WO2016113088A1 - Messvorrichtung, messsystem und verfahren zur kalibrierung von druckstationen - Google Patents
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- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
Definitions
- the invention relates to a measuring device according to the preamble of claim 1, a measuring system according to the preamble of claim 12 and to a method of calibrating printing stations according to the
- the calibration information can then be read out and the printing stations calibrated in accordance with their associated calibration information.
- a print module can not be accessed without the associated portable
- 1 shows an example of a printing device in a schematic plan view
- 2 shows by way of example a printing station to be arranged on the printing device as a printing module in a perspective view;
- FIG. 4 shows an example of a modular measuring arrangement for arrangement on a
- Measuring system in a schematic representation.
- the reference numeral 1 a printing device of rotating design for printing bottles or similar containers shown.
- Embodiment of a about a vertical machine axis MA circumferentially, preferably continuously circulating rotatably driven rotor 7, at the periphery of a plurality of printing stations 3 are formed.
- a vertical machine axis MA circumferentially, preferably continuously circulating rotatably driven rotor 7, at the periphery of a plurality of printing stations 3 are formed.
- everyone is
- Container outlet 9 removed.
- the printing of the containers at the printing stations 3 is carried out, for example, line by line by relative movement of the container to the print head 2, in the illustrated embodiment in that each with its container axis in the vertical direction, i. parallel to the axis of rotation of the rotor 7 oriented container is rotated controlled during printing around its container vertical axis.
- the printing stations 3 can be formed on the rotor 7 by individual circumferentially distributed arranged functional elements, for example, in each case at least one printhead 2 and a container carrier, each for receiving a Container is formed to form a printing station 3. Furthermore, more
- Printing ink etc. may be provided at the respective printing stations 3.
- the peripherally provided on the rotor 7 printing stations 3 can be formed in each case by a pressure module, which is provided as such interchangeable on the rotor 8.
- Each printing module in this case has a housing or at least one support structure in / on which all functional elements of the printing modules are arranged, for example at least one print head 2 and at least one container holding device for a container or means for holding and re-releasing such a container holding device ,
- Container holding device is provided for positionally accurate positioning of the container relative to the print head 2.
- the measurement device 10 designed for measuring the printing station 3 has at least one recording device 11, by means of which measurement information of a position-variable component of the printing station 3 can be recorded.
- Container holding device 4 is fixable.
- the receiving holder 13 has
- an upper portion 13.1 which is adapted to the upper fixing device 4.1.
- this can be attached to the centering tulip of
- Fig. 4 shows a further embodiment of the invention
- Measuring device 10 namely for printing stations 3, the recording and
- the printing stations in this case has a receptacle 5, to which a container holding device 4 is releasably fastened.
- the releasable attachment can be done for example by means of an electromagnet.
- the container holding device 4 may be designed, for example, comparable to the container holding device disclosed in the German patent application DE 10 2009 041 527 A1, the content of this patent application being the subject matter of this patent application in its entirety
- a measuring device 10 For measuring a positionally variable component within the printing station, a measuring device 10 may be provided which has a receiving holder 13 which corresponds to the housing or the carrier of the container holding device 4 and analogously to a container holding device 4 at the printing station 3 is detachably fastened.
- the receiving holder 13 may have an upper contact surface 13a and a lower contact surface 13b, which with
- FIGS. 5 and 6 show further exemplary embodiments of a measuring device 10 according to the invention, the receiving device 11 of these measuring devices 10 being held in a suspended manner by the receiving holder 13 in front of the male, positionally variable component.
- the receiving holder 13 may be formed analogous to a container holding device 4, which is designed for a hanging support of a container for printing the same.
- a receptacle 5 may be provided in the upper region of the printing station 3, into which the receiving holder 13 for releasable fixing can be introduced.
- Container holding device 4 relative to the position variable component, in particular the print head 2 is held, so that through the
- FIG. 7 shows a measuring system 20 for calibrating a printhead 2 of FIG.
- Position variable component added.
- the component can be moved, for example, in different spatial directions, for example in mutually orthogonal stationary spatial directions (x-y-z-direction).
- the component can be provided pivotably at least about a pivot axis on the printing station 3, for example, to be able to print on inclined surfaces (container shoulder) on a container.
- the position variable component is moved and / or pivoted over its entire adjustment. During this movement, measurement information is transmitted through the
- Recording device 1 1 recorded.
- nominal position data may be stored in the measuring system 20, which indicate target position values of the position-variable component after the calibration.
- the desired position data are those position data at which the positionally variable component should ideally, ie, be in the calibrated state.
- the desired position data include, for example, a multiplicity of position values in three-dimensional space, in particular x, y and z coordinates, at which the positionally variable component should be located during adjustment along the preferably multi-dimensional displacement path.
- the Measuring system 20 may for example have a memory unit in which the desired position data are stored.
- calibration information can be obtained which can be used to calibrate the printhead 2.
- the deviations between the actual position data and the desired position data are determined and based on the deviations calibration information, for example in the form of
- the calibration information or the magnification variables are preferably determined by the arithmetic unit 21.
- Position values in the actual position data and position values in the desired position data are the most suitable for calibrating the print head 2
- the calibration of the printhead 2 based on the calibration information can be done in different ways.
- the calibration information can be transmitted directly to the respective printing station 3 and thus a calibration of the print head 2 can be performed.
- actuators in particular motor drives, which cause an adjustment of the position of the print head 2 in the print station 3, are driven based on the calibration information, so that the print head 2 is moved to a calibrated position.
- intermediate storage in a storage unit of the measuring system 20.
- the calibration information is stored in a memory unit 3.1 associated with the printing station 3. This is particularly advantageous when designed as interchangeable printing modules 30 printing stations 3.
- the calibration information stored in the printing station 3 or in the printing module 30 it is possible for each printing station 3 to calibrate without access to a central storage unit.
- Calibration information can be stored. If necessary, for example, when commissioning the printing device 1 or even at a
- Adjustment range or over the entire adjustment range is installed between the first surveying step and the second surveying step.
- the printhead 2 is installed on the printhead carrier 6.
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Messvorrichtung zur Vermessung einer einen Druckkopf (2) aufweisenden Druckstation (3), bei der der Druckkopf (2) in seiner Position verstellbar an der Druckstation (3) gehalten ist, wobei die Messvorrichtung (10) folgendes umfasst: zumindest eine Aufnahmeeinrichtung (11), die zur Erfassung von Messinformationen eines positionsveränderlichen Bauteils der Druckstation (3) ausgebildet ist; eine Schnittstelle (12) zur Übertragung der erfassten Messinformationen; und eine Aufnahmehalterung (13), die zur Einbringung in eine an der Druckstation (3) vorgesehene Behälterhalteeinrichtung (4) oder zur Einbringung in eine an der Druckstation vorgesehene Aufnahme (5) für eine Behälterhalteeinrichtung (4) ausgebildet ist, um die Aufnahmeeinrichtung (11) an einer definierten Position relativ zum positionsveränderlichen Bauteil zu halten.
Description
Messvorrichtung, Messsystem und Verfahren zur Kalibrierung von
Druckstationen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Messvorrichtung gemäß dem Oberbegriff Patentanspruch 1 , ein Messsystem gemäß dem Oberbegriff Patentanspruch 12 sowie auf ein Verfahren zur Kalibrierung von Druckstationen gemäß dem
Oberbegriff Patentanspruch 17.
