DE602005006104T2

DE602005006104T2 - Verfahren zur verzierung von behältnissen mit zylindrischen wänden mit hoher geschwindigkeit

Info

Publication number: DE602005006104T2
Application number: DE602005006104T
Authority: DE
Inventors: Michel Bosshardt
Original assignee: Cebal SAS
Current assignee: Albea Tubes France SAS
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2005-02-08
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2025-02-09
Also published as: WO2005077662A3; FR2865965B1; DE602005006104D1; US7704345B2; EP1713642B1; ATE392312T1; WO2005077662A2; EP1713642A2; FR2865965A1; US20070119537A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verzieren zylindrischer Behälterwände, zum Beispiel zylindrischer Tubenmäntel, bevor die Tuben mit dem abzugebenden Füllgut gefüllt werden. Sie betrifft insbesondere die Verzierung durch Heißmarkieren oder Heißplattieren von Transferfolien. Dabei kommen alle Arten von zylindrischen Wänden in Betracht: metallische Wände, typischerweise aus Aluminiumlegierung, metalloplastische oder vollplastische, ein- oder mehrschichtige Wände.
STAND DER TECHNIK
Zurzeit wird die Heißmarkierung auf Tubenmäntel in erster Linie zur Herstellung von Dekoren angewandt, die ähnliche Glanzeffekte ergeben wie die, die mit Edelmetallen wie Gold oder Silber erzeugt werden. Bis zur vorliegenden Erfindung waren solche Dekore, deren Herstellung mit relativ hohen Kosten verbunden ist, Tuben vorbehalten, die Produkte mit hohem Mehrwert enthalten, typischerweise kosmetische Produkte.
Die mit der Erfindung zu lösende Aufgabe betrifft die Verzierung des Tubenmantels einer Tube, sofern dieser erst dann verziert werden kann, wenn er zu einem Zylinder geformt wurde. Dies ist von vornherein bei Tuben aus Aluminiumlegierung der Fall. Dies ist systematisch auch bei ganz aus Kunststoff bestehenden Tuben der Fall, deren Tubenmantel durch Extrusion hergestellt wird, den sog. "Plastiktuben". Es kann auch bei ganz aus Kunststoff bestehenden Tuben, den sog. "Laminattuben", oder auch bei metalloplastischen Tuben vorkommen.
Laminattuben aus Kunststoff weisen einen Tubenkopf und einen weichen Tubenmantel auf, der aus einem sog. "Laminatband" hergestellt wird, welches im Allgemeinen aus mehreren Kunststoffschichten besteht. Der Tubenmantel wird durch Ausstanzen aus einer zylindrischen Hülse hergestellt, welche ihrerseits durch Rollbiegen eines ebenen Bandes gewonnen wird. Das Rollbiegen wird so durchgeführt, dass das Band zu einem Zylinder geformt wird, wobei die Ränder des Bandes gewöhnlich mit leichter Überlappung einander gegenüber gelegt und miteinander verschweißt werden. Der so geformte Zylinder wird zur Herstellung des Tubenmantels auf die gewünschte Länge zugeschnitten und an ein Ende des Tubenmantels wird ein Tubenkopf angeschweißt.
Plastiktuben werden entweder nur durch Gießen (typischerweise Spritzgießen) oder wie bei den Laminattuben durch Aufschweißen eines Tubenkopfes auf einen zylindrischen Tubenmantel hergestellt, wobei der zylindrische Tubenmantel in diesem Fall durch Strangpressen eines dünnen zylindrischen Profils aus Kunststoff und Zuschneiden dieses Profils auf die gewünschte Länge gewonnen wurde.
Bei metalloplastischen Tuben oder Laminattuben kann man die Heißmarkierung auf dem Band vor dessen Formen zu einem Zylinder durchführen, und zwar mit bekannten Techniken zum Bedrucken flacher Bänder, wie zum Beispiel der in der Anmeldung FR 2 171 170 (MADAG) beschriebenen Technik, bei der das Band mit einem Druckorgan markiert wird, bestehend aus einem auf einem Drehpunkt gelagerten Schwenkarm, der das ablaufende und dabei an einer Rolle anliegende Band komprimiert, oder auch der in der US 5 368 680 (KURZ) beschriebenen Technik, bei der größere Geschwindigkeiten erzielt werden können, indem das zu markierende Band und die Übertragungs- od. Transferfolie in den Spalt zwischen einer Markierungswalze und mindestens einer Stützwalze geführt werden.
Laminattuben sind allerdings wenig gefragt, wenn es darum geht, Dekore mit Gold- oder Silberglanzeffekten herzustellen, deren Aufdruck nur mit Transferfolie korrekt möglich ist. Sie weisen nämlich aufgrund ihrer Formgebung eine gut sichtbare Längsnaht auf, die sich störend auf das Aussehen der Tube auswirkt. Wie bereits erwähnt, geht nun diese Art von Dekor gewöhnlich mit Produkten mit hohem Mehrwert einher, wie z. B. kosmetischen Produkten, und lässt sich mit einer Längsnaht, die als unästhetisch betrachtet wird, nur schwer vereinbaren. Deshalb beschäftigt man sich damit, solche Dekore auf zylindrische Flächen ohne sichtbare Längsnaht aufzudrucken.
Die Heißübertragung auf nicht ebene Gegenstände wie zylindrische Tubenmäntel wird bisher diskontinuierlich durchgeführt, da die dabei eingesetzten Vorrichtungen nicht mit Geschwindigkeiten arbeiten können, die mit den anderen Vorrichtungen des Fertigungszyklus kompatibel sind. Diese Vorrichtungen bestehen aus einem ebenen Werkzeug, das bei jedem Zyklus eine alternierende Vorwärts- und Rückwärtsbewegung ausführt, typischerweise eine Vorwärtsbewegung im sog. "Pilgerschritt". Eine solche alternierende Bewegung verlangsamt die Fertigungsgeschwindigkeiten, so dass selbst Hochleistungsmaschinen 60 Tuben/Minute nicht übersteigen. Ein solcher Arbeitsgang erfordert demnach entweder eine Verringerung des Fertigungstakts auf der gesamten Fertigungslinie (die in diesem Fall 60 Tuben/Minute kaum übersteigt, wohingegen andere Elemente der Fertigungslinie ohne Weiteres 120 Tuben/Minute erreichen können) oder die Durchführung der Heißmarkierung auf mindestens zwei parallelen Linien mittels existierender Vorrichtungen oder auch den Austritt aus der Fertigungslinie zwecks Nachbearbeitung (Entkoppelung).
Keine dieser Lösungen ist befriedigend: die erste und dritte aus evidenten wirtschaftlichen Gründen, die zweite, weil sie hohe Investitionskosten erfordert (mehr Maschinen, Komplexität der Transferstraße, da die zu bearbeitenden Tuben verteilt und nach Bearbeitung eventuell wieder zusammengetragen werden müssen) und auch lange Werkzeugwechselzeiten verlangt und wegen der vielen Werkzeuge zu einer reduzierten Leistung des Verfahrens führt: die Industrieanlage, die das Verfahren durchführt, verfügt wegen der vielen parallel arbeitenden Maschinen über eine reduzierte Fähigkeit, die Teile in dem durch das Lastenheft festgelegten Toleranzbereich herzustellen, wodurch sich die Ausschussrate erhöht.
Das US-Patent 6 531 018 beschreibt ein Verfahren zum Dekorieren zylindrischer Flaschenwände in sehr großen Serien. Bei diesem Verfahren laufen die zylindrischen Wände an einem komplizierten Druckkopf vorbei, der mit frei um eine bewegliche Achse rotierenden Transferrollen ausgestattet ist. Auch diese Lösung, die für Fertigungen in sehr großen Serien sicherlich gut geeignet ist, erfordert hohe Investitionskosten.
Die Anmelderin hat es sich daher zur Aufgabe gestellt, eine Heißmarkierung von Verzierungen an zylindrischen Gegenständen In-Line durchzuführen und dabei einen Produktionstakt einzuhalten, der mit der Produktionslinie kompatibel ist, d. h. mit dem mindestens 100 Tuben pro Minute und vorzugsweise 120 Tuben pro Minute bearbeitet werden können.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein erster Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Verzieren zylindrischer Behälterwände, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens folgende Schritte aufweist:

