HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die hier offenbarte Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Übertragen
von graphischen und dekorativen Bildern von einem sich bewegenden Band auf sich
bewegende Gegenstände, wie beispielsweise Behälter, einschließlich Kunststoff- und
Glasflachen und Metalldosen.
Maschinen zum Übertragen von Graphiken und dekorativen Bildern, die
in negativer oder umgekehrter Form auf ein Band mit wärmeübertragbarer Farbe aufgedruckt
sind, sind grundsätzlich bekannt. Die Farbbilder auf dem Band, ob zum Dekorieren
eines Behälters oder zum Bereitstellen von graphischer Information, werden hier
gemeinsam als "Graphiken" bezeichnet werden. Der Übertragungsprozess wird aus Gründen
der Kürze als "Dekorieren" bezeichnet werden. Für die optimierte Graphikenübertragung
eines Bilds von dem Band auf einen Behälter ist es normalerweise notwendig, den
Behälter und das Band aufzuheizen, bevor das Band gegen den Behälter gedrückt wird,
um die Graphiken in einer Übertragungsstation zu übertragen. Das Band ist mit einem
Ablösemittel beschichtet, das sicherstellt, dass keine Spuren der Farbe nach der
thermischen Übertragung auf dem Band zurückbleiben.
Behälter, die zu dekorieren sind, werden in gleichmäßigen Abständen
linear gefördert und um ihre eigenen Achsen gedreht, während sie die Übertragungsstation
passieren, und sie werden so auf einem Drehtisch transportiert, dass die Behälter
an der Transferstation in Phase mit den Graphiken auf dem Band ankommen.
Existierende Übertragungsmaschinen für Thermodruckgraphiken haben
sich als nachteilig erwiesen, weil sie mit unakzeptabel niedrigen Geschwindigkeiten
laufen müssen, um eine vernünftig genaue Positionierung und ein vernünftig genaues
Aussehen der Dekoration auf den Behälter zu erreichen. Diese Maschinen sind nicht
geeignet zur Verwendung in einer Produktionslinie mit anderen Vorrichtungen, welche
Behälter verarbeiten, die der Thermoübertragungsmaschine mit Raten zugeführt werden,
die fünfmal so groß wie oder noch größer als die Raten sind, mit der die existierenden
Maschinen betrieben werden können. Das präzise Positionieren der Graphiken auf einer
Flasche oder Dose ist besonders wichtig, wenn ein graphisches Etikett oder eine
graphische Dekoration auf der Vorderseite von Flaschen oder Dosen anzubringen ist
und andere Dekorationen auf der Rückseite der Dosen oder Flaschen anzubringen sind.
In solchen Fällen muss die Dekoration oder das Etikettieren auf der Vorderseite
und Rückseite des Behälters diametral einander gegenüberliegend erfolgen. Damit
bisherige Thermodruckübertragungsdekoriermaschinen in weitem Umfang akzeptabel wären,
würde es notwendig sein, dass diese Maschinen Behälter mit Geschwindigkeiten von
500 oder mehr Behältern pro Minute dekorieren. Insoweit der Anmelden in der Lage
ist, dies zu bestätigen, sind Geschwindigkeiten dieser Größenordnung niemals erreicht
worden, bevor die hier zu beschreibende Erfindung gemacht wurde.
Es ist elementar, dass jegliche Thermodruckgraphikenübertragungsmaschine
eine Rolle des Bands abwickeln muss, das die gleichmäßig voneinander beabstandeten
Graphiken trägt. Verschiedene zufriedenstellende Aufwickel- und Abwickelsysteme
sind verfügbar, da sie für lange Zeit in anderen Etikettiermaschinen verwrendet
worden sind. Die Technologie zum Aufrechterhalten geeigneter Bandzuführraten und
-spannungen ist ebenfalls bekannt. Konstrukteure von Bandhandhabungs- oder -transportvorrichtungen
haben mit vernünftigem Erfolg Bandhandhabungssysteme geringer Trägheit erreicht,
so dass das Band schnell beschleunigt und abgebremst werden kann, um Positionsfehler
zwischen den Graphiken und dem Ort, wo das sich bewegende Band und die Graphiken
relativ zueinander sein sollten, wenn die Graphikenübertragung erfolgt, zu korrigieren.
Wenn die Trägheit innerhalb des Bandhandhabungssystems hoch ist, gibt es eine erhöhte
Wahrscheinlichkeit, dass das Band gedehnt wird oder reißt, wenn es beschleunigt
wird.
Die WO-A-94/05515 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Dekorieren von Behältern und dergleichen.
Einer der Gründe, warum der Ausstoß an dekorierten Behältern von existierenden
Graphikenübertragungsmaschinen kleiner als optimal gewesen ist, beruht darauf, dass
die Konstrukteure, bevor die hier offenbarte Erfindung gemacht wurde, nicht realisierten
oder verstanden, was die Relativbeziehung zwischen der Geschwindigkeit und der Richtung
des Bands, der Drehgeschwindigkeit und der Drehrichtung der Behälter und der Fortbewegungsrichtung
der Behälter sein sollte.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei der hier beschriebenen Maschine werden Gegenstände einschließlich
Behälter, wie beispielsweise Kunststoff- und Glasflaschen und Dosen, nacheinander
in aufrechter Orientierung auf Abstützscheiben überführt, die sich kontinuierlich
drehen und die in einem Kreis um einen Drehtisch angeordnet sind. Gleichzeitig mit
der Ankunft eines Behälters auf einer Abstützscheibe wird eine "Zentrierglocke"
für jeden Behälter abwärts bewegt, um an dem oberen Bereich des Behälters anzugreifen
und ihn zu stabilisieren. Kurz danach beginnt die Abstützscheibe sich mit einer
wesentlichen Geschwindigkeit um ihre Vertikalachse zu drehen. Der Drehtisch dreht
sich um seine Vertikalachse, und die Behälter drehen sich um ihre Vertikalachsen,
während die Behälter auf einem kreisbogenförmigen Weg durch den Drehtisch fortbewegt
werden. Ein drehbarer Thermodruckgraphikenübertragungskopf ist längs des kreisbogenförmigen
Wegs angeordnet, wobei sein Umfang nahe den Umfängen der vorbeilaufenden Container
ist, wobei das Band dazwischen angeordnet ist oder zwischen dem Kopf und dem Behälter
hindurchgeführt wird. Die Drehachse des Übertragungskopfs verläuft parallel zu der
Drehachse des Drehtisches, wenn die Graphiken auf einen regulären aufrechten zylindrischen
Bereich eines Behälters übertragen werden. Der Übertragungskopf hat radial beaufschlagte
Walzen in gleichen Winkelabständen an seinem Umfang. Das Band bewegt sich in Kontakt
mit dem Umfang des Behälters fort, und das Band bewegt sich zwischen dem Übertragungskopf
und dem Umfang, so dass die Walzen an dem Übertragungskopf gegen die blanke Rückseite
des Bands drücken und die Thermodruckgraphiken auf den rotierenden Behälter aufwalzen.