Vorrichtungen zum Bedrucken von Behältern sind in unterschiedlichen
Ausführungen bekannt. Insbesondere sind Drucksysteme zum Bedrucken von Behältern unter Verwendung von digitalen, nach dem Tintenstrahl- oder Ink-Jet- Prinzip arbeitenden elektrischen Druckköpfen bekannt. Bekannt sind dabei insbesondere auch Drucksysteme oder Druckmaschinen (z.B. DE 10 2007 050 490 A1 ), bei denen an einem um wenigstens eine vertikale Achse umlaufend
angetriebenen Transportelement mehrere Behandlungs- oder Druckstationen zur Aufnahme jeweils eines zu bedruckenden Behälters gebildet sind, an denen die Behälter unter Verwendung von elektronisch ansteuerbaren, nach dem Tintenstrahl- oder Ink-Jet-Prinzip arbeitenden, digitalen Druckköpfen bedruckt werden. Ein wesentlicher Faktor für eine optisch hochwertige Bedruckung von Behältern ist die möglichst exakte Ausrichtung des Druckkopfs relativ zu dem zu bedruckenden Behälter. Dabei kommt der Kalibrierung des Druckkopfs innerhalb der jeweiligen Druckstation eine entscheidende Bedeutung zu. Aus der Druckschrift DE 10 2012 005 046 A1 ist ein Verfahren zur Feststellung von Fehlern in der Ausrichtung von Druckbildern bekannt geworden. Dabei wird von wenigstens zwei Druckköpfen ein dem jeweiligen Druckkopf zuzuordnendes
Druckbild erzeugt. Anschließend werden die Druckbilder optisch erfasst und mittels Bildverarbeitungsmitteln ausgewertet, um eine Abweichung der Druckbilder der wenigstens zwei Druckköpfe zu ihrer nominalen Anordnung feststellen zu können.
Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist, dass sich von unterschiedlichen
Bewegungsfreiheitsgraden des Druckkopfs verursachte Ausrichtungsfehler
überlagern, so dass häufig nur unzureichende Rückschlüsse auf vorzunehmende Ausrichtungskorrekturen des Druckkopfs gezogen werden können.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Messvorrichtung anzugeben, mittels der eine hochgenaue und zeitsparende Vermessung und Kalibrierung des zumindest einen Druckkopfs der Druckstation möglich ist.
Die Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Ein Messsystem ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 13 und ein Verfahren zur Kalibrierung von Druckstationen ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 17.
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Messvorrichtung zur Vermessung einer einen Druckkopf aufweisenden Druckstation. Bei der
Druckstation kann der Druckkopf in seiner Position verstellbar vorgesehen sein, um eine Bedruckung von unterschiedlichen Behältern bzw. Behälterformaten oder - bereichen vornehmen zu können. Unter„verstellbar" im Sinne der Erfindung wird dabei insbesondere eine translatorische Bewegung bzw. eine Verschiebung in zumindest einer, vorzugsweise in mehreren Raumrichtungen und/oder eine
Verschwenkbarkeit um zumindest eine Schwenkachse verstanden. Die
Messvorrichtung umfasst zumindest eine Aufnahmeeinrichtung, die zur Erfassung von Messinformationen eines positionsveränderlichen Bauteils der Druckstation ausgebildet ist. Die Aufnahmeeinrichtung ist dabei insbesondere eine optische
Aufnahmeeinrichtung.
Ferner umfasst die Messvorrichtung eine Schnittstelle zur Übertragung der erfassten Messinformationen. Die Schnittstelle kann durch jegliche aus dem Stand der Technik bekannte Schnittstellentechnik, insbesondere durch eine
kabelgebundene Schnittstelle (beispielsweise USB oder Firewire) oder eine
Drahtlosschnittstelle (z.B. WLAN, Bluetooth) gebildet sein.
Zudem umfasst die Messvorrichtung eine Aufnahmehalterung, die zur Einbringung in eine an der Druckstation vorgesehene Behälterhalteeinrichtung (d.h. die
Behälterhalteeinrichtung ist integraler Bestandteil der Druckstation) oder zur Einbringung in eine an der Druckstation vorgesehene Aufnahme für eine
Behälterhalteeinrichtung (d.h. die Behälterhalteeinrichtung ist über die Aufnahme lösbar mit der Druckstation verbunden) ausgebildet ist, um die Aufnahmeeinrichtung an einer definierten Position relativ zum positionsveränderlichen Bauteil zu halten. Vorteilhafterweise ist somit die Messvorrichtung in der Aufnahmeeinrichtung analog einem Behälter motorisch antreibbar, kann also insb. in seiner Winkellage (Rotation um eine vertikale Achse) ausgerichtet und verändert werden.
Der wesentliche Vorteil der Messvorrichtung besteht darin, dass die
Aufnahmeeinrichtung vergleichbar zu einem Behälter bzw. einer
Behälterhalteeinrichtung relativ zum Druckkopf bzw. zum Druckkopfträger positioniert wird, so dass Fertigungstoleranzen in der Behälterhalteeinrichtung bzw. der Aufnahme für die Behälterhalteeinrichtung bei der Aufnahme der
Messinformationen mit berücksichtigt werden, da an der Druckstation eine
Halterung der Aufnahmeeinrichtung analog zur Halterung des Behälters erfolgt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Aufnahmehalterung zur lösbaren
Befestigung in der an der Druckstation vorgesehenen Behälterhalteeinrichtung oder in der an der Druckstation vorgesehenen Aufnahme für eine
Behälterhalteeinrichtung ausgebildet. Beispielsweise kann die Messvorrichtung vergleichbar zu einem Behälter mittels der Aufnahmehalterung eingespannt gehalten werden. Alternativ kann es möglich sein, dass die Aufnahmehalterung vergleichbar zu einer Behälterhalteeinrichtung ausgebildet ist, so dass diese Aufnahmehalterung in eine korrespondierende Aufnahme bzw. Halterung
einbringbar ist. Die Aufnahmehalterung weist dabei Befestigungsabschnitte bzw. ein oder mehrere Referenzflächen auf, die komplementär zu an der Behälterhalteeinrichtung bzw. der Aufnahme vorgesehenen Gegenflächen ausgebildet ist. Dadurch kann eine exakte Halterung der Messvorrichtung erreicht werden, die der Halterung eines zu
bedruckenden Behälters bzw. einer Behälterhalteeinrichtung an der Druckstation entspricht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Aufnahmehalterung zur eingespannten Halterung zwischen einer oberen und einer unteren Fixiereinrichtung der
Behälterhalteeinrichtung ausgebildet. Die Behälterhalteeinrichtung ist dabei vorzugsweise Bestandteil der Druckstation. Dadurch kann die Messvorrichtung an der Druckstation lagegenau fixiert und vorzugsweise auch zentriert gehalten werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Aufnahmehalterung zumindest ein oberes und ein unteres freies Ende auf, wobei das obere freie Ende an einen Halte- und Zentriertulpe der Behälterhalteeinrichtung und das untere Ende an eine
Aufstellfläche der Behälterhalteeinrichtung angepasst ist. Dadurch wird erreicht, dass die Messvorrichtung exakt zwischen dem Halte- und Zentriertulpe und der Aufstellfläche insbesondere durch Einspannen gehalten wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Aufnahmehalterung zur hängenden Halterung der Aufnahmeeinrichtung ausgebildet. Beispielsweise ist die
Aufnahmehalterung in eine oberhalb des Druckkopfs vorgesehene Aufnahme einbringbar und wird vorzugsweise lediglich durch Einbringung in diese Aufnahme an der Druckstation gehalten. Die Aufnahmeeinrichtung kann dabei unterseitig von der Aufnahmehalterung abstehen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Aufnahmehalterung eine
Referenzfläche auf, die mit einer an der Druckstation vorgesehenen, komplementär ausgebildeten Gegenfläche, vorzugsweise einer an der Aufnahme für die
Behälterhalteeinrichtung ausgebildeten Gegenfläche zusammenwirkt. Dadurch kann eine formangepasste Aufnahme der Aufnahmehalterung an der Druckstation erreicht werden. Diese Gegenfläche bildet vorzugsweise ebenfalls eine
Anlagefläche für eine Behälterhalteeinrichtung, mittels der ein zu bedruckender Behälter während dessen Bedruckung fixiert ist. Damit können bei Kalibrierung des Druckkopfs basierend auf den durch die Aufnahmeeinrichtung erfassten
Messinformationen Fertigungstoleranzen im Bereich der Aufnahme berücksichtigt werden.