a) es werden in eine Ringschaltung montierte, bewegliche Dorne eingesetzt, wobei jeder Dorn einen geringfügig kleineren Durchmesser als die zylindrische Behälterwand hat und auf einem Träger montiert ist, der sich so bewegen kann, dass die Achse des Dorns parallel zu einer gegebenen Richtung D bleibt, wobei die Montage des Dorns auf seinen Träger so bewerkstelligt wird, dass er um seine Achse rotieren kann und dabei einer quer zur Achse ausgeübten Kraft standhält;
b) jeder Behälter wird sukzessiv auf Höhe eines Dorns gebracht und auf den Dorn aufgesetzt;
c) der so mit dem Behälter bestückte Dorn wird in die Nähe einer Druckwalze gebracht, die um eine zur Richtung D parallele Achse drehbar ist;
d) der Dorn wird während seiner Bewegung in Richtung Druckwalze um seine Achse in Drehung versetzt;
e) ein Transferfolienträgerband wird in den Spalt zwischen der Druckwalze und dem mit dem Behälter bestückten Dorn abgerollt;
f) Dorn und Druckwalze werden miteinander in Berührung gebracht, wobei die zylindrische Wand des Behälters und die Oberfläche der Druckwalze im Wesentlichen mit der gleichen Tangentialgeschwindigkeit bewegt werden und die Berührung sich in einer von der Druckwalze durch das Transferfolienträgerband hindurch auf den Dorn ausgeübten Kraft auswirkt;
g) das Trägerband wird sodann von der Oberfläche des Behälters weggeführt, so dass sich der an der Behälterwand haften bleibende Teil der Transferfolie vom Trägerband ablöst und auf diese Weise die Verzierung entsteht;
h) die Anordnung aus Dorn und Behälter wird anschließend von der Druckwalze weggeführt, um Platz zu lassen für den nächsten Dorn; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass:
A) die Druckwalze zum Beispiel mittels eines Motors, typischerweise eines Elektromotors, in eine kontinuierliche Drehbewegung um die Achse versetzt wird, welche Achse feststehend ist;
B) der Dorn mit einer Geschwindigkeit in Drehung gebracht wird, die mit der der Druckwalze korreliert, so das beim Ankommen des Dorns auf Höhe der Druckwalze die Tangentialgeschwindigkeit der zylindrischen Wand des rotierenden Behälters im Wesentlichen der Tangentialgeschwindigkeit der Oberfläche der Druckwalze entspricht;
C) das Transferfolienträgerband in den Spalt zwischen der Druckwalze und dem mit dem Behälter bestückten Dorn abgerollt wird, derart, dass es sich mit einer linearen Geschwindigkeit fortbewegt, die im Wesentlichen deren Tangentialgeschwindigkeiten entspricht.