Gemäß der Erfindung wird der theoretische und tatsächlich maximale
Ausstoß einer Thermodruckgraphikenübertragungsmaschine erreicht, indem der Übertragungskopf
auf einer Seite des Bands und der Drehtisch auf der anderen Seite des Bands liegt,
so dass ihre linearen oder tangentialen Rotationskomponenten in dieselben Richtung
zeigen und der Übertragungskopf und der Drehtisch um vertikale Achsen in entgegengesetzten
Richtungen rotieren. Das Band wird in jeglicher Richtung der tangentialen Komponenten
des rotierenden Kopfes und des Drehtisches fortbewegt. Die Behälter auf dem Drehtisch
befinden sich auf einzelnen drehangetriebenen Abstützscheiben, damit sich die Umfänge
der Behälter in derselben Richtung bewegen, wie sich das Band fortbewegt, aber in
jeglicher Richtung der Drehbewegung des Drehtisches. Anders gesagt drehen sich die
Behälter in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, in der sich die Behälter
fortbewegen und das Band bewegt sich in der Umfangsrichtung der Behälter fort.
Bei den meisten Teilen verwendet die Maschine konventionelle Teile
und Verfahren zum Aufrechterhalten der Gleichheit der Spannung und der Menge des
Bands, das von der Bandabwickelrolle zu der Graphikenübertragungsstation und das
von der Graphikenübertragungsstation zu der Leerbandaufwickelrolle führt. Die Bandgleichheit
wird durch Verwendung eines Shuttles in Verbindung mit Bemessungswalzen erreicht.
Das Shuttle signalisiert einer programmierbaren Steuerung, wenn ein Ungleichgewicht
vorliegt, und die Steuerung steuert die Bemessungswalzen, um mit einer solchen Geschwindigkeit
zu laufen, dass das Gleichgewicht wieder hergestellt wird.
Ein Fotodetektor erfasst Registrierungsmarkierungen auf dem Band in
traditioneller Weise. Die Markierungen zeigen den Ort der führenden Kante der Graphiken
auf dem Band an. Ein Fehler der Anordnung der Graphiken relativ zu der Maschinen-
oder Behälterposition wird mit einem Capstan-Motor schnell korrigiert, der Rollen
antreibt, die das Band nahe der Übertragungsstation einklemmen und das Band entweder
beschleunigen oder abbremsen, um sicherzustellen, dass die führende Kante der Graphiken
genau dort den Container erstmalig berührt, wo die Graphikenübertragung anfangen
sollte.
Wie die Drehrichtungen des Drehtisches, der Behälter, des Übertragungskopfs,
die Richtung der linearen Komponente der Drehung und die Richtung der Bandbewegung
relativ zu der Übertragungskante, dem Drehtisch und den Behältern implementiert
werden, wird in der detaillierteren Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung deutlich werden, die jetzt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
ausgeführt werden wird.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht von oben auf eine
Thermodruckgraphikenübertragungsmaschine, die drei getrennte Graphikenübertragungs-
oder Behälterdekorierköpfe aufweist, die die Vorderseite, die Rückseite und den
Hals eines Behälters während eines Durchgangs durch die Maschine etikettieren oder
dekorieren können;
2 ist eine Draufsicht von oben auf den
Drehtisch, der in der Maschine verwendet ist, wobei gezeigt ist, wie Zahnräder,
die im Kreis angeordnet sind, in einen ortsfesten Zahnriemen so eingreifen, dass
die Räder und Flaschenabstützscheiben, die von den Rädern getragen werden, als Antwort
auf die Drehtischbewegung in Drehung versetzt werden;
3 ist eine Seitenaufrissansicht des Drehtisches
und der anderen zugeordneten Teile der Maschine;
4 ist eine Zeichnung, die sinnvoll für
die Erläuterung der funktionellen Aspekte der Thermodruckübertragungsdekoriermaschine
ist;
5 ist eine Draufsicht von oben auf den
Graphikenübertragungskopf, wobei ein Teil weggebrochen ist, um eine federbelastete
Walze zu zeigen, die vorgesehen ist, um das Band gegen den Umfang eines Behälters
auf dem Drehtisch in der Übertragungsstation zu drücken;
6 ist eine teilweise geschnittene Seitenaufrissansicht
des Übertragungskopfs in Verbindung mit dem zahnriemenangetriebenen Zahnradstrang,
der verwendet wird, um eine Behälterabstützscheibe zu verdrehen, die drehangetrieben
wird, während die Scheibe mit einer Flasche darauf umläuft;
7 ist weitestgehend gleich
6, außer dass die Übertragungskopfachse jetzt von der
Vertikalen weg gekippt ist, um das Übertragen von Graphiken auf einen sich verjüngenden
Hals einer Flasche zu erleichtern;
8 ist eine Draufsicht auf die Übertragungseinheiten
der Maschine;
9 zeigt eine Bandabwickelrolle und eine
Bandwiederaufwickelrolle in Verbindung mit ihren zeichnerisch illustrierten Bandspeichertänzersystemen;
10 ist eine Ansicht des Paars von Bemessungswalzen,
die zeigt, wie die Walzen durch Verwendung eines pneumatischen Zylinders relativ
zueinander beaufschlagt sind;
11 ist eine Seitenaufrissansicht der
Bemessungswalzen und der Antriebskomponenten;
12 ist eine Seitenaufrissansicht eines
teilweise geschnittenen Übertragungskopfs in Verbindung mit einer Zentrierglocke,
die vorgesehen ist, um das Innere einer dünnwandigen Dose mit Druck zu beaufschlagen,
während diese in der Dekorierstation dekoriert wird.
13 ist eine Seitenaufrissansicht eines
Capstan-Systems, das den antreibenden Servomotor und die Klemmwalzen umfasst;
14 zeigt einen Teilbereich des Graphikenübertragungskopfs
in Verbindung mit den Capstan-Walzenantriebsmotor, der in gestrichelten Linien dargestellt
ist; und
15 zeigt ein Shuttlesystem einschließlich
eines Luftzylinders, das verwendet wird, um die Gleichheit der Bandspannung auf
der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Übertragungskopfs aufrecht zu erhalten.
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die grundsätzlichen Eigenschaften der Thermodruckübertragungsmaschine
werden unter Bezugnahme auf 1 erläutert werden. Die
Maschine weist eine Basis 10 auf. Eine Bedienerschnittstelle zu der Maschine
ist durch eine Rechnerstation 11 ausgebildet, die durch ein Rechteck symbolisiert
ist und eine Steuerung mit programmierbarer Logik (programmable logic controller
= PLC) umfasst. Ein als Ganzes mit dem Bezugszeichen 12 versehener Drehtisch
wird um eine vertikale Achse auf einer Welle 13 drehangetrieben. Der Drehtisch
12 hat einen kreisförmigen Rand 14, auf dem eine Mehrzahl von
Behälterabstützscheiben 15, die in gleichen Winkelabständen auf dem Rand
14 angeordnet sind, zur Drehung um ihre Vertikalachsen gelagert sind. Als
Beispiel und nicht als Beschränkung sind 40 drehangetriebene Scheiben bei
der illustrierten Maschine vorhanden. Wie später detaillierter erläutert werden
wird, nimmt jede Scheibe 15 einen Behälter 17, so wie eine Kunststoff-
oder Glasflasche oder eine Metalldose, auf, der der Maschine zugeführt wird, um
durch das Thermodruckübertragungsverfahren dekoriert zu werden. Es ist ebenfalls
detaillierter zu diskutieren, wie eine Zentrierglocke, die in 1
nicht gezeigt ist, auf die offene Öffnung eines Behälters 17, wie beispielsweise
einer Flasche oder Dose oder irgendeines anderen geeigneten Gegenstands, herab kommt,
um den Behälter zu stabilisieren, während er um seine Vertikalachse durch Verdrehen
der Behälterabstützscheibe 15 verdreht wird, während der Behälter
17 andererseits von dem Drehtisch 12 fortbewegt wird.