Idealerweise werden mindestens eine radiale und eine axiale Referenzfläche vorgesehen, wobei
- die radiale Referenzfläche die Entfernung zw. insb. dem Druckkopf und der Aufnahmeeinrichtung festlegt und wobei
- die axiale Referenzfläche die vertikale Lage der Aufnahmehalterung bzw. der Aufnahmeeinrichtung festlegt,
dies jeweils im Zusammenwirken mit den entsprechenden Gegenflächen der Druckstation oder des Druckmoduls.
Die axiale Referenzfläche kann bspw. als ein Absatz oder eine Auflagekante ausgeformt sein und die radiale Referenzfläche bspw. als konkaver Kreisausschnitt als Gegenkontur zur konvexen Oberflächenkontur der Aufnahmehalterung.
Im Falle von kugel-, kegel- oder stumpfartigen Zentrierelementen sind die
Referenzflächen entsprechend auf den Zentrierelementen angeordnet bzw. fallen dort zu einer einzigen Referenzfläche zusammen, die sphärisch geformt ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Aufnahmeeinrichtung eine Kamera, vorzugsweise eine 3D-Kamera oder ein Laserscanner, vorzugsweise ein SD- Laserscanner. Durch diese Messeinrichtungen werden Messinformationen bezüglich der Oberflächen des positionsveränderlichen Bauteils in der Druckstation ermittelt, die Informationen über die örtliche Lage, insbesondere die
dreidimensionale Lage des positionsveränderlichen Bauteils enthalten. Basierend auf diesen Messinformationen können Lagekorrekturgrößen als
Kalibrierungsinformationen ermittelt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Satzes von Messinformationen ausgebildet, die während der Bewegung des positionsveränderlichen Bauteils ermittelt werden. Damit ist es möglich,
Messinformationen aufzunehmen, die Informationen über die Bewegungsbahn des
positionsveränderlichen Bauteils enthalten. Dadurch kann vorteilhafterweise eine exaktere Kalibrierung der Druckstation vorgenommen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das positionsveränderliche Bauteil der Druckkopfträger oder ein Bereich des Druckkopfs. Der Druckkopfträger kann beispielsweise eine in unterschiedliche Raumrichtungen verschiebbare und/oder eine um zumindest eine Schwenkachse verschwenkbare Druckkopfhalterung sein. Durch Aufnahme von Messinformationen am Druckkopfträger bzw. am Druckkopf selbst können für die Ermittlung von Kalibrierungsinformationen notwendige
Messinformationen erhalten werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das positionsveränderliche Bauteil zumindest eine Druckkopfdüse oder eine Referenzfläche des Druckkopfs. Die Druckkopfdüse stellt den Abgabepunkt der Druckfarbe bzw. Drucktinte dar und bildet damit einen idealen, von der Messeinrichtung zu erfassenden Messpunkt. Abhängig vom verwendeten Druckkopftyp kann eine Fläche beispielsweise am Gehäuse des Druckkopfs oder im Bereich der Druckkopfdüsen vorgesehen sein, die als zu erfassende Referenzfläche genutzt werden kann, um Messinformationen zu ermitteln. Durch Verwendung dieser zu erfassenden Messpunkte kann eine optimierte Kalibrierung des Druckkopfs erreicht werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Messvorrichtung Teil eines Messsystems, wobei das Messsystem eine Rechnereinheit umfasst, die zum Empfang der von der Schnittstelle bereitgestellten Messinformationen und zur Ermittlung von
Kalibrierinformationen basierend auf den Messinformationen ausgebildet ist.
Dadurch können basierend auf den ermittelten Messinformationen Stellgrößen abgeleitet werden, um die der Druckkopf verstellt werden muss, um eine optimale Bedruckung der Behälter zu erreichen. Beispielsweise können die
Kalibrierinformationen die Bewegungsrichtung und den Betrag der nötigen
Bewegung angeben, um von einer Ist-Position in eine Soll-Position zu gelangen. Hierzu können an der den Druckkopf bewegenden Mechanik ein oder mehrere Encoder vorgesehen sein, mittels denen sich entweder eine absolute Position (Absolutencoder) oder eine relative Position (relativ zu einem Bezugspunkt,
beispielsweise einer Referenzmarke oder einer Endstellung) ermitteln lässt. Damit lässt sich der Druckkopf exakt in eine gewünschte Sollposition verfahren. Auch andere, aus dem Stand der Technik bekannte Positionierverfahren sind möglich. Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Messsystem. Das Messsystem umfasst eine Messvorrichtung, eine Rechnereinheit, und eine
Schnittstelle, insbesondere eine Überragungsschnittstelle. Die Messvorrichtung ist gemäß einem der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet. Die
Rechnereinheit ist zum Empfang der von der Aufnahmeeinrichtung bereitgestellten Messinformationen und zur Ermittlung von Kalibrierinformationen basierend auf den Messinformationen ausgebildet. Die Schnittstelle ist zur Übertragung der
Kalibrierinformationen an eine die Kalibrierinformationen empfangende Einheit vorgesehen. Der wesentliche Vorteil des Messsystems besteht darin, dass der Druckkopf sehr exakt und zeitsparend unter Berücksichtigung von Fehlertoleranzen an der
Behälteraufnahme bzw. an der Aufnahme für eine Behälterhalteeinrichtung auf eine definierte Soll-Position kalibriert werden kann, und zwar ohne Rückschlüsse über ein Druckbild eines bedruckten Behälters.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Schnittstelle zur Kopplung mit einer in der Druckstation vorgesehenen Speichereinheit und zur Übertragung der
Kalibrierinformationen an diese Speichereinheit ausgebildet. Für den Fall, dass die Druckstation als austauschbares Druckmodul ausgebildet ist, kann die Vermessung des Druckmoduls nach dessen Erstfertigung oder nach einer Inspektion beim
Hersteller erfolgen. Die Kalibrierinformationen können dann in der Speichereinheit abgelegt werden. Nach dem Einbau des Druckmoduls in die Druckvorrichtung kann dann eine Kalibrierung des Druckmoduls anhand der Kalibrierinformationen vorgenommen werden. Weiterhin ist es möglich, dass die Druckstation bzw. das Druckmodul beispielsweise in gewissen Zeitabständen anhand der abgelegten Kalibrierinformationen neu kalibriert wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Schnittstelle zur Kopplung mit einer zentralen, mit einer Vielzahl von Druckstationen verbundenen Speichereinheit und zur Übertragung der Kalibrierinformationen an diese Speichereinheit ausgebildet. Damit können die Kalibrierinformationen sämtlicher Druckstationen einer
Druckvorrichtung zentral gespeichert werden, wobei eine Zuordnung der
Kalibrierinformationen zu einer definierten Druckstation zu erfolgen hat,
beispielsweise durch eine Kennung oder eine Adressierung. Als zentrale
Speichereinheit eignet sich idealerweise auch ein online verfügbarer Server oder so genannte Daten-Clouds.
