DE102007049421B4

DE102007049421B4 - Method and device for decorating a surface of a workpiece

Info

Publication number: DE102007049421B4
Application number: DE200710049421
Authority: DE
Inventors: Ljubisa Drinic; Heribert Riehl
Original assignee: Leonhard Kurz GmbH and Co KG
Current assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2027-10-13
Also published as: DE102007049421A1

Abstract

Verfahren zur Dekoration einer Oberfläche eines Werkstücks (21), insbesondere eines plattenförmigen Werkstücks, wobei bei dem Verfahren ein, ein Motiv bildender Bereich einer Übertragungslage einer Transferfolie (22) mittels eines Prägestempels (41) gegen die zu dekorierende Oberfläche des Werkstücks (21) gepresst wird, wobei als Prägestempel ein Prägerad verwendet wird, bei dem die die Stempelfläche (413) bildenden erhabenen Bereiche des Stempelkörpers (412) aus einem Silikon-Material bestehen und wobei das Prägerad (41) unter Zwischenklemmung der Transferfolie (22) auf der zu dekorierenden Oberfläche des Werkstücks (21) abgerollt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prägekraft (62), mit der das Prägerad (41) gegen das Werkstück (21) gepresst wird, von einer Steuereinrichtung (5) in Abhängigkeit von der Aufstandsfläche der Stempelfläche dynamisch geregelt wird, wobei die Position des Prägerades von einem mit dem Prägerad (41) direkt oder indirekt verbundenen Drehgeber (425) erfasst wird, und die Steuereinrichtung (5) in Abhängigkeit von der Position des Prägerades eine jeweilige vordefinierte oder anhand von...Method for decorating a surface of a workpiece (21), in particular a plate-shaped workpiece, wherein in the method, a forming a motif region of a transfer layer of a transfer film (22) by means of a stamping die (41) against the surface to be decorated of the workpiece (21) pressed is used, wherein the embossing stamp is a embossing wheel in which the stamp surface (413) forming raised portions of the punch body (412) consist of a silicone material and wherein the embossing wheel (41) with Zwischenklemmung the transfer film (22) on the to be decorated Surface of the workpiece (21) is unrolled, characterized in that an embossing force (62), with which the embossing wheel (41) is pressed against the workpiece (21), dynamically controlled by a control device (5) in dependence on the footprint of the die surface is, wherein the position of the embossing wheel of one with the embossing wheel (41) directly or indirectly connected Encoder (425) is detected, and the control device (5) depending on the position of the embossing wheel a respective predefined or based on ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dekoration einer Oberfläche eines Werkstücks, bei dem bzw. bei der ein ein Motiv bildender Bereich einer Übertragungslage einer Transferfolie mittels eines Prägestempels gegen die zu dekorierende Oberfläche des Werkstücks gepresst wird.The The invention relates to a method and a device for decoration a surface a workpiece, in which or at a forming a motif area of a transfer layer a transfer film by means of a stamping die against the to be decorated surface of the workpiece is pressed.

Zur Applizierung von Heißprägefolien auf Werkstücken, insbesondere plattenförmigen Werkstücken, wie Schilder, Platten, Kofferschalen usw., werden üblicherweise Hubpressen eingesetzt. Hierbei wird die Prägefolie auf die zu dekorierende Oberfläche des Werkstücks aufgelegt, ein Prägestempel, welcher eine in Form des abzuprägenden Motivs ausgestaltete Oberfläche besitzt, in einer zur Oberfläche des Werkstücks senkrechten Bewegung unter Zwischenklemmung der Prägefolie gegen das Werkstück gepresst und so dann nach Abheben des Prägestempels die Transferfolie abgezogen. In den Bereichen, in denen die Transferfolie durch den Prägestempel mit Hitze/Druck beaufschlagt worden ist, haftet die Übertragungslage der Transferfolie an der Oberfläche des Werkstücks und verbleibt so beim Abziehen der Transferfolie unter Ausbildung des Motivs auf dem Werkstück.to Application of hot stamping foils on workpieces, in particular plate-shaped Workpieces, such as signs, plates, case shells, etc., become common Hubpressen used. Here, the stamping foil is to be decorated surface of the workpiece put on, an embossing stamp, which one in the form of the imprinted Motif designed surface own, in one to the surface of the workpiece vertical movement with Zwischenklemmung the stamping foil against the workpiece pressed and so then after lifting the stamping die, the transfer film deducted. In the areas where the transfer film through the dies has been subjected to heat / pressure, the transfer layer adheres the transfer film on the surface of the workpiece and remains so when removing the transfer film to form the Motive on the workpiece.

Derartige Hubprägemaschinen werden weiter auch für die Applizierung von Heißprägefolien auf flexibeln, dünnen Substraten eingesetzt, wie dies beispielsweise in der DE 195 33 722 A1 beschrieben ist.Such Hubprägemaschinen be further used for the application of hot stamping foils on flexible, thin substrates, as for example in the DE 195 33 722 A1 is described.

Weiter wird in der DE 38 29 297 A1 eine Prägevorrichtung zum trockenen Bedrucken eines Werkstücks beschrieben, das geometrische Abweichungen in der Oberfläche aufweist. Der Stempelkörper wird hierbei so dünnwandig ausgebildet, dass dieser sich örtlich elastisch verformend an die Oberfläche des zu beschichtenden Werkstücks anlegt. Die Stempelfläche besteht hierbei aus Gummi oder Silikon. Weiter wird hier vorgeschlagen, dass als Druckkissen ein hydraulisches oder pneumatisches Kissen, ein pneumatisch aufblasbarer Balg oder dergleichen eingesetzt wird. Hierdurch wird erreicht, die Anpresskraft der Stempelfläche an die Heißprägefolie überall etwa gleich zu halten.Next will be in the DE 38 29 297 A1 describes an embossing device for dry printing a workpiece having geometric variations in the surface. The stamp body is in this case formed so thin-walled, that this applies locally elastically deforming to the surface of the workpiece to be coated. The stamp surface consists of rubber or silicone. It is also proposed here that the pressure pad used is a hydraulic or pneumatic cushion, a pneumatically inflatable bellows or the like. This ensures that the contact force of the stamp surface to the hot stamping foil is about the same everywhere.

Im Weiteren wird von der EP 0 858 888 B1 eine Flach-Prägedruckmaschine für ein zu prägendes Flachmaterial beschrieben. Diese Flach-Prägedruckmaschine weist eine Pressdruck-Steuerung sowie eine Registersteuerung auf. Die Druck-Steuerung der Maschine weist einen Sensor zur Messung der Pressdruckkraft auf, sodass ein gewünschter vorgegebener Wert Pressdruckkraft automatisch konstant gehalten werden kann.In addition, is of the EP 0 858 888 B1 a flat embossing machine for a flat material to be embossed described. This flat embossing machine has a pressing pressure control and a register control. The pressure control of the machine has a sensor for measuring the pressing force, so that a desired predetermined value pressing force can be automatically kept constant.

Es hat sich nun gezeigt, dass beim großflächigen Applizieren einer Heißprägefolie auf ein Werkstück Probleme bei der Prägequalität entstehen.It has now been shown that when large-area application of a hot stamping foil on a workpiece Problems arise with the stamping quality.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Qualität der Dekoration einer Oberfläche eines Werkstücks mittels einer Transferfolie zu verbessern.Of the Invention is now the object of the quality of the decoration a surface a workpiece to improve by means of a transfer film.

Diese Aufgabe wird von einem Verfahren zur Dekoration einer Oberfläche eines Werkstücks, insbesondere eines plattenförmigen Werkstücks, gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.These Task is by a method of decorating a surface of a Workpiece in particular a plate-shaped Workpiece according to the characteristics of claim 1 solved.

Die Aufgabe wird weiter von einer Vorrichtung zur Dekoration einer Oberfläche eines Werkstücks gemäß den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.The The object is further of a device for decorating a surface of a workpiece according to the characteristics of claim 16 solved.

Untersuchungen haben gezeigt, dass durch die Erfindung beim Abprägen größerer Flächen im Vergleich zu den bisher verwendeten großflächigen Prägestempeln erhebliche Qualitätsverbesserungen erzielt werden konnten. So können mittels der Erfindung Lufteinschlüsse innerhalb der Fläche weitgehend vermieden werden. Auch die Prägezeit, die Temperatur und der verwendete Druck kann im Vergleich zu großflächigen Hub-Prägestempeln erheblich reduziert werden, so dass weiter die thermische Belastung und die Druckbelastung der Oberfläche des Werkstücks und der Transferfolie reduziert wird und das Prägeergebnis damit weiter verbessert wird. In Weiteren kann die Prägevorrichtung aufgrund der geringen auftretenden Kräfte kostengünstiger ausgeführt werden.investigations have shown that by the invention when stamping larger areas in comparison to the previously used large embossing stamps achieved significant quality improvements could become. So can By means of the invention air inclusions within the area largely be avoided. Also the minting time, the temperature and the pressure used can be compared to large stroke embossing dies be significantly reduced, so that further the thermal load and the pressure load on the surface of the workpiece and the transfer film is reduced and the embossing result thus further improved becomes. In addition, the embossing device be made cheaper due to the low forces occurring.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.advantageous Further developments of the invention are the dependent claims remove.