Die Behälter, die je nach Fall zu dekorieren oder zu etikettieren
sind, werden der Maschine durch ein Zuführförderband 18 zugeführt, auf
dem die Behälter 17, wenn überhaupt, wenig Abstand zueinander aufweisen.
Eine Leiteinrichtung 19 lenkt die ankommenden Behälter 17 von
dem Zuführförderer 18 zu einem anderen Förderer 20, der sich langsamer
fortbewegt als der Förderer 18, so dass die Behälter 18 auf dem
Förderband 20 aneinander anliegen. Dies ist konventionell. Die Teilung
der Zuführschnecke 21 ist dieselbe wie die Teilung von Taschen
23 in einem Zuführsternrad 22, das angetrieben wird, um sich mit
konstanter Geschwindigkeit in einer Phasenbeziehung zu dem Drehtisch 12
um eine vertikale Achse zu verdrehen. Wenn sich die Behälter 17 den Förderer
20 entlang bewegen, werden sie von der Zuführschnecke 21 erfasst
und in die Taschen 23 des Zuführsternrads 22 vorgeschoben. Das
Sternrad bewegt die Behälter und setzt sie der Reihe nach korrekt synchronisiert
auf verdrehbaren Behälterabstützscheiben 15 ab, die mit dem Drehtisch
12 umlaufen. Wenn ein ankommender Behälter 17 von dem Zuführsternrad
22 auf den Drehtisch 12 freigegeben wird, wird der Behälter an
seinem Öffnungsende von einer Zentrierglocke erfasst, die in 1
nicht gezeigt ist, damit der Behälter zum Rotieren bereit ist, während er umläuft.
Nachdem die Behälter 17 auf dem Drehtisch 12 in
einer oder mehreren der Dekorierstationen in Einheiten 25, 26
und 27 dekoriert worden sind, werden die Behälter der Reihe nach von dem
Drehtisch 12 an ein Ausgabesternrad 28 übergeben. Das Sternrad
28 entlädt die dekorierten Behälter auf Linearabfuhrförderer
29 und 30 in der angegebenen Reihenfolge.
Im Wesentlichen alle der soweit beschriebenen Strukturen, bis auf
die kurz angesprochenen Dekoriereinheiten 25, 26 und
27, sind konventionell. Der Mittelpunkt zu Mittelpunkt- oder Achse zu Achse-Abstand
zwischen benachbarten rotierenden Behälterabstützscheiben 15 und den Behältern
darauf wird als die "Maschinenteilung" bezeichnet. Ein nicht dargestellter Codierer
macht eine Umdrehung pro Maschinensteigung. Zählmittel in der programmierbaren Steuerung
zählen kontinuierlich mit der Rate von beispielsweise 1000 Schritten pro Maschinensteigung.
Der Anfang einer 1000 Schritt-Reihe wird durch den Codierer markiert, der die Maschinenposition
signalisiert. So weiß die programmierbare Maschine in gewisser Weise zu jeder Zeit
auf ein Tausendstel genau, wo sich die Maschine befindet, so dass die führende Kante
der Graphiken auf dem Band dazu gebracht werden kann, ihren ersten Kontakt mit dem
Behälter in Bezug auf den Ort auf dem Behälter, wo die Graphikenablagerung begonnen
werden sollte, sehr genau zu machen. Die Rate, mit der die Flaschen rotieren, hängt
von einer Anzahl von Faktoren ab, die die Maschinenteilung relativ zu dem Durchmesser
der Behälter umfassen. Als Beispiel und nicht als Beschränkung werden in einer konkreten
Ausführungsform der Maschine beispielsweise Getränkeflaschen mit
ungefähr zwei Umdrehungen pro Teilung rotiert, während sie von dem Drehtisch transportiert
werden und während sie dekoriert werden.
In 1 kann man sehen, dass jede der Dekoriereinheiten
25, 26 und 27 zugeordnete Bandabwickel- und -aufwickelsysteme
31, 32 und 33 aufweist. Diese Systeme sind gut bekannt,
werden aber später etwas detaillierter beschrieben werden.
Ein Teil des Antriebssystems für die drehbaren Behälterabstützscheiben
15 an dem Drehtisch 12 ist in der Draufsicht von 2
gezeigt. Auf einem Niveau etwas unterhalb des Drehtisches 12 ist der letztere
über den überwiegenden Teil seines Umfangs von einem ortsfesten Zahnriemen umgeben.
Ein Ende 36 des Riemens ist in einem Riemenverankerungs- und -spannmechanismus
37 verankert und das andere Ende ist in einem Riemenverankerungsmechanismus
38 befestigt. Die kleineren Kreise 56 in 2
sind die kreisförmigen Spitzen der Lagerhülsen, die beispielsweise in den Seitenaufrissen
der 6 und 7
erscheinen. Erfahrene Konstrukteure werden erkennen, dass der Zahnriemen
35 auf verschiedene Weisen verankert und gespannt werden kann, so dass
eine Ausarbeitung dieser Sache nicht notwendig ist. Es ist ausreichend festzustellen,
dass die Zahnräder 39 durch Eingreifen in den Riemen verdreht werden und
dass die Behälter auf den Abstützscheiben 15 mit der Rate der Zahnräder
39 rotieren, während die Behälter von dem Drehtisch 12 fortbewegt
werden.
Wie in den 2, 6
und 7 gezeigt ist, greifen die Zähne des
Riemens 35 in die gezahnten Räder 39 ein, die auf der Welle
42 frei drehbar sind. Ein Lager 41 auf der verdrehbaren Welle
42 ermöglicht es dem Zahnrad 39, auf ihr zu rotieren. Ein Zahnrad
43 ist an dem Rad 39 befestigt, so dass diese zwei zusammen frei
auf der Welle 42 rotieren. Das Zahnrad 43 hat ein Lager
44, das auf den Schaft 42 aufgepasst ist. Das Zahnrad
43 greift in ein Ritzel 45 ein, das auf einer drehbaren Welle
46 befestigt ist. Ein anderes Zahnrad 47 ist an der drehbaren
Welle 46 befestigt und greift in ein Ritzel 48 ein, das an der
Welle 42 befestigt ist, um die Welle 42 zu verdrehen und um derart
die Behälterabstützscheibe 15 zu verdrehen, die mit einer Maschinenschraube
50 an der Welle 42 befestigt ist. Die Welle 42 ist für
die Rotation mit zwei Lagern 51 und 52 gelagert, die an einem
zylindrischen Element 53 und an dem Drehtisch 12 fixiert sind.
Die Welle 46 ist mittels zweier Lager 54 und 55 drehbar
gelagert, deren äußere Lagerringe in einem zylindrischen Element 56 fixiert
sind, dessen obere kreisförmige Oberfläche in 2 gezeigt
ist. In den 6 und 7
rotiert ein Behälter in Form einer Flasche 17 mit der Behälterabstützscheibe
15. Ein Teil eines Thermoübertragungsvorderseitenetiketts, das im Moment
auf den Behälter 17 aufgebracht wird, ist durch strichpunktierte Linien
angedeutet.
