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Dokumentenidentifikation DE10355448A1 07.07.2005
Titel Verfahren und Einrichtung zur Bedruckung und/oder farblichen Behandlung dreidimensional gebogener Glas- und/oder Kunststoffscheiben
Anmelder GLAMACO Maschinenbau GmbH, 01640 Coswig, DE;
GET GmbH, 46485 Wesel, DE
Erfinder Wenning, Rolf, 46397 Bocholt, DE;
Schirmer, Eckahard, 01561 Ebersbach, DE
Vertreter Patentanwälte Ilberg und Weißfloh, 01309 Dresden
DE-Anmeldedatum 27.11.2003
DE-Aktenzeichen 10355448
Offenlegungstag 07.07.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.07.2005
IPC-Hauptklasse B41M 1/40
IPC-Nebenklasse B41M 1/34   B41M 1/30   
Zusammenfassung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bedrucken von bereits gebogenen, d. h. von gewölbten, Glasscheiben hinsichtlich Dekor- und Funktionsdruck und entsprechende Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Verfahren, insbesondere der Siebdrucktechnik, vermeiden.
Das Verfahren zur Bedruckung und/oder farblichen Behandlung dreidimensional gebogener Glas- und/oder Kunststoffscheiben ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der bereits dreidimensional verformten Glasscheibe der Druck- bzw. Farbauftrag für Funktions- bzw. Dekordrucke mittels InkJet-Verfahren und Laser-Verfahren und/oder photolithographischem Verfahren und Laser-Verfahren erfolgt.
Als Einrichtung wird ein Beschickungs- und Entnahmeroboter (1) mit einem Rondell (2) mit verschiedenen Stationen, wie Zentrierstation (2.2), Farbauftragstation (2.3), Dekordruckeinbrandstation (2.4) usw., und gekoppelt mit einer Horizontalförderstrecke (3), die ebenfalls mehrere Stationen, wie Heizfeldauftragstation (3.2), Einsinterungsstation (3.3), Auftragstation der Anschlussklemmen mit Mess- und Auswertestation (3.4) des Gesamtwiderstandes usw., aufweist, vorgeschlagen.
Das Haupteinsatzgebiet der Erfindung ist die Autoglasscheibenproduktion.

Beschreibung[de]

Verfahren und Einrichtungen zur Bedruckung und/oder farblichen Behandlung dreidimensional gebogener Glas- und/oder Kunststoffscheiben insbesondere von Autoscheiben.

Derzeit wird bei der Herstellung von Automobilscheiben, wie z.B. die Rückwandscheiben und Seitenscheiben für die Dekordrucke und für die Funktionsdrucke hauptsächlich die Siebdrucktechnik eingesetzt. Zur Anwendung dieser Technik muss die Scheibe plan sein, d.h. die Bedruckung erfolgt vor dem Umformen (Biegen und Vorspannen). Dies ist ein sehr großer Nachteil der Siebdrucktechnik. Hinzu kommt noch, dass die Siebdrucktechnik sehr aufwendig und damit teuer ist. Als weitere Nachteile kommen noch der hohe Aufwand bei der Herstellung der Siebdias und der Siebe, die Lagerung von Siebbeständen in der Produktion, die Reinigung der benutzten Siebe, die Entsorgung der alten, verschlissenen Siebe, die schwankende Qualität der Siebdruckfarben und die schwankende Qualität des Druckbildes hinzu. Bei der Vielzahl dieser Nachteile ist es logisch, dass die verschiedensten Versuche unternommen wurden, andere Verfahren einzuführen.

Das dauerhafte Kennzeichnen von Glasscheiben mittels eines Tintenstrahldruckers, wie in der DE 39 40 749 beschrieben, war eine Möglichkeit. Weiterhin ist das Auftragen von Tinte auf die Glasoberfläche mit einem vorgegebenen Muster durch berührungslosen, elektrostatischen Tintenstrahldruck und das anschließende Erhitzen der Glasscheibe, um das Diffundieren der Tinte in das Glas zu ermöglichen in der EP 0 462 720 beschrieben. Aber auch diese beschriebenen Verfahren besitzen immer noch den Nachteil, dass das Verformen der Glasscheibe ebenfalls erst nach dem Druckprozess erfolgt.