Die Prägekraft, mit der das Prägerad gegen das Werkstück gepresst wird, wird von einer Steuereinrichtung dynamisch geregelt und hierbei insbesondere die Prägekraft, mit der des Prägerad gegen das Werkstück gepresst wird, von der Steuereinrichtung während des Abprägens des Motivs variiert. Hierdurch wird eine gleichmäßige Flächenbelastung des aus Silikon-Material bestehenden und somit im Vergleich zu den bisher verwendeten Prägestempeln flexiblen Stempelkörpers bewirkt, so dass die durch den Anpressdruck bewirkte Verformung des Stempelkörpers über das gesamte Motiv konstant bleibt. Hierdurch wird das Prägeergebnis erheblich verbessert. Im Gegensatz zu flächigen Prägestempeln ändert sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die aktuelle Aufstandsfläche, also die momentan geprägte Fläche in ihrer Flächenbelegung über die Erstreckung des Motivs ist somit unterschiedlich über die Erstreckung des Motivs. Durch die Anpassung der Prägekraft an die Flächenbelegung wird sichergestellt, dass die Druckbelastung des Silikon-Materials in den verschiedenen Positionen des Prägerades durch die unterschiedliche Flächenbelegung weitgehend konstant bleibt, wodurch zum einen die Prägequalität verbessert wird und zum anderen auch die durch die Verformung des Silikon-Materials beim Abprägen generierte Verzerrung der Stempelfläche linearisiert wird und so weitgehend in den Hintergrund tritt. Auch dies verbessert das Prägeergebnis.The embossing force with which the embossing wheel is pressed against the workpiece is dynamically controlled by a control device and in this case, in particular, the embossing force with which the embossing wheel is pressed against the workpiece is varied by the control device during embossing of the motif. As a result, a uniform surface load of the existing silicone material and thus compared to the previously used stamping dies flexible punch body is effected so that the deformation caused by the contact pressure of the punch body remains constant over the entire subject. As a result, the embossing result is significantly improved. In contrast to flat dies, in the method according to the invention the actual footprint changes, that is to say the currently embossed surface in its area occupancy over the extent of the motif is thus different over the extent of the motif. By adjusting the embossing force on the surface coverage ensures that the pressure load of the silicone material in the different positions of the embossing wheel is largely constant due to the different surface coverage, whereby on the one hand the embossing quality is improved and on the other hand, the distortion of the stamp surface generated by the deformation of the silicone material during embossing is linearized and thus largely recedes into the background. This also improves the embossing result.

Die Steuereinrichtung bestimmt die für die jeweilige Position eines Prägerads einzustellende Prägekraft in Abhängigkeit von der Aufstandsfläche der Stempelfläche, die in der jeweiligen Position des Prägerades einen Anpressdruck auf das Werkstück über die zwischengeklemmte Transferfolie ausübt. Diese Aufstandsfläche ändert sich, wie bereits oben dargelegt, dynamisch über die Erstreckung des Motivs, so dass sich auch die Flächenbelegung durch die Stempelfläche und damit auch die Druckbelastung des Silikon-Materials im Bereich der Stempelfläche bei konstanter Prägekraft entsprechend ändert. Dies wird ausgeglichen, indem die Prägekraft entsprechend der Flächenbelegung geändert wird, d. h. dass bei geringer Flächenbelegung durch die Stempelfläche die Prägekraft verringert und bei hoher Flächenbelegung durch die Stempelfläche die Prägekraft entsprechend erhöht wird. Vorzugsweise wird hierbei die Prägekraft von der Steuereinrichtung proportional zur Aufstandsfläche der Stempelfläche gewählt, die in der jeweiligen Position des Prägerads einen Anpressdruck auf das Werkstück über die zwischengeklemmte Transferfolie ausübt. Weiter ist es möglich, dass Flächenbelegungsbereiche jeweils einer bestimmten zugeordneten Prägekraft zugeordnet werden, beispielsweise einer Flächenbelegung durch die Aufstandsfläche von 0 bis 10% die Kraft F₀, von 10% bis 20% die Kraft F₁, von 20% bis 30% die Kraft F₃ usw. Es ist jedoch auch möglich, dass die Verformung des Silikon-Materials bei unterschiedlicher Druckbelastung bestimmt wird und die Prägekraft entsprechend der so ermittelten, detaillierten Materialeigenschaften des verwendeten Silikon-Materials von der Steuereinrichtung eingestellt wird, mit der Zielsetzung, die Verformung des Silikon-Materials in jeder Position des Prägerads möglichst konstant zu halten. Dies kann mittels eines aus Versuchen für das jeweilige Silikon-Material ermittelten mathematischen Zusammenhangs oder mittels einer aus den Versuchen ermittelten Tabelle erfolgen, die beispielsweise verschiedenen Größen der Aufstandsfläche jeweils eine spezifische zu verwendende Prägekraft zuordnet.The control device determines the stamping force to be set for the respective position of a stamping wheel as a function of the contact surface of the stamp face, which in the respective position of the stamping wheel exerts a contact pressure on the workpiece via the intermediately clamped transfer film. This footprint changes, as already stated above, dynamically over the extent of the motif, so that the area occupation by the stamp surface and thus also the pressure load of the silicone material in the region of the stamp surface changes with constant embossing force accordingly. This is compensated by the embossing force is changed according to the area occupancy, ie that with small area occupancy by the die surface reduces the embossing force and high stamping area by the stamp surface, the embossing force is increased accordingly. Preferably, in this case the embossing force is selected by the control device proportional to the footprint of the die surface, which exerts a contact pressure on the workpiece on the intermediate clamped transfer film in the respective position of the embossing wheel. Further, it is possible that area occupation areas are each assigned to a specific associated stamping force, for example, a surface occupancy of the footprint of 0 to 10%, the force F ₀ , 10% to 20%, the force F ₁ , from 20% to 30% of the force However, F _3, etc. It is also possible that the deformation of the silicone material is determined under various pressures and the embossing force corresponding to the thus determined, detailed material characteristics of the silicone material used is adjusted by the control device, with the objective of the deformation of the Keep silicone material as constant as possible in every position of the stamping wheel. This can be done by means of a mathematical relationship determined from tests for the respective silicone material or by means of a table determined from the tests, which, for example, assigns a specific embossing force to be used to different sizes of the contact area.

Die Position des Prägerads wird von einem mit dem Prägerad direkt oder indirekt verbundenen Drehgeber erfasst. Die Steuereinrichtung bestimmt sodann in Abhängigkeit von der so ermittelten Position des Prägerads eine jeweilige vordefinierte oder anhand von Daten über das Motiv ermittelte Prägekraft. So ist es beispielsweise möglich, dass die Steuereinrichtung auf einen Datensatz, welcher die grafische Gestaltung des Motivs beschreibt, zugreift, und die jeweilige Position des Prägerads die Aufstandsfläche des das Motiv ausbildenden Stempelfläche bestimmt und anhand der Aufstandsfläche – wie oben beschrieben – die einzustellende Prägekraft bestimmt. Weiter ist es jedoch auch möglich, dass diese Berechnungen bereits in einem Kalibrierungs-Schritt erfolgen und die Steuereinrichtung auf eine Datenstruktur zugreift, welche den verschiedenen Positionen des Prägerads jeweils eine einzustellende Prägekraft zuordnet. Sodann steuert die Steuereinrichtung einen die Prägekraft generierenden Aktuator entsprechend an, um die von ihr bestimmte Prägekraft zu generieren.The Position of the embossing wheel gets from one with the embossing wheel directly or indirectly connected encoder detected. The control device then determined depending on from the thus determined position of the embossing wheel a respective predefined or by data about the motif determined embossing power. For example, it is possible that the control means to a record, which the graphical Design of the motif describes, accesses, and the respective position of the stamping wheel the footprint of the motif forming stamp surface determined and based on the Footprint - as above described - the To be set embossing force certainly. Further, however, it is also possible that these calculations already done in a calibration step and the controller accesses a data structure representing the different positions of the stamping wheel each one stamping force to be set assigns. Then, the control device controls the stamping force generating the actuator accordingly to those determined by it embossing force to generate.