Der gerade beschriebene Zahnradantriebsstrang dient zum Hochsetzen
der Drehgeschwindigkeit der Abstützscheiben und der darauf angeordneten Behälter
um ihre vertikalen Achsen relativ zu der Drehtischdrehgeschwindigkeit. Wegen der
zuvor erwähnten Relativbeziehung zwischen den Dreh- und Fortbewegungsrichtungen
des Drehtisches, des Übertragungskopfs, der Flaschenabstützungen und des Bandes
können ungewöhnlich hohe Drehgeschwindigkeiten für die Scheiben und Flaschen verwendet
werden, um die Produktivität der Maschine zu maximieren.
6 zeigt außerdem den Stand der Technik
einer Behälterzentrier- und -stabilisieranordnung, die insgesamt mit dem Bezugszeichen
61 versehen ist. Die Anordnung und ihre Funktion sind den Konstrukteuren
von Etikettiermaschinen und dergleichen gut bekannt. Ein Behälter 17, der
mit hoher Geschwindigkeit rotiert und zur gleichen Zeit mit dem Drehtisch umläuft,
muss daran gehindert werden, von der Abstützscheibe 15 herunterzufallen.
So treibt, wenn ein Behälter von dem Zuführsternrad 22 auf eine Behälterabstützscheibe
15 an dem Drehtisch 12 freigegeben wird, ein konventioneller nockenaktivierter
und federbelasteter Zylinder 66 einen Stößel 62 abwärts. Der Stößel
hat einen Schaft 63, an dem eine Kupplung, die üblicherweise als Zentrierglocke
64 bezeichnet wird, befestigt ist. Das untere Ende 65 der Zentrierglocke
ist für das Angreifen an einen Öffnungsrand eines Behälters 17 ausgebildet.
Der Stößel 62 ist zur Drehung in dem Zylinder 66 drehbar gelagert.
6 zeigt auch eine Seitenaufrissansicht eines typischen
Thermodruckübertragungskopfs oder – zylinders, zu dem zur Diskussion später
zurückgekehrt werden wird. Man mag zu diesem Zeitpunkt feststellen, dass die Achse
des Übertragungskopfs in 6 vertikal verläuft, was passend
für das Übertragen von Thermodruckgraphiken von einem Band 95 auf die Vorderseite
oder diametral gegenüber auf die Rückseite des zylindrischen Körpers eines Behälters,
wie beispielsweise einer Flasche, ist. In 7 ist demgegenüber
der Übertragungskopf verkippt, um Graphiken auf eine zulaufende Rotationsoberfläche
aufzutragen, wie beispielsweise auf den Hals einer Flasche 17.
3 zeigt eine Gesamt- oder Zusammenfassungsanordnung
von einigen Teilen der Maschine, die am Umlaufenlassen und gleichzeitigen Rotierenlassen
der Behälter beteiligt sind. Die meisten dieser Teile sind konventionell, außer
zwei von den illustrierten Übertragungsköpfen 70 und 72. Der Mechanismus
74 zum Anheben und Absenken der Übertragungsköpfe, um das Dekorieren von
Behältern unterschiedlicher Höhen zu erlauben, und zum radial Einwärts- und -auswärtsbewegen
der Übertragungsköpfe, um das Dekorieren von Behältern von unterschiedlichen Durchmessern
zu ermöglichen, ist auch schon zuvor in Etikettiermaschinen verwendet worden.
3 zeigt, dass der Drehtisch 12 durch eine
Drehwelle 75 drehangetrieben ist, die an das nicht gezeigte Hauptantriebssystem
der Maschine angekuppelt ist. Die Welle ist mit Lagern 76 und
77 zum Verdrehen in einem Gehäuse 78 gelagert. Die typischen Übertragungsköpfe
70 und 72 werden durch Wellen angetrieben, die
mit oberen und unteren Kardangelenken 79 und 80 verbunden sind.
Das typische Kardangelenk 80 liegt in einem Gehäuse 81, das an
einem Zahnrad 82 gelagert ist, um sich mit dem Zahnrad zu verdrehen. Das
Zahnrad 82 wird von einem Zahnrad 83 angetrieben, das mit der
Welle 75 umläuft. Die Zahnräder 39, die dadurch angetrieben werden,
dass sie den ortsfesten Zahnriemen 35 entlang laufen, sind ebenfalls gezeigt.
Die Struktur 85, die die Druckluftleitungen und dergleichen zum Betätigen
der Zentrierglockenanordnungen 61 trägt, kann angehoben und abgesenkt werden,
um auf Behälter 17 unterschiedlicher Höhen eingestellt zu werden. Wenn
die Welle 75 um ihre Vertikalachse drehangetrieben wird, rotieren die Behälterabstützungen
15 und laufen konzentrisch an dem Drehtisch 12 um die Welle
75 um. Diese Welle ist tatsächlich hohl, um nicht gezeigte Rohr- und Radleitungen
hochzubringen, wie es in der Praxis bekannt ist. Eine Balgabdeckung 86
ist konzentrisch zu der Welle 75 angeordnet, um die Welle auf jeder Höhe
der Struktur 85 abzudecken.
Aufmerksamkeit ist jetzt auf 8 zu richten,
um eine detailliertere Beschreibung der neuen Thermodruckgraphiktransfereinheit
und des von ihr umfassten Bandsteuersystems zu beginnen. Jede Einheit
25, 26 oder 27, die in Figur gezeigt ist, könnte für
die Beschreibung ausgewählt werden, weil sie von ihrer Struktur her alle gleich
sind. In 8 ist die Einheit als Einheit 25
identifiziert. Diese Einheit weist ein Bandabwickel- und Aufwickelsystem
31 auf, das ihr zugeordnet ist, und umfasst Abwickel- und Aufwickelrollen
91 und 92, die leichter in 9 zu sehen
sind und die später kurz diskutiert werden werden. Die Spindeln für die Rollen fallen
in 8 zusammen, so dass nur eine Spindel 93
erscheint, aber die andere Spindel 94 liegt dahinter.
In 8 bewegt sich ein Band 95,
das von einer Abwickelrolle durch ein Tänzerrollensystem abgewickelt wird, in der
Richtung des Pfeils 96. Die nicht sichtbaren Graphiken, die in thermisch
übertragbarer Farbe dargestellt sind, liegen auf der Seite des Bands, wo die Bezugslinie
des Bezugszeichens 95 das Band berührt. Es ist diese Seite, die letztlich
in der Farbübertragungsstation 9 an dem Umfang des Behälters
15 zur Anlage kommt. Das Band kann aus einem papierartigen Substrat bestehen,
das eine Ablösebeschichtung trägt, welche kompatibel mit den Farbgraphiken ist,
die in negativer oder umgekehrter Form auf die Freigabebeschichtung aufgedruckt
werden und die auf ein Objekt, wie beispielsweise einen Glas-, Kunststoff- oder
Metallbehälter übertragbar sind, wenn sie Hitze und Druck ausgesetzt werden. Ein
geeignetes Bandmaterial ist von Avery Dennison Manufacturing Company in Framingham,
MA sowie von anderen Herstellern erhältlich. Es ist notwendig, dass der Behälter
heiß ist, üblicherweise über 175°C (350°F), um einen zufriedenstellenden
Übertrag zu erreichen. Weder der Behältervorheizofen ist gezeigt, noch ist es ein
Wärmetrocknungsofen, durch den die Behälter hindurchtreten, nachdem sie dekoriert
wurden, um die Farbe zu trocknen. nach dem Trocknen haftet die Farbe fest an den
Behältern. Es wird abgeschätzt, dass trotz grober Behandlung von Mehrwegbehältern
durch Käufer und andere die Graphiken ein mehrfaches Recyceln ohne signifikantes
Verblassen widerstehen werden.
