用於在工件上製作圖案的設備的製作方法

2023-07-28 04:40:31 2

專利名稱：用於在工件上製作圖案的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1前序部分的用於在工件上製作圖案 的設備，所述工件優選至少部分由木頭、木質材料等構成。
背景技術：
例如從DE 100 31 030 B4已知上述類型的設備，該設備具有用於粗 略檢測附接至傳送設備或門架的待印刷工件的輪廓和厚度的傳感器。然 而，已發現利用這種設備印刷的工件其印刷圖像的質量通常較差。此外，在由本申請人提交但尚未公開的歐洲專利申請EP 05 009 326.9也涉及一種根據權利要求1前序部分的設備。發明內容因此，本發明的目的在於提供一種用於在工件上製作圖案的相同類 型的設備，該設備使印刷圖像的質量得到改善。根據本發明，該目的通過根據權利要求1的設備而實現。在從屬權 利要求中詳述了本發明的特別有利的改進。本發明基於以下發現，即工件中印刷的圖像質量低劣的首要原因 是，在公知設備中，印刷頭和工件未相對於彼此充分精確地定位，從而 以不精確的"配準"印刷。在一些情況下，這導致工件的某些區域被印 刷兩次或者產生"過噴"，即超過工件的自由邊緣進行印刷，使墨霧沉積 在工件的相鄰表面上。針對這一背景，本發明提供了一種檢測裝置，該檢測裝置布置並構 造成與噴墨印刷裝置成預定的固定關係，並且/或者至少在印刷過程中， 至少檢測噴墨印刷裝置與待製作圖案的相應工件的至少一個待製作圖案 的表面之間的距離。
考慮到改善相對定位的通常目的，本發明因此提供了兩種可選(也 可以組合)方案來解決上述問題。根據本發明，通過優化工件和印刷裝 置之間的相對定位，在任一情況下都可實現印刷圖像的改善。檢測裝置布置成與印刷裝置成預定的固定關係，該檢測裝置允許消 除例如由輸送裝置的輸送運動、溫度波動等引起的任何偏差，從而使相 對定位的精度顯著提高並因而使印刷質量顯著提高。同樣，根據本發明， 該檢測裝置不僅適用於對工件的輪廓或位置的檢測測量，而且還適用於 對其距印刷裝置的距離的檢測測量。因此，可相對於期望值來校正位置， 或者可針對檢測到的距離的實際值來改變印刷裝置的操作。儘管在本發明的範圍內，使用至少一個噴墨印刷裝置是優選的，然而還可以可選地或者附加地使用其他印刷裝置。在本發明的範圍內，原則上可以以靜止方式布置噴墨印刷裝置，並 可利用輸送裝置沿著所述印刷裝置來進給待製作圖案的工件。還可以使 印刷裝置可運動，或者可提供兩種方式的組合，即在印刷過程中，工件 和印刷裝置都利用輸送裝置運動。儘管在本發明的範圍內，檢測裝置可布置在任一期望位置，然而發 現對於印刷裝置的預定的固定關係而言，有利的是將檢測裝置至少部分 地布置在印刷裝置上。這極其有效地使可能的偏差最小，特別是在將檢 測裝置的傳感器(以後會被更詳細地檢查)布置在印刷裝置的噴嘴區域 中時更是如此。除了上述檢測裝置以外，根據本發明的改進，根據本發明的設備還 具有優選為靜止的粗略檢測裝置。這樣，可首先利用該粗略檢測裝置檢 測各個工件的輪廓和位置，然後可利用與印刷裝置成固定關係布置的(精 細)檢測裝置確定相當精確的相對位置。所述設備的這種兩級式構造允 許以高印刷質量快速操作。根據本發明的改進，所述檢測裝置和/或所述粗略檢測裝置均具有多 個傳感器，特別是距離傳感器。就此而言，特別有利的是將所述傳感器 中的至少一個布置成能夠繞至少一個軸線旋轉和/或移動。這樣做不僅可 以靈活地利用所述傳感器，而且所述傳感器的旋轉和/或移動使得能通過
