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Druckvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bedrucken von Körpern
mit konvexen Flächen mittels eines die Farbe auf den Körper Ubertragenden elastisch
verforibaren Druckkissens.
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Bei einem bekannten Verfahren zum Bedrucken von Körpern mit unebenen
Oberflachen (OS 1 939 4373 wird im indirekten Tiefdruck gearbeitet, wobei ein ebenes
Tiefdruckklischee verwendet wird, auf das nach dem Einfärben und Abrakeln ein Zwischenträger
in Form eines Kissens aufgepreßt wird, das die Gestalt eines Rotationsparaboloides
oder halben Ellipsoides aufweist und das aus ein ein weichen Silikongummi besteht,
das eine farbabweisends Oberfläche hat. Durch das Aufpressen des Kissens oder Tampons
auf das Tiefdruckklischee wird die Farbe in so engen Kontakt mit der Kissenoberfläche
gebracht, daß sie konturenscharf haften bleibt.
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Anschließend wird das Kissen vom Klischee abgehoben und auf das zu
bedruckende Gut aufgepreßt, wo das Kissen oder Tempon die Farbe praktisch restlos
abgibt; es verformt sich dabei unter Anpassung an die Oberflächenkontur des zu bedruckenden
Gegenstandes Allerdings eignet sich dieses bekannte Verfahren nur für nicht allzu
großflächigen Druck, weil sich nämlich das kugelkalottenförige Ende bei der Ubernahme
der Farbe von dem Tiefdruckklischee zu stark verformen mußte.
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Es ist auch bekannt, Gegenstände in der Weise zu bedrucken, daß auf
einer Unterlage ein Farbfilm gebildet wird, der später von der Unterlage abgezogen
und auf den Gegenstand aufgetragen wird, wie dies auch von Abæiehbildern her bekannt
ist. Diese Methode ist jedoch sehr arbeitsaufwendig und eignet sich für einachsig
gewölbte Gegenstände, beispielsweise zylinderförmige oder kegelförmige Gegenstände.
Mehrachsige gewölbte Gegenstände, wie beispielsweise Kugeln, lassen sich Jedoch
auf diese Weise nicht bedrucken.
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Allen Druckverfahren zum Bedrucken unebener Gegenstände ist gemeinsam,
daß es nicht möglich ist, gewölbte Oberflächen über eine solche Wölbung hinweg zu
bedrucken, daß einander gegenüberliegende
Ränder des Druckbereiches
zueinander annähernd parallele Bereiche aufweisen. Anders ausgedrückt war es seither
nicht möglich, eine Halbkugelfläche in einem Arbeitsgang mit einem Aufdruck zu versehen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Druckvorrichtung zu
schaffen, mit der auch stark gewölbte Gegenstände, wie beispielsweise Halbkugeln
oder dgl., verzerrungsarm in einem Arbeitsgang vollflächig bedruckt werden können.
Auch soll ein Bedrucken von weichen bzw. nachgiebigen Gegenständen mit gewölbter
Oberfläche möglich sein.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß das Druckkissen
eine auf dem Umriß des zu bedruckenden Körpers in ihren Abmessungen angepaßte Membran
umfaßt, daß die Membran aus einem gummielastischen Material besteht, und daß die
Membran in einem gegenüber dem Umriß des zu bedruckenden Körpers einen größeren
Umriß aufweisenden elastischen Ring gehalten ist.