Alle Graphiken vom selben Typ auf jedem Band 95 sind idealer
Weise gleichmäßig voneinander beabstandet, oder mit anderen Worten weisen die Graphiken
eine gleichmäßige Teilung auf. Die Drehgeschwindigkeit eines Behälters hängt von
der Länge und der Teilung der Graphiken auf dem Band ab. Es gibt Registrierungsmarkierungen
211, die außer in 4 auf dem Band nicht zu
sehen sind, die idealer Weise gleichmäßig beabstandet sind, und die sich idealer
Weise in einem gleichmäßigen Abstand von den Graphiken befinden. Fehler müssen kompensiert
werden, um sicherzustellen, dass die Graphiken ihren ersten Kontakt mit dem Behälter,
auf den die Graphiken aufzuwalzen sind, an genau demselben Ort auf jedem Behälter
machen, der durch die Maschine läuft. Wie dies bewirkt wird, wird später detaillierter
beschrieben werden.
In 8 trifft das Band 95 nach
dem Abwickeln von der Abwickelrolle 91 zuerst auf eine richtungsändernde
Führungsrolle 97. Eine Verdrehung wird durch die Rolle 97 vermittelt,
da das Band von der Abwickelrolle horizontal abläuft und durch die Maschine laufen
muss, wobei die Ebene des Bands vertikal orientiert ist. Kurz nach der Rolle
97 tritt das Band zwischen einem Paar von Klemmrollen 98 und
99 hindurch, die motorangetriebene Bandzufuhrbemessungsrollen darstellen.
Diese Rollen nehmen am Aufrechterhalten der Gleichheit oder Balance der Menge und
der Spannung des Bands auf der Zuführabwickelseite des Thermodruckgraphikübertragungskopfs
70 und der Station 9 sowie auf der Auslauf- und Bandwiederaufwickelseite
des Übertragungskopfs und der Station 9 teil. Die Rollen 98 und
99 dienen auch dazu, die Trägheit des Bandtransportsystems zu begrenzen.
Die Trägheit muss minimiert werden, um einen Bandbruch zu vermeiden und um schnelle
Beschleunigungen des Bands zu erlauben, um einen Graphikenübertrag nach dem anderen
zu machen. Die Struktur und die Funktion der Bemessungsrollen werden detaillierter
diskutiert werden, nachdem die Hauptkomponenten der Thermodruckgraphikenübertragungsmachine
sämtlich identifiziert sind.
Das Band bewegt sich weg von den Bemessungsrollen 98 und
99, um um aufeinanderfolgende Führungsrollen 101 und
102 und eine Rolle 103 an einem Shuttle-System herumzulaufen,
das als ganzes mit dem Bezugszeichen 100 versehen ist. Die Funktion und
die Struktur des Shuttle-Systems werden später detailliert diskutiert werden. Nach
dem Herumlaufen um die Shuttle-Rolle 103 läuft das Band 95 um
eine Führungsrolle 105, und nach dem Vorbeilaufen an einem Detektor
106 für eine Registrierungsmarkierung 211 bewegt
sich das Band entlang und in Kontakt mit einer langgestreckten Platte
107, wobei die der mit Farbe bedeckten Seite des Bands gegenüberliegende
Seite sich an der Platte abstützt. Die Platte wird mit temperaturgeregelten elektrischen
Heizern aufgeheizt, um die Farbe zu erwärmen, was notwendig ist, damit sie von dem
Bandsubstrat abgelöst werden kann. Das Band läuft von der geheizten Platte
107 weg und läuft zwischen einer Walze 108 von acht identischen
Walzen an einem typischen Übertragungskopf 70 und dem Umfang eines Behälters
an der Dekorierstation 9 hindurch, welches der Ort ist, an dem die Graphiken
oder Thermodruckübertragungsbilder nacheinander auf rotierende Behälter
15 aufgewalzt werden.
An dieser Stelle ist es wichtig, insbesondere in 5
die physikalischen Relativbeziehungen der Komponenten der Maschine und ihre Fort-
und Drehbewegungseigenschaften festzustellen, weil es diese erfindungsgemäßen Relativbeziehungen
sind, die das Dekorieren von Behältern mit einer höheren Rate erlauben als jegliche
anderen Relativbeziehungen und Eigenschaften, die bekannt sind. Speziell sollte
man feststellen, dass der Übertragungskopf 70 auf einer Seite des Bands
95 liegt und dass der Drehtisch 12 und ein Behälter
15 von dem Übertragungskopf aus auf der gegenüberliegenden Seite des Bands
liegen. Die Drehachsen des Übertragungskopfs 70 und des Drehtisches
12 verlaufen außer in dem Spezialfall parallel, in dem der Übertragungskopf
für das Dekorieren von sich verjüngenden Behältern auf einen kleinen Winkel zur
Vertikalen eingestellt ist. Der Drehtisch 12 und der Übertragungskopf
70 rotieren in entgegengesetzten Richtungen, aber ihre Tangential- oder
Linearkomponenten der Bewegung sind an der Dekorierstation, wo der Graphikübertrag
erfolgt, dieselben. Die Behälter 15 rotieren in einer Richtung, die von
dem Pfeil 109 angezeigt wird, während sie in der entgegengesetzten Richtung
durch den Drehtisch fortbewegt werden, wie durch den mit 110 markierten
Pfeil angezeigt ist. Die Umfangsoberfläche eines Behälters 15 bewegt sich
in derselben Richtung wie das Band 95. In der gezeigten Ausführungsform
bewegt sich das Band in einer Richtung entgegengesetzt zu dem Drehtisch
12. Unter bestimmten Bedingungen kann es erforderlich sein, dass sich das
Band in derselben Richtung wie der Drehtisch bewegt. Ein Beispiel wäre der Fall,
in dem die Drehgeschwindigkeit des Behälters kleiner als die Geschwindigkeit des
Drehtisches ist. Was bei der Erfindung immer zutrifft ist, dass die Behälter
17 immer in einer Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Drehtisches
12 rotieren und dass der Übertragungskopf 70 immer in einer Richtung
rotiert, die entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Drehtisches ist. Die Walzen
108 an dem Übertragungszylinder rollen in der Richtung des Bands und rollen
und rotieren auf der Rückseite des Bands.