多種測量來檢測最小或最大距離。對於檢測裝置相對於印刷裝置的預定的固定布置而言，本發明的改 進之處在於將所述傳感器中的至少一個布置在印刷裝置上。另一方面， 在所述粗略檢測裝置的情況下，優選的是將所述傳感器中的至少一個布 置在工件承載裝置上。這分別提供了適於相應(粗略)檢測裝置的目的 和用途的最優檢測結果。在傳感器布置在印刷裝置上的情況下，已發現有利的是將至少一個 傳感器布置成沿著從至少一個噴嘴噴射墨滴的方向進行檢測。這能夠最 優地計算檢測裝置的檢測結果以用於印刷操作。根據本發明的改進，還證明有利的是將至少一個傳感器通過可移動 和/或可樞轉的元件布置在印刷裝置上，並因此優選地能夠到達一位置， 在該位置，該傳感器在與從至少一個噴嘴噴射墨滴所沿的方向基本垂直 的方向上進行檢測。距離傳感器的可樞轉性或可移動性使其能用於進行 各種測量，例如用於純距離測量以及用於厚度測量，這從以下的詳細說 明中將更加清楚。本發明不對相應傳感器的類型和構造做任何具體限制。它們例如可 是超聲波傳感器、雷射指示器以及其他大量的傳感器。此外，本發明的 再一 目的在於使所述檢測裝置和/或所述粗略檢測裝置均具有至少一個圖 像檢測傳感器，所述圖像檢測傳感器優選布置在所述印刷裝置上。圖像 檢測傳感器的設置開闢了全新的可能性，這種可能性不僅包括為了進一 步操作而對工件的幾何形狀進行的檢測和計算，而且包括對工件的多個 其他特性，例如所施加的印刷圖像的性質和質量進行的檢測和計算。具 體地說，圖像檢測傳感器不僅以逐點的方式或者局部地檢測幾何數據， 而且獲得了包含大量信息並且可作為整體計算的圖像細節。這樣獲得的 信息不僅可用於上述相對定位，而且可用於校準印刷頭，從而在這一方 面也可進一步改善印刷結果的質量。為了使所述印刷頭對檢測裝置和/或粗略檢測裝置的檢測結果做出 快速且精確的響應，本發明的進一步改進之處在於至少所述印刷裝置的 噴嘴是可通過調整裝置(特別是壓電調整裝置)至少成組調整的。
根據本發明的改進，所述設備還包括至少一個梁狀引導裝置，特別是門架或旋臂(jib)。這種引導裝置特別適於安裝和引導印刷裝置，其中所述印刷裝置可例如沿該引導裝置的縱向運動，並且該引導裝置自身(例 如其部件)也可運動。此外，本發明的改進之處在於至少一個梁狀引導裝置具有至少一個 主軸單元，所述主軸單元優選可沿該梁狀引導裝置移動並且/或者可繞一 軸線樞轉。在本發明的範圍內，可為這種主軸單元分配各種任務。 一方 面，其可用於接收印刷單元，例如以可插入和可更換的方式接收印刷單 元。可選地或者附加地，所述主軸單元還可用於接收加工刀具和/或加工 裝置，它們用於加工和精加工上述類型的工件。這些可以是簡單的鑽頭 或磨削刀具，或者可以是諸如封邊設備之類的複雜設備。此外，本發明提供了一種用於利用根據本發明的設備在工件上製作 圖案的方法，該方法具有權利要求13的特徵。該方法的核心在於根據檢 測裝置的檢測結果使噴墨印刷裝置的噴嘴可選擇地改變，即具體為打開 或關閉。這允許在所述設備的操作期間對可能的期望/實際偏差值做出極 其快速且柔性的響應，從而可以以簡單可靠的方式改善印刷質量。


圖1是根據本發明實施方式的用於在工件上製作圖案的設備的示意性立體圖；圖2是圖1所示設備的示意性局部平面圖；圖3是圖1所示設備的示意性局部正剖視圖；圖4示出了圖1所示設備的印刷裝置的進一步細節；圖5示出了圖l所示設備的印刷裝置的進一步細節；以及圖6示出了圖l所示設備的操作。具體實施方式

以下將參照附圖詳細描述本發明的優選實施方式。圖1是作為本發明優選實施方式的用於在工作上製作圖案的設備1