Eine Verbesserung des Prägeergebnisses wird weiter dadurch erzielt, dass ein Prägerad verwendet wird, dessen Stempelfläche sich vom Motiv unterscheidet. Abhängig vom Anpressdruck und verwendeten Silikon-Material des Prägestempels walkt dieses Material beim Abrollen. Dieses dynamische, Motiv abhängige Walken und die dadurch bewirkte Verformung der Stempelfläche beim Abprägen des Motivs (im Gegensatz zum flachen Motiv auf einem flachen Hub-Prägestempel) wird berechnet und die Stempelfläche derart gegengeformt zum Motiv ausgeformt, dass die sich beim Abrollen des Prägerads ergebende Verformung des Silikon-Materials kompensiert wird. Vorzugsweise wird hierbei die durch das dynamische Walken bewirkte Verzerrung des Motivs beim Abrollen des Prägerades computergestützt vorberechnet und die Stempelfläche entsprechend gegengeformt, um diese Verzerrung zu kompensieren. Falls die Prägekraft – wie oben dargestellt – dynamisch in Abhängigkeit von der Position des Prägerades gesteuert wird, ist es im Weiteren auch möglich, von einer einfachen linearen Verzerrung der Stempelfläche beim Abrollen des Prägerades auszugehen. So ist es beispielsweise möglich, durch entsprechende Versuche die Verzerrung des Motivs in Richtung der Drehachse des Prägerades und rechtwinkelig zur Drehachse des Prägerades in Abhängigkeit von dem verwendeten Prägerad (verwendetes Silikon-Material, Dicke des Stempelkörpers, Radius des Prägerades usw.) und dem zu verwendenden Anpressdruck zu bestimmen und dann die Stempelfläche linear mit einer jeweiligen inversen Verzerrung in diese Richtung zu beaufschlagen. Die so einmal gewonnenen Werte können dann für unterschiedliche Motive verwendet werden, so dass mit geringem Aufwand ein präzises Abprägen des gewünschten Motivs erzielt werden kann.A Improvement of the embossing result is further achieved by using a stamping wheel whose stamp surface is different from the subject. Depending on the contact pressure and used Silicone material of the stamping die rolls this material when unrolling. This dynamic, motif-dependent walking and the deformation of the die surface caused thereby Abprägen of the motif (in contrast to the flat motif on a flat stroke embossing stamp) is calculated and the stamp area so formed counter-shaped to the subject that when unrolling of the embossing wheel resulting Deformation of the silicone material is compensated. Preferably This is the distortion caused by dynamic walking of the motive when unrolling the embossing wheel computerized precalculated and the stamp area counter-formed to compensate for this distortion. If the embossing force - as above shown - dynamic dependent on from the position of the stamping wheel is controlled, it is also possible from a simple linear distortion of the stamp surface when rolling the stamping wheel go out. So it is possible, for example, by appropriate Try to distort the subject in the direction of the axis of rotation of the subject stamping wheel and perpendicular to the axis of rotation of the embossing wheel in dependence from the embossing wheel used (used silicone material, thickness of the punch body, radius of the stamping wheel etc.) and to determine the contact pressure to be used and then the stamp area linear with a respective inverse distortion in this direction to act on. The values thus obtained can then for different Motives are used, so that with little effort a precise impression of the desired motif can be achieved.

Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung werden die Prägevorrichtung mit der Drehachse des Prägerades und das Werkstück in einer relativen Bewegung zueinander bewegt. Hierbei wird die Drehachse des Prägerades und das Werkstück vorzugsweise parallel zur zu dekorierenden Oberfläche des Werkstücks in einer Relativbewegung zueinander bewegt und/oder eine taktweise arbeitende Vorschubeinrichtung eingesetzt, die die Drehachse des Prägerades und das Werkstück in einer translatorischen Relativbewegung zueinander bewegen. Hierdurch wird die Qualität der Oberflächendekoration weiter verbessert.According to a preferred embodiment of the invention, the embossing device with the axis of rotation of the embossing wheel and the workpiece are moved in a relative movement to each other. Here, the axis of rotation of the embossing wheel and the workpiece is preferably parallel to the surface to be decorated of the workpiece in a Relativbe Movement moved toward each other and / or a cyclically operating feed device used to move the axis of rotation of the embossing wheel and the workpiece in a translational relative movement to each other. This further improves the quality of the surface decoration.

Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird das Prägerad von einem Servomotor angetrieben, welcher das Prägerad um seine Drehachse dreht. Vorzugsweise ist hierbei weiter eine Steuereinrichtung vorgesehen, die die Rotation des Prägerades und den Vorschub, mit dem eine Vorschubeinrichtung die Drehachse des Prägerades und/oder das Werkstück bewegt, miteinander synchronisiert. Hierdurch ergibt sich eine weitere Verbesserung des Prägeergebnisses, Verzerrungen der Übertragungslage oder unscharfe Prägeränder werden so sicher verhindert.According to one preferred embodiment The invention is the stamping wheel driven by a servo motor which rotates the embossing wheel about its axis of rotation. Preferably, a control device is further provided in this case, the rotation of the stamping wheel and the feed, with a feed device, the axis of rotation the stamping wheel and / or the workpiece moved, synchronized with each other. This results in another Improvement of the embossing result, Distortions of the transmission position or blurred embossers become so surely prevented.

Weiter hat es sich bewährt, einen das Prägerad aufweisenden Prägekopf und eine Vorschubeinrichtung vorzusehen, welche den Prägekopf und das Werkstück in einer Relativbewegung zueinander in eine vorgegebene Vorschubrichtung bewegen. Der Prägekopf weist hierbei einen Aktuator auf, welcher das Prägerad gegen das Werkstück presst. Weiter sind vorzugsweise eine Fixierungsvorrichtung für das Werkstück, eine Folienführung zur Zuführung der Transferfolie zum Prägerad und ein Folienwickler zum Aufspulen der abgeprägten Transferfolie vorgesehen. Hierbei sind der Prägekopf, die Folienzuführung und der Folienwickler vorzugsweise auf einem gemeinsamen Schlitten montiert, welcher von einer Vorschubeinrichtung in Relativbewegung zu dem Werkstück bewegt wird. Mittels einer derartigen Anordnung ist ein Prägeergebnis hoher Qualität zu erzielen.Further has it proven one the embossing wheel having embossing head and to provide a feed device, which the embossing head and the workpiece in a relative movement to each other in a predetermined feed direction move. The embossing head in this case has an actuator which presses the embossing wheel against the workpiece. Further, preferably, a fixing device for the workpiece, a film guide to the feeder the transfer foil to the embossing wheel and a film winder for winding the embossed transfer film provided. Here, the embossing head, the film feeder and the film winder preferably on a common carriage mounted, which of a feed device in relative movement to the workpiece is moved. By means of such an arrangement is an embossing result high quality to achieve.

Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung wird die Prägekraft von einem Kraftsensor erfasst und als Eingangsgröße eines Regelkreises verwendet, der die von einem Aktuator generierte Prägekraft auf einen von der Steuereinrichtung wie oben beschrieben ermittelten und von dieser vorgegebenen Soll-Wert einregelt. Hierdurch ist es möglich, einen servomotorischen Antrieb als Aktuator für die Generierung der Prägekraft zu verwenden und so beispielsweise die Zykluszeit, das heißt die Gesamtbearbeitungszeit für ein Werkstück zu erhöhen. Weiter ist es so möglich, Unebenheiten der Oberfläche des Werkstücks auszugleichen. Weiter ist es hierdurch möglich, die Prägekraft, mit der das Prägerad in der jeweiligen Position des Prägerads beaufschlagt wird, besonders genau einzustellen, was in Verbindung mit der oben beschriebenen dynamischen Regelung der Prägekraft zu einer weiteren Qualitätsverbesserung des Prägeergebnisses führt.According to one preferred embodiment The invention is the stamping force detected by a force sensor and used as an input variable of a control loop, the imprinting force generated by an actuator on one of the control device as described above and predetermined by this target value adjusts. This makes it possible a servomotor drive as an actuator for generating the embossing force to use and so for example the cycle time, that is the total processing time for a workpiece to increase. It is also possible Unevenness of the surface of the workpiece compensate. Furthermore, it is possible by this, the embossing force, with the embossing wheel is acted upon in the respective position of the embossing, especially exactly what to do in conjunction with the above dynamic regulation of the stamping force to a further quality improvement of the stamping result leads.

Gemäß eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung steuert die Steuereinrichtung nicht nur die Prägekraft, sondern auch die Prägegeschwindigkeit und die Prägetemperatur basierend auf Daten über das Motiv. Vorzugsweise wird so nicht nur die Prägekraft, sondern auch die Prägegeschwindigkeit und die Prägetemperatur in Abhängigkeit von dem Motiv dynamisch von der Steuereinrichtung geregelt.According to one further preferred embodiment invention, the control device not only controls the embossing force, but also the embossing speed and the embossing temperature based on data about the motif. Preferably, not only the embossing force, but also the embossing speed and the embossing temperature dependent on controlled by the subject dynamically by the controller.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft erläutert.in the The following is the invention with reference to several embodiments explained with the aid of the accompanying drawings by way of example.

1 zeigt eine schematische, nicht maßstabsgetreue Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Dekoration einer Oberfläche eines Werkstücks. 1 shows a schematic, not to scale sectional view of a device according to the invention for decoration of a surface of a workpiece.

2a und 2b zeigen Darstellungen eines Prägerades, welches in der Vorrichtung nach 1 eingesetzt wird. 2a and 2 B show representations of a stamping wheel, which in the device according to 1 is used.