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Mit einer derartigen Vorrichtung ist es überraschenderweise möglich,
stark gewölbte Gegenstände verzerrungsarm bzw. verzerrungstrei zu bedrucken. Beispielsweise
können Halbkugeln in einem Arbeitsgang mit einem die ganze Halbkugelfläche bedeckenden
Aufdruck versehen werden. So ist es möglich, Bälle, Globen ebenso wie andere stark
gewölbte Körper so zu bedrucken, daß auch noch Randflächen bedruckt werden, die
an einander gegenüberliegenden Oberflächenbereichen des Körpers sich befinden. Der
Grund für die Ubertragung des Druckbildes über einen so großen und stark gewölbten
Oberflächenbereich hinweg dürfte darin liegen, daß beim Eindrücken des zu bedrukkenden
Körpers in das Kissen der Jeweils zur Anlage kommende Randbereich durch die Abstützung
gegenüber dem äußeren elastischen Stützring in feste Anlage an den Körper gebracht
wird, wodurch der Farbübertrag erfolgt. Es tritt also ein
Wulst-
oder Rolleffekt auf, wie man ihn beispielsweise beim Umstülpen eines Hutes oder
beim Abrollen einer Rollmembran beobachten kann. Im Bereich der Stülpzone tritt
durch die hier befindliche ringförmige Wölbung eine auf die StUlpzone beschränkte
Erhöhung der Steifigkeit auf, weil das Kissen in diesem Bereich wie ein in sich
als Profil ausgebildeter Ring wirkt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Membran
einstückig mit dem Ring hergestellt. Dadurch entfallen alle durch die Befestigung
der Membran an dem Ring sonst möglicherweise auftretenden Schwierigkeiten und Nachteile.
Auch vereinfacht sich die Herstellung in-soreit, als für Membran und Ring dasselbe
Material Verwendung finden kann.
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Das Druckkissen kann beispielsweise die Gestalt eines Zylinders mit
an seiner Stirnfläche angesetzter Halbkugel oder KugeIkalotte aufweisen, wobei also
die Kugel oder Kalotte die Membran bildet. Beim Druckvorgang wird die Wölbung der
Membran durch das Eintauchen des zu bedruckenden Gegenstandes umgekehrt, und es
tritt der bereits erwähnte Wulst- oder Roll- bzv. Umstülpeffekt auf. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung ist dagegen die Membran plan oder nur geringfügig
konkav oder konvex gewölbt. Es ist dabei die Membran der Boden eines topfartigen
Gebildes, das in Gebrauchslage nach unten offen ist, wobei die Außenseite des Bodens
als die Druckfarbe aufnehmende Fläche dient und die Wand des Topfes der Ring ist.
Dabei ist bevorzugt der Ring mit einem starren Mantel umgeben. Insbesondere bei
größeren Druckkissen ist dieser starre Mantel von Vorteil, weil er den Materialbedarf
für das Kissen reduziert und die Stützeigenschaften der als elastischer Stützring
dienenden Randbereiche der Membran erhöht.
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Bevorzugt weist das Druckkissen im Querschnitt die Gestalt eines Gewölbes
mit oberhalb des Gewölbebodens befindlicher Druckfläche auf. Die das Gewölbe stützenden
"Pfeiler" sind durch einander gegenüberliegende Bereiche des elastischen Stützringes
gebildet (im Querschnitt betrachtet), wobei jedoch lediglich der zentrale Bereich
des Gewölbes als eigentliche Druckfläche dient. Die Bemessung der Anordnung ist
dabei so, daß der Durchmesser einer zu bedruckenden Kugel etwa ein Drittel des Innendurchmessers
des Mantels beträgt.
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Der lichte Durchmesser des das Gewölbe bildenden Hohlraumes im Kissen
weist etwa den 1,2- bis 2,5-fachen Durchmesser der zu bedruckenden Kugel auf. Zum
Erzielen eines optimalen Druckvorganges müssen die Größenverhältnisse empirisch
etwas variiert werden,und es muß außerdem auch die Shore-Härte des Druckkissenmateriales
entsprechend abgestimmt werden.
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Bei den seither betrachteten Ausführungsformen wurden rein mechanische
Kräfte angewandt. Es kann jedoch erforderlich sein, die Membran stärker zu spannen,
was auf verschiedene Weise möglich ist. Beispielsweise kann der Ring nach der Anbringung
der Membran oder nach seiner Herstellung zusammen mit der Membran aufgeweitet werden,
um dadurch die Membran mechanisch zU spannen. Bei einer bevorzugten anderen Ausführungsform
dagegen ist die Membran durch einen auf ihrer der Druckfarbe abgewandten Seite einwirkenden
Uberdruck gespannt. Diese Art der Spannung hat gegenüber der zuvor erläuterten den
Vorteil, daß die Membran, von der Druckseite aus betrachtet, konvex ist. Dies wirkt
sich hinsichtlich des Farbübertrages auf den zu bedruckenden Gegenstand günstig
aus.