Zur Verzierung zylindrischer Behälterwände werden bewegliche Dorne eingesetzt, die in einer Ringschaltung angeordnet sind, zum Beispiel auf einem Drehtisch. Diese beweglichen Dorne sind in begrenzter Zahl vorgesehen, typischerweise einige Dutzend. Der Dorn muss so auf seinem beweglichen Träger gelagert sein, dass er sich einerseits um seine Achse drehen und andererseits einer quer zur Achse ausgeübten Kraft standhalten kann. Es kann beispielsweise ein Wälzlager verwendet werden. Vorzugsweise ist der Dorn so auf seinem beweglichen Träger gelagert, dass er sich auch entlang seiner Achse bewegen kann. Dadurch kann bei Bedarf eine gewisse Korrektur an der Längspositionierung des Behälters vorgenommen werden, d. h. an der Längspositionierung des bereits auf die Wand aufgedruckten Dekors.
Der Drehtisch dreht sich vorteilhaft schrittweise, wobei der Dorn sich bei jedem Anhalten auf Höhe einer Zone zur Handhabung oder Bearbeitung des Behälters befindet, zum Beispiel Anordnen des Behälters mit seiner zylindrischen Wand um einen Dorn, Aufbringen oder Markieren eines Dekors auf die zylindrische Wand, Entladen des mit seinem Dekor versehenen Behälters usw. (dabei können weitere Stationen für diverse Endbearbeitungen des Behälters benutzt werden). Bei einer Tube zum Beispiel kann man eine Station vorsehen zum Entfernen des beim Gießen des Tubenkopfes entstehenden Angusses, zum Aufbringen einer die Abgabeöffnung verschließenden Deckfolie, zum automatischen Aufschrauben eines Verschlusses oder auch zum Befestigen eines Klappscharnierverschlusses durch Aufpressen und Aufrasten auf den Tubenhals, usw.
Die Behälter werden nacheinander auf Höhe eines Dorns gebracht, typischerweise mittels auf einer Transferstraße angeordneter Zapfen, und über eine für das zu druckende Dekor geeignete Länge auf die Dorne gesetzt. Bei Tuben zum Beispiel werden sie so weit aufgeschoben, bis das Innere des Tubenkopfes am oberen Ende des Dorns anschlägt, was eine axiale Indexierung des Dekors am Tubenmantel ermöglicht. Um die Präzision der axialen Positionierung des Dekors zu verbessern, kann der Dorn außerdem mit einer Vorrichtung zur axialen Translation gesteuert werden.
Die Druckwalze wird in eine kontinuierliche, vorzugsweise konstante Drehbewegung um ihre feststehende Achse versetzt, die parallel zur Achsrichtung des Dorns verläuft. Dabei wird der Dorn vorzugsweise so mit der Druckwalze in Kontakt gebracht, dass er eine möglichst gleichmäßig verteilte Kraft auf ihre Mantellinie ausübt. Diese verteilte Kraft wird entweder zum Aufbringen des Dekors mit Hilfe der Transferfolie (Abziehbildverfahren) oder zum Markieren des Dekors genutzt, wobei die Oberfläche der Druckwalze graviert ist (zum Beispiel Heiß- oder Kaltmarkieren oder auch Ausbildung eines reliefartigen Dekors durch plastische Verformung der Behälterwand). Zudem wird durch die kontrollierte tangentiale Annäherung des Dorns an die Druckwalze verhindert, dass der Dornträger, der dazu ausgelegt ist, den Dorn in Drehung zu versetzen, einen zu heftigen Stoß erfährt.
Der mit dem Behälter bestückte Dorn wird so in Drehung versetzt, dass wenn der Dorn auf Höhe der Druckwalze ankommt, die Tangentialgeschwindigkeit der zylindrischen Wand des rotierenden Behälters im Wesentlichen der Tangentialgeschwindigkeit der Oberfläche der Druckwalze entspricht, typischerweise bis auf ±1%, bevorzugt bis auf ±0,5%. Der Dorn wird beispielsweise mit einem Servomotor in Drehung versetzt, der große Rotationsbeschleunigungen gestattet, so dass es möglich ist, von einer Tangentialgeschwindigkeit gleich Null auf eine der Tangentialgeschwindigkeit der Oberfläche der Druckwalze entsprechende Tangentialgeschwindigkeit nach einem Zeitraum umzuschalten, der kürzer ist als der Zeitraum, der dem Verfahren des Behälters zwischen dem vorhergehenden Verfahrensschritt (zum Beispiel Aufsetzen des Behälters auf den Dorn) und dem Schritt entspricht, bei dem das Dekor aufgebracht oder markiert wird.
Bei einer ersten Ausführungsart der Erfindung ist die Druckwalze eine Markierungswalze: sie weist eine je nach gewünschtem Dekor gravierte Oberfläche auf. Die von den erhabenen Teilen der gravierten Oberfläche aufgebrachte Kraft bewirkt eine Komprimierung eines Teils der Transferfolie, der dünner wird und an der Wand des zylindrischen Behälters haftet. Wenn das Trägerband von der Behälteroberfläche weggeführt wird, löst sich der an der Behälterwand haften bleibende, markierte Teil der Transferfolie vom Trägerband ab und lässt so die zu realisierende Verzierung entstehen.
Bei der Markierungswalze handelt es sich gewöhnlich um einen zylindrischen, massiven Block, der sich um seine Achse dreht. Er kann aber auch andere Formen annehmen, vorausgesetzt, dass die gravierte Oberfläche auf einer zylindrischen Oberfläche aufliegt und sich um deren Achse dreht. Die Markierung wird typischerweise heiß durchgeführt, mit einer heizend ausgeführten Markierungswalze zum Markieren einer Thermotransferfolie: Unter der Wirkung von Temperatur und Druck erlangt der Kunststoff der markierten Zone der Transferfolie haftende Eigenschaften und wird dünner, wobei die Grenze zwischen markiertem und nicht markiertem Teil nach Abkühlung eine leicht reißbare Zone wird.
Um die Ablösung der heiß markierten Zone zu erleichtern, wird das Trägerband nach seinem Austritt aus der Markierungszone für eine gewisse Zeit auf der zylindrischen Behälterwand gehalten. Diese Zeit reicht aus, um die Abkühlung des Trägerbandes und der markierten Transferfolie bis auf eine Temperatur zu gestatten, die das Ablösen der Folie durch Schneiden entlang der Grenze zwischen markierter Zone und nicht markierter Zone erleichtert.
Die Markierungswalze dreht sich um ihre Achse, vorzugsweise mit kontinuierlicher und konstanter Geschwindigkeit, was die Regelung der Dornrotation erleichtert.
Das Trägerband mit der Transferfolie kann ebenfalls mit konstanter Geschwindigkeit ablaufen, die im Wesentlichen bis auf ±1%, vorzugsweise ±0,5% der gemeinsamen Tangentialgeschwindigkeit der gravierten Oberfläche der Markierungswalze und der Behälterwand entspricht. Um die Verluste aufgrund nicht benutzter Transferfolienteile niedrig zu halten, kann ein Bandvorschubsystem vorgesehen werden, mit dem die Geschwindigkeit des Trägerbandes in einem Zeitraum zwischen der Abfahrt eines mit einem markierten Behälter versehenen Dorns und der Ankunft eines neuen Dorns, der mit einem noch nicht markierten Behälter versehen ist, verlangsamt und beschleunigt werden kann. Ob nun die Geschwindigkeit konstant ist oder nicht, das Trägerband wird beim Abspulen in die Markierungszone geführt, d. h. in den Spalt zwischen Markierungswalze und Dorn, derart, dass es dort eingeklemmt und bei der gegenseitigen Annäherung des Dorns und der gravierten Oberfläche der Markierungswalze komprimiert wird. Es läuft zwischen einer Zuführungsrolle und einer Aufnahmerolle ab und läuft dabei über eine Aufeinanderfolge von Rollen, die so verteilt sind, dass sein Ablaufen unter Einwirkung auf die Spannung des Bandes stabilisiert werden kann. Dabei kann selbstverständlich jede beliebige Transferfolie verwendet werden, die insbesondere einen anderen Effekt als metallischen Glanz verleiht.
Der Dorn wird mit der Markierungswalze so in Kontakt gebracht, dass die zylindrische Wand des Körpers tangential zur gravierten Oberfläche der Markierungswalze zu liegen kommt und Letztere durch das Transferfolienträgerband und die Behälterwand hindurch Kraft auf den Dorn ausübt, wobei die gesamte Anordnung mit der gleichen Tangentialgeschwindigkeit bewegt wird.
Der Dorn kann zum Beispiel rotierend in die Markierungszone geführt werden, und sobald die tangentiale Lineargeschwindigkeit der Behälterwand der Tangentialgeschwindigkeit der gravierten Oberfläche entspricht, wird die Achse der Markierungswalze in Richtung Achse des Dorns bewegt, bis das Trägerband, das mit der gleichen Tangentialgeschwindigkeit abläuft, durch diese Bewegung festgeklemmt und komprimiert wird. Auf diese Weise kann der Kontakt schrittweise auf einer Mantellinie der Behälterwand hergestellt werden. Um jedoch die Kinematik der Markierungswalze zu vereinfachen und Totzeiten zu reduzieren, bleibt die Drehachse fest und der Dorn wird in Drehung gebracht, bevor er in die Nähe der Markierungswalze kommt, wobei dafür gesorgt wird, dass er die geeignete Geschwindigkeit erreicht, bevor er in die Markierungszone gelangt. Die Achsposition der Markierungswalze wird zur Bewegungsbahn der Dorne so festgelegt, dass wenn sie miteinander in Berührung kommen, eine Kraft auf die Berührungslinie ausgeübt wird, die gering genug ist, damit der Dorn mechanisch standhält, und hoch genug ist, damit der Transferfilm von den erhabenen Stellen der gravierten Walzenoberfläche markiert wird.
Um wiederum die Kinematik der Markierungsvorrichtung zu vereinfachen, werden bevorzugt Dorne eingesetzt, die zumindest auf Höhe der zu markierenden Wand des Behälters eine zylindrische Wand mit kreisförmigem Querschnitt haben. Die Wand des Behälters muss nicht unbedingt zylindrisch mit kreisförmigem Querschnitt sein, sie muss aber geschmeidig genug sein, um sich an die kreisförmige zylindrische Form dieses Teils des Dorns anschmiegen zu können, wenn der Behälter fest auf dem Dorn sitzt. Bei elliptischen Tuben zum Beispiel liegt die Markierungszone des Mantels in einem ausreichend großen Abstand zum Abgabekopf (welcher Abstand typischerweise dem Radius des kreisförmigen zylindrischen Teils des Dorns entspricht), da der Umfangsrand der Tubenschulter – die starrer ausgebildet ist – nicht axialsymmetrisch ist.
Wenn die Markierung mit einer Transferfolie, die beispielsweise ein glänzendes Aussehen (Gold, Silber) verleiht, an einem zylindrischen Tubenmantel aus Polyethylen mit niedriger Dichte und mit einer Dicke zwischen 250 und 600 Mikrometer, vorzugsweise nahe 400 Mikrometer, heiß durchgeführt wird, beträgt die Andrückkraft 2 N/mm bis 40 N/mm, während die gravierte Oberfläche der Markierungswalze bis auf eine Temperatur zwischen 80°C und 250°C erwärmt wird.
Nach erfolgter Heißmarkierung liegt das Trägerband weiterhin am Dorn an, und zwar mit einer gegebenen Winkelöffnung, die groß genug ist (mindestens 20°, vorzugsweise mindestens 30°), damit das Trägerband und die markierte Transferfolie sich von dem Heizblock wegbewegen und bis auf eine Temperatur abkühlen können, die das Ablösen der Folie durch Schneiden entlang der Grenze zwischen markierter Zone und nicht markierter Zone erleichtert; die Winkelöffnung ist allerdings wegen Platzmangel begrenzt, da sie die Bewegungsbahn der auf den beweglichen Dornen sitzenden Behälter nicht schneiden kann. Das Trägerband wird typischerweise so lange an der zylindrischen Behälterwand gehalten, bis diese eine mittlere Temperatur unter 80°C, vorzugsweise unter 60°C erreicht.
Damit das Trägerband so lange wie möglich am Dorn anliegt, d. h. um diesen Öffnungswinkel maximal zu vergrößern,

– kann die Drehgeschwindigkeit einer nachgeschalteten Antriebsvorrichtung für das Trägerband so eingestellt werden, dass die Spannung des Bandes während des Markierens am Austritt aus dem Spalt der Markierungsvorrichtung so gering wie möglich ist;
– kann außerdem eine Antriebsvorrichtung für das Trägerband während des Markierens so bewegt werden, dass sie in die Bewegungsbahn der Dorne eintritt, aber dabei ein Anpressen des Trägerbandes mit einer größeren Winkelöffnung ermöglicht, typischerweise größer als 30°, vorzugweise größer als 45°. Sobald das Dekor auf der Behälterwand aufgebracht ist, wird die Antriebsvorrichtung in eine solche Position zurückgestellt, dass sich der Dorn bewegen kann, ohne dabei mit ihr in Kollision zu geraten.