的示意性立體圖。該設備用於在工件2上製作圖案，在該優選實施方式 中，該工件至少部分地由例如在家具和廚房設計領域中通常所用的木頭、 木質材料、塑料材料等構成。設備1包括噴墨印刷裝置10，其在本實施方式中根據按需噴墨原理 操作。如在圖4中最清楚可見的，噴墨印刷裝置10包括多個噴嘴12，墨 滴可從所述噴嘴噴出，並且在本實施方式中，所述噴嘴以多列布置，每 列設置成用於噴出預定顏色，例如青色、洋紅色、黃色以及黑色。在印刷裝置10上還設置有乾燥單元14，例如紫外乾燥器，其用於快速乾燥印刷裝置施加的墨，以防止印刷圖像可能的變形或變髒。在本實施方式中，印刷裝置10設置在主軸單元6上或插入其內，不 過這在圖1中未詳細示出。主軸單元優選為還適用於可插入地或可更換 地接收加工工具或加工設備的主軸單元。主軸單元6在門架4上設置成 可沿Y方向運動，其中門架本身又構造成可沿X方向運動。就此而言， 本實施方式設置了兩個門架4，每個門架均可承載一個或多個主軸單元6， 所述主軸單元6可優選布置在相應門架4的相對兩側上。應當指出，就 此而言如果適當的話，門架4還可構造成旋臂。主軸單元6可通過刀具 庫(在該情況下未詳細示出)自動或手動地與加工刀具和/或加工裝置以 及一個或多個印刷裝置IO裝配在一起。在本實施方式中，在門架4的下方延伸有工件臺20，用於承載待被 製作圖案的相應工件2，該臺可沿圖1所示的X方向運動。工件臺20具 有寬的配置範圍，並且例如還可以通過循環輸送帶等形成。由於其可動 性，根據本發明，工件臺20同時形成工件承載裝置和輸送裝置的一部分。圖2是工件臺20上的板狀工件2的布置的詳細平面圖。在本實施方 式中，工件臺20具有可伸縮的止動銷22，工件2可抵靠該止動銷放置以 粗略定位。在工件臺20上還布置有多個距離傳感器52，它們是粗略檢測 裝置50的一部分。圖2所示的距離傳感器構造成檢測傳感器與各工件2 的側面(窄面)之間的距離。在本實施方式中，傳感器52就此而言可繞 垂直於工件臺20的表面延伸的軸線旋轉，並且任選地可沿該表面移動。 粗略檢測裝置50因而用於粗略檢測各工件2的幾何形狀及定位。
圖3中示出了工件臺20的進一步細節，該圖是圖1所示設備的局部正剖視圖。從圖3可見，相應的工件2可例如通過真空抽吸裝置24固定 在工件臺20上。還可將合適的抽吸裝置或抽吸開口結合到工件臺或工件 帶中。根據本發明的設備1還包括檢測裝置40，該檢測裝置40用於檢測 噴墨印刷裝置10與工件2的待製作圖案的相應表面的相對位置。在本實 施方式中，檢測裝置40具有多種傳感器42、 46，這些傳感器在圖3、圖 4和圖5中看得最清楚。在本實施方式中，檢測裝置40首先包括三個距 離傳感器42，它們與噴嘴12相鄰地布置在印刷裝置IO上，並沿著與墨 從噴嘴12噴射所沿的方向基本上平行的方向進行測量(圖4)。 一方面， 這些距離傳感器可用於確定印刷裝置10與工件2之間的絕對距離;此外， 從所得到的距離數據還可推導出各工件2的精確輪廓。如從圖3和圖5中最清楚可見，在印刷裝置10上還布置有其他的距 離傳感器42，在本實施方式中，這些距離傳感器42均通過能夠樞轉的元 件44布置。可樞轉的元件44使各傳感器能夠到達在圖5中看得最清楚 的延伸位置。在該位置，圖5中所示的傳感器42沿著與墨從噴嘴12噴 射所沿的方向基本垂直的方向進行測量。這使得能檢測待印刷的各區域 的厚度或高度，從而避免過噴。此外，在本實施方式中，在印刷裝置IO上與噴墨噴嘴12相鄰地布 置有圖像檢測傳感器46，該圖像檢測傳感器46也沿與墨從噴嘴12噴射 所沿的方向基本上平行的方向進行測量。