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Je nach der Größe des zu bedruckenden Körpers sind die Dicken-und
Durchmesserverhältnisse des Kissens unterschiedlich gewählt.
Sollen
Körper mit mehr als nur einigen Zentimetern Durchmesser bedruckt werden, dann kann
es zweckmäßig sein, die Stützwirkung des Stützringes noch zu erhöhen. Um den Materialbedarf
für das Druckkissen nicht zu stark zu eril8hen und um sowohl eine ausreichende Anpressung
des Drucktuches an den zu bedruckenden Gegenstand bei dessen erster Berührung als
auch einen gleichmäßigen Andruck des Drucktuches an den zu bedruckenden Gegenstand
bei tieferem Eintauchen in das Druckkissen zu erzielen, ist bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung der von dem elastischen Stützring und dem mittleren
Bereich des Druckkissens Umschlossene Raum nach außen abgeschlossen, und es herrscht
in diesem Raum ein vom Atmosphärendruck abweichender Druck. Dabei kann in diesem
Raum ein kompressibles oder auch ein inkompressibles Medium vorgesehen sein, beispielsweise
Luft, Gas oder Flüssigkeit. In letzterem Fall ist der Raum mit einem Zusatzbehälter
verbunden, und es ist in diese Verbindung ein Steuerventil eingeschaltet, das einen
Zu- und Abfluß von Flüssigkeit in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf des Druckvorganges
zuläßt. Es ist also der Druck in dem abgeschlossenen Raum veränderbar und insbesondere
in Abhängigkeit von der Art des zu bedruckenden Körpers und/oder in Abhängigkeit
von der momentanen Phase des Druckvorganges , insbesondere der Eindrücktiefe des
zu bedruckenden Gegenstandes in das Druckkissen gesteuert veränderbar. Auf diese
Weise läßt sich die Stützwirkung des Stützringes, der im wesentlichen auf den Randbereich
des membranartigen mittleren Bereiches des Druckkissens wirkt, ergänzen durch eine
auf die zentrale Fläche des mittleren Bereiches wirkende flexible Abstützung. Auf
diese Weise ist es möglich, die Druckqualität zu verbessern und auch das Bedrucken
von Körpern mit mehr als nur einigen Zentimetern Durchmesser zu ermöglichen.
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Der die Membran belastende Druck kann pneumatisch, also
mittels
eines kompressiblen Mediums, erzeugt und aufrechterhalten werden. Bei einer anderen
bevorzugten lusführungsform der Erfindung ist dagegen in dem Raum, den die Membran
nach außen abschließt, Flüssigkeit enthalten. Die Inkompressibilität der Flüssigkeit
erzwingt beim Eindrücken eines Gegenstandes ein entsprechendes Aufweiten der Membran
bzw. anderer Teile des Druckkissens. Soweit diese an sich erwünschte, weil den Druckvorgang
verbessernde Aufweitung zu stark sein sollte, kann durch Anschluß eines Ausgleichsraumes
die Aufweitung in den gewünschten vorteilhaften Grenzen gehalten werden.
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Die Ausführungsformen erfindungsgemäßer Druckkissen, bei denen ie
Membran einseitig von einem Uberdruck belastet bzw. gespannt ist, können auch konstruktiv
und gestalterisch völlig anders ausgebildet sein als zuvor beschrieben. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Druckkissen in Art eines Ballons
ausgebildet, von dem eine Kugelkalotte die Membran und der daran angrenzende Bereich
den Ring bilden. Ein derart gestaltetes Druckkissen eignet sich vor allem zum Bedrucken
mechanlsch empfindlicher bzw. leicht verformbarer Gegenstände, weil durch die hohe
Elastizität und leichte Verformbarkeit der Membran einerseits und die dadurch überwiegend
durch den Druck bedingte Anlagekraft an dem zu bedruckenden Körper andererseits
eine sehr gleichmäßige Flächenbelastung ohne örtliche Belastungsspitzen erreicht
wird.