Eine weitere mögliche, mit einer der vorhergehenden kumulierbare Lösung zum leichteren Ablösen eines heiß markierten Dekors besteht darin, beim Austritt aus dem Markierungsspalt einen kalten Luftstrahl über das Trägerband gleiten zu lassen.
Das Trägerband wird also von der Oberfläche des Behälters weggeführt, so dass sich der an der Behälterwand haften bleibende Teil des Transferfolie vom Trägerband ablöst und auf diese Weise die Verzierung entsteht. Da sich der Dorn mit der kontinuierlich anliegenden gravierten Oberfläche der Markierungswalze um sich selbst drehen kann, kann die Verzierung auf dem gesamten Umfang der Behälterwand realisiert werden.
Diese Verzierung kann achsensymmetrisch sein, sie kann aber auch an einer bestimmten Stelle auf der zylindrischen Wand des Behälters realisiert werden: nach Aufsetzen des Behälters auf den Dorn wird der Dorn gedreht und eine optische Erfassung eines vormarkierten Index auf dem Behälter durchgeführt – beispielsweise während des Offsetdrucks eines Dekors ohne Gold- oder Silberglanzeffekt auf den Behälter – wobei die Rotation des Dorns so kalkuliert wird, dass der Behälter in einer vorbestimmten Winkelposition mit der Oberfläche der Walze in Berührung kommt. Die im nachstehenden Beispiel vorgeschlagene Vorrichtung weist eine Einrichtung auf, mit der eine solche Winkelindexierung durchgeführt werden kann.
Im Allgemeinen ist der Index zur Positionierung des Dekors vorgedruckt, und zwar an einer wenig sichtbaren Stelle, d. h. möglichst weit entfernt von der auffallendsten Stelle des Dekors, nämlich dem Teil des Dekors, der vom Verbraucher zuerst gesehen werden soll (besonderes Aussehen, Marke, Slogan, ...). Die Ungenauigkeit des Vordrucks – kumuliert mit der Ungenauigkeit der Markierung – kann trotz Einsatz der vorgenannten optischen Erfassungseinrichtung zu Verschiebungen führen, die das gewünschte Erscheinungsbild für diesen strategischen Teil des Dekors beeinträchtigen können. Um dies zu verhindern, wird die vorgenannte optische Erfassungs- oder Ortungseinrichtung vorteilhaft durch eine zweite optische Einrichtung ergänzt, typischerweise eine Videokamera, die mit einem EDV-Korrektursystem verbunden ist, welches mit Hilfe einer Bildanalyse-Software sowohl die Winkelposition des Dorns (Änderung der o. g. Winkelkorrektur) als auch dessen Axialposition fein korrigieren kann (Korrektur mit Hilfe einer Vorrichtung zur Axialverschiebung, die entweder den Dorn oder die Markierungswalze steuert).
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch die Verzierung zylindrischer Behälterwände betreffen, wo die Verzierung vorgedruckt ist, und zwar mit einer Druckfarbe oder einem Lack, welche(r) die sich unter der Wirkung des Drucks einer nicht gravierten Walze gleichmäßig an die zylindrische Behälterwand anlegende Transferfolie entweder anzieht oder im Gegenteil abstößt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens zur Verzierung zylindrischer Körper, typischerweise zylindrischer Tubenmäntel, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Maschine mit einem feststehenden Tisch handelt, welcher einem schrittweise arbeitenden Drehtisch gegenüberliegend angeordnet ist, wobei der Drehtisch mit um ihre Achse drehbaren Dornen versehen ist, die Achse parallel zur Drehachse des Tisches verläuft, die Dorne während der Rotation des Drehtisches nacheinander in mehrere, auf dem feststehenden Tisch vorgesehene Arbeitszonen befördert werden, welche Arbeitszonen mindestens umfassen:

a) eine Zuführungszone, wo die zylindrischen Körper vor einen Dorn geführt und um diesen Dorn gelegt werden;
b) eine Markierungszone, enthaltend
– mindestens eine kontinuierlich rotierende Markierungswalze, vorzugsweise mit konstanter Drehgeschwindigkeit, deren Achse an einer solchen Stelle angeordnet ist, dass wenn ein Dorn auf Höhe der Walze ankommt, diese mit dem Dorn in Berührung kommt und dabei eine Andrückkraft ausübt, die vorzugsweise über eine Mantellinie verteilt ist;
– wobei die Dorne durch Rotationsmittel, typischerweise Servomotoren bewegt werden, die es ermöglichen, von einer Tangentialgeschwindigkeit gleich Null auf eine der Druckwalze entsprechende Tangentialgeschwindigkeit nach einem Zeitraum überzugehen, der kürzer ist als der Zeitraum, der dem Verfahren des Behälters von einer Arbeitszone zur nächsten entspricht;
c) eine Zone zur Abführung der Behälter.

Die Markierungszone kann mehr als eine Markierungswalze enthalten, so dass der Produktionstakt durch gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Behälter erhöht werden kann. Dies erfordert allerdings eine entsprechende Umstellung des Tisches und der anderen Arbeitszonen, da die Behälter überall bewegt und gruppenweise gleichzeitig bearbeitet werden müssen.
Zur Markierung mit Hilfe einer Transferfolie ist diese Vorrichtung in der Markierungszone vorteilhaft mit einer Abrollvorrichtung für ein Transferfolienträgerband komplettiert, die dafür sorgt, dass das Band so abrollt, dass es den Raum zwischen Markierungswalze und Oberfläche des zylindrischen Körpers durchläuft, wenn ein Dorn in diese Arbeitszone geführt wird, wobei die Vorrichtung mit Systemen zur Kontrolle der Spannung des Bandes versehen ist, insbesondere beim Austritt aus dem Spalt der Markierungsvorrichtung. Zur Heißmarkierung mit einer Thermotransferfolie ist die Markierungswalze bevorzugt heizend ausgeführt.
Wenn die zylindrischen Körper Tuben sind, kann sich die neue Vorrichtung vorteilhaft aus der Umstellung einer existierenden Vorrichtung ergeben, der sog. Verschließmaschine, welche umfasst:

– die genannte Zone zum Zuführen der Tuben und Anordnen der zylindrischen Tubenmäntel um den Dorn herum;
– eine optionale Zone zum Entfernen des Angusszapfens des Tubenkopfes, wenn dieser durch Angießen an ein Mantelende in einem vorangehenden Verfahrensschritt gewonnen wurde; die Angussentfernung äußert sich in der Herstellung der Abgabeöffnung;
– eine optionale Zone zum Anbringen einer Verschlussfolie an der Abgabeöffnung;
– eine optionale Verschließzone, wo die Verschlüsse typischerweise einzeln auf Höhe einer Tube gebracht, in Drehung versetzt und auf den Gewindehals des Kopfes aufgeschraubt werden (bei Schraubverschlüssen) oder auch auf den Gewindehals aufgepresst und aufgerastet werden (bei starren Verschlüssen mit Klappdeckeln (Spenderverschlüsse));
– eine optionale Zone – empfiehlt sich für die Herstellung indexgebundener Dekore – zur Ortung eines für das bereits gedruckte Dekor repräsentativen "Spots", wobei sich diese Zone vorzugsweise direkt oberhalb der Markierungszone befindet; diese Zone kann ebenfalls mit einer zusätzlichen Einrichtung ausgestattet werden, typischerweise einer Kamera, die an ein EDV-Korrektursystem angeschlossen ist, welches mit Hilfe einer Bildanalyse-Software sowohl die Winkel- als auch die Axialposition des Dorns fein korrigieren kann;
– die genannte Markierungszone;
– eine optionale Zone zur Kontrolle (typischerweise mit einer Videokamera) der erhaltenen Dekore (Positionierung, Qualität der Übertragung, des Ablösens, der Reliefherstellung, ...);
– die genannte Zone zur Abführung der Tuben.