3 zeigt eine schematische, nicht maßstabgetreue Schnittdarstellung eines Ausschnitts der Vorrichtung nach 1. 3 shows a schematic, not to scale sectional view of a section of the device according to 1 ,

4 zeigt eine Draufsicht auf eine Mantelfläche eines Prägerades und ein Diagramm eines zugeordneten Prägekraftprofils. 4 shows a plan view of a lateral surface of a stamping wheel and a diagram of an associated stamping force profile.

1 zeigt eine Vorrichtung 1 mit einem Prägetisch 52, einer Fixierungsvorrichtung 51 zur Festlegung eines Werkstücks 21 auf dem Prägetisch, einer über einen Befestigungsrahmen 54 mit dem Prägetisch 52 verbundenen Führungsschiene 53, einer Prägevorrichtung 4, einer Steuerungseinrichtung 5 und einem durch gestrichelte Linien angedeuteten Gehäuse 3. Die Prägevorrichtung 4 weist einen auf der Führungsschiene 53 beweglich gelagerten Schlitten 45 auf, auf welchem ein Prägekopf 42 sowie zwei Spuleinrichtungen 43 und 44 befestigt sind. Die Spuleinrichtung 44 führt dem Prägekopf 42 eine Transferfolie 22 zu. Die Spuleinrichtung 43 wird von einem Folienwickler gebildet, welcher den nach Abprägen von Bereichen der Übertragungslage der Transferfolie 22 verbleibenden Folienrest 23 aufspult. Der Prägekopf 42 weist ein Prägerad 41, einen ersten Befestigungsrahmen 422, in dem das Prägerad 41 drehbar gelagert ist, einen Aktuator 423 und einen zweiten Befestigungsrahmen 421 auf, der einerseits an dem Schlitten 45 befestigt ist und zum anderen die von dem Aktuator 423 generierte Kraft in den Schlitten 45 einleitet. Innerhalb des Befestigungsrahmens 422 ist eine (nicht näher dargestellte) Heizeinrichtung vorgesehen, welche das Prägerad 41 auf dessen äußerer Umfangsseite beheizt. Der Befestigungsrahmen 422 mit dem Prägerad 41 ist gegenüber dem zweiten Befestigungsrahmen 421 und damit auch dem Schlitten 45 über ein Führungselement beweglich gelagert. Der Aktuator 423 greift einerseits in den Befestigungsrahmen 421 und anderseits in den Befestigungsrahmen 422 ein und generiert somit eine in Richtung des Prägetisches 52 gerichtete Anpresskraft. 1 shows a device 1 with an embossing table 52 , a fixation device 51 for fixing a workpiece 21 on the embossing table, one over a mounting frame 54 with the embossing table 52 connected guide rail 53 , an embossing device 4 , a control device 5 and a housing indicated by dashed lines 3 , The embossing device 4 has one on the guide rail 53 movably mounted carriages 45 on, on which a stamping head 42 and two winding devices 43 and 44 are attached. The winding device 44 leads the embossing head 42 a transfer film 22 to. The winding device 43 is formed by a film winder, which after stamping off areas of the transfer layer of the transfer film 22 remaining foil remainder 23 winds up. The embossing head 42 has an embossing wheel 41 , a first mounting frame 422 in which the embossing wheel 41 is rotatably mounted, an actuator 423 and a second attachment frame 421 on the one hand on the sled 45 is attached and the other by the actuator 423 generated power in the sled 45 initiates. Inside the mounting frame 422 a heating device (not shown) is provided which the embossing wheel 41 heated on the outer peripheral side. The mounting frame 422 with the embossing wheel 41 is opposite to the second mounting frame 421 and with it the sled 45 movably mounted via a guide element. The actuator 423 on the one hand grips into the mounting frame 421 and on the other hand in the mounting frame 422 and thus generates one in the direction of the embossing table 52 directed contact pressure.

Das Prägerad 41 besteht, wie in 2a angedeutet, vorzugsweise aus einem walzenförmigen Grundkörper 411 und einem auf der Mantelfläche des Grundkörpers 411 vorgesehenen Stempelkörper 412, der lediglich bereichsweise und musterförmig auf dem Grundkörper 411 vorgesehen ist. Die Mantelfläche des Grundkörpers 411 besteht vorzugsweise aus einem metallischen Material, beispielsweise aus Nickel oder Stahl. Es ist jedoch auch möglich, dass die Mantelfläche des Grundkörpers aus einem Kunststoff-Material besteht.The stamping wheel 41 exists, as in 2a indicated, preferably from a cylindrical base body 411 and one on the lateral surface of the main body 411 provided stamp body 412 , the only partially and patterned on the body 411 is provided. The lateral surface of the main body 411 is preferably made of a metallic material, such as nickel or steel. However, it is also possible that the lateral surface of the base body consists of a plastic material.

Der Stempelkörper 412 besteht aus einem Silikon-Material, dessen Oberfläche eine Härte von etwa 80° Shore bis etwa 90° Shore aufweist. Der Grundkörper 411 besitzt vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 150 mm bis etwa 250 mm und eine Längenausdehnung in Richtung der Drehachse von etwa 30 mm bis etwa 250 mm. Die Dicke des aus einem Silikon-Material bestehenden Stempelkörpers 412 beträgt vorzugsweise etwa 10 mm bis etwa 20 mm.The stamp body 412 consists of a silicone material whose surface has a hardness of about 80 ° Shore to about 90 ° Shore. The main body 411 preferably has a diameter of about 150 mm to about 250 mm and a longitudinal extension in the direction of the axis of rotation of about 30 mm to about 250 mm. The thickness of the stamp body made of a silicone material 412 is preferably about 10 mm to about 20 mm.

Die erhabenen Bereiche des Stempelkörpers 412 bilden eine Stempelfläche 413 aus, die in Verbindung mit dem nicht erhabenen Bereich 414 des Stempelkörpers, d. h. mit den Bereichen, in denen kein Silikon-Material auf der Mantelfläche des Grundkörpers 411 vorgesehen ist, ein Motiv ausbilden. So zeigt 2b beispielhaft eine Draufsicht auf das Prägerad 41, wobei die die Stempelfläche ausformenden erhabenen Bereiche des Stempelkörpers vor dem Hintergrund der nicht erhabenen Bereiche 414 ein Motiv „A123” ausformen.The raised areas of the stamp body 412 form a stamp surface 413 out, in conjunction with the non-raised area 414 the punch body, ie with the areas in which no silicone material on the lateral surface of the body 411 is intended to form a motive. So shows 2 B exemplified a plan view of the embossing wheel 41 , wherein the raised areas of the stamp body forming the stamp surface against the background of the non-raised areas 414 form a motif "A123".

Bei der Durchführung des Verfahrens wird zuerst ein Werkstück 21 auf dem Prägetisch 52 mittels der Fixierungseinrichtung 51 befestigt. Bei dem Werkstück 21 handelt es sich vorzugsweise um ein plattenförmiges Werkstück, welches beispielsweise eine Abmessung von 1000 × 500 mm bei einer Dicke von 100 mm besitzt. Das Werkstück 21 kann zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial oder einem Verbundmaterial bestehen. Weiter ist es auch möglich, dass das Werkstück eine andere äußere Formgebung besitzt und auch die Dicke des Werkstücks über die Längen- und/oder Breitenausdehnung variiert. Dies kann beispielsweise durch die Gestaltung der Führungsschiene 53, des Prägetisches 52 und durch Erhöhung des Hubs des Prägekopfes 42 ausgeglichen werden. Das Werkstück 21 besitzt hierbei vorzugsweise eine Dicke von mindestens 2 mm. Bei dem Werkstück 21 handelt es sich vorzugsweise um ein plattenförmiges Werkstück oder ein bereichsweise plattenförmiges Werkstück, beispielsweise um Schilder oder Kofferschalen. Das Werkstück besteht vorzugsweise aus einem Werkstoff wie beispielsweise PP, ABS oder PVC.In carrying out the method, a workpiece is first 21 on the embossing table 52 by means of the fixing device 51 attached. At the workpiece 21 it is preferably a plate-shaped workpiece, which has, for example, a dimension of 1000 × 500 mm at a thickness of 100 mm. The workpiece 21 may for example consist of a plastic material or a composite material. Further, it is also possible that the workpiece has a different outer shape and also the thickness of the workpiece varies over the length and / or width extent. This can be done, for example, by designing the guide rail 53 , the embossing table 52 and by increasing the stroke of the embossing head 42 be compensated. The workpiece 21 in this case preferably has a thickness of at least 2 mm. At the workpiece 21 it is preferably a plate-shaped workpiece or a partially plate-shaped workpiece, for example, signs or case shells. The workpiece is preferably made of a material such as PP, ABS or PVC.

