-Toleranzen) für jeden Farbauszug einzeln ausgleichbar. Die zuvor vom Kamerasystem 2, 3 berechneten Positionsabweichungen werden jetzt berücksichtigt.
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Bei der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Messstation 45 mit dem Klischee-Vermessungssystem ist diesem Beispiel in der Tampondruckmaschine 50 integriert. 3 zeigt die Messstation 45 im weiteren Detail.
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Wie in 3 angedeutet, ist jedes in der Messstation 45 zu vermessende Klischee 31 mit zwei diagonal gegenüberliegenden Referenzmarken 32 ausgestattet. Das Druckbild auf einem Klischee 31 ist dabei exakt zu den Referenzmarken 32 ausgerichtet. Die mindestens eine Kamera des Kamerasystems 3 in der Messstation 45 kann dabei die Lage der Referenzmarken 32 exakt vermessen.
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Zur Bestimmung der mechanischen Grundeigenschaften der Tampondruckmaschine 50 müssen bei der Inbetriebnahme der Maschine einmalig Kalibrierungen vorgenommen werden. Diese vermessen die genaue Orientierung der Achsen zueinander und die Drehpunkte der Werkstückaufnahmen. Zu diesen einmaligen Kalibrierungen bei Inbetriebnahme der Maschine gehören die Achsen-Kalibrierung und die Druck-Kalibrierung.
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Zur Achsen-Kalibrierung wird auf die Werkstückaufnahme in der Be- und Entladestation 42 eine Messplatte mit einem Referenzbild aufgelegt. Die Maschine führt dann definierte Bewegungen der Werkstückaufnahme aus, die von dem Kamerasystem 2 erfasst werden. Dabei werden die Orientierungen der Achsen (Drehpunkt, Bewegungsrichtung und Skalierung im Kamerabild) ermittelt. Dieser Vorgang wird für jede der beiden Werkstückaufnahmen durchgeführt, sofern mehrere Werkstückaufnahmen vorgesehen sind, die - wie in 2 gezeigt - nacheinander von einer Be- und Entladestation 42 in eine Druckstation 45 überführbar sind.
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Danach sind die Orientierungen der Achsen zueinander bekannt. Die gewonnen Daten werden als Systemoffset gespeichert und zukünftig bei jedem Druckvorgang berücksichtigt.
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Zur Druck-Kalibrierung werden mit einem Referenzdruckbild für jeden Farbauszug Druckvorgänge auf einem glatten Werkstück (ohne Prägung) durchgeführt. Nach jedem Druckvorgang erfasst die Kamera des Kamerasystems 2 über der Be- und Entladestation 42 die Position des aufgebrachten Druckbildes. Die Positionsabweichungen können zwischen den einzelnen Farbauszügen damit genau ermittelt werden. Damit alle Farbauszüge exakt übereinander liegen, werden die nötigen Korrekturwerte berechnet und für jeden Farbauszug gespeichert. Dieser Vorgang wird für jede der beiden Werkstückaufnahmen durchgeführt, sofern mehrere Werkstückaufnahmen vorgesehen sind, die - wie in 2 gezeigt - nacheinander von einer Be- und Entladestation 42 in eine Druckstation 45 überführbar sind.
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Danach sind alle Toleranzen in den Bewegungen der Drucktamponachsen und der Werkstückaufnahmen bekannt. Erneut werden die gewonnenen Daten als Systemoffset gespeichert und zukünftig bei jedem Druckvorgang berücksichtigt.
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Bei einem Werkstückwechsel muss lediglich ein Justagevorgang vorgenommen werden, der verschieden von der zuvor beschriebenen Kalibrierung der Maschine ist, welche - wie bereits gesagt - nur einmalig bei der Maschineninbetriebnahme erforderlich ist.
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Beim Justagevorgang werden alle Toleranzen der Klischees 31 und des Werkstückes erfasst und die erforderlichen Korrekturwerte berechnet. Zu diesem Zweck setzt sich der Justagevorgang aus einer Klischee-Justage und einer Werkstück-Justage zusammen.
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Zur Klischee-Justage werden die Klischees 31 der Tampondruckmaschine 50 nacheinander in die Messstation 45 eingelegt. Die Kamera des der Messstation 45 zugeordneten Kamerasystems 3 erfasst dann die Position der Referenzmarken 32 auf dem eingelegten Klischee 31. Da das Druckbild exakt zu den Referenzmarken 32 ausgerichtet ist, wird damit die Positionsabweichung des Druckbildes auf diesem Klischee 31 ermittelt. Die gewonnenen Daten werden jeweils der Rakeleinheit/Klischeeträger 30 zugeordnet, in die das Klischee 31 danach eingelegt wird. Nach der Ausmessung aller Klischees 31 ist die Lage der Druckbilder für jede Rakeleinheit/Klischeeträger 30 bekannt.
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Zur Werkstück-Justage wird der Durchmesser des Werkstücks im System eingegeben, um den Auswertebereich des Kamerabildes festzulegen. Danach wird das Druckbild zunächst mit allen Farben auf ein glattes Werkstück (ohne Prägung) gedruckt. Mit der Kamera des Kamerasystems 2 über der Be- und Entladestation 42 wird das Druckbild als Referenz mit aufgenommen und einem Bildschirm angezeigt.
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Anschließend wird das glatte Werkstück durch ein Werkstück mit Prägung ersetzt. Die Kamera über der Be- und Entladestation 42 zeigt nun die beiden Bilder (das zuvor aufgenommene Referenzbild und das Bild des unbedruckten, geprägten Werkstückes) überlagernd an. Durch manuelle Korrektureingaben können die beiden Bilder genauso übereinander gelegt werden, wie der spätere Druck auf dem Werkstück positioniert werden soll. Die vorgenommenen Korrekturen sind die für den Druck erforderlichen Justagewerte und werden in Positionskorrekturen für die Maschinenachsen umgerechnet und bei den nachfolgenden Vorgängen berücksichtigt.
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Die Vorteile, welche mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbar sind, sind insbesondere die Folgenden:
- - schneller Klischeewechsel ohne aufwendige manuelle Justagearbeiten;
- - automatischer Ausgleich aller Bewegungstoleranzen der Maschinenachsen;
- - Ausgleich der Lagedifferenzen bei manuellem Einlegen der Werkstücke; und
- - Ausgleich von Fertigungstoleranzen der Werkstücke (insbesondere Differenzen bei Prägungen).
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellte exemplarische Ausführung beschränkt, sondern ergibt sich aus einer Zusammenschau sämtlicher hierin offenbarter Merkmale.
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Insbesondere ist in diesem Zusammenhang denkbar, dass die Klischees 31 auch durch den Klischeeträger 30 selbst gebildet sein können, anstatt ein eigenes Element zu sein. In diesem Fall ist eine obere Oberfläche des Klischeeträgers 30 als Klische-Oberfläche ausgebildet, in welcher die mindestens eine Druckbildvertiefung gebildet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006005073 A1 [0003]
- DE 102005060550 A1 [0003]
- DE 102005048467 A1 [0003]