Zu Kalibrierzwecken können dann die Kalibrierinformationen ausgelesen und die Druckstationen gemäß den ihnen zugeordneten Kalibrierinformationen kalibriert werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Aufnahmehalterung einen Port oder Aufnahmemöglichkeit und Datenschnittstelle für ein
auswechselbares, portables Speichermedium auf, wie bspw. einen USB-Stick (USB flash drive), Micro SD-Card, einen USB-Sicherheitsdongel oder dergleichen. Die Mess- und Kalibrierdaten werden dann auf diesen austauschbaren Speichermedien abgelegt, die ggf. auch getrennt von den Druckmodulen oder -Stationen gelagert, gesichert und/oder versendet werden können.
Somit kann ein Druckmodul nicht unbefugt ohne das dazugehörige portable
Speichermedium bzw. die entsprechende Aufnahmehalterung in Betrieb genommen werden. Auf dem portablen Speichermedium sind neben den Mess- und
Kalibrierungsdaten vorteilhafterweise noch weitere geeignete Daten insb. zum Druckmodul und/oder der Druckstation abgelegt.
Bei einer Variante hiervon werden die Mess- und Kalibrierdaten für einen Anzahl von Druckmodulen oder -Stationen auf nur einem der portablen Speichermedien abgelegt, wobei nur eine Aufnahmeeinheit oder die Druckvorrichtung selbst eine Aufnahmemöglichkeit und Schnittstelle für dieses Speichermedium hat.
Der Datenübertrag vom Messsystem auf den portablen Speicher erfolgt dabei in bekannter Art und Weise unmittelbar am Messsystem bzw. Aufnahmehalterung oder nachgeschaltet von einer zentralen Steuer- und Rechnereinheit aus. Natürlich können die Messwerte alleinig oder auch zusätzlich in der Steuer- oder Speichereinheit der Druckvorrichtung, der Druckstationen oder auf einem zentralen Server gespeichert und bereitgestellt werden, hier insb. auch in einer online verfügbare Cloud. Ein online verfügbarer Speicherplatz bietet insb. die Vorteile, dass eine einfache Verfügbarkeit der Daten gegeben ist, was neben dem Einbau von Modulen auch für die Chargenverfolgung und das Qualitätsmanagement vorteilhaft ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Schnittstelle zur unmittelbaren
Übertragung der Kalibrierinformationen an einen Aktuator der Druckstation oder eine mit diesem Aktuator verbundene Steuereinheit ausgebildet. Dadurch kann der Druckkopf unter direkter Verwendung der vom Messsystem bereitgestellten
Kalibrierinformationen kalibriert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Messsystem zur Bereitstellung von Kalibrierinformationen zur Kalibrierung des Druckkopfs auf eine absolute
Sollposition oder auf eine relative Sollposition, die eine Relativpositionierung eines Druckkopfs relativ zu einem Bereich der Behälterhalteeinrichtung oder einem
Bereich der Aufnahme für eine Behälterhalteeinrichtung angibt, ausgebildet. Damit können sämtliche Druckstationen eines Rotors oder sämtliche Druckstationen mehrerer Rotoren (beispielsweise bei einem auf mehrere Rotoren verteilten
Mehrfarbendruck) zumindest relativ zueinander derart kalibriert werden, dass die Anordnung mehrerer Teildruckbilder (die von Druckstationen an unterschiedlichen Rotoren erzeugt werden) möglichst exakt erfolgt, so dass ein optisch einwandfreies, scharfes Gesamtdruckbild aus den übereinanderliegenden Teildruckbildern entsteht.
Für den Fall, dass eine Druckstation mehrere Druckköpfe enthält, kann die
Messvorrichtung bzw. das Messsystem zur Kalibrierung dieser Druckköpfe relativ zueinander verwendet werden. Zuletzt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Kalibrierung von zumindest einer einen Druckkopf aufweisenden Druckstation umfassend folgende Schritte:
- Bereitstellen einer Messvorrichtung, wobei die Messvorrichtung zur Erfassung von Messinformationen eines positionsveränderlichen Bauteils der Druckstation ausgebildet ist;
- Einbringen der Messvorrichtung in eine an der Druckstation
vorgesehene Behälterhalteeinrichtung oder Anbringung der Messvorrichtung an eine an der Druckstation vorgesehene Aufnahme für eine Behälterhalteeinrichtung;
- Erfassen von Messinformationen des positionsveränderlichen Bauteils durch eine in der Messvorrichtung vorgesehene Aufnahmeeinrichtung; und
- Kalibrieren des Druckkopfs basierend auf den erfassten
Messinformationen . Unter Behälter im Sinne der Erfindung werden sämtliche Behälter verstanden, insbesondere Flaschen, Dosen etc. ... Speicherung, analog 1 1 107 DE dezentral, genauer, ....
Der Ausdruck„im Wesentlichen" bzw.„etwa" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten
Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren
Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 beispielhaft eine Druckvorrichtung in einer schematischen Draufsicht- Darstellung; Fig. 2 beispielhaft eine an der Druckvorrichtung anzuordnende Druckstation als Druckmodul in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 3 beispielhaft eine in einer Behälterhalteeinrichtung einer Druckstation gehaltenen Messanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung;
Fig. 4 beispielhaft eine modulartige Messanordnung zur Anordnung an einer
Aufnahme der Druckstation gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung;
Fig. 5 beispielhaft eine modulartige Messanordnung zur Anordnung an einer Aufnahme der Druckstation gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung; Fig. 6 beispielhaft eine modulartige Messanordnung zur Anordnung an einer
Aufnahme der Druckstation gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung;
Fig. 7 beispielhaft eine Anordnung eines Messsystems vor einer Druckstation in einer schematischen Draufsicht-Darstellung; und
Fig. 8 beispielhaft ein mit einer zentralen Speichereinheit verbundenes
Messsystem in einer schematischen Darstellung.
In Figur 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Druckvorrichtung umlaufender Bauart zum Bedrucken von Flaschen oder dergleichen Behältern gezeigt. Die
Druckvorrichtung 1 weist eine Vielzahl von Druckstationen 3 auf, an denen jeweils zumindest ein Druckkopf 2 vorgesehen ist. Die Druckköpfe 2 sind insbesondere nach dem Tintenstrahl- oder Ink-Jet-Prinzip arbeitende digitale Druckköpfe 2. Die Druckköpfe 2 weisen jeweils eine Vielzahl von Düsen auf, die an jedem Druckkopf 3 beispielsweise in einer Reihe in vertikaler Richtung aufeinander folgend vorgesehen und individuell elektrisch ansteuerbar sind. Das Ausbringen der Druckfarbe bzw. Drucktinte an den Düsen erfolgt durch entsprechende Ansteuerung von Elektroden oder Piezo-Elementen.
Mehr im Detail besteht die Druckvorrichtung 1 bei der dargestellten
Ausführungsform aus einem um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend, vorzugsweise kontinuierlich umlaufend antreibbaren Rotor 7, an dessen Umfang eine Vielzahl von Druckstationen 3 gebildet sind. Vorzugsweise ist jeder
Druckstation 3 jeweils zumindest ein Druckkopf 2 zugeordnet, der zusammen mit der jeweiligen Druckstation 3 bewegt wird. Die zu bedruckenden Behälter werden den Druckstationen 3 über einen Behältereinlauf 8 zugeführt und anschließend zusammen mit dem dieser Druckstation 3 zugeordneten Druckkopf 2 bewegt, wobei vorzugsweise während dieser Bewegung die Bedruckung des Behälters 2 erfolgt. Die bedruckten Behälter 2 werden der jeweiligen Druckstation 3 an einem
Behälterauslauf 9 entnommen. Das Bedrucken der Behälter an den Druckstationen 3 erfolgt beispielsweise zeilenweise durch Relativbewegung des Behälters zum Druckkopf 2, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform dadurch, dass jeder mit seiner Behälterachse in vertikaler Richtung, d.h. parallel zur Drehachse des Rotors 7 orientierte Behälter während des Bedruckens um seine Behälterhochachse gesteuert gedreht wird.