Das bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 eingesetzte Prägerad 41 besitzt beispielsweise einen Durchmesser von 200 mm und eine Breite von 150 mm. Je nach verwendeter Transferfolie und zu beprägender Oberfläche kann der Durchmesser des Prägerades sowie die Breite des Prägerades jedoch in weiten Bereichen variiert werden. Dem Prägerad 41 wird nun von der Spulvorrichtung 44 die Transferfolie 22 zugeführt. Bei der Transferfolie 22 handelt es sich vorzugsweise um eine Heißprägefolie. Die Transferfolie 22 besteht vorzugsweise aus einer Trägerfolie aus einem Kunststoffmaterial, welches eine Dicke von 12 bis 100 μm aufweist und einer Transferlage, welche eine oder mehrere Dekorschichten und eine durch Wärme und/oder Druck aktivierbare Haftvermittlungsschicht aufweist. Bei den Dekorschichten kann es sich beispielsweise um farbige Lackschichten, jedoch auch um metallische Schichten handeln. Die Dekorschichten haben hierbei üblicherweise eine Dicke im Bereich von einigen Mikrometern. Bei der Haftvermittlungsschicht handelt es sich vorzugsweise um eine Schicht aus einem Heißkleber. Weiter ist zwischen der Trägerfolie und der Übertragungslage vorzugsweise eine Wachskomponenten enthaltende Ablöseschicht vorgesehen, welche das Ablösen der Übertragungslage von einer Trägerfolie während des Prägeprozesses erleichtert.The in the embodiment according to 1 used embossing wheel 41 For example, has a diameter of 200 mm and a width of 150 mm. Depending on the transfer film used and the surface to be embossed, however, the diameter of the embossing wheel and the width of the embossing wheel can be varied within wide ranges. The stamping wheel 41 is now from the winding device 44 the transfer film 22 fed. In the transfer film 22 it is preferably a hot stamping foil. The transfer foil 22 preferably consists of a carrier film of a plastic material which has a thickness of 12 to 100 microns and a transfer layer, which has one or more decorative layers and an activatable by heat and / or pressure adhesion promoting layer. The decorative layers may be, for example, colored lacquer layers, but also metallic layers. The decorative layers here usually have a thickness in the range of a few micrometers. The adhesion-promoting layer is preferably a layer of a hot-melt adhesive. Further, a release layer containing a wax component is preferably provided between the carrier film and the transfer layer, which facilitates the detachment of the transfer layer from a carrier film during the embossing process.

Die dem Prägerad 41 zugeführte Transferfolie 22 wird nun von dem Prägerad 41 gegen die zu dekorierende Oberfläche des Werkstücks 21 gepresst und hierbei das Prägerad 41 unter Zwischenklemmung der Transferfolie 22 auf der zu dekorierenden Oberfläche des Werkstücks 21 abgerollt. Hierzu wird einerseits der Schlitten 45 entlang der Führungsschiene 53 in einer vorzugsweise parallel zur dekorierten Oberfläche orientierten Richtung 61 mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit bewegt, so dass die Drehachse des Prägerades 41 und das an dem Prägetisch 52 festgelegte Werkstück 21 in einer translatorischen Relativbewegung zueinander bewegt werden. Weiter wird das Prägerad 41 von dem Aktuator 423 in eine Richtung 62 bewegt, bis das Prägerad 41 mit einer von der Steuereinrichtung 5 vorgegebenen Prägekraft über die zwischengeklemmte Transferfolie 22 gegen die Oberfläche des Werkstücks 21 gepresst wird. Der Trägerrahmen 422 ist hierbei vorzugsweise so gelagert, dass der Trägerrahmen 422 und damit das Prägerad 41 durch den Aktuator 423 parallel zu einem im wesentlichen rechtwinkelig auf der Oberfläche des Werkstücks 21 stehenden Vektor bewegt wird. Wird nun der Schlitten in die Richtung 61 bewegt, so wird das Prägerad in eine entsprechende rotatorische Bewegung 63 versetzt, entweder antriebslos aufgrund des durch Haftreibung bedingten Drehmoments oder angetrieben durch einen entsprechenden Servomotor, wie später erläutert. Beim hierdurch bedingten Abrollen des Prägerades 41 unter Zwischenklemmung der Transferfolie 22 auf der Oberfläche des Werkstücks 21 wird die Transferfolie 22 im Bereich der Stempelfläche 412 gegen die Oberfläche des Werkstücks 21 – gegebenenfalls unter zusätzlicher Hitzeeinwirkung (im Falle einer Heißprägefolie) – gepresst, wodurch in diesen Bereichen der Transferfolie die Haftvermittlungsschicht der Transferfolie aktiviert wird und in diesen Bereichen die Übertragungslage der Transferfolie an der Oberfläche des Werkstücks 21 anhaftet. In den Bereichen 414 der Mantelfläche des Prägerades 41, die nicht erhaben sind und nicht Teile der Stempelfläche sind, wird die Transferfolie beim Abrollen des Prägerades nicht gegen die Oberfläche des Werkstücks 21 gepresst, so dass in diesen Bereichen die Haftvermittlungsschicht der Transferfolie 22 nicht aktiviert und die Übertragungslage der Transferfolie in diesen Bereichen nicht an der Oberfläche des Werkstoffs 21 anhaftet. Beim Abheben der Transferfolie verbleibt die Übertragungslage in den Bereichen, in denen die Haftvermittlungsschicht aktiviert worden ist, auf der Oberfläche des Werkstücks 21 und verbleibt in den Bereichen, in denen die Haftvermittlungsschicht nicht aktiviert worden ist, auf der Trägerfolie, so dass die Oberfläche des Werkstücks 21 mit dem Motiv dekoriert ist. Die Steuereinrichtung 5 steuert hierbei die Prägekraft, mit der das Prägerad 41 gegen das Werkstück 21 gepresst wird, während das Prägerad auf dem Werkstück 21 abrollt. Hierbei wird die Prägekraft von der Steuereinrichtung 5 während des Abprägens des Motivs variiert und ist so während des Abprägens des Motivs über die Zeit und über den Weg nicht konstant.The stamping wheel 41 supplied transfer film 22 is now from the embossing wheel 41 against the surface of the workpiece to be decorated 21 pressed and here the embossing wheel 41 under Zwischenklemmung the transfer film 22 on the surface of the workpiece to be decorated 21 unrolled. For this purpose, on the one hand, the carriage 45 along the guide rail 53 in a direction preferably oriented parallel to the decorated surface 61 moved at a predetermined feed rate, so that the axis of rotation of the stamping wheel 41 and that at the embossing table 52 specified workpiece 21 be moved in a translational relative movement to each other. Next is the stamping wheel 41 from the actuator 423 in one direction 62 moves until the embossing wheel 41 with one of the controller 5 predetermined embossing force on the zwischengeklemmte transfer film 22 against the surface of the workpiece 21 is pressed. The carrier frame 422 is hereby preferably mounted so that the support frame 422 and thus the embossing wheel 41 through the actuator 423 parallel to a substantially perpendicular to the surface of the workpiece 21 standing vector is moved. Now the sled in the direction 61 moved, the embossing wheel is in a corresponding rotational movement 63 offset, either unpowered due to the static friction torque or driven by a corresponding servo motor, as explained later. In this case caused unwinding of the stamping wheel 41 under Zwischenklemmung the transfer film 22 on the surface of the workpiece 21 becomes the transfer film 22 in the area of the stamp surface 412 against the surface of the workpiece 21 - If necessary, under additional heat (in the case of a hot stamping foil) - pressed, whereby the adhesive layer of the transfer film is activated in these areas of the transfer film and in these areas, the transfer layer of the transfer film to the surface of the workpiece 21 adheres. In the fields of 414 the lateral surface of the stamping wheel 41 , which are not raised and are not parts of the stamp surface, the transfer film when rolling the embossing wheel is not against the surface of the workpiece 21 pressed, so that in these areas, the adhesion-promoting layer of the transfer film 22 not activated and the transfer layer of the transfer film in these areas not on the surface of the material 21 adheres. When lifting the transfer film, the transfer layer remains in the areas in which the primer layer has been activated on the surface of the workpiece 21 and remains in the areas where the primer layer has not been activated on the backing sheet so that the surface of the workpiece 21 decorated with the motif. The control device 5 controls the stamping force with which the stamping wheel 41 against the workpiece 21 is pressed while the embossing wheel on the workpiece 21 rolls. Here, the embossing force of the control device 5 during the imprint of the motif varies and is thus not constant during the impression of the subject over time and over the way.

Anhand von 3 wird nun der detaillierte Aufbau der Prägevorrichtung 4 gemäß eines möglichen Ausführungsbeispieles der Erfindung erläutert.Based on 3 Now the detailed structure of the embossing device 4 explained in accordance with a possible embodiment of the invention.