Um ein markiertes Dekor (oder auch ein reliefartiges Dekor) präzise auf ein bereits gedrucktes Dekor aufzubringen, kann wie folgt vorgegangen werden:
Die Arbeitsstation unmittelbar vor der Heißmarkierungsstation wird mit einem optischen Ortungssystem versehen, das mit Hilfe einer Fotozelle die Winkelposition eines "Spots" ermitteln kann, der einen bekannten besonderen Punkt des bereits gedruckten Dekors darstellt. Die Dorne werden mit Antriebsmitteln versehen, die durch einen darin laufenden Treibriemen die Dorne in Drehung versetzen. Der Antriebsriemen ist typischerweise verzahnt und treibt ein mit der Drehachse des Dorns fest verbundenes Zahnrad an.
Der Zahnriemen wird zur Markierungsstation (Station n) und zur unmittelbar davor liegenden Station (Station (n – 1) geführt, derart, dass die Dorne vom Beginn des Ortungsschritts (Station (n – 1)) bis zum Ende des Markierungsschritts (Station n) mit dem Riemen in konstantem Kontakt bleiben. Der Lauf des Riemens wird dabei von einem einzigen Servomotor gesteuert. Da die beiden Dorne in diesen Arbeitsstationen konstruktionsbedingt synchron rotieren und der Dorn der Markierungsstation mit der Rotation der Markierungswalze in Phase ist – die Rotationsgeschwindigkeit des Dorns ist so definiert, dass die zylindrische Oberfläche des Körpers und die gravierte Oberfläche der Markierungswalze die gleiche Tangentialgeschwindigkeit haben – genügt es, die Winkelposition des vorgedruckten Index auf dem Körper zu ermitteln, welcher Körper auf dem Dorn sitzt, der sich in der Station (n – 1) befindet, um die Winkelverschiebung zum "markierenden" Dorn und damit zu der gravierten Oberfläche der Markierungswalze zu kennen. Die Automatik berechnet dabei mit einem geeigneten Algorithmus die notwendige Korrektur, um den Körper in der richtigen Position und mit der richtigen Geschwindigkeit zur Markierungsstation n zu befördern. Diese Korrektur wird während der Bewegung des Dorns von der Station (n – 1) zur Station (n) vorgenommen. Durch die Verwendung eines gemeinsamen Treibriemens in diesen beiden Stationen – wobei der Riemen selbst von einem einzigen Servomotor angetrieben wird – lässt sich die Präzision verbessern, indem jegliches Spiel bei einem Wiederanlauf aufgrund eines Motor- oder Riemenwechsels verhindert wird.
Selbstverständlich kann die gleiche Verschließmaschine auch zur Herstellung reliefartiger Dekore verwendet werden, indem das Trägerband der Transferfolie und die Antriebsvorrichtung für das Band entfernt werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Dekorieren zylindrischer Behälterwände, bei dem die das Dekor definierenden Zonen nicht markiert, sondern mit einem Lack oder einer speziellen Druckfarbe aufgedruckt werden, d. h. einer Druckfarbe, die einen Haftvermittler enthält, der die Haftung der Transferfolie auf dem gedruckten Dekor begünstigt, typischerweise einem Lack oder einer Druckfarbe mit unterpolymerisierten organischen Partikeln. Die Walze ist hierbei eine einfache Druckwalze, die Druck auf die Behälterwand ausübt, so dass sich der an dem bedruckten Teil der Wand haften bleibende Teil der Transferfolie vom Trägerband ablöst, wenn dieses von der Behälterwand weggeführt wird. Das Verfahren weist somit folgende Schritte auf:

a) es werden zu einer Ringschaltung verschaltete, bewegliche Dorne (12, 13) eingesetzt, wobei jeder Dorn einen geringfügig kleineren Durchmesser als die zylindrische Behälterwand hat und auf einem Träger montiert ist, der sich so bewegen kann, dass die Achse des Dorns parallel zu einer gegebenen Richtung bleibt, wobei die Montage des Dorns auf seinen Träger so bewerkstelligt wird, dass er um seine Achse rotieren kann und dabei einer quer zur Achse ausgeübten Kraft standhält;
b) jeder Behälter wird sukzessiv auf Höhe eines Dorns gebracht und auf den Dorn aufgesetzt;
c) die zylindrische Wand jedes Behälters wird je nach gewünschtem Dekor mit einer Druckfarbe oder einem Lack bedruckt, welche(r) das Haften einer Transferfolie begünstigt;
d) der so mit dem Behälter bestückte Dorn wird in die Nähe einer Druckwalze gebracht, welche Walze eine kontinuierliche Rotationsbewegung um ihre Achse ausführt;
e) der Dorn wird während seiner Bewegung in Richtung Druckwalze mit einer Geschwindigkeit in Drehung versetzt, die mit der der Druckwalze korreliert, so dass beim Ankommen des Dorns auf Höhe der Druckwalze die Tangentialgeschwindigkeit der Wand des rotierenden Behälters im Wesentlichen der Tangentialgeschwindigkeit der Oberfläche der Druckwalze entspricht;
f) ein Transferfolienträgerband wird in den Spalt zwischen der Druckwalze und dem mit dem Behälter bestückten Dorn abgerollt, derart, dass es sich bei Eintritt in den Spalt mit einer linearen Geschwindigkeit bewegt, die im Wesentlichen deren Umfangsgeschwindigkeiten entspricht.
g) Dorn und Druckwalze werden miteinander in Berührung gebracht, wobei sich die Berührung in einer Kraft auswirkt, die von der Druckwalze durch das Transferfolienträgerband und die zylindrische Behälterwand hindurch auf den Dorn ausgeübt wird, welche Kraft die Komprimierung der Transferfolie bewirkt, die sich in einem Haften eines Teils der Transferfolie an dem bedruckten Teil der zylindrischen Behälterwand äußert;
h) das Trägerband wird sodann von der Oberfläche des Behälters weggeführt, so dass sich der an der Behälterwand haften bleibende Teil der Transferfolie vom Trägerband ablöst und auf diese Weise das Dekor entsteht;
i) die Anordnung aus Dorn und Behälter wird nach Aufmarkieren des gesamten Dekors von der Druckwalze weggeführt, um Platz zu lassen für den nächsten Dorn (12).

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist schließlich ein ähnliches Verfahren wie das vorhergehende, bei dem jedoch die zylindrische Wand jedes Behälters je nach gewünschtem Dekor mit einer Druckfarbe oder einem Lack bedruckt wird, welche(r) einen Haftverhinderer enthält, d. h. einer Druckfarbe oder einem Lack, welche(r) die Haftung der Transferfolie auf dem gedruckten Dekor verhindert, typischerweise einer Druckfarbe oder einem Lack mit Silikon- und/oder Wachspartikeln. Wenn Dorn und Druckwalze miteinander in Berührung gebracht werden, wirkt sich die Berührung in einer von der Druckwalze durch das Transferfolienträgerband und die zylindrische Behälterwand hindurch auf den Dorn ausgeübten Kraft aus. Die Kraft bewirkt die Komprimierung der Transferfolie und äußert sich in der Haftung eines Teils der Transferfolie an dem nicht bedruckten Teil der zylindrischen Behälterwand. Bevorzugt hat die Transferfolie Hafteigenschaften wie zum Beispiel ein Hotmelt. Besonders bevorzugt wird eine heizend ausgeführte Druckwalze eingesetzt, so dass beim Andrücken der Druckwalze an die Hülse durch die Transferfolie hindurch letztere die genannten Hafteigenschaften erlangt und an dem nicht bedruckten Teil der zylindrischen Behälterwand fest haftet.
Selbstverständlich kann für die Herstellung solcher Dekore ein Drehtischsystem wie vorstehend beschrieben verwendet werden: dazu wird der Station, wo die Druckwalze durch das Transferfolienträgerband hindurch gegen die Tubenwand gedrückt wird, eine Station zum Bedrucken des Tubenmantels vorgeschaltet.
Unabhängig davon, ob die Druckfarbe einen Haftvermittler oder im Gegenteil einen Haftverhinderer enthält, kann das Drucken mit Hilfe einer herkömmlichen Vorrichtung durchgeführt werden, typischerweise einer Offsetdruckmaschine, die in der Fertigungslinie dem Drehtischsystem vorgeschaltet ist. Es kann auch die Möglichkeit in Betracht gezogen werden, für den Druckvorgang eine Druckstation im Drehtischsystem selbst einzurichten, und zwar vor der Station, wo die Transferfolie an die Behälterwand gedrückt wird. Das Drucken kann zum Beispiel durch Flexografie mit einer gravierten Walze erfolgen. Die Winkelindexierung des aufzudruckenden Dekors kann mit dem weiter oben beschriebenen Verfahren durchgeführt werden, mit dem einzigen Unterschied, dass die Druckwalze an die Stelle der Markierungswalze tritt.
Figuren
1 veranschaulicht schematisch eine Vorrichtung zur Heißmarkierung zylindrischer Körper nach dem Stand der Technik.
2 veranschaulicht schematisch eine Vorrichtung zur Heißmarkierung zylindrischer Körper nach der Erfindung.
3 veranschaulicht eine vergrößerte Einzelheit der 2, die insbesondere die Umgebung der Heißmarkierungszone darstellt.
BEISPIELE
Vorrichtung nach dem Stand der Technik (1)
Diese Vorrichtung besteht aus einer Markierungswalze 1, die eine ebene, gravierte Oberfläche 2 aufweist. Der Markierblock ist heizend ausgeführt und gestattet ein Heißmarkieren mit Hilfe einer Thermotransferfolie. Er bewegt sich dabei tangential zur Wand des Behälters 3. Wenn die gesamte zylindrische Wand markiert ist, wird er vom Trägerband 4 der Thermotransferfolie weggeführt und zurückgestellt, um einen erneuten Lauf über einen neuen Behälter auszuführen. Er führt also bei jedem Zyklus eine alternierende Vorwärts- und Rückwärtsbewegung in der Art eines Pilgerschritts aus. Eine solche alternierende Bewegung verlangsamt die Fertigungsgeschwindigkeiten, so dass selbst Hochleistungsmaschinen 60 Tuben/Minute nicht übersteigen.
Vorrichtung nach der Erfindung (2 und 3)
Die durch die 2 und 3 schematisch dargestellte Vorrichtung entspricht einer Station einer sog. "Verschließmaschine", die im Durchlaufverfahren und mit hoher Geschwindigkeit eine gewisse Zahl von Veredlungsschritten an den Tuben durchführt. Diese Maschine besteht aus einem feststehenden Tisch, welcher einem schrittweise arbeitenden Drehtisch gegenüberliegend angeordnet ist. Die Bewegung des Drehtisches ist in 2 durch den mit R bezeichneten Pfeil symbolisiert. Der Drehtisch ist mit Dornen versehen, beispielsweise den mit 12 und 13 bezeichneten Dornen. Diese Dorne sind so auf dem Drehtisch montiert, dass ihre Achse parallel zur Drehachse des Drehtisches bleibt und sie sich um ihre Achse drehen können. Sie werden außerdem so geführt, dass sie eine axiale Translationsbewegung mit geringer Amplitude (im Millimeterbereich) ausführen können. Die Dorne folgen einer kreisförmigen Bewegungsbahn 20 und werden während der Rotation des Drehtisches nach und nach in mehrere, auf dem feststehenden Tisch angeordnete Arbeitszonen gebracht:

– eine erste Zone zur Zuführung der Tuben und Anordnung der Tuben um den Dorn herum (nicht dargestellt),
– eine Zone zur Entfernung des Angusszapfens des Tubenkopfes (nicht dargestellt),
– eine Verschließzone zum Aufschrauben eines Verschlusses auf den Gewindehals der Tube (nicht dargestellt),
– eine Heißmarkierungszone 10, umfassend:
– eine Markierungswalze 11 in kontinuierlicher Drehbewegung R',
– eine Abrollvorrichtung 30 für ein Trägerband 14 einer heiß übertragbaren Folie, die das Band in einen Spalt der Markierungseinrichtung führt, wobei die Vorrichtung mit einem Rollensystem 31 versehen ist, dessen Anordnung und geregelte Antriebsgeschwindigkeit es gestatten, die Spannung des Trägerbandes 14 beim Austritt aus dem Spalt der Markierungseinrichtung zu kontrollieren,
– eine Zone zur Abführung der so dekorierten Tuben (nicht dargestellt).

Zwischen jedem Schritt führt der Drehtisch eine Rotation R aus, die einem Winkel 2π/n entspricht, wobei n die Zahl der auf der Maschine vorgesehenen Stationen ist (typischerweise n = 12). Während dieser Rotation des Drehtisches wird der Dorn 12, der zu der Markierungsstation kommen soll (wo er mit 13 bezeichnet ist), um seine Achse in Drehung versetzt, und zwar durch die Bewegung eines verzahnten Antriebsriemens 16, der ein mit der Drehachse des Dorns verbundenes Zahnrad 15 antreibt.
Der Antriebsriemen 16 wird seinerseits von einem Servomotor angetrieben (nicht dargestellt), der es ermöglicht, von einer Tangentialgeschwindigkeit gleich Null auf eine der heizenden Markierungswalze entsprechende Tangentialgeschwindigkeit überzugehen. Diese Walze dreht sich mit einer solchen Geschwindigkeit, dass sich die gravierte Oberfläche der Markierungswalze 11 in einer gegebenen Zeit über eine Umfangslänge bewegt, die gleich dem Umfang des Tubenmantels ist. Wird zum Beispiel ein Produktionstakt von 120 Tuben/Minute für ein Dekor mit Silberglanzeffekt auf dem gesamten Tubenumfang angestrebt, dann ist ein Arbeitsgang anzustreben, der typischerweise weniger als 0,2 s dauert (die restlichen 0,3 s sind für die Rotation um den Winkel 2π/n reserviert), was einer Rotationsgeschwindigkeit von etwa 5 U/s entspricht. Diese Geschwindigkeit muss nach einem Zeitraum erreicht und eingeregelt sein, der kürzer ist als der Zeitraum, der dem Verfahren des Behälters von einer Arbeitszone zur nächsten entspricht, d. h., wenn wir unser Beispiel weiterführen, kürzer als 0,3 s. Es wird also ein Servomotor benötigt, der fähig ist, den Dorn über den Riemen 16 und das Zahnrad 15 mit Beschleunigungen anzutreiben, die deutlich über 15 U/s² liegen. Bevorzugt wird ein Servomotor gewählt, der Rotationsbeschleunigungen des Dorns zwischen 300 und 15000 U/s² erzeugen kann.
Nach erfolgter Komprimierung wird das Trägerband weiter auf dem Dorn gehalten, und zwar mit einer gegebenen Winkelöffnung, die groß genug ist (mindestens 20°, vorzugsweise mindestens 30°), damit das Trägerband und die markierte Transferfolie sich von dem Heizblock wegbewegen und bis auf eine Temperatur abkühlen können, die das Ablösen der Folie durch Schneiden entlang der Grenze zwischen der markierten Zone und der nicht markierten Zone erleichtert (Dauer des Haltens etwa 0,02 s). Die Winkelöffnung ist allerdings wegen Platzmangel begrenzt, da sie die Bewegungsbahn der auf den beweglichen Dornen sitzenden Behälter nicht schneiden kann.
Um ein Dekor präzise auf ein bereits gedrucktes Dekor heiß aufzubringen, kann wie folgt vorgegangen werden: Die Arbeitsstation unmittelbar vor der Heißmarkierungsstation, deren Position durch den Dorn 12 symbolisiert ist, wird mit einem optischen Ortungssystem 40 versehen, das mit Hilfe einer Fotozelle die Winkelposition eines "Spots" ermitteln kann, der einen bekannten besonderen Punkt des bereits gedruckten Dekors darstellt. Der Dorn 12 wird mit einem mit seiner Drehachse fest verbundenen Zahnrad 15 versehen, das durch den darin laufenden Treibriemen 16 den Dorn in Drehung versetzen kann.
Der Zahnriemen 16 wird zur Markierungsstation (Station n, deren Position durch den Dorn 13 symbolisiert ist) geführt und zur unmittelbar davor liegenden Station (Station (n – 1), deren Position durch den Dorn 12 symbolisiert ist), derart, dass die Dorne vom Beginn des Ortungsschritts (Station (n – 1)) bis zum Ende des Markierungsschritts (Station n) mit dem Riemen in konstantem Kontakt bleiben. Der Lauf des Riemens wird dabei von einem einzigen Servomotor gesteuert. Da die beiden Dorne in diesen Arbeitsstationen konstruktionsbedingt synchron rotieren und die Rotationsgeschwindigkeit des Dorns 13 so definiert ist, dass die zylindrische Oberfläche des Körpers und die gravierte Oberfläche der Markierungswalze 11 die gleiche Tangentialgeschwindigkeit haben, genügt es, mit Hilfe der optischen Ortungsvorrichtung 40 die Winkelposition des vorgedruckten Index auf dem Körper zu ermitteln, welcher Körper auf dem Dorn 12 sitzt, der sich in der Station (n – 1) befindet, um die Winkelverschiebung zu dem zylindrischen Körper des Dorns 13 und damit zu der gravierten Oberfläche der Markierungswalze zu kennen. Mit einem geeigneten Algorithmus wird dann von der Automatik die notwendige Korrektur berechnet, um den zylindrischen Körper des Dorns 12 in der richtigen Position und mit der richtigen Geschwindigkeit zur Markierungsstation n zu befördern. Diese Korrektur wird während der Bewegung des Dorns 12 von der Station (n – 1) zur Station (n) vorgenommen.
Die optische Ortungsvorrichtung 40 wird vorteilhaft ergänzt durch eine Videokamera (nicht dargestellt), die mit einem EDV-System verbunden ist, welches mit Hilfe einer Bildanalyse-Software sowohl die Winkelposition des Dorns (Änderung der im vorhergehenden Abschnitt erwähnten Winkelkorrektur) als auch dessen Axialposition fein korrigieren kann (Korrektur mit Hilfe einer Vorrichtung zur Axialverschiebung, die den Dorn steuert, wenn sich dieser noch in der Station (n – 1) befindet.
VORTEILE