圖像檢測傳感器46例如可以是 CCD攝像機等，其可產生相應工件2的待印刷或已印刷區域的完整圖像。儘管在附圖中未示出， 一方面，所有的傳感器與控制裝置相連，另 一方面，印刷裝置以及優選地還有設備1的其餘操作部件也與控制裝置 相連，該控制裝置計算傳感器採集的相應數據並據此控制設備的操作， 特別是控制印刷裝置的操作。該設備就此而言可如下操作。首先，通過止動銷22將工作2粗略定位在工件臺20上，並通過真 空抽吸裝置24固定該工件2。接著，通過傳感器52檢測工件臺20上的 工件2的定位和/或輪廓，並且將該數據發送給控制裝置。 然後使工作檯20沿X方向運動，從而使得工件2可被插入主軸單元 6中的刀具、裝置或印刷單元加工或精加工。在這方面，印刷裝置例如按 以下步驟操作。根據來自傳感器52的數據，印刷裝置10與對應的主軸6 —起沿門 架4向待印刷的工件2運動。此時，傳感器42、 46連續地進行測量操作， 從而可獲知各工件存在與否，如果適當的話還可獲知各工件的距離，此 外(通過圖像檢測傳感器46)還可獲知與工件2有關的其他信息。控制 裝置根據這些數據向相應的噴嘴12 (或者相關的壓電致動器或熱電偶) 發出印刷信號，從而對工件2進行印刷。就此而言，可根據傳感器42、 46的檢測數據打開或關閉單個噴嘴或成組噴嘴，以補償工件2的尺寸、 位置或其他公差或偏差。可選地或者附加地，在本發明範圍內，對於印 刷裝置10的單個噴嘴或多個噴嘴來說還可通過壓電調整裝置等製造，以 調整噴嘴相對於工件2的噴射位置或方向。在對工件2的較大側面進行印刷時，除了圖像檢測傳感器46外，主 要操作的是布置在噴嘴12附近且在圖4中看得最清楚的傳感器42。為了 對工件2的窄面進行印刷，可選地或者附加地利用可通過可樞轉的元件 44伸縮的傳感器42來檢測該窄面的高度，從而防止過噴。一旦已印刷了表面部分，就可任選地通過乾燥單元14對該表面部分 進行乾燥，如有必要則和印刷過程同時進行。圖6示意性示出了印刷裝置10和/或工作2的運動路徑。圖6的左 手側的圖示出了被稱為橫向印刷的操作，其中印刷裝置10與主軸單元6 一起沿著門架4在Y方向上往復運動，而工件臺20在X方向上進一步 步進地移動工作2。可選的是，還可以利用在圖6的右手側示出並稱為縱向印刷的印刷 模式。在該模式中，在印刷過程中印刷裝置10自身基本靜止，而工件2 與工件臺20—起在X方向上往復運動。因此，印刷裝置10僅在印刷一 條紋之後在Y方向上進一步步進。此外，在本發明的範圍內，還可對兩 種操作進行組合，從而可印刷例如斜向布置的條紋。
權利要求
1、一種用於在工件(2)上製作圖案的設備(1)，所述工件優選至少部分地由木頭、木質材料等構成，該設備(1)具有印刷裝置(10)，該印刷裝置(10)優選構造成具有多個噴嘴(12)的噴墨印刷裝置，墨滴可從所述噴嘴(12)噴出；工件承載裝置(20)，該工件承載裝置(20)用於承載待製作圖案的所述工件(2)；輸送裝置，該輸送裝置用於引起待製作圖案的所述工件(2)與所述印刷裝置(10)之間的相對運動；以及檢測裝置(40)，該檢測裝置(40)用於檢測所述噴墨印刷裝置(10)與待製作圖案的相應工件(2)的至少一個待製作圖案的表面(2』)之間的相對位置；其特徵在於，所述檢測裝置(40)布置並構造成與所述噴墨印刷裝置(10)成預定的固定關係，並且/或者至少在印刷過程中，至少檢測所述噴墨印刷裝置(10)與待製作圖案的相應工件(2)的至少一個待製作圖案的表面(2』)之間的距離。