3 zeigt die Steuereinrichtung 5, die Führungsschiene 53, den Prägetisch 52, das Werkstück 21 und die Prägevorrichtung 4 mit dem Schlitten 45, den Spulvorrichtungen 43 und 44, und dem Prägekopf 42 mit den Befestigungsrahmen 421 und 422, dem Aktuator 423 und dem Prägerad 41. 3 shows the controller 5 , the guide rail 53 , the embossing table 52 , the workpiece 21 and the embossing device 4 with the sledge 45 , the winding devices 43 and 44 , and the embossing head 42 with the mounting frame 421 and 422 , the actuator 423 and the embossing wheel 41 ,

In dem Ausführungsbeispiel nach 3 ist auf dem Schlitten 45 weiter eine Vorschubeinrichtung 46 montiert, welche in die Führungsschiene 53 eingreift und eine Bewegung des Schlittens 45 entlang der Führungsschiene 53 ermöglicht. Bei der Vorschubeinrichtung 46 handelt es sich bevorzugt um einen Servomotor oder Schrittmotor, der von der Steuereinrichtung 5 angesteuert wird und der über ein Getriebe einen Kugelgewindetrieb antreibt. Weiter ist der Servo- oder Schrittmotor vorzugsweise mit einem Drehwertgeber verbunden, mittels dem die Steuereinrichtung 5 die Position des Wagens 45 bestimmt.In the embodiment according to 3 is on the sled 45 further a feed device 46 mounted, which in the guide rail 53 engages and a movement of the carriage 45 along the guide rail 53 allows. At the feed device 46 it is preferably a servo motor or stepper motor, by the control device 5 is driven and drives a ball screw via a gearbox. Further, the servo or stepper motor is preferably connected to a rotary encoder, by means of which the control device 5 the position of the car 45 certainly.

Der Aktuator 423 wird vorzugsweise von einem servomotorischen Antrieb gebildet. Es ist jedoch auch möglich, dass der Aktuator 423 von einem oder mehreren Pneumatikzylindern gebildet wird. Ebenso ist der Einsatz von einem oder mehreren Hydraulikzylindern denkbar. Weiter weist der Prägekopf 42 vorzugsweise noch einen Kraftsensor 426 auf, welcher die Kraft bestimmt, mit der das Prägerad 41 gegen das Werkstück 21 gepresst wird. Der Kraftsensor 426 ist hierbei vorzugsweise an dem Eingriffspunkt des Aktuators 423 an dem Befestigungsrahmen 421 oder an dem Befestigungsrahmen 422 angeordnet.The actuator 423 is preferably formed by a servo motor drive. However, it is also possible that the actuator 423 is formed by one or more pneumatic cylinders. Likewise, the use of one or more hydraulic cylinders is conceivable. Next, the embossing head 42 preferably also a force sensor 426 which determines the force with which the embossing wheel 41 against the workpiece 21 is pressed. The force sensor 426 is hereby preferably at the point of engagement of the actuator 423 on the mounting frame 421 or on the mounting frame 422 arranged.

Weiter ist es auch möglich, dass der Kraftsensor 426 an der Verbindung zwischen dem Befestigungsrahmen 421 und dem Schlitten 45 oder am Lager des Prägerads 41 angeordnet ist. Die Signale des Kraftsensors 426 werden der Steuereinrichtung 5 zugeführt, welche ihrerseits den Aktuator 423 ansteuert, beispielsweise indem sie Steuersignale für den servomotorischen Antrieb oder für die Ansteuerung eines entsprechenden Pneumatikventils generiert.Furthermore, it is also possible that the force sensor 426 at the connection between the mounting frame 421 and the sled 45 or at the camp of the stamping wheel 41 is arranged. The signals of the force sensor 426 become the controller 5 fed, which in turn the actuator 423 controls, for example, by generating control signals for the servo-motor drive or for the control of a corresponding pneumatic valve.

Der Prägekopf 42 weist weiter einen Servomotor 424 auf, der über ein Getriebe mit dem Prägerad 41 verbunden ist. Weiter weist der Prägekopf 42 eine Drehgeber 425 auf, welcher mit dem Prägerad 41 direkt oder indirekt über den Servomotor 424 verbunden ist. Bei dem Drehgeber 425 handelt es sich beispielsweise um einen optischen und/oder magnetischen Drehwertgeber, der absolute und/oder relative, bevorzugte digitale Messsignale generiert, mittels welchem die Winkelposition des Prägerades 41 und im Weiteren bevorzugt die Umdrehungszahl des Prägerades 41 bestimmbar ist. Diese Signale werden ebenfalls der Steuereinrichtung 5 zugeführt.The embossing head 42 also has a servomotor 424 on top of a gearbox with the embossing wheel 41 connected is. Next, the embossing head 42 a rotary encoder 425 on, which with the embossing wheel 41 directly or indirectly via the servomotor 424 connected is. At the encoder 425 For example, it is an optical and / or magnetic rotary encoder that generates absolute and / or relative, preferred digital measurement signals, by means of which the angular position of the stamping wheel 41 and furthermore preferably the number of revolutions of the stamping wheel 41 is determinable. These signals are also the controller 5 fed.

Die Steuereinrichtung 5 besteht bevorzugt aus einem Prozessor mit entsprechenden peripheren Komponenten zum Empfang der Signale des Kraftsensors 426 und des Drehgebers 425 und unter Umständen weiterer Signale (siehe oben) und zur Generierung von Steuersignalen für die Vorschubeinrichtung 46, den Aktuator 423 und dem Servomotor 424, sowie aus entsprechenden Software-Programmen, die in einer Speichereinrichtung des Prozessors gespeichert sind und die Funktionen der Steuereinrichtung 5 wie im folgenden beschrieben steuern:
Von der Steuereinrichtung 5 wird die Position des Prägerades 41 mittels des Drehgebers 425 bestimmt. Anstelle des Drehgebers 425 ist es auch möglich, einen beispielsweise in der Vorrichtung 46, am Wagen 45 oder an einer sonstigen Position positionierten Drehgeber oder sonstigen Sensor zu verwenden, mittels dem die Position des Prägerades 41, insbesondere der Winkellage des Prägerades 41, bestimmbar ist. Abhängig von der so erfassten Position des Prägerades, insbesondere der Winkellage des Prägerades, bestimmt die Steuereinrichtung 5 die Prägekraft, mit der das Prägerad gegen das Werkstück 21 zu pressen ist. Dies kann im einfachsten Fall dadurch realisiert werden, dass in der Steuereinrichtung 5 eine Tabelle abgelegt ist, in der zu den Positionen des Prägerades 41 jeweils eine diesen Positionen zugeordnete Prägekraft gespeichert ist. Die Steuereinrichtung 5 ordnet der erfassten Position den jeweils gespeicherten Wert der Prägekraft zu oder bestimmt den Wert der Prägekraft durch Interpolation aus den in dieser Tabelle gegebenen Werten. Weiter ist es auch möglich, dass die Steuereinrichtung 5 Daten über das Motiv erhält, die insbesondere die Formgebung des Motivs und die Lage des Motivs in Bezug auf das Prägerad 41 beschreiben. So zeigt beispielsweise 2b die „abgewickelte” Mantelfläche des Prägerads 41 mit einem Motiv „A123”, welches durch die erhabenen Bereiche 413 des Stempelkörpers 412 bestimmt ist. Weiter zeigt 2b zwei Koordinatenachsen 64 und 65, die ein Koordinatensystem zur Beschreibung des Motivs „A123” aufspannen. Hierbei ist es natürlich auch möglich, die Koordinatenachse 64 durch den jeweiligen zugeordneten Drehwinkel des Prägerades 41 zu ersetzen. Die Steuereinrichtung 5 bestimmt nun anhand der Daten über das Motiv, beispielsweise der Beschreibung des auf dem Prägerad 41 vorgesehenen Motivs mittels des durch die Koordinatenachsen 64 und 65 aufgespannten Koordinatensystem, wie groß die Aufstandsfläche der Stempelfläche in der jeweiligen Position des Prägerades ist. Im einfachsten Fall wird hierbei für die jeweiligen Werte der Koordinatenachse 64 die über die Koordinatenachse 65 integrierte Flächenbelegung des Prägerades 41 durch die erhabenen Bereiche (Bereich 413) bestimmt.The control device 5 preferably consists of a processor with corresponding peripheral components for receiving the signals of the force sensor 426 and the encoder 425 and possibly other signals (see above) and for generating control signals for the feed device 46 , the actuator 423 and the servomotor 424 , as well as corresponding software programs which are stored in a memory device of the processor and the functions of the control device 5 control as described below:
From the controller 5 becomes the position of the embossing wheel 41 by means of the rotary encoder 425 certainly. Instead of the rotary encoder 425 It is also possible, for example, in the device 46 , on the car 45 or to use a rotary encoder or other sensor positioned at another position, by means of which the position of the stamping wheel 41 , in particular the angular position of the stamping wheel 41 , is determinable. Depending on the position thus detected the stamping wheel, in particular the angular position of the stamping wheel, determines the control device 5 the embossing force with which the embossing wheel against the workpiece 21 to squeeze is. This can be realized in the simplest case, that in the control device 5 a table is filed in which to the positions of the stamping wheel 41 each one of these positions associated stamping force is stored. The control device 5 assigns the detected position to the respectively stored value of the embossing force or determines the value of the embossing force by interpolation from the values given in this table. Further, it is also possible that the control device 5 Data on the subject receives, in particular, the shape of the subject and the location of the subject in relation to the embossing wheel 41 describe. So shows, for example 2 B the "unwound" lateral surface of the embossing wheel 41 with a motif "A123", which goes through the raised areas 413 of the stamp body 412 is determined. Next shows 2 B two coordinate axes 64 and 65 which span a coordinate system describing the subject "A123". Of course, this is also possible, the coordinate axis 64 by the respective associated angle of rotation of the stamping wheel 41 to replace. The control device 5 now determines based on the data on the subject, for example, the description of the embossing wheel 41 provided motif by means of the coordinate axes 64 and 65 Spanned coordinate system, how large the footprint of the stamp surface in the respective position of the stamping wheel. In the simplest case, this is for the respective values of the coordinate axis 64 the over the coordinate axis 65 integrated area coverage of the stamping wheel 41 through the raised areas (area 413 ) certainly.