Die Druckstationen 3 können am Rotor 7 durch einzelne umfangsseitig verteilt angeordnete Funktionselemente gebildet sein, wobei beispielsweise jeweils zumindest ein Druckkopf 2 und ein Behälterträger, der zur Aufnahme jeweils eines
Behälters ausgebildet ist, eine Druckstation 3 bilden. Ferner können weitere
Funktionselemente, beispielsweise Mittel zum Aushärten der Druckfarbe bzw.
Drucktinte etc. an den jeweiligen Druckstationen 3 vorgesehen sein. Alternativ können die umfangsseitig am Rotor 7 vorgesehenen Druckstationen 3 jeweils durch ein Druckmodul gebildet werden, das als solches in Gänze austauschbar am Rotor 8 vorgesehen ist. Jedes Druckmodul weist dabei ein Gehäuse oder zumindest eine Tragstruktur auf, in/an dem/der sämtliche zur Funktion der Druckmodule notwendige Funktionselemente angeordnet sind, beispielsweise zumindest ein Druckkopf 2 und zumindest eine Behälterhalteeinrichtung für einen Behälter oder Mittel zum Halten- und Wiederfreigeben einer solchen Behälterhalteeinrichtung. Die
Behälterhalteeinrichtung ist zur lagegenauen Positionierung des Behälters relativ zum Druckkopf 2 vorgesehen.
Figur 2 zeigt beispielhaft eine Druckstation 3 in Form eines Druckmoduls 30. Das Druckmodul 30 weist, wie zuvor beschrieben einen Druckkopf 2 mit Druckkopfdüsen 2.1 auf. Ferner ist an dem Druckmodul 30 eine Aufnahme 5 für eine
Behälterhalteeinrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen. Alternativ kann die
Behälterhalteeinrichtung auch Bestandteil des Druckmoduls 30 sein. Um eine hochgenaue Bedruckung des Behälters ermöglichen zu können, ist es notwendig, den zumindest einen Druckkopf 2 jeder Druckstation 3 zu kalibrieren, damit dieser Druckkopf 2 eine gewünschte Position, nachfolgend Sollposition bezeichnet, beim Bedrucken einnimmt. Insbesondere ist es notwendig, dass der Druckkopf 2 eine definierte Sollposition relativ zu der Behälterhalteeinrichtung einnimmt, mittels der bei einem Druckvorgang der zu bedruckende Behälter während der Bedruckung gehalten, zentriert und vorzugsweise auch um dessen Behälterhochachse gedreht wird.
Fig. 3 zeigt eine an einer Druckstation 3 angeordnete Messvorrichtung 10 in einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Druckstation 3 weist neben einem Druckkopf 2 eine Behälterhalteeinrichtung 4 auf, mittels der ein Behälter während der Bedruckung gehalten und zentriert wird. Die Behälterhalteeinrichtung 4 ist im gezeigten
Ausführungsbeispiel zur ober- und unterseitigen Halterung bzw. Fixierung eines
Behälters ausgebildet. Sie weist eine obere Fixiereinrichtung 4.1 und eine untere Fixiereinrichtung 4.2 auf. Die obere Fixiereinrichtung 4.1 kann beispielsweise als Zentriertulpe und die untere Fixiereinrichtung 4.2 als Behälterträger bzw.
Behälterteller ausgebildet sein. Durch eine Bewegung der oberen und unteren Fixiereinrichtung 4.1 , 4.2 relativ zueinander kann der Behälter eingespannt zwischen diesen Fixiereinrichtungen 4.1 , 4.2 gehalten werden.
Die zur Vermessung der Druckstation 3 ausgebildete Messvorrichtung 10 weist zumindest eine Aufnahmeeinrichtung 1 1 auf, mittels der Messinformationen eines positionsveränderlichen Bauteils der Druckstation 3 aufnehmbar sind. Die
Aufnahmeeinrichtung 1 1 kann insbesondere eine Kamera oder ein Scanner, insbesondere ein Laserscanner sein. Mittels dieser Aufnahmeeinrichtung 1 1 lassen sich mehrdimensionale Messinformationen, insbesondere dreidimensionale
Messinformationen ermitteln. Ferner weist die Messvorrichtung 10 eine
Aufnahmehalterung 13 auf, mittels der die Aufnahmeeinrichtung 1 1 in der
Behälterhalteeinrichtung 4 fixierbar ist. Die Aufnahmehalterung 13 weist
beispielsweise einen oberen Abschnitt 13.1 auf, der an die obere Fixiereinrichtung 4.1 angepasst ist. Beispielsweise kann dieser an die Zentriertulpe der
Behälterhalteeinrichtung 4 formangepasst sein. Ferner weist die Aufnahmehalterung 13 einen unteren Abschnitt 13.2 auf, der an die untere Fixiereinrichtung 4.2, beispielsweise den Behälterträger bzw. Behälterteller angepasst ist. Somit lässt sich die Messvorrichtung 10 analog zu einem zu bedruckenden Behälter in der
Behälterhalteeinrichtung 4 einspannen. Die Messvorrichtung 10 kann dabei derart zwischen der oberen und unteren Fixiereinrichtung 4.1 , 4.2 eingespannt gehalten werden, dass die
Aufnahmeeinrichtung 1 1 dem Druckkopf 2 bzw. dessen Druckkopfträger 6 gegenüberliegt, so dass Bereiche des Druckkopfs 2 bzw. des Druckkopfträgers 6 durch die Aufnahmeeinrichtung 1 1 aufgenommen werden können.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Messvorrichtung 10, und zwar für Druckstationen 3, die zur Aufnahme und
Halterung einer Behälterhalteeinrichtung 4 mit daran angeordnetem Behälter
ausgebildet sind. Die Druckstationen weist hierbei eine Aufnahme 5 auf, an der eine Behälterhalteeinrichtung 4 lösbar befestigbar ist. Die lösbare Befestigung kann beispielsweise mittels eines Elektromagneten erfolgen. Die Behälterhalteeinrichtung 4 kann beispielsweise vergleichbar zu der in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 041 527 A1 offenbarten Behälterhalteeinrichtung ausgebildet sein, wobei der Inhalt dieser Patentanmeldung vollumfänglich zum Gegenstand dieser
Anmeldung gemacht wird. Beispielsweise kann die Behälterhalteeinrichtung 4 einen Träger bzw. ein Gehäuse aufweisen, der/das lösbar an einer an der Druckstation 3 vorgesehenen Aufnahme 5 fixierbar ist. Durch diese Behälterhalteeinrichtung 4 kann ein Behälter gehalten bzw. fixiert werden, beispielsweise durch eine ober- und unterseitig eingespannte Halterung oder durch eine hängende Halterung an der Behältermündung. Die Behälterhalteeinrichtung 4 kann beispielsweise von einer Druckstation zu einer in Transportrichtung der Behälter folgenden Druckstation weitergegeben werden, um beispielsweise einen Mehrfarbendruck zu realisieren.