– Die Heißkomprimierung der rohrförmigen Wand hat auch eine günstige Wirkung auf die Dimensionsstabilität der zylindrischen Wand des Körpers, insbesondere wenn dieser aus Kunststoff besteht.

Claims

Verfahren zur Verzierung zylindrischer Behälterwände, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens folgende Schritte aufweist: a) es werden auf einer Ringschaltung montierte, bewegliche Dorne (12, 13) eingesetzt, wobei jeder Dorn einen geringfügig kleineren Durchmesser als die zylindrische Behälterwand hat und auf einem Träger montiert ist, der sich so bewegen kann, dass die Achse des Dorns parallel zu einer gegebenen Richtung D bleibt, wobei die Montage des Dorns auf seinen Träger so bewerkstelligt wird, dass er um seine Achse rotieren kann und dabei einer quer zur Achse ausgeübten Kraft standhält; b) jeder Behälter wird sukzessiv auf Höhe eines Dorns gebracht und auf den Dorn aufgesetzt; c) der so mit dem Behälter bestückte Dorn wird in die Nähe einer Druckwalze (11) gebracht, die um eine zur Richtung D parallele Achse drehbar ist; d) der Dorn wird während seiner Bewegung in Richtung Druckwalze um seine Achse in Drehung versetzt; e) ein Trägerband (14) für Transferfilm wird in den Spalt zwischen der Druckwalze (11) und dem mit dem Behälter bestückten Dorn (13) geführt; f) Dorn (13) und Druckwalze (11) werden miteinander in Berührung gebracht, wobei die zylindrische Wand des Behälters und die Oberfläche der Druckwalze im Wesentlichen mit der gleichen Tangentialgeschwindigkeit bewegt werden, wobei sich die Berührung in einer Kraft auswirkt, die von der Druckwalze durch das Transferfilm-Trägerband hindurch auf den Dorn ausgeübt wird; g) das Trägerband wird sodann von der Oberfläche des Behälters weggeführt, so dass sich der an der Behälterwand haften bleibende Teil des Transferfilms vom Trägerband ablöst und auf diese Weise die Verzierung entsteht; h) die Anordnung aus Dorn und Behälter wird anschließend von der Druckwalze weggeführt, um Platz zu lassen für den nächsten Dorn; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass: A) die Druckwalze zum Beispiel mittels eines Motors, typischerweise eines Elektromotors, in eine kontinuierliche Drehbewegung um die Achse versetzt wird, welche Achse feststehend ist; B) der Dorn mit einer Geschwindigkeit in Drehung gebracht wird, die mit der der Druckwalze korreliert, so das beim Ankommen des Dorns auf Höhe der Druckwalze die Tangentialgeschwindigkeit der zylindrischen Wand des rotierenden Behälters im Wesentlichen der Tangentialgeschwindigkeit der Oberfläche der Druckwalze entspricht; C) das Trägerband für Transferfilm in den Spalt zwischen der Druckwalze und dem mit dem Behälter bestückten Dorn geführt wird, so dass es sich mit einer linearen Geschwindigkeit fortbewegt, die im Wesentlichen deren Tangentialgeschwindigkeiten entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Druckwalze eine Markierungswalze (11) mit gravierter Oberfläche ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die von den erhabenen Teilen der gravierten Oberfläche aufgebrachte Kraft eine Komprimierung eines Teils des Transferfilms bewirkt, der dünner wird und an der Wand des zylindrischen Behälters haftet, und bei dem sich der an der Behälterwand haften bleibende, markierte Teil des Transferfilms vom Trägerband ablöst, wenn das Trägerband von der Behälteroberfläche weggeführt wird, und auf diese Weise die zu realisierende Verzierung entsteht.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Markierungswalze heizend ausgeführt ist und der Transferfilm ein Thermotransferfilm ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Trägerband (12), wenn es die Markierungszone aufgrund der Rotation des Dorns (13) verlassen hat, für eine Zeit auf der zylindrischen Behälterband gehalten wird, die ausreicht, um die Abkühlung des Trägerbandes und des markierten Transferfilms bis auf eine Temperatur zu gestatten, die das Ablösen des Films durch Schneiden entlang der Grenze zwischen der markierten Zone und der nicht markierten Zone erleichtert.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Dorne auf einem Drehtisch montiert sind, dessen Drehachse parallel zu den Achsen der Dorne verläuft.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Drehtisch schrittweise arbeitet, wobei sich der Dorn bei jedem Anhalten auf Höhe einer Handhabungs- oder Behandlungszone des Behälters befindet.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Dorn in Drehung gebracht wird und dabei dafür gesorgt wird, dass er die geeignete Geschwindigkeit vor Erreichen der Markierungszone erreicht.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem sich die Druckwalze (11) mit konstanter Drehgeschwindigkeit dreht.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 9, bei dem die Achsposition der Markierungswalze (11) so zur Bewegungsbahn (20) der Dorne festgelegt wird, dass wenn sie miteinander in Berührung kommen, eine Kraft auf die Berührungslinie ausgeübt wird, die gering genug ist, damit der Dorn mechanisch standhält, und hoch genug ist, damit der Transferfilm von den erhabenen Stellen der gravierten Walzenoberfläche markiert wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 10, bei dem der zylindrische Körper eine Tube ist, deren zylindrischer Tubenmantel eine Dicke zwischen 250 und 600 Mikrometer hat, die durch die heizende Markierungswalze vorgegebene Temperatur zwischen 80 und 250°C liegt und die Andrückkraft der Walze am Dorn 2 N/mm bis 40 N/mm beträgt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 11, bei dem das Trägerband nach erfolgter Markierung mit einer Winkelöffnung α größer als 20°, vorzugsweise größer als 30°, auf der zylindrischen Behälterwand gehalten wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 12, bei dem das Trägerband nach erfolgter Markierung so lange auf der zylindrischen Behälterwand gehalten wird, bis die Behälteroberfläche eine mittlere Temperatur kleiner als 80°C, vorzugsweise kleiner als 60°C erreicht.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 13, bei dem der Markierungszone eine Antriebsvorrichtung (31) für das Trägerband nachgeschaltet ist, damit die Spannung des Trägerbandes beim Austritt aus der Markierungszone so gering wie möglich ist.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 13, bei dem eine Antriebsvorrichtung für das Trägerband (14) während des Markierens so bewegt wird, dass sie in die Bewegungsbahn (20) der Dorne eintritt und dabei das Trägerband an die Wand des Behälters zu drücken vermag, wobei der Kontakt mit einer Winkelöffnung größer als 30° beibehalten wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 15, bei dem ein kalter Luftstrom beim Austritt aus der Markierungszone auf das Trägerband geführt wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 16, bei dem nach Aufsetzen des Behälters auf den Dorn (12) letzterer gedreht wird, eine optische Ermittlung (40) eines vormarkierten Index auf dem Behälter durchgeführt wird und die Rotation des Dorns so kalkuliert wird, dass die zylindrische Behälterwand gemäß einer vorbestimmten Winkelposition mit einer Tangentialgeschwindigkeit mit der Oberfläche der Markierungswalze in Berührung kommt, die im Wesentlichen der Tangentialgeschwindigkeit der gravierten Oberfläche der Markierungswalze entspricht.