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Wird eine vor dem Bedrucken plane oder geringfügig konvexe Membran
verwendet, so kann der Farbauftrag auf die die Farbe auf den zu bedruckenden Gegenstand
übertragende Fläche der Membran mittels einer Siebdruckvorrichtung erfolgen. Der
Einsatz des Siebdruckverfahrens hat den Vorteil, daß gut deckende Farben stark aufgetragen
werden können. Es ist jedoch auch
möglich, statt einer Siebdruckvorrichtung
eine Tampondruckvorrichtung oder auch eine Tiefdruckvorrichtung zu verwenden.
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Eine Tampondruckvorrichtung muß dann zum Einsatz kommen, wenn beispielsweise
das Druckkissen in Art eines Ballons ausgebildet ist oder das Druckkissen aus sonstigen
Gründen stark konvex gewölbt ist. In diesen Fällen kann der Farbauftrag praktisch
nur mit einer Tampondruckvorrichtung erfolgen.
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Im allgemeinen ist die Membranoberfläche unmittelbar die die zu verdruckende
Farbe von der Druckvorrichtung aufnehmende und auf das Druckgut übergebende Fläche.
Bei geringfügig konvexen oder planen Membranen kann es nachteilig sein, daß die
Membranoberfläche senkrecht zu ihrer Oberflächenebene leicht verformbar ist, weil
dieser mittlere Bereich des Druckkissens bzw. der Membran nur eine geringe Dicke
aufweist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist daher als Farbträger
ein gummielastisches Drucktuch vorgesehen, daß während des Druckvorganges auf der
Membran aufliegt. Das Drucktuch ist von der Membran bzw. dem Druckkissen abnehmbar
und in abgenommener Lage einfärbbar. Ein an der Membran fest angebrachtes Drucktuch
würde es zwar bereits ermöglichen, das Druckkissen aus einem Werkstoff herzustellen,
der für die Farbaufnahme und Farbübertragung ungünstige Eigenschaften hat, weil
diese Funktion von dem Drucktuch übernommen wird.
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Wird jedoch das Druckkissen nur als Abstützung für ein Drucktuch verwendet
und ist daher das Drucktuch von dem Kissen bzw. der Membran abnehmbar und in abgenommener
Lage einfärbbar, so hat dies den Vorteil, daß das Drucktuch auf einer festen Unterlage
aufliegend eingefärbt werden kann. Dabei kann mittels einr Siebdruckvorrichtung
oder auch durch Abrollen eines eingefärbten und abgerakelten Tiefdruckklischeezylinders
auf dem Drucktuch die Farbe im gewünschten Muster auf das Drucktuch übertragen werden,
das wegen der Abstützung auf einer Unterlage die Farbe gut übernimmt. Anschließend
wird
dann das Drucktuch auf das Kissen bzw. die Membran gelegt, und es wird der zu bedruckende
Gegenstand, beispielsweise ein Globus, senkrecht auf die Druckfläche zu bewegt,
auf der er zunächst mit einer kleinen kugelkalottenförmigen Fläche aufliegt, an
der er die Farbe übernimmt. Danach wird der zu bedruckende Körper zunehmend tiefer
in das Druckkissen hineingepreßt, wobei der Farbübertrag auf den zu bedruckenden
Körper jeweils in dem ringförmigen Randbereich erfolgt, der die in das Kissen eintauchende
Fläche des zu bedruckenden Körpers begrenzt.
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Das Drucktuch kann aus den unterschiedlichsten Materialien bestehen.