Zur Vermessung eines positionsveränderlichen Bauteils innerhalb der Druckstation kann eine Messvorrichtung 10 vorgesehen sein, die eine Aufnahmehalterung 13 aufweist, die dem Gehäuse bzw. dem Träger der Behälterhalteeinrichtung 4 entspricht und analog zu einer Behälterhalteeinrichtung 4 an der Druckstation 3 lösbar befestigbar ist. Beispielsweise kann die Aufnahmehalterung 13 eine obere Anlagefläche 13a und eine untere Anlagefläche 13b aufweisen, die mit
entsprechenden Referenzflächen an der Druckstation 3 zusammenwirken, um die Messvorrichtung 10 an der Druckstation 13 lösbar zu befestigen. An dieser
Aufnahmehalterung 13 kann wiederum eine Aufnahmeeinrichtung 1 1 vorgesehen sein, die derart ausgerichtet ist, dass das positionsveränderliche Bauteil erfassbar ist. Idealerweise ist mindestens eine der Anlageflächen 13a, 13b derart geformt, dass eine radiale und eine axiale Referenzfläche geformt wird, so dass im
Zusammenwirken mit den entsprechenden Gegenflächen der Druckstation 3 oder des Druckmoduls eine eindeutige radiale und axiale Lagebestimmung erfolgt.
Dies könnte (nicht dargestellt) als axiale Referenzfläche ein Absatz oder eine Auflagekante sein und als radiale Referenzfläche eine konvexe Oberflächenkontur
der Aufnahmehalterung 13, die an einer formschlüssigen, konkaven Gegenkontur der Druckstation 3 anlegbar ist.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen weitere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung 10, wobei die Aufnahmeeinrichtung 1 1 dieser Messvorrichtungen 10 hängend vor dem aufzunehmenden, positionsveränderlichen Bauteil durch die Aufnahmehalterung 13 gehalten werden. Die Aufnahmehalterung 13 kann dabei analog zu einer Behälterhalteeinrichtung 4 ausgebildet sein, die für eine hängende Halterung eines Behälters zum Bedrucken desselben ausgebildet ist. Hierzu kann im oberen Bereich der Druckstation 3 eine Aufnahme 5 vorgesehen sein, in die die Aufnahmehalterung 13 zur lösbaren Fixierung einbringbar ist.
Insbesondere kann die Aufnahmehalterung 13 scheibenförmig oder puckförmig ausgebildet sein (Fig. 6). Vorzugsweise erfolgt lediglich eine Fixierung der
Aufnahmehalterung 13 an der Druckstation 3 oberhalb des Druckkopfs 2.
Hierfür ist die Aufnahme 5 und die Anlagefläche 13a bspw. analog zur
Ausführungsform nach Figur 4 ausgeformt, indem die Aufnahmehalterung 13 eine radiale und eine axiale Referenzfläche aufweist, durch einen Absatz oder eine Auflagekante als axiale Referenzfläche und eine entsprechende Oberflächenkontur, mit geeigneter Gegenkontur der Druckstation 3, als radiale Referenzfläche.
Die Aufnahme 5 kann vorzugsweise höhenverstellbar ausgebildet sein, um die Aufnahmeeinrichtung 1 1 in einer gewünschten Höhe vor dem
positionsveränderlichen Bauteil positionieren zu können.
Sämtliche vorher beschriebene Ausführungsbeispiele für die Messvorrichtung 10 bieten den entscheidenden Vorteil, dass die Aufnahmeeinrichtung 1 1 durch die Aufnahmehalterung 13 analog zu einem Behälter bzw. analog zu einer
Behälterhalteeinrichtung 4 gegenüber dem positionsveränderlichen Bauteil, insbesondere dem Druckkopf 2 gehalten wird, so dass durch die
Aufnahmeeinrichtung 1 1 Fertigungstoleranzen, die im Bereich der Aufnahme für
den Behälter bzw. für die Behälterhalteeinrichtung 4 liegen, bei der Aufnahme von Messinformationen und damit auch zur nachfolgenden Kalibrierung des
positionsveränderlichen Bauteils berücksichtigt werden können. Fig. 7 zeigt ein Messsystem 20 zur Kalibrierung eines Druckkopfs 2 einer
Druckstation 3, die beispielsweise als Druckmodul 30 gemäß Fig. 2 ausgebildet ist. Das Messsystem 20 kann jedoch auch zur Vermessung und Kalibrierung einer nicht modulartigen Druckstation 3, die aus mehreren am Rotor 6 angeordneten Einzelkomponenten besteht (siehe Fig. 1 ) verwendet werden.
Das Messsystem 20 umfasst zumindest eine Messvorrichtung 10 mit einer
Aufnahmeeinrichtung 1 1 , eine Rechnereinheit 21 und eine Schnittstelle 22, die vorzugsweise eine Übertragungsschnittstelle ist. Das Messsystem 20 beruht auf einem optischen Messverfahren zur Lagevermessung eines positionsveränderlichen Bauteils der Druckstation 3. Dieses positionsveränderliche Bauteil kann
beispielsweise der Druckkopf 2 selbst bzw. eine Einrichtung zur Halterung des Druckkopfs 2 sein. Diese Einrichtung wird im Folgenden Druckkopfträger 6 bezeichnet. Die Aufnahmeeinrichtung 1 1 des Messsystems 20 ist zur Erfassung von Messinformationen des positionsveränderlichen Bauteils innerhalb der Druckstation 3 ausgebildet. Sie kann beispielsweise durch eine Kamera, insbesondere eine SD- Kamera oder einen Laserscanner, beispielsweise einen 3D-Laserscanner gebildet sein. Die Aufnahmeeinrichtung 1 1 ist insbesondere zur Aufnahme von
mehrdimensionalen, insbesondere zwei- oder dreidimensionalen Lageinformationen des positionsveränderlichen Bauteils ausgebildet. So liefert beispielsweise ein 3D- Laserscanner dreidimensionale Punktwolken und somit ein vollständiges
mehrdimensionales Abbild des positionsveränderlichen Bauteils oder zumindest eines Abschnitt des Bauteils, der als Messpunkt dient. Anhand der Punktwolke können beispielsweise geometrische Größen wie z.B. Längen und Winkel bestimmt werden. Im Falle der Verwendung einer 3D-Kamera als Aufnahmeeinrichtung 1 1 werden Bildinformationen enthalten, die eine geometrische Vermessung der aufgenommenen Bauteile der Druckstation 3 ermöglichen.
Vorzugsweise werden die Messinformationen bei Bewegung des
positionsveränderlichen Bauteils aufgenommen. Das Bauteil kann beispielsweise in unterschiedliche Raumrichtungen verfahrbar sein, beispielsweise in zueinander orthogonal stehende Raumrichtungen (x-y-z-Richtung). Des Weiteren kann das Bauteil zumindest um eine Schwenkachse verschwenkbar an der Druckstation 3 vorgesehen sein, beispielsweise um Schrägflächen (Behälterschulter) an einem Behälter bedrucken zu können. Vorzugsweise wird das positionsveränderliche Bauteil über dessen gesamten Verstellbereich verfahren und/oder verschwenkt. Während dieser Bewegung werden Messinformationen durch die
Aufnahmeeinrichtung 1 1 aufgenommen. Alternativ ist es möglich, dass lediglich Teilbereiche des Verstellbereichs abgefahren werden oder einzelne Stellen im Verfahrbereich angefahren werden und an diesen einzelnen Stellen
Messinformationen aufgenommen werden. Die durch die Aufnahmeeinrichtung 1 1 bereitgestellten Messinformationen werden an eine Rechnereinheit 21 des Messsystems 20 übertragen. Die Rechnereinheit 21 kann beispielsweise drahtgebunden oder drahtlos mit der Aufnahmeeinrichtung 1 1 gekoppelt sein. In einem Ausführungsbeispiel empfängt die Rechnereinheit 21 die Messinformationen und ermittelt aus diesen empfangenen Messinformationen einen Satz von Ist-Positionsdaten des vermessenen, positionsveränderlichen Bauteils. Dieser Satz von Ist-Positionsdaten enthält beispielsweise eine Vielzahl von
Positionswerten im dreidimensionalen Raum, insbesondere x-, y- und z- Koordinaten, an denen sich das positionsveränderliche Bauteil zu unterschiedlichen Zeitpunkten während der Vermessung befunden hat.