Es ist jedoch auch möglich, dass – in Abhängigkeit von einem mittleren Anpressdruck – für den jeweiligen Wert der Koordinatenachse 64 die Aufstandsfläche der Stempelfläche simuliert wird und anhand dieser Simulation die Flächenbelegung für den jeweiligen Wert der Achse 64 bestimmt wird. In Abhängigkeit von der Flächenbelegung, d. h. von der Größe der Aufstandsfläche der Stempelfläche, wird dem jeweiligen Wert der Achse 64 dann eine bestimmte Prägekraft zugeordnet. Vorzugsweise erfolgt diese Zuordnung derart, dass die Prägekraft proportional zur Aufstandsfläche der Stempelfläche ist, d. h. der Prozentsatz der Flächenbelegung wird mit einer vordefinierten Prägekraft multipliziert. Im Weiteren kann – wie bereits oben angedeutet – eine komplexere Zuordnung der Zwischenflächenbelegung und Prägekraft erfolgen, die die speziellen Materialeigenschaften der Stempelkörper berücksichtigt.However, it is also possible that - depending on a mean contact pressure - for the respective value of the coordinate axis 64 the contact surface of the stamp surface is simulated and based on this simulation the area occupation for the respective value of the axis 64 is determined. Depending on the area occupation, ie on the size of the contact surface of the stamp surface, the respective value of the axis 64 then assigned a specific stamping force. Preferably, this assignment is made such that the embossing force is proportional to the contact surface of the die surface, ie, the percentage of surface occupation is multiplied by a predefined embossing force. Furthermore, as already indicated above, a more complex assignment of the surface occupation and embossing force can take place, which takes into account the special material properties of the stamp body.

Im Weiteren ist es auch möglich, dass Wertebereichen der Flächenbelegung jeweils ein bestimmter Anteil einer maximalen Prägekraft zugeordnet werden, so beispielsweise einer Flächenbelegung durch die Aufstandsfläche der Stempelflächen von 0 bis 10% ein Anteil von 5% der maximalen Prägekraft, einer Flächenbelegung durch die Aufstandsfläche der Stempelflächen von 10 bis 20% ein Anteil von 15% der maximalen Prägekraft usw. zugeordnet wird. Es wird so die der jeweiligen Position zugeordnete Flächenbelegung durch die Aufstandsfläche der Stempelflächen wie oben erläutert bestimmt und anhand dieser Zuordnungsregel wird dann die Prägekraft für die jeweilige Position gewählt.in the Furthermore, it is also possible that value ranges of the area occupation in each case a certain proportion of a maximum embossing force are assigned, for example, a surface occupancy through the footprint the stamp faces of 0 to 10% a share of 5% of the maximum embossing force, a surface occupancy through the footprint the stamp surfaces from 10 to 20% a share of 15% of the maximum embossing force etc. is assigned. It will be assigned to the respective position area occupation through the footprint the stamp surfaces as explained above determined and based on this assignment rule then the embossing force for the respective position selected.

Dies ist beispielsweise in 4 an einem Ausführungsbeispiel verdeutlicht. 4 zeigt zum einen ein Prägekraftdiagramm, welches durch die Koordinatenachse 64 und eine Koordinatenachse 66 aufgespannt ist. Durch die Koordinatenachse 64 wird die Position des Prägerades definiert und durch die Koordinatenachse 66 die jeweilige Prägekraft, so dass sich die in 4 gezeigte Prägekraft 67 in Abhängigkeit von der maximalen Prägekraft 68 und der jeweiligen Position des Prägerades ergibt. Weiter zeigt 4 eine Darstellung der Mantelfläche eines Prägerades mit erhabenen Bereichen 413 und den Hintergrund bildenden nicht erhabenen Bereichen 414, welche das Motiv ausbilden, das dem im Diagramm verdeutlichten Prägekraft-Verlauf zugeordnet ist.This is for example in 4 illustrated by an embodiment. 4 shows, on the one hand, a stamping force diagram which passes through the coordinate axis 64 and a coordinate axis 66 is stretched. Through the coordinate axis 64 the position of the embossing wheel is defined and by the coordinate axis 66 the respective embossing force, so that in 4 embossing force shown 67 depending on the maximum embossing force 68 and the respective position of the embossing wheel. Next shows 4 a representation of the lateral surface of a stamping wheel with raised areas 413 and the background forming non-raised areas 414 , which form the motif that is assigned to the illustrated in the diagram embossing force history.

Die oben beschriebenen Berechnungen können zum einen von der Steuereinrichtung einmalig vor Beginn des ersten Prägedurchgangs durchgeführt werden und die Ergebnisse dann in der oben beschrieben Tabelle abgespeichert werden. Es ist jedoch auch möglich, dass diese Berechnungen bei jeder Umdrehung des Prägerades durchgeführt werden. Weiter ist es auch möglich, dass diese Berechnungen nicht von der Steuereinrichtung 5 sondern von einem externen Computer durchgeführt werden, unter Umständen parallel zur Entwicklung des Designs des Prägerades 41.On the one hand, the calculations described above can be carried out by the control device once before the start of the first embossing pass, and the results then stored in the table described above. However, it is also possible that these calculations are performed every revolution of the embossing wheel. Further, it is also possible that these calculations are not from the controller 5 but be carried out by an external computer, possibly in parallel with the development of the design of the stamping wheel 41 ,

Weiter erfasst die Steuereinrichtung 5 über den Kraftsensor 426 die Prägekraft, mit der das Prägerad 41 gegen das Werkstück 21 gepresst wird. Dieser Wert wird als Ist-Wert in der Regelschleife verwendet, der als Soll-Wert der wie oben bestimmten, bei der jeweiligen Position des Prägerades 41 einzustellenden Prägekraft zugeführt wird und die den Aktuator 423 ansteuert. So wird sichergestellt, dass die von der Steuereinrichtung 5 für die jeweilige Position des Prägerades 41 vorgesehene Prägekraft auf das Werkstück 21 ausgeübt wird. Es ist jedoch auch möglich, auf diese Regelschleife zu verzichten und beispielsweise ein entsprechendes Pneumatikventil zu verwenden, welches ohne diese Regelschleife eine Einstellung des Anpressdrucks ermöglicht.Next detects the controller 5 via the force sensor 426 the embossing force with which the embossing wheel 41 against the workpiece 21 is pressed. This value is used as the actual value in the control loop, the target value of which, as determined above, at the respective position of the embossing wheel 41 To be set stamping force is supplied and the actuator 423 controls. This ensures that the control system 5 for the respective position of the stamping wheel 41 provided embossing force on the workpiece 21 is exercised. However, it is also possible to dispense with this control loop and, for example, to use a corresponding pneumatic valve, which allows adjustment of the contact pressure without this control loop.

Weiter ist es auch möglich, dass die Stempelfläche derart gegengeformt zum zu geprägten Motiv ausgeformt wird, dass die sich beim Abrollen des Prägerades ergebende Verformung des Silikon-Materials kompensiert wird. Hierzu werden mittels Versuchen die sich aufgrund der Verformbarkeit des Silikon-Materials ergebenden Verzerrungen in Richtung der Achse 65 und 64 bestimmt. Diese Verzerrungen werden sodann als Eingangsgrößen für die Berechnung des sich bei aktuellen Motiven beim Abrollen des Prägerads ergebenen Verzerrungen verwendet, und das aktuelle Motiv wird auf der Stempelfläche entsprechend gegengeformt ausgebildet. So ergeben sich beispielsweise bei einem üblichen Silikon-Material Verzerrungen in Richtung der Achsen 64 und 65 in Höhe von ca. 3%, vorausgesetzt die Prägekraft wird wie oben erläutert in Abhängigkeit von der Aufstandsfläche der Stempelfläche geregelt. Die Stempelfläche wird nun entsprechend gegengeformt ausgebildet, d. h. das als Stempelfläche abzuformende Motiv wird in Richtung der Achsen 64 und 65 mit einer entsprechenden inversen Verzerrung beaufschlagt, d. h. beispielsweise in Richtung der Achsen 64 und 65 jeweils um 3% gestaucht.Further, it is also possible that the stamp surface is formed counter-shaped to the embossed motif that during unwinding of the Stamping resulting deformation of the silicone material is compensated. For this purpose, the resulting distortions in the direction of the axis due to the deformability of the silicone material by means of experiments 65 and 64 certainly. These distortions are then used as input quantities for the calculation of the distortions resulting in current motifs when unrolling the embossing wheel, and the current motif is formed correspondingly counter-shaped on the stamp surface. For example, distortions in the direction of the axes result in a conventional silicone material 64 and 65 in the amount of about 3%, provided that the embossing force is regulated as explained above, depending on the footprint of the stamp surface. The stamp surface is now formed correspondingly counter-shaped, ie, the motif to be stamped off as a stamp surface becomes in the direction of the axes 64 and 65 subjected to a corresponding inverse distortion, ie for example in the direction of the axes 64 and 65 each compressed by 3%.