Bevorzugt hat es eine farbabweisende Oberfläche und umfaßt eine Silikon-Kautschuk-Deckschicht,
auf die die Farbe aufgetragen wird und von der sie wegen der farbabweisenden Eigenschaft
praktisch vollständig auf den zu bedruckenden Körper übergeht.
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Es versteht sich, daß nicht nur einfarbige Aufdrucke, sondern auch
Mehrfarbendrucke möglich sind. Dabei können die verschiedenen Farbauszüge nacheinander
auf den zu bedruckenden Körper übertragen werden. Es ist jedoch auch möglich, die
verschiedenen Farben naß in naß in einem einzigen Arbeitsgang aufzubringen. Der
Farbübertrag auf das Drucktuch erfolgt dabei für jede Farbe getrennt und zeitlich
nacheinander durch verschiedene Druckvorrichtungen, die jeweils eine Farbe auf das
Druck tuch aufbringen. Ist das Drucktuch mit sämtlichen Farben versehen, dann wird
es auf das Kissen aufgelegt, und es erfolgt der Druckvorgang.
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Einzelheiten und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
im Zusammenhang
mit den Ansprüchen Es zeigen in vereinfachter und
stark schematisierter Darstellung unter Weglassung aller für das Verständnis der
Erfindung nicht wesentlichen Vorrichtungselemente: Fig. 1 einen Schnitt durch ein
Druckkissen mit aufgelegtem Drucktuch unmittelbar vor Beginn des Bedruckvorganges,
Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in einem Zeitpunkt gegen Ende des Bedruckvorganges,
Fig. 3 einen Schnitt durch ein als Ballon ausgebildetes Druckkissen vor dem Auftragen
von Farbe mittels eines Tampons auf das Druckkissen, und Fig. 4 die Anordnung nach
Fig. 3 in einem Zeitpunkt gegen Ende des Bedruckvorganges.
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Ein gewölbter Körper, beispielsweise ein Ball 1, soll in zwei Arbeitsgängen
über seine gesamte Oberfläche hinweg bedruckt werden. Zu diesem Zweck wird der gewünschte
Aufdruck einer Hälfte der Oberfläche des Balles 1 zunächst auf ein Druck--tuch 2
aufgebracht, das mittels einer nicht dargestellten Siebdruckvorrichtung eingefärbt
und mit einer Schicht 3 an Farbe versehen wird. Anschließend wird das Drucktuch
2 mit der Farbschicht 3 auf ein Druckkissen 4 aufgelegt. Das Druckkissen 4 weist
eine plane Oberfläche 5 auf, auf die das Drucktuch 2 aufgelegt wird. Das Druckkissen
4 hat die Gestalt eines zylindrischen Körpers, dessen Mantelfläche mit einem starren
Mantel 6, vorzugsweise aus Metall, bedeckt ist. Das Innere des zylinderförmigen
Kissens 4 ist mit einer Höhlung 7 versehen, die in dem dargestellten Querschnitt
dem Druckkissen
4 die Gestalt eines Gewälbe- oder Portalbogens
verleiht. Die Höhlung 7 hat die Gestalt eines Rotationsellipsoides oder Rotationsparaboloides,
dessen Achse mit der Zylinderachse des Druckkissens 4 zusammenfällt. Durch die Höhlung
7 erhält das Kissen einerseits eine Membran 8, deren Zentrum durch die erwähnte
Achse definiert ist und andererseits einen Ring 9, der in der Schnittdarstellung
die Pfeiler des Torbogens bildet. Tatsächlich ist der Ring 9 ein Hohlzylinder mit
in Achslängsrichtung sich änderndem Innendurchmesser.