In der DE 299 23 659 U1 wird eine Druck- oder Beschichtungsvorrichtung vorgeschlagen, mit der insbesondere auch dreidimensional im Raum gewölbte Flächen bedruckt oder beschichtet werden können. Hierzu wird ein dehnbares Übertragungsmaterial, z.B. ein endloses Gummiband mittels Walzen mit einem Toner beaufschlagt und dann mit einem Stempel auf die Glasscheibe übertragen. Das Einsatzgebiet dieser Vorrichtung war insbesondere für gewölbte Backofenfrontscheiben und anderweitige 3D-verformte Glasscheiben gedacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bedrucken von bereits gebogenen, d.h. von gewölbten Glasscheiben hinsichtlich Dekor- und Funktionsdruck und entsprechende Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welches die Nachteile der bekannten Verfahren, insbesondere der Siebdrucktechnik vermeiden.

Mit der Erfindung wird erreicht, dass gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik eine wesentliche Qualitätsverbesserung erreicht wird. Es werden geringere Biegeabweichungen gegenüber den Solldaten erreicht. Die homogene Wärmeaufnahme unbedruckter Scheiben verbessert das Biegeergebnis durch Vermeidung von ungewollten Zug- und Druckspannungsbereichen. Wechselbiegungen im Glas, durch Klebeeffekte nach dem Verpressen, können nicht auftreten. Die Prozessführung im Ofen orientiert sich ausschließlich an den Bedürfnissen der Scheibenumformung (biegen und Vorspannen) und nicht an der Qualität der Farbeinsinterung. Bei der Herstellung von Heizfeldern auf Glasscheiben treten kleinere Schwankungen im Endwiderstand und im Abtauverhalten des Heizfeldes auf. Der Farbauftrag, die Farbeinsinterung und die Widerstandsmessung erfolgen online hintereinander. Über eine Rückkopplung lassen sich die Ergebnisse direkt für nachfolgende Scheiben nutzen. Dies verringert die Schwankungsbreite im Endwiderstand. Durch die Schichtdickenvariation lassen sich Leitwertschwankungen der Silberfarbe kompensieren. Auch das Abtauverhalten eines Heizbildes lässt sich über Geometrieveränderungen der Heizfäden im Toleranzbereich steuern. Zusätzlich wird eine bessere optische Qualität der Glasscheibe durch geringere Biegeabweichungen gegenüber den Solldaten erreicht. Die Vermeidung von Wechselbiegungen verbessern sowohl die Transmissionsoptik als auch die Reflexionsoptik erheblich. Neben den erhöhten Qualitätsergebnissen werden Kosteneinsparungseffekte erreicht. Es sind wesentlich kürzere Entwicklungszeiten neuer Scheibentypen möglich. Eine Druckbildveränderung ist per Mausklick möglich. Es ist keine Wechselbeziehung zwischen Farbwahl und Biegeergebnis zu beachten. Die oben beschriebenen Nachteile beim Siebdruckverfahren entfallen alle. Es werden erhebliche Kostenersparnisse bei gleichen Ausbeuteverlusten im Biege- und Vorspannprozess erreicht, da die Scheiben noch unbedruckt sind. Die Ausbeuteverluste nach dem Biege- und Vorspannprozess verringern sich, da Fehler, die im direkten Zusammenhang mit der Farbeinsinterung stehen, nicht mehr auftreten. Mögliche Heizfeldwiderstandstoleranzen verringern sich.

Weitere Vorteile ergeben sich durch eine Erweiterung der Fertigungsmöglichkeiten. Das Drucken bis zum Scheibenrand ist möglich. Ein Farbwechsel zwischen den verschiedensten Farben ist machbar. Lokale Unterschiede in der Schichtdicke sind realisierbar. Beim Funktionsdruck sind ebenfalls Erweiterungen möglich, wie z.B. Schichtdickenschwankungen, um z.B. durch entsprechende Widerstandswerte das Abtauverhalten zu beeinflussen. Es kann eine individuelle Scheibenverfolgung durch eine Veränderung des Stempelschriftzuges, wie fortlaufende Nummerierung oder Datum und Uhrzeit vorgenommen werden. Durch das Mischen mehrerer Silberpasten ist die Leitfähigkeit der Silberpaste steuerbar und somit ist hiermit ebenfalls das Abtauverhalten steuerbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung hinsichtlich des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 5 aufgeführt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung der Einrichtung sind in den Ansprüchen 7 bis 9 aufgeführt. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 2 werden z. B. durch den Einsatz von Lasertechnik die zu erzeugenden Schichten bzw. Strukturen behandelt. Nach Anspruch 3 werden Verfahrensschritte mit dem Einsatz der Einrichtung nach Anspruch 8 beschrieben. Zur Verbesserung und Einhaltung der Umweltbedingungen werden nach Anspruch 4 Farbreste in einer Wiederaufbereitungsanlage herausgefiltert. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 5 erfolgt über einen Regelkreis eine ständige Auswertung der vorgenommenen Farbaufträge und damit eine ständige Annäherung an die gewünschten Sollwerte, was die bereits oben beschriebenen Vorteile der Qualitätsverbesserung bzw. die Vermeidung von Ausschuss über gesamte Losgrößen ermöglicht. Der Unterschied zwischen Anspruch 6 und 7 besteht in der Art der Bewegung. Einmal wird das zu bedruckende Objekt bewegt. Im anderen Fall führt der Druckkopf einen räumlichen Bewegungsablauf durch. Bei der Weiterbildung der Einrichtung nach Anspruch 8 sind Beschickungs- und Entnahmeroboter mit einem Rondell bzw. mit einer Horizontalförderstrecke gekoppelt. In einzelnen Stationen erfolgen die Verfahrensschritte. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 9 ist eine Rückkopplung vorgesehen. Die erreichten Istwerte werden mit den Sollwerten verglichen und es wird eine sofortige Beeinflussung des Druckvorganges der nächsten Glasscheibe ermöglicht. Ausschuss wird somit fast völlig vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 den schematischen Aufbau der Einrichtungen zur Bedruckung und/oder farblichen Behandlung dreidimensional gebogener Glasscheiben und