Ferner können in dem Messsystem 20 Soll-Positionsdaten hinterlegt sein, die Ziel- Positionswerte des positionsveränderlichen Bauteils nach der Kalibrierung angeben. In anderen Worten sind die Soll-Positionsdaten diejenigen Positionsdaten, an denen sich das positionsveränderliche Bauteil idealerweise, d.h. im kalibrierten Zustand befinden soll. Die Soll-Positionsdaten enthalten beispielsweise eine Vielzahl von Positionswerten im dreidimensionalen Raum, insbesondere x-, y- und z- Koordinaten, an denen sich das positionsveränderliche Bauteil bei Verstellung entlang des vorzugsweise mehrdimensionalen Verstellwegs befinden soll. Das
Messsystem 20 kann beispielsweise eine Speichereinheit aufweisen, in dem die Soll-Positionsdaten hinterlegt sind.
Durch einen Vergleich der Ist-Positionsdaten mit den Soll-Positionsdaten können Kalibrierungsinformationen gewonnen werden, die zur Kalibrierung des Druckkopfs 2 verwendet werden können. Beispielsweise werden die Abweichungen zwischen den Ist-Positionsdaten und den Soll-Positionsdaten ermittelt und basierend auf den Abweichungen Kalibrierungsinformationen, beispielsweise in Form von
Versteilgrößen ermittelt, basierend auf denen der Druckkopf 2 verstellt werden muss, um dessen Kalibrierung zu erreichen. Die Kalibrierungsinformationen bzw. die Versteilgrößen werden vorzugsweise durch die Recheneinheit 21 ermittelt.
Vorzugsweise kann die Rechnereinheit 21 zur Durchführung einer
Optimierungsroutine ausgebildet sein, um basierend auf einer Vielzahl von
Positionswerten in den Ist-Positionsdaten und von Positionswerten in den Soll- Positionsdaten die zur Kalibrierung des Druckkopf 2 am besten geeigneten
Versteilgrößen zu ermitteln. Die Versteilgrößen können beispielsweise angeben, um welchen Betrag und in welche Richtung das positionsveränderliche Bauteil verfahren bzw. verschwenkt werden muss. Die gewonnenen Kalibrierungsinformationen bzw. die Versteilgrößen werden durch das Messsystem 20 an der Schnittstelle 22 bereitgestellt.
Die Kalibrierung des Druckkopfs 2 basierend auf den Kalibrierungsinformationen kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. In einem ersten Ausführungsbeispiel können die Kalibrierungsinformationen direkt an die jeweilige Druckstation 3 übertragen und damit eine Kalibrierung des Druckkopfs 2 vorgenommen werden. Beispielsweise werden Aktuatoren, insbesondere motorische Antriebe, die eine Verstellung der Position des Druckkopfs 2 in der Druckstation 3 bewirken, basierend auf den Kalibrierungsinformationen angesteuert, so dass der Druckkopf 2 in eine kalibrierte Position verfahren wird. Es kann auch eine Zwischenspeicherung in einer Speichereinheit des Messsystems 20 vorgenommen werden.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird, wie in Figur 3 gezeigt, die Kalibrierungsinformation in einer der Druckstation 3 zugeordneten Speichereinheit 3.1 abgespeichert. Dies ist insbesondere bei als auswechselbare Druckmodule 30 ausgebildeten Druckstationen 3 vorteilhaft. Durch die in der Druckstation 3 bzw. im Druckmodul 30 abgespeicherte Kalibrierungsinformation ist es möglich, dass jede Druckstation 3 sich ohne Zugriff auf eine zentrale Speichereinheit kalibriert.
Beispielsweise können Kalibrierungsinformation nach einer Wartung bzw.
Instandsetzung von Komponenten eines Druckmoduls 30 durch das Messsystem 20 fernab von dem Aufstellort der Vorrichtung 1 bestimmt und in dem Druckmodul 30 abgespeichert werden. Die eigentliche Kalibrierung findet anschließend nach dem Verbinden des Druckmoduls 30 mit an dem Rotor 7 vorgesehenen Anschlussstellen statt. In anderen Worten wird der Druckkopf 2 des jeweiligen Druckmoduls 30 nach dem Anbringen des Druckmoduls 30 an den Rotor 7 basierend auf den in der Speichereinheit 3.1 abgelegten Kalibrierungsinformationen kalibriert.
In einem dritten Ausführungsbeispiel wird, wie in Figur 8 gezeigt, die
Kalibrierungsinformation in einer der Druckvorrichtung 1 zugeordneten
Speichereinheit 23 abgespeichert. Die der Druckvorrichtung 1 zugeordnete
Speichereinheit 23 kann insbesondere eine zentrale Speichereinheit sein, die mit sämtlichen Druckstationen 3 der Druckvorrichtung 1 gekoppelt ist, so dass in dieser Speichereinheit 23 den jeweiligen Druckstationen 3 zugeordnete
Kalibrierungsinformationen ablegbar sind. Bei Bedarf, beispielsweise bei der Inbetriebnahme der Druckvorrichtung 1 oder aber auch bei einer
Zwischenkalibrierung können die Kalibrierungsinformationen ausgelesen und an die jeweiligen Druckstationen 3 übertragen werden, so dass diese basierend auf den Kalibrierungsinformationen die Kalibrierung der Druckköpfe 2 vornehmen können. Alternativ kann die Speichereinheit 23 auch im Messsystem 20 vorgesehen sein bzw. diesem Messsystem 20 zugeordnet sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Vermessung bzw. Kalibrierung der Druckstation 3 in mehreren Schritten vollzogen. Dadurch kann eine höhere Genauigkeit bei der Druckstationskalibrierung erreicht werden. Die Vermessung kann insbesondere in zwei getrennten Schritten durchgeführt werden. In einem
ersten Schritt wird beispielsweise die Lage des Druckkopfträgers 6, mittels dem der Druckkopf 2 positionsveränderlich in der Druckstation 3 gehalten ist, vermessen, und zwar bei Bewegung desselben über einen Teil dessen Verstellbereichs oder über den gesamten Verstellbereich. Diese Vermessung des Druckkopfträgers 6 kann vorzugsweise bei demontiertem Druckkopf 2 erfolgen. Während des ersten Schritts wird damit ein erster Satz von Messinformationen erhalten, der
Informationen über die Ist-Position des Druckkopfträgers 6 in unterschiedlichen Verstellpositionen enthält. Dieser erste Satz von Messinformationen kann
beispielsweise in der zentralen Speichereinheit 23 oder der der Druckstation 3 zugeordneten Speichereinheit 3.1 abgelegt werden.