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Wird nun der zu bedruckende Ball durch eine nicht dargestellte Hubvorrichtung
auf das Drucktuch 2 zu bewegt, so nimmt er zunächst in seiner stirnseitigen Berührungszone
(Fig. 1) Farbe vom Drucktuch 2 auf. Bei zunehmendem Eintauchen des Balles 1 in das
Druckkissen 4 verformt sich dessen Membran 8, wobei während dieses Verformungsvorganges
und Eintauchvorganges stets ein Randwulst, der die momentane Berührungsfläche zwischen
Ball 1 und Druckkissen 4 begrenzt, den Farbübertrag vom Drucktuch 2 auf den Ball
1 vornimmt. In der Endstellung erreicht der Ball 1 die in Fig. 2 dargestellte Position,
in der die Höhlung 7 verformt ist, da der Ball 1 die Membran 8 des Druckkissens
4 in die Höhlung 7 hineinwölbt. Anschließend wird durch die nicht dargestellte Hub-
und Haltevorrichtung der Ball 1 wieder nach oben bewegt und zum Trocknen des Farbauftrages
abgelegt.
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Bei einer anderen, in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform
ist ein Druckkissen 41 verwendet, das in Art eines Balges oder Ballons gestaltet
ist. Der Innenraum dieses Ballons umschließt eine Höhlung 7', die mit Gas oder Flüssigkeit
gefüllt ist. Der obere Bereich des Druckkissens 4' bildet eine konvex gespannte
Membran 8', an die mit oder ohne Ubergang ein Ring 92 anschließt. Der stützende
Ring 9' hat
annähernd die Gestalt des Mantels einer Tonne.
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Zum Auftragen des Farbmusters auf die Membran 82 dient ein Tampon
10, der aus einem weichen Silikon-Kautschuk besteht und in bekannter Weise die Farbe
von einem Tiefdruckklischee übernommen hat. Der Tempon 10 wird durch die Tampondruckvorrichtung
auf das Druckkissen 42 gedrückt, wobei er sich ebenso in das Druckkissen 4' eindrückt
wie ein nachher zu bedruckender kugelförmiger Körper, beispielsweise der Ball 1.
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Es weist daher auch bevorzugt der Tampon 10 die Gestalt und Verformbarkeit
des nachher zu bedruckenden Gegenstandes auf.
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Nach dem Abheben des Tampons 10 ist die Farbe auf die Membran 8 übertragen,
und es wird nunmehr der zu bedruckende Ball 1 aufgedrückt, der die Farbe übernimmt,
da seine Oberfläche eine stärkere Affinität mit der Farbe aufweist als die Oberfläche
der Membran 8', die ihrerseits wiederum eine stärkere Affinität zur Farbe hat als
der Tampon 10.
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Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das stark schematisiert
dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, Bondern Abweichungen davon möglich
sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere versteht es sich,
daß zum Bedrucken von nicht kugelförmigen, sondern von beispielsweise länglich ovalen
Körpern das Druckkissen nicht zylindrisch ist, sondern eine entsprechend angepaßte
Formgebung aufweist Wesentlich ist für die vorliegende Erfindung, daß ein elastisch
abgestützter mittlerer Bereich des Druckkissens vorhanden ist, wobei die Stützwirkung
mit zunehmendem Eintauchen des zu bedruckenden Gegenstandes in das Druckkissen zunimmt,
weil nämlich auch der Umfang der Randfläche, in der jeweils Farbe vom Drucktuch
auf den Gegenstand
übertragen wird, mit zunehmender Eintauchtiefe
zunimmt. Erwünscht ist, daß die Flächenpressung in diesem ringförmigen Randbereich,
wenn dieser vom "Nordpol" der Kugel zu deren "Aquator' wandet, sich nicht stark
ändert, um eine gleichmäßige Farbübertragung über die gesamte Fläche hinweg zu erzielen.
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Die Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 eignet sich aber nicht nur
zum Bedrucken von Körpern mit stark konvexen Oberflächen, wie beispielsweise Bällen,
sondern auch zum Bedrucken von Körpern mit konkaven Oberflächen. Auch das Druckkissen
nach den Fig. 1 und 2 kann zum Bedrucken von konkaven Oberflächen verwendet werden,
wenn in der Höhlung 7 ein entsprechender, die Membran 8 nach außen wölbender Uberdruck
erzeugt Wird.
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