2、 根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述檢測裝置(40) 至少部分地布置在所述噴墨印刷裝置(10)上。
3、 根據權利要求l或2所述的設備，其特徵在於，該設備還包括優 選為靜止的粗略檢測裝置(50)。
4、 根據上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於，所述檢測 裝置(40)和/或所述粗略檢測裝置(50)均具有多個傳感器(42， 52)，特別是距離傳感器。
5、 根據權利要求4所述的設備，其特徵在於，所述傳感器(52)中的至少一個布置成能夠繞至少一個軸線旋轉和/或移動。
6、 根據權利要求4或5所述的設備，其特徵在於，所述傳感器(42、 52)中的至少一個布置在所述工件承載裝置(20)上，並且/或者所述傳 感器中的至少一個布置在所述印刷裝置(10)上。
7、 根據權利要求6所述的設備，其特徵在於，至少一個傳感器(42)在所述印刷裝置上布置成沿著從至少一個噴嘴噴射墨滴所沿的方向進行 檢測。
8、 根據權利要求6或7所述的設備，其特徵在於，至少一個傳感器 (42)通過可移動和/或可樞轉的元件(44)布置在所述印刷裝置上，並因此優選地可到達一位置，在該位置該傳感器在與從至少一個噴嘴噴射 墨滴所沿的方向基本垂直的方向上進行檢測。
9、 根據上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於，所述檢測 裝置(40)和/或所述粗略檢測裝置均包括至少一個圖像檢測傳感器(46)， 所述圖像檢測傳感器優選布置在所述印刷裝置(10)上。
10、 根據上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於，至少所 述印刷裝置(10)的噴嘴是可通過調整裝置至少成組地調整的。
11、 根據上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於，該設備 還包括至少一個梁狀引導裝置(4)，特別是門架或者旋臂。
12、 根據權利要求ll所述的設備，其特徵在於，至少一個梁狀引導 裝置包括至少一個主軸單元(6)，所述主軸單元優選可沿該梁狀引導裝 置(4)移動並且/或者可繞一軸線樞轉。
13、 一種用於利用根據上述權利要求中任一項的設備(1 )在工件(2) 上製作圖案的方法，所述工件優選至少部分地由木頭、木質材料等構成， 該方法的特徵在於，所述噴墨印刷裝置(10)的噴嘴根據所述檢測裝置(40)的檢測結果而有選擇地改變。
全文摘要
本發明提供了一種用於在工件(2)上製作圖案的設備(1)，該設備具有噴墨印刷裝置(10)，其具有多個噴嘴(12)，墨滴可從所述噴嘴噴出；工件承載裝置(20)，其用於承載待製作圖案的工件(2)；輸送裝置，其用於引起待製作圖案的工件(2)與印刷裝置(10)之間的相對運動；和檢測裝置(40)，其用於檢測噴墨印刷裝置(10)與待製作圖案的相應工件(2)的至少一個待製作圖案的表面(2』)之間的相對位置。根據本發明的設備的特徵在於，檢測裝置(40)布置並構造成與噴墨印刷裝置(10)成預定的固定關係，並且/或者至少在印刷過程中，至少檢測噴墨印刷裝置(10)與待製作圖案的相應工件(2)的至少一個待製作圖案的表面(2』)之間的距離。
文檔編號B41J29/393GK101130312SQ20071014770
公開日2008年2月27日 申請日期2007年8月24日 優先權日2006年8月25日
發明者路德維希·阿爾布雷希特, 阿希姆·高斯 申請人:豪邁木材加工系統公司