Nachdem ein Farbbild auf einen Behälter übertragen ist, läuft das
jetzt leere Band zwischen einem Paar von Klemmrollen hindurch, die Capstan-Rollen
112 und 113 genannt werden. Eine dieser Rollen wird von einem
Servomotor drehangetrieben, der unter der Basisplatte 10 liegt und in
8 nicht sichtbar ist, der aber später unter Bezugnahme
auf 13 diskutiert werden wird. Es ist für den Moment
ausreichend, sich zu merken, dass das Capstan-Antriebssystem dazu dient, die Bandbewegungsgeschwindigkeit
zu beschleunigen oder abzubremsen, um jegliche kleine Diskrepanz zwischen der Position
der Graphiken, die in die Dekorierstation eintreten, und der Position des Behälters
zu korrigieren. Das Capstan-System stellt sicher, dass der Übertrag der Graphiken
auf jedem Behälter an dem identischen Ort beginnen wird. Dies ist wichtig, weil
es sicherstellt, dass, falls Etiketten oder Graphiken auf die Vorderseite eines
Behälters an einer Stelle aufgebracht werden, beispielsweise Graphiken exakt diametral
gegenüber auf der Rückseite des Behälters oder auf den Hals des Behälters, falls
es eine Flasche ist, angeordnet werden können.
Nachdem das Band die Capstan-Rollen 112 und 113
durchläuft, läuft das Band um andere Shuttle-Systemrollen 104 und dann
um Führungsrollen 114, 115 und 116. Dann läuft das Band
zwischen Klemmrollen 117 und 118 hindurch, die Bandspannrollen
sind. Eine der Rollen 117 oder 118 wird mit einem Differentialgetriebesystem
und einem Servomotor angetrieben, die unter der Basisplatte 10 angeordnet
sind, so dass sie in 8 nicht sichtbar sind; sie werden
aber unter Bezugnahme auf andere Figuren später gezeigt und diskutiert werden. Nach
dem Verlassen der Bandspannrollen 117 und 118 läuft das Band durch
ein Tänzerrollensystem und läuft dann auf eine motorgetriebene Wiederaufwickelrolle
92 auf.
Ein Übertragungsstationspositionseinstellmechanismus 125
ist an der Basisplatte 10 gelagert. Er ist konventionell und wird beispielsweise
in verschiedenen bereits existierenden Etikettiermaschinen verwendet. Der Mechanismus
125 wirkt auf eine Bettplatte 126, um für das Anheben und Absenken
der Platte zu sorgen und um sie vorwärts und rückwärts zu bewegen, um die Übertragungszylinderwalzen
103 in der Graphikübertragungsstation auf den richtigen Ort an einem Behälter
15 auszurichten.
Nachdem jetzt die wesentlichen Komponenten der Maschine identifiziert
worden sind, werden die Details der einzelnen Komponenten mittels der verschiedenen
Zeichnungen und in Verbindung mit 8 betrachtet werden.
Wenden wir uns 13 für eine Diskussion
des Capstan-Antriebs zu. Ein Servomotor 130 ist an dem Boden der Bettplatte
126 gelagert. Angekoppelt an die Welle des Servomotors ist die angetriebene
Rolle 113, die in 8 identifiziert wurde. Das
obere Ende der Rolle 113 weist ein Kugellagers 131 auf, dessen
äußerer Lagerring in der Platte 132 fixiert ist, die auf Säulen
133 und 134 von insgesamt vier Säulen abgestützt ist, von denen
zwei in 13 nicht sichtbar sind. Jede
Teilungswalze 112 ist drehbar in Lagergehäusen 135 und
136 gelagert. Das Band 95 tritt zwischen den Rollen
112 und 113 in 13 hindurch, und das
Band wird von diesen Rollen gezogen, die von dem Servomotor 130 angetrieben
sind.
Wie zuvor kurz erwähnt wurde, sendet der Registrierungsmarkierungsfotodetektor
106 in 8 ein Signal an die programmierbare
Steuerung in der Konsole 11, die in 1 gezeigt
ist, wenn der Detektor das Vorbeilaufen einer einen Graphikenort anzeigenden Registrierungsmarkierung
detektiert. Die Steuerung zählt immer Zählpulse mit einer Rate von eintausend Schritten
pro Teilung, als Beispiel für das, was bei einer tatsächlichen Ausführungsform der
Maschine erfolgt. Ein nicht gezeigter Codierer erzeugt Signale, die den momentanen
Drehwinkel des Drehtisches anzeigen und natürlich die Position eines Behälters,
der der nächste ist, der in die Dekorierstation 9 eintritt. Wissend, wo
der Behälter ist, und aufgrund des Fotodetektorsignals wissend, wo die Graphik ist,
veranlasst das Steuersignal für den Servomotor 130 den Servomotor mit einer
Geschwindigkeit zu laufen, die dazu führt, dass die führende Kante der Graphiken
auf dem Band ihren ersten Kontakt mit einem Behälter an genau dem Ort macht, an
dem sie es sollte. Weil die Position von allem, was hier mitspielt, relativ zu einer
hohen Zählrate gegeben ist, in diesen Beispiel eintausend Zählschritte pro Teilung,
kann die Graphikenpräzision auf dem Behälter mit einer Genauigkeit von einem Tausendstel
erreicht werden.
14 zeigt eine Draufsicht auf den Capstan-Antrieb
einschließlich der Rollen 113 und 112. Die Rolle 112
ist an einem verschwenkbaren Druckbalken angeordnet. In 14
kann man sehen, wie das Band 95 den Übertragungskopf 70 verlässt
und auf seinem Weg zu dem Bemessungssystem, welches in 11
gezeigt ist und später detaillierter diskutiert werden wird, durch die Capstan-Rollen
hindurchtritt.
Ein Schnitt durch einen Übertragungskopf 70 ist in
5 gezeigt. Der Rotor des Kopfs selbst ist mit
136 bezeichnet. In dieser speziellen Ausführungsform gibt es acht Walzenanordnungen
einschließlich der zuvor erwähnten Walze 108. Eine Walze durchläuft derzeit
die Übertragungsstation 9 und steht in Kontakt mit der Rückseite des Bands,
das durch die Walze 109 gegen den Umfang eines Behälters 15 gedrückt
wird, der sich auf seiner Abstützscheibe 17 befindet und gegen den Uhrzeigersinn
rotiert, wenn er von oben betrachtet wird, und entgegengesetzt zu dem Übertragungskopf
70 als Ganzes. Es ist evident, dass die Graphiken nicht einfach an den
Behälter angedrückt, sondern aufgewalzt werden. Die Walzen befinden sich auf Wagen,
so wie derjenige, der mit 137 bezeichnet ist, und sie sind verschiebbar
und werden gegen den Behälter durch eine Feder 138 gedrückt. So können
die Walzen zurücklaufen und vorlaufen, um Kontakt mit dem Umfang des Behälters zu
halten, nachdem der Übertragungskopf an der Radiallinie vorbeiläuft, auf der die
Achse der Walze 137, die Achse der Übertragungskopfwelle 139 und
die Abstützscheibenwelle 140 auf dieselbe gerade Linie fallen. Es ist auch
evident, dass die Walze 108 radial auswärts vorgeschoben werden muss, um
den sich in entgegengesetzter Richtung bewegenden Behälter 15 zu treffen,
wenn der Behälter in den Übertragungsstationsbereich 9 eintritt. Der Übertragungskopf
ist mit einer Mehrzahl von Gehäusen 141 versehen, in denen sich nicht gezeigte
elektrische Heizelemente befinden, um das gekrümmte Metall 142 aufzuheizen,
das sich zwischen den Walzen 108 erstreckt. Jeder der Heizelementanordnungen
in dem Gehäuse 141 sind Temperatursteuerungen 143 zugeordnet,
die die Temperatur der Segmente 142 über die gesamte axiale Länge des Segments
und somit über die gesamte Breite des Bands sehr nahe einer bestimmten Temperatur
halten, da das Band durch die Segmente so lange wie möglich heiß gehalten wird,
bevor die Walzen 103 aktiv werden, um das Band gegen den Umfang des Behälters
15 zu drücken. Jedes Heizelement in dem Gehäuse 141 weist eine
individuelle Temperatursteuerung auf.