2 die schematische Darstellung der Produktionsstufen.

Für das Verfahren zur Herstellung von bedruckten und/oder farblich behandelten Glasscheiben, wobei das Bedrucken oder die farbliche Behandlung erst nach dem Biegen und Vorspannen der Glasscheiben erfolgt, wird folgende Einrichtung verwendet. Ein Beschickungs- und Entnahmeroboter 1 ist mit einem Rondell 2 mit Fixiersaugern für die Glasscheiben und einer neben dem Rondell 2 stehenden Horizontalförderstrecke 3 gekoppelt. Auf dem Rondell 2 sind die Stationen Be- und Entladestation 2.1, Zentrierstation 2.2 mit einer Dreh- und Schwenkmimik und einer optischen Vermessung, die Farbauftragstation 2.3, die Station des Dekordruckeinbrandes 2.4 mittels photochemischen Verfahrens, die Waschstation 2.5 und die Trockenstation 2.6 angeordnet. Die Horizontalförderstrecke 3 besitzt die Stationen Beschickung und Zentrierung 3.1, Heizfeldauftragstation 3.2, Einsinterungsstation 3.3 für die Silberpaste, Auftragstation der Anschlussklemmen mit Mess- und Auswertestation 3.4 des Gesamtwiderstandes, Mess- und Auswertestation 3.5 für die Schichtdickenmessung aller Heizfäden und die Entschickungsstation 3.6. Diese Station ist mit einem Entschickungsroboter 4 gekoppelt. Alle Mess- und Auswertestationen 3.4, 3.5 besitzen eine Rückkopplung zu den davor liegenden Arbeitstationen mittels eines Regelkreises.

Das komplette Verfahren ist im Ausführungsbeispiel durch folgende Schritte charakterisiert. Die bereits gebogene und vorgespannte Glasscheibe wird mittels eines Beschickungs- und Entnahmeroboters 1 aus einem Magazin entnommen und in einer Be- und Entladestation 2.1 auf einem Rondell 2 abgelegt. In einer nachfolgenden Zentrierstation 2.2 wird die Glasscheibe optisch vermessen, ausgerichtet und fixiert. Anschließend erfolgt mittels eines photolithographischen Verfahrens ein vollflächiger Farbauftrag auf die Glasscheibe in einer Farbauftragstation 2.3. In der Folgestation, der Dekordruckeinbrandstation 2.4, erfolgt mittels eines photochemischen Verfahrens der Dekordruckeinbrand. In weiteren zwei Stationen auf dem Rondell 2 wird in einer Waschstation 2.5 mittels VE-Wasser die nicht benötigte Farbe entfernt. Die so gereinigte Glasscheibe wird in der anschließenden Trockenstation 2.6 getrocknet. Für das Trocknen und Einbrennen werden UV-Laser und/oder LCD und für die Belichtung Hochleistungsbeamer verwendet. Mittels des Beschickungs- und Entnahmeroboters 1 wird nun die Glasscheibe auf der Horizontalförderstrecke 3 der Station Beschickung und Zentrierung 3.1 übergeben. Unter Beibehaltung der vorgenommenen Ausrichtung wird in der Folgestation, der Heizfeldauftragstation 3.2 oder InkJet-Station 3.2 das Heizfeld mit dem InkJet-Verfahren aufgetragen. Hierzu werden spezielle Farben oder Pasten, wie z.B.