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Einrichtung (40) zur optischen Ermittlung eines vormarkierten Verzierungsindex durch eine zweite optische Einrichtung, typischerweise eine Videokamera, ergänzt wird, die mit einem EDV-Korrektursystem verbunden ist, welches mit Hilfe einer Bildanalyse-Software die Winkel- und Axialposition des Dorns zu korrigieren vermag.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 18, umfassend einen feststehenden Tisch, welcher einem schrittweise arbeitenden Drehtisch gegenüberliegend angeordnet ist, wobei der Drehtisch mit um ihre Achse drehbaren Dornen (12, 13) versehen ist, die Achse parallel zur Drehachse des Tisches verläuft, die Dorne während der Rotation des Drehtisches nacheinander in mehrere, auf dem feststehenden Tisch vorgesehene Arbeitszonen befördert werden, welche Arbeitszonen mindestens aufweisen: a) eine Zuführungszone, wo die zylindrischen Körper vor einen Dorn geführt und um den Dorn herum angeordnet werden; b) eine Zone zum Aufbringen oder Markieren eines Dekors auf die zylindrische Wand der Behälter, enthaltend mindestens eine Druckwalze (11), die vorzugsweise mit konstanter Drehgeschwindigkeit kontinuierlich um eine parallel zur Achse des Tisches verlaufende feste Achse rotiert und an einer solchen Stelle angeordnet ist, dass wenn ein Dorn (13) auf Höhe der Walze ankommt, diese mit dem Dorn in Berührung kommt und dabei eine verteilte Andrückkraft auf eine Mantellinie ausübt, wobei die Dorne durch Rotationsmittel, typischerweise Servomotoren bewegt werden, die es ermöglichen, von einer Tangentialgeschwindigkeit gleich Null auf eine der Druckwalze entsprechende Tangentialgeschwindigkeit nach einem Zeitraum umzuschalten, der kürzer ist als der Zeitraum, der dem Verfahren des Behälters von einer Arbeitszone zur nächsten entspricht; c) eine Zone zur Abführung der Behälter; dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich eine Durchlaufvorrichtung (30) für ein Trägerband (14) eines Transferfilms aufweist, die dafür sorgt, dass das Band die Markierungszone durchläuft, wobei die Vorrichtung mit Systemen (31) zur Kontrolle der Spannung des Bandes versehen ist, insbesondere beim Austritt aus der Markierungszone.
Vorrichtung nach Anspruch 19, angewandt auf die Verzierung zylindrischer Tubenmäntel, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Maschine mit einem feststehenden Tisch handelt, der einem schrittweise arbeitenden Drehtisch gegenüberliegend angeordnet ist, welcher Drehtisch mit Dornen (12, 13) versehen ist, deren Achse parallel zur Drehachse des Tisches verläuft und die um ihre Achse drehbar sind, wobei die Dorne während der Rotation (R) des Drehtisches nacheinander in mehrere, auf dem feststehenden Tisch vorgesehene Arbeitszonen befördert werden: – die genannte Zone zum Zuführen der Tuben und Anordnen der zylindrischen Tubenmäntel um den Dorn herum; – eine optionale Zone zum Entfernen des Angusszapfens des Tubenkopfes; – eine optionale Zone zum Anbringen einer Verschlussfolie an der Abgabeöffnung; – eine optionale Verschließzone; – die genannte Markierungszone; – eine optionale Zone zur Kontrolle der erhaltenen Verzierungen; – die genannte Zone zur Abführung der Tuben.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der unmittelbar vor der Markierungszone eine Indexierungszone vorgesehen ist, wo eine optische Ortungseinrichtung (40) die Winkelposition eines Spots ermitteln kann, der einen bekannten speziellen Punkt der Verzierung darstellt, und bei der die Rotation des Dorns durch einen Servomotor bewirkt wird, der mit einem Algorithmus gesteuert wird, welcher aus den von der optischen Ortungseinrichtung (40) gelieferten Daten die notwendige Korrektur berechnen kann, um den zylindrischen Körper an die richtige Stelle und mit der richtigen Drehgeschwindigkeit zur Markierungsstation zu befördern.
Vorrichtung nach Anspruch 21, bei der die optische Ortungseinrichtung (40) durch eine zweite optische Einrichtung, typischerweise eine Videokamera, ergänzt ist, die mit einem EDV-Korrektursystem verbunden ist, welches mit Hilfe einer Bildanalyse-Software die Winkel- und Axialposition des Dorns zu korrigieren vermag.
Verfahren zur Verzierung zylindrischer Behälterwände, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens folgende Schritte aufweist: a) es werden auf einer Ringschaltung montierte, bewegliche Dorne (12, 13) eingesetzt, wobei jeder Dorn einen geringfügig kleineren Durchmesser als die zylindrische Behälterwand hat und auf einem Träger montiert ist, der sich so bewegen kann, dass die Achse des Dorns parallel zu einer Richtung D bleibt, wobei die Montage des Dorns auf seinen Träger so bewerkstelligt wird, dass er um seine Achse rotieren kann und dabei einer quer zur Achse ausgeübten Kraft standhält; b) jeder Behälter wird sukzessiv auf Höhe eines Dorns gebracht und auf den Dorn aufgesetzt; c) die zylindrische Wand jedes Behälters wird je nach gewünschtem Dekor mit einer Druckfarbe oder einem Lack bedruckt, die das Haften eines Transferfilms begünstigen; d) der so mit dem Behälter bestückte Dorn wird in die Nähe einer Druckwalze gebracht, welche Walze eine kontinuierliche Rotationsbewegung um eine zur Richtung D parallele Achse ausführt; e) der Dorn wird während seiner Bewegung in Richtung Druckwalze mit einer Geschwindigkeit in Drehung versetzt, die mit der der Druckwalze korreliert, so dass beim Ankommen des Dorns auf Höhe der Druckwalze die Tangentialgeschwindigkeit der Wand des rotierenden Behälters im Wesentlichen der Tangentialgeschwindigkeit der Oberfläche der Druckwalze entspricht; f) ein Trägerband für Transferfilm wird durch den Spalt zwischen Druckwalze und Dorn geführt, derart, dass es sich bei Eintritt in den Spalt mit einer linearen Geschwindigkeit bewegt, die im Wesentlichen deren Tangentialgeschwindigkeiten entspricht. g) Dorn und Druckwalze werden miteinander in Berührung gebracht, wobei sich die Berührung in einer Kraft auswirkt, die von der Druckwalze durch das Transferfilm-Trägerband und die zylindrische Behälterwand hindurch auf den Dorn ausgeübt wird, welche Kraft die Komprimierung des Transferfilms bewirkt, die sich in einem Haften eines Teils des Transferfilms auf dem bedruckten Teil der zylindrischen Behälterwand äußert; h) das Trägerband wird sodann von der Oberfläche des Behälters weggeführt, so dass sich der an der Behälterwand haften bleibende Teil des Transferfilms vom Trägerband ablöst und auf diese Weise die Verzierung entsteht; i) die Anordnung aus Dorn und Behälter wird anschließend von der Druckwalze weggeführt, um Platz zu lassen für den nächsten Dorn (12).
Verfahren zur Verzierung zylindrischer Behälterwände nach Anspruch 23, dadurch abgeändert, dass die zylindrische Wand jedes Behälters je nach gewünschtem Dekor mit einer Druckfarbe oder einem Lack bedruckt wird, die das Abstoßen des Transferfilms begünstigen, und dass Dorn und Druckwalze miteinander in Berührung gebracht werden, wobei sich die Berührung in einer Kraft auswirkt, die von der Druckwalze durch das Transferfilm-Trägerband und die zylindrische Behälterwand hindurch auf den Dorn ausgeübt wird, welche Kraft die Komprimierung des Transferfilms bewirkt, die sich in einem Haften eines Teils des Transferfilms auf dem nicht bedruckten Teil der zylindrischen Behälterwand äußert.
Verfahren nach Anspruch 24, bei dem der Transferfilm Hafteigenschaften aufweist.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem die Druckwalze heizend ausgeführt ist, so dass beim Andrücken der Druckwalze an die Hülse durch den Transferfilm hindurch letzterer die Hafteigenschaften erlangt.