Die Shuttle-Anordnung 100 ist in 15
vergrößert dargestellt. Die Shuttle-Einrichtung besteht aus kommerziell verfügbaren
Komponenten. Das Shuttle wird von einem Luftzylinder 146 ausgebildet, der
einen nicht sichtbaren Kolben enthält. Eine Kolbenstange 147 ist an dem
Kolben befestigt und weist eine an ihr befestigte Lastöse 148 auf. Die
Lastöse verbindet den Kolben mit einem Wagen 149 über einen Bolzen
150. Eine Stütze 151 erstreckt sich von dem Wagen 149
und trägt dazu bei, den Wagen auf einer magnetisierbaren Stange 152 zu
führen. In dem Zylinder befindet sich Luft unter Druck auf einer Seite des Kolbens.
Dieser Druck wird sehr konstant gehalten und eng geregelt. Der Zylinder
146 ist über einen Bolzen 153, der sich durch geeignete Löcher
in einem Rollenwagen 154 und einem Fortsatz 155 erstreckt, welcher
an dem Zylinder 146 befestigt ist, angekoppelt. Die Wagen 149
und 154 sind auf einer ortsfesten Stange 156 verschiebbar und
werden von dieser geführt. Eine Stütze 157 erstreckt sich von dem Wagen
154 und ist mit dem Wagen 154 auf der Stange 152 verschiebbar,
aber die Wagen können sich unabhängig voneinander bewegen, da einer an die Kolbenstange
und der andere an den Zylinder angeschlossen ist. Die Positionen der Wagen werden
mit einer Sensoreinrichtung 158 erfasst, die ein magnetostriktives Phänomen
nutzt. Das Ausgangssignal des Sensors 158 gibt das Zeitintervall zwischen
dem Beginn eines abfragenden Pulses und dem Detektieren einer Rückkehr des Pulses
entlang der Stange 152 wieder. Der Abfragepuls wird von der Sensorelektronik
erzeugt und bewegt sich mit der Geschwindigkeit von Licht. Ein Puls oder eine physikalische
Spannung läuft zu dem Sensor 158 zurück. Einige magnetische Felder wechselwirken
und werden von der nicht gezeigten Elektronik verarbeitet, und sie ergeben ein Signal,
das den Abstand anzeigt, um den die Stützen 151 und 157 voneinander
getrennt sind und der äquivalent zu dem Abstand ist, über den die
Rollen 103 und 104 getrennt sind. In einer konkreten Maschine
wird ein Temposonics LH Positionssensor 158 verwendet, aber auch andere
Verfahren zum Erfassen der relativen Positionen der Walzen 103 und
104, wie beispielsweise das Abgreifen der Signale von nicht gezeigten Potentiometern,
könnten angewendet werden.
Das Bemessungsrollensystem ist in den 10
und 11 illustriert. Die Bemessungsrollenpaare
98, 99 und 117, 118 wurden zuvor in Verbindung
mit 8 identifiziert. Diese Klemmrollen sind auch in
10 gezeigt. In 10 kann
man sehen, dass die Klemmrollen 99 und 117 an die angetriebenen
Rollen 98 bzw. 118 angedrückt werden, wobei sie auf Schwenkarmen
166 und 167 angeordnet sind, die durch einen pneumatischen Zylinder
168 beaufschlagt sind.
Das gesamte Bemessungsrollensystem ist in 11
dargestellt. Die angetriebenen Bemessungsrollen 98 und 118 werden
in Kugellagern verdreht, die in Platten 169 und 170 gelagert sind.
Die Platten werden durch Säulen in Parallelität gehalten, von denen eine mit dem
Bezugszeichen 171 versehen ist. Der elektrische Hauptbemessungsmotor ist
mit 172 bezeichnet. Ein Zahnrad auf der Welle dieses Motors ist mit
173 bezeichnet. Das Zahnrad 173 treibt einen Zahnriemen
174 an, der in ein Rad 175 eingreift, das die Rolle
98 drehantreibt. Der Riemen greift auch in ein Zahnrad 176 auf
der Welle einer Differentialeinrichtung 177 ein. Das Differential weist
ein Rad 178 auf seiner Welle auf, und es gibt ein vergleichbares Zahnrad
179 an der Rolle 118. Ein Motor 180, der als der Spannmotor
bezeichnet wird, treibt das Differential 177 an.
Die konventionellen Abwickel- und Wiederaufwickelrollensysteme sind
in 9 dargestellt. Jedes ist mit einem Tänzerrollensystem
versehen, das denjenigen, die mit dem Stand der Technik des Etikettierens zu tun
haben, als Mittel bekannt ist, um eine Länge von Band am Eingang oder Ausgang einer
Rolle zu speichern, so dass, falls das Band schnell ausgezogen wird, es falls nötig
von dem Tänzersystem aus dem Speicher ausgegeben werden kann. Es gibt nicht gezeigte
Motoren zum Antreiben der Abwickelrolle 91 und der Wiederaufwickelrolle
92. Die Sensoren, die den Speicherzustand der Tänzersysteme 93
und 87 überwachen, sind nicht gezeigt, aber in 4
wiedergegeben. Da die Rollen 91 und 92 um horizontale Achsen rotieren,
ist es notwendig, dem Band für das Hindurchtreten durch die Maschine von dem Eingang
bis zu dem Ausgang mittels der Rollen, die mit 181 und 182 in
9 bezeichnet sind, eine Drehung zu vermitteln.