Anschließend bzw. im zeitlichen Versatz zu dem ersten Vermessungsschritt wird ein zweiter Vermessungsschritt durchgeführt, bei dem die Lage des Druckkopfs 2 vermessen wird, und zwar bei Bewegung desselben über einen Teil dessen
Verstellbereichs oder über den gesamten Verstellbereich. In anderen Worten ist zwischen dem ersten Vermessungsschritt und dem zweiten Vermessungsschritt ein Einbau des Druckkopfs 2 auf den Druckkopfträger 6 erfolgt. Bei der Vermessung des Druckkopfs 2 kann, wie zuvor beschrieben, ein bestimmter Bereich des
Druckkopfs 2 als Bezugspunkt gewählt werden, beispielsweise eine Referenzfläche des Druckkopfs 2 oder eine Druckkopfdüse 2.1 . Die Berechnung der
Kalibrierungsinformationen erfolgt anschließend basierend auf den
Messinformationen, die im ersten Vermessungsschritt und im zweiten
Vermessungsschritt erhalten wurden. Bei dem vorbeschriebenen zweistufigen Messverfahren können beide
Vermessungsschritte oder auch nur ein Vermessungsschritt, beispielsweise der zweite Vermessungsschritt durch eine vorbeschriebene Messvorrichtung 10 durchgeführt werden. Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass eine Vielzahl von Änderungen oder Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste
1 Druckvorrichtung
2 Druckkopf
2.1 Druckkopfdüse
3 Druckstation
3.1 Speichereinheit
4 Behälterhalteeinrichtung
4.1 obere Fixiereinrichtung
4.2 untere Fixiereinrichtung
5 Aufnahme
6 Druckkopfträger
7 Rotor
8 Behältereinlauf
9 Behälterauslauf
10 Messvorrichtung
1 1 Aufnahmeeinrichtung
12 Schnittstelle
13 Aufnahmehalterung
13a obere Anlagefläche
13b untere Anlagefläche
13.1 oberer Abschnitt
13.2 unterer Abschnitt
14 Rechnereinheit
20 Messsystem
21 Rechnereinheit
22 Schnittstelle
23 Speichereinheit
30 Druckmodul
MA Maschinenachse
Claims
Patentansprüche
1 . Messvorrichtung zur Vermessung einer zumindest einen Druckkopf (2)
aufweisenden Druckstation (3), bei der der Druckkopf (2) in seiner Position verstellbar insbesondere motorisch verstellbar an der Druckstation (3) gehalten ist, wobei die Messvorrichtung (10) folgendes umfasst:
- zumindest eine Aufnahmeeinrichtung (1 1 ), die zur Erfassung von
Messinformationen eines positionsveränderlichen Bauteils der
Druckstation (3) ausgebildet ist;
- eine Schnittstelle (12) zur Übertragung der erfassten
Messinformationen; und
- eine Aufnahmehalterung (13), die zur Einbringung in eine an der
Druckstation (3) vorgesehene Behälterhalteeinrichtung (4) oder zur Einbringung in eine an der Druckstation vorgesehene Aufnahme (5) für eine Behälterhalteeinrichtung (4) ausgebildet ist, um die
Aufnahmeeinrichtung (1 1 ) an einer definierten Position relativ zum positionsveränderlichen Bauteil zu halten.
2. Messvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Aufnahmehalterung (13) zur lösbaren Befestigung in der
Behälterhalteeinrichtung (4) oder in der Aufnahme (5) für eine
Behälterhalteeinrichtung (4) ausgebildet ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Aufnahmehalterung (13) zur eingespannten Halterung zwischen einer oberen und einer unteren Fixiereinrichtung (4.1 , 4.2) der Behälterhalteeinrichtung (4) ausgebildet ist.
4. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Aufnahmehalterung (13) zumindest ein oberes und ein unteres freies Ende aufweist, wobei das obere freie Ende an einen Halte- und Zentriertulpe der Behälterhalteeinrichtung (4) und das untere Ende an eine Aufstellfläche der Behälterhalteeinrichtung (4) angepasst ist.
5. Messvornchtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmehalterung (13) zur hängenden Halterung der Aufnahmeeinrichtung (1 1 ) ausgebildet ist.
6. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Aufnahmehalterung (13) eine Referenzfläche aufweist, die mit einer an der Druckstation (3) vorgesehenen, komplementär ausgebildeten Gegenfläche, vorzugsweise einer an der Aufnahme (5) für die Behälterhalteeinrichtung (4) ausgebildeten Gegenfläche zusammenwirkt.
7. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (1 1 ) eine Kamera oder ein Laserscanner ist.
8. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (1 1 ) zur Aufnahme eines Satzes von Messinformationen ausgebildet ist, die während der Bewegung des positionsveränderlichen Bauteils ermittelt werden.
9. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das positionsveränderliche Bauteil der Druckkopfträger (6) oder ein Bereich des Druckkopfs (2) ist.
10. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das positionsveränderliche Bauteil zumindest eine Druckkopfdüse (2.1 ) oder eine Referenzfläche des Druckkopfs (2) ist.
1 1 . Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (10) Teil eines Messsystems (20) ist, wobei das Messsystem (20) eine Rechnereinheit (21 ) umfasst, die zum Empfang der von der Schnittstelle (12) bereitgestellten Messinformationen und
zur Ermittlung von Kalibrierinformationen basierend auf den
Messinformationen ausgebildet ist.
Messsystem zur Kalibrierung einer zumindest einen Druckkopf (2)
aufweisenden Druckstation (3), umfassend:
- eine Messvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche;
- eine Rechnereinheit (21 ), die zum Empfang der von der
Aufnahmeeinrichtung (1 1 ) bereitgestellten Messinformationen und zur Ermittlung von Kalibrierinformationen basierend auf den Messinformationen ausgebildet ist; und
- eine Schnittstelle (22), die zur Übertragung der Kalibrierinformationen
ausgebildet ist.
Messsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schnittstelle (22) zur Kopplung mit einer in der Druckstation (3) vorgesehenen Speichereinheit (3.1 ) und zur Übertragung der Kalibrierinformationen an diese Speichereinheit (3.1 ) ausgebildet ist.
Messsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schnittstelle (22) zur Kopplung mit einer zentralen, mit einer Vielzahl von Druckstationen verbundenen Speichereinheit (23) und zur Übertragung der Kalibrierinformationen an diese Speichereinheit (23) ausgebildet ist, wobei diese Speichereinheit (23) idealerweise Teil der Druckvorrichtung (1 ) oder Teil eines zentralen Servers und/oder eine Datencloud ist.
Messsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schnittstelle (22) zur unmittelbaren Übertragung der Kalibrierinformationen an einen Aktuator der Druckstation (3) oder eine mit diesem Aktuator verbundene Steuereinheit ausgebildet ist.
Messsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 15, ausgebildet zur
Bereitstellung von Kalibrierinformationen zur Kalibrierung des Druckkopfs (2) auf eine absolute Sollposition oder auf eine relative Sollposition, die eine
Relativpositionierung eines Druckkopfs (2) relativ zu einem Bereich der Behälterhalteeinrichtung (4) oder einem Bereich der Aufnahme (5) für eine Behälterhalteeinrichtung (4) angibt. 17. Verfahren zur Kalibrierung von zumindest einen Druckkopf (2) aufweisenden Druckstationen (3) umfassend folgende Schritte:
- Bereitstellen einer Messvorrichtung (10), wobei die Messvorrichtung zur Erfassung von Messinformationen eines positionsveränderlichen Bauteils der Druckstation (3) ausgebildet ist;
- Einbringen der Messvorrichtung (10) in eine an der Druckstation (3) vorgesehene Behälterhalteeinrichtung (4) oder Anbringung der
Messvorrichtung (10) an eine an der Druckstation (3) vorgesehene Aufnahme (5) für eine Behälterhalteeinrichtung (4);
- Erfassen von Messinformationen des positionsveränderlichen Bauteils durch eine in der Messvorrichtung (10) vorgesehene
Aufnahmeeinrichtung (1 1 ); und
- Kalibrieren des Druckkopfs (2) basierend auf den erfassten
Messinformationen .
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