Wie bereits oben erläutert, verbleiben beim Abrollen des Prägerades Übertragungslagenbereich 24 auf der Oberfläche des Werkstoffs 21 und in den übrigen Bereichen 25 der Transferfolie wird die Übertragungslage nicht von der Trägerfolie abgelöst und mit der Trägerfolie von der Spulvorrichtung 43 aufgespult.As already explained above, transfer layer area remains when the stamping wheel is unrolled 24 on the surface of the material 21 and in the other areas 25 the transfer film, the transfer layer is not detached from the carrier film and with the carrier film from the winding device 43 wound.

Es ist weiter auch möglich, dass die Spulvorrichtungen 43 und 44 nicht auf dem Schlitten 45 montiert sind, sondern an einer anderen Stelle ortsfest zu dem Prägetisch 52 festgelegt sind. Weiter ist es auch möglich dass die Prägevorrichtung 4 ortsfest innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet ist und der Prägetisch 52 translatorisch in die Richtung 61 bewegbar ist. Weiter ist es auch möglich, auf den Servomotor 424 und den Drehwertgeber 425 zu verzichten.It is also possible that the winding devices 43 and 44 not on the sled 45 are mounted, but at a different location fixed to the embossing table 52 are fixed. Further, it is also possible that the embossing device 4 stationary within the housing 3 is arranged and the embossing table 52 translational in the direction 61 is movable. Further, it is also possible on the servomotor 424 and the rotary encoder 425 to renounce.

Claims

Method for decorating a surface of a workpiece ( 21 ), in particular a plate-shaped workpiece, wherein in the method a, a motif-forming region of a transfer layer of a transfer film ( 22 ) by means of an embossing stamp ( 41 ) against the surface of the workpiece to be decorated ( 21 ) is pressed, as an embossing stamp an embossing wheel is used, in which the die surface ( 413 ) forming raised portions of the punch body ( 412 ) consist of a silicone material and wherein the embossing wheel ( 41 ) with Zwischenklemmung the transfer film ( 22 ) on the surface of the workpiece to be decorated ( 21 ) is unrolled, characterized in that an embossing force ( 62 ), with which the embossing wheel ( 41 ) against the workpiece ( 21 ) is pressed by a control device ( 5 ) is dynamically controlled as a function of the contact surface of the stamp surface, wherein the position of the stamping wheel of one with the embossing wheel ( 41 ) directly or indirectly connected rotary encoders ( 425 ), and the control device ( 5 ) depending on the position of the embossing wheel a respective predefined or determined based on data on the subject embossing force ( 62 ) and the control device ( 5 ) an actuator that generates the embossing force ( 423 ) for generating the determined embossing force.

Method according to claim 1, characterized in that the embossing force ( 62 ), with which the embossing wheel ( 41 ) against the workpiece ( 21 ) is pressed by the control device ( 5 ) is varied during the embossing of the subject.

Method according to one of claims 1 to 2, characterized in that the embossing force ( 62 ) from the control device ( 5 ) is selected in proportion to the contact surface of the stamp surface, which exerts a contact pressure on the workpiece in the respective position of the embossing wheel on the zwischengeklemmte transfer film.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the stamp surface ( 413 ) of the embossing wheel ( 41 ) is heated by a heater.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that an embossing wheel ( 41 ) whose stamp surface ( 413 ) is different from the subject.

Method according to claim 4 or 5, characterized that the stamp area formed counterparted to the motif that is the Unrolling the embossing wheel resulting deformation of the silicone material is compensated.

Method according to one of claims 4 to 6, characterized that the dynamic distortion caused by the distortion of the subject when unrolling of the stamping wheel precalculated and the stamp surface counter-formed accordingly will be to compensate for this distortion.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the axis of rotation of the stamping wheel ( 41 ) and the workpiece ( 21 ) in a relative movement ( 61 ) are moved to each other.

Method according to claim 8, characterized in that that the axis of rotation of the stamping wheel and the workpiece parallel to the surface of the workpiece to be decorated in one Relative movement are moved to each other.

Method according to one of claims 7 to 9, characterized in that the axis of rotation of the embossing wheel and the workpiece are moved by a cyclically operating feed device in a translational relative movement to each other.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the embossing wheel ( 41 ) from a servomotor ( 424 ) is driven, which rotates the embossing wheel about its axis of rotation.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 5 ) the rotation ( 63 ) of the stamping wheel ( 41 ) and the feed, with which a feed device ( 46 ) moves the axis of rotation of the stamping wheel and / or the workpiece, synchronized with each other.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the embossing force ( 62 ) from a force sensor ( 426 ) is used and is used as an input variable of a control loop, which by the actuator ( 23 ) generated embossing force on one of the control device ( 5 ) sets predetermined target value.

Method according to claim 12, characterized in that that a servo-motor drive as an actuator for the generation of the embossing force is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control device determines the embossing force, the embossing speed and the embossing temperature based on data about the motif controls.

Contraption ( 1 ) for decorating a surface of a workpiece ( 21 ), in particular a plate-shaped workpiece, wherein the device ( 1 ) an embossing device ( 4 ) with an embossing stamp ( 41 ) which is designed such that a region forming a motif of a transfer layer of a transfer film ( 22 ) by means of the stamping die ( 41 ) against the surface of the workpiece to be decorated ( 21 ) is pressable, wherein the embossing stamp ( 41 ) is a stamping wheel, in which the die surface ( 413 ) forming raised portions of the punch body ( 412 ) consist of a silicone material and wherein the embossing device ( 4 ) is designed so that the embossing wheel ( 41 ) with Zwischenklemmung the transfer film ( 22 ) on the surface to be decorated of the workpiece is unrolled, characterized in that the device is a control device ( 5 ), which is designed so that with this an embossing force ( 62 ) is controllable in dependence on the contact surface of the stamp surface and in the respective position of the stamping wheel a contact pressure on the workpiece can be exerted via the intermediately clamped transfer film such that the stamping force ( 62 ), with which the embossing wheel ( 41 ) against the workpiece ( 21 ) is pressable by the control device ( 5 ) is dynamically adjustable, that the position of the embossing wheel of one with the embossing wheel ( 41 ) directly or indirectly connected rotary encoders ( 425 ) is detected that by means of the control device ( 5 ) depending on the position of the embossing wheel a respective predefined or determined based on data on the subject embossing force ( 62 ) it can be determined that the embossing head ( 42 ) an actuator ( 423 ), with which the embossing wheel ( 41 ) against the workpiece ( 21 ) is pressable and that by means of the control device ( 5 ) of the stamping force generating actuator ( 423 ) is controllable to generate the specific embossing force.

Apparatus according to claim 16, characterized in that the embossing device ( 4 ) a the embossing wheel ( 41 ) embossing head and a feed device ( 46 ), by means of which the embossing head ( 42 ) and the workpiece ( 21 ) in a relative movement to each other in a predetermined feed direction ( 61 ) are movable.

Device according to one of claims 16 or 17, characterized that the actuator for the generation of the stamping force is designed as a servo-motor drive.

Device according to one of claims 16 to 18, characterized in that the embossing device ( 4 ) further a film guide for feeding the transfer film to the embossing wheel and a film winder ( 43 ) for winding the embossed transfer film ( 23 ) having.

Device according to one of claims 16 to 19, characterized in that the embossing wheel ( 41 ) a roller-shaped basic body ( 411 ) and one, on the lateral surface of the main body ( 411 ), the stamp surface ( 413 ) forming stamp body ( 412 ) made of a silicone material.

Device according to one of claims 16 to 20, characterized in that the device comprises a heating means by means of the embossing wheel ( 41 ) is heated.

Apparatus according to claim 21, characterized in that the heating device relative to the on the lateral surface of the base body ( 411 ), the stamp surface ( 413 ) forming stamp body ( 412 ) on the outside of the circumference of the embossing wheel ( 41 ) is arranged.