12 zeigt einen speziellen Zentrierkopf,
der verwendet wird, wenn dünnwandige Dosen dekoriert werden. In solchen Fällen muss
die Dose 189 von innen mit Druck beaufschlagt werden, weil anderenfalls
ihre Seitenwandung unter der Kraft der federbelasteten Walze während des Graphikenübertragungsschritts
kollabiert. Bevor die Dose 189 in der Übertragungsstation 9 ankommt,
wird ein hohler Kolben 190 aus einem Zylinder 191 oben auf die
Dose gedrückt. Wenn der Kolben 190 oben auf die Dose gedrückt wird, bewegt
er einen Stößel 192 aufwärts. Der Zylinder 191 ist an einer zylindrischen
Luftkammer 193 befestigt. Die Luftkammer 193 stellt eine Druckkammer
154 bereit, an die eine Luftversorgungsleitung 195 angeschlossen
ist. Der Zylinder 191 weist einen Ventilsitz unter einer Ventilkugel
196 auf. Wenn der Kolben nicht an einer Dose anliegt, ist das Ventil durch
eine Feder 197 in seine geschlossene Position vorgespannt. Wenn die Dose
erfasst wird, hebt der Stößel 192 das Ventil 196 von seinem Sitz
an, um es Luft zu erlauben, in die Dose zu strömen. Bei der konkreten Maschine wurde
der Luftdruck zu 40 PSI gewählt. Wenn die Dose erfasst wird, ist der Kolben
190 in der Lage, sich mit hoher Geschwindigkeit in einem Nadellager
198 zu drehen. Bei der konkreten Maschine dreht sich der Kolben beispielsweise,
aber nicht als Beschränkung zu sehen, mit einer Geschwindigkeit von ungefähr zwei
Umdrehungen pro Teilung für eine üblicherweise verwendete Flaschengröße. Er muss
mit hoher Geschwindigkeit rotieren, damit er mit der zuvor erwähnten innovativen
Relativbeziehung zwischen der Rotationsrichtung des Drehtisches, der Rotationsrichtung
der Behälter auf dem Drehtisch, der Fortbewegungsrichtung des Bands und der Drehrichtung
des Graphikenübertragungskopfs koordiniert ist, die erfindungsgemäß zueinander in
Beziehung stehen, um in idealer Weise hohe Behälterdekorierraten zu erzielen. Geeignete
Dichtungen sind vorgesehen, um das Auslecken von Luft zu verhindern. Der Kolben
rotiert in einer Dichtung mit einem U-förmigen Querschnitt, die mit 199
markiert ist. Es gibt eine andere Dichtung 200 zwischen dem Zylinder
191 und der zylindrischen Kammer 193. Der gesamte Druckkopf wird
mit einem Stempel 201 abwärts getrieben, dessen Abwärtskraft durch Zwischenordnung
einer Feder 202 zwischen den Stempel und die Kappe 203 der Kombination
aus Zentrierglocke und Druckbeaufschlagungsanordnung begrenzt ist. Die Kappe
203 wird durch eine Führungsstange 204 in genauer vertikaler Ausrichtung
gehalten.
Der Betrieb der Maschine wird jetzt unter Bezugnahme besonders auf
die 4 und 8
zusammengefasst. In 4 ist das Erste, was passiert,
dass ein Sensor 209 die Anwesenheit eines Behälters feststellt, der in
die Maschine eintritt. Der Sensor stellt ein Signal an die programmierbare Steuerung
(PLC) 11 bereit, das ein Behälter vorliegt. Die PLC weiß, wo der Behälter
ist, weil sie Daten hat, die sich auf die Winkelposition des Drehtisches und auf
die Behälterteilung bei dem Drehtisch beziehen. Die PLC zählt kontinuierlich Zählpulse
mit einer Rate von beispielsweise, aber nicht als Limitierung zu sehen, 1000 pro
Teilung. Ein Codierer 210 macht eine Drehung pro Behälterteilung und stellt
diese Information in Form eines Signals an die PLC bereit, so dass die PLC
in der Lage ist, die Behälterposition in Form von Zählpulsen zu interpretieren.
Die Capstan-Rollen 112 und 113 ziehen das Band tatsächlich
durch die Bildübertragungsstation 9. Das Capstan-Antriebssystem weist die
Rollen 112, 113 und den Servomotor 130 auf. Das Capstan-Antriebssystem
hat die Verantwortung dafür, sicherzustellen, dass die Graphiken auf dem Band
95 beginnen, an der Übertragungsstation auf jeden Behälter in genau derselben
Position an jedem Behälter aufzulaufen. Der Graphikenregistrierungssensor
106 bestimmt die Position der ankommenden Graphiken durch Detektieren einer
Registrierunsmarkierung 211, die sich in einem bekannten Abstand von den
nächsten Thermodruckübertragungsgraphiken auf dem Band befindet. Diese Information
wird an den Capstan-Antrieb signalisiert, der jetzt bestimmen kann, ob die Graphik
relativ zu der Position des Behälters für ein präzises Positionieren der Graphik
auf dem Behälter zu weit vorgeschoben ist oder verzögert ist.
Das Capstan-Antriebssystem wird in einer vorgreifenden Weise gesteuert,
um seine Antriebsgeschwindigkeit zu ändern, d. h. die Geschwindigkeit des Capstan-Servomotors
130 muss vor der Zeit modifiziert werden, zu der der Übertrag der Graphik
beginnen sollte. So zieht das Capstan-System das Band in einer Richtung weg von
den Bemessungsrollen 98 und 99, um die Graphik und den Ort auf
dem Container, auf dem die Graphik aufgetragen werden sollte, zusammenzubringen.
Wenn das Band aus der Einzugsseite der Übertragungsstation
9 herausgezogen ist und das Band zu der Wiederaufwickelseite des Übertragungskopfs
gebracht worden ist, verschiebt eine Spannungskraft, die von dem Band auf dem Shuttle
ausgeübt wird, das Shuttle in 8 nach links. Die Shuttle-Rolle
104 befindet sich auf einem Wagen, der an die Shuttle-Kolbenstange
147 angeschlossen ist, welche sich von dem unsichtbaren Kolben in dem Shuttle-Zylinder
146 aus erstreckt. Der konstante Luftdruck auf den Kolben resultiert dahinein,
dass die Bandspannung konstant gehalten wird, vorausgesetzt, dass es dem Kolben
niemals erlaubt wird, anzuschlagen. Es hat sich jedoch der Shuttle verschoben, was
bedeutet, dass die Menge an Band auf den gegenüberliegenden Seiten der Transferstation
9 ausgeglichen werden muss. Wie zuvor erwähnt wurde, wird die Trennung
der Shuttle-Rollen 103 und 104 bestimmt, um eine Bestimmung der
Shuttle-Kolbenposition zu ermöglichen. 4 zeigt zwei
Shuttle-Sensoren, die gemeinsam mit den Bezugszeichen 158 versehen sind,
da das magnetostriktive Sensorsystem bidirektional ist.
Das Verhindern, dass der Kolben in dem Zylinder 146 anschlägt,
wird durch einen Differentialantrieb in dem Bandbemessungssystem erreicht. Dieses
System umfasst die Rollen 98, 99, 117, 118,
den Bemessungsmotor 172, den Differentialantrieb 177 und den Spannmotor
180. Wenn keine Korrektur der Kolbenposition in dem Shuttle-Zylinder
146 notwendig ist, lässt das Bemessungsantriebssystem dieselbe Menge an
Band in das Shuttle hinein, wie er es hieraus herausnimmt. Falls eine Korrektur
erforderlich ist, treibt der Spannmotor 180 das Differential
127 in der geeigneten Richtung an, um Band entweder hinzuzufügen oder wegzunehmen,
um den Kolben zu zentrieren. Dies erfolgt konkret während das Bemessungssystem Band
zuführt und das Ddekorieren stattfindet. So wird die Bandspannung einstellbar sowie
genau steuerbar.
Mit der Beschreibung der Maschinenfunktion in Bezug auf
4 fortsetzend, werden die Abwickelpuffer
73 und Wiederaufwickelpuffer 87 identifiziert und entsprechen
den Tänzersystemen, die zuvor erwähnt wurden. Die Menge an Band im Speicher zwischen
der Abwickelrolle und den Bemessungsrollen 98 und 99 und von der
Wiederaufwickelrolle bis zu den Bemessungsrollen 117 und 118 wird
durch optische Detektoren 212 und 213 bestimmt.
Diese Detektoren signalisieren dem Wiederaufwickelantriebssystem und
insbesondere dem Motor, der die Rollen antreibt, das Einziehen eines Teils des gespeicherten
Bands zu bewirken, und der Abwickelspeicher 87 macht dasselbe, außer dass
er den Abwickelantriebssystemmotor steuert.