Silberpaste, verwendet. Nach der InkJet-Station 3.2 ist eine Einsinterungsstation 3.3 für das Einsintern der Silberpaste vorgesehen. In der folgenden Station, der Auftragstation der Anschlussklemmen mit Mess- und Auswertestation 3.4 werden die Anschlussklemmen für das Heizfeld aufgetragen und gleichzeitig erfolgt das Ausmessen des Gesamtwiderstandes des Heizfeldes und Auswertung mit vorgegebenen Sollwerten. Die Auswerteeinheit ist in der Zeichnung mit A gekennzeichnet. Von dieser Einheit erfolgt eine Rückkopplung zur InkJet-Station 3.2. Es ist somit ein Regelkreis gegeben, mit dem sofort auf Abweichungen reagiert werden kann, d.h. bei der Herstellung der Folgeglasscheibe fliesen die notwendigen Änderungen bereits mit ein. Vor der Entschickungsstation 3.6 kann noch eine weitere Mess- und Auswertestation 3.5 für die Schichtdickenmessung aller Heizfäden angeordnet sein. Dies dient ebenfalls zur weiteren Absicherung einer höchsten Qualitätsproduktion. Auch von dieser Station 3.5 ist ein Regelkreis zur InkJet-Station 3.2 vorgesehen. Ein Entschickungsroboter 4 entnimmt die Fertige Glasscheibe von der Horizontalförderstrecke 3 und legt diese in einem Magazin ab.

1Beschickungs- und Entnahmeroboter 2Rondell 3Horizontalförderstrecke 2.1Be- und Entladestation 2.2Zentrierstation 2.3Farbauftragstation 2.4Dekordruckeinbrandstation 2.5Waschstation 2.6Trockenstation 3.1Station Beschickung und Zentrierung 3.2Heizfeldauftragstation 3.3Einsinterungsstation 3.4 Auftragstation der Anschlussklemmen mit Mess- und Auswertestation 3.5Mess- und Auswertestation für die Schichtdickenmessung 3.6Entschickungsstation 4Entschickungsroboter AAuswertestation

Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Bedruckung und/oder farblichen Behandlung dreidimensional gebogener Glas- und/oder Kunststoffscheiben, dadurch gekennzeichnet, dass bei der bereits dreidimensional verformten Glasscheibe der Druck- bzw. Farbauftrag für Funktions- bzw. Dekordrucke mittels InkJet-Verfahren und Laser-Verfahren und/oder photolithographischem Verfahren und Laser-Verfahren erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels UV-Laser und/oder LCD sowie der Belichtung mit einem Hochleistungsbeamer die zu erzeugenden Schichten bzw. Strukturen getrocknet bzw. eingebrannt werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gebogene und vorgespannte Glasscheibe in einer speziellen Zentrierstation (2.2) optisch vermessen und zu einem Sollraum ausgerichtet und fixiert wird, anschließend mittels eines photolithographischen Verfahrens die Farbe vollflächig in einer Farbauftragstation (2.3) auf die Glasscheibe aufgetragen und entsprechend den gewünschten Geometriedaten mittels eines Lasers getrocknet und eingesintert wird und in Folge in einer Waschstation (2.5) mit VE-Wasser die nicht benötigte Farbe entfernt wird, die so gereinigte Glasscheibe anschließend getrocknet und bei ständiger Beibehaltung der Ausrichtung über eine Horizontalförderstrecke (3) der InkJet-Station (3.2) zugeführt wird, um hier spezielle Farben oder Pasten, wie z.B. eine Silberpaste für ein Heizfeld aufzudrucken und anschließend einzusintern.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbreste in einer Wiederaufbereitungsanlage herausgefiltert werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Regelkreis eine Plotterstation neben der InkJet-Station (3.2) ständig Informationen und Auswertungen über vorangegangene Farbaufträge erfolgen und somit eine fortlaufende Anpassung möglich ist.
  6. Einrichtung zur Durchführung des InkJet-Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der InkJet-Druckkopf an einer Dreh- bzw. Schwenkachse über einem Aufnahmetisch für die zu bedruckende Glasscheibe angeordnet ist, wobei der Aufnahmetisch in der x-, y- und z-Achse beweglich ist.
  7. Einrichtung zur Durchführung des InkJet-Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der InkJet-Druckkopf an einem 5-Achsen Roboter angeordnet ist und die zu bedruckende Glasscheibe in einer entsprechenden Haltevorrichtung zentriert und fixiert ist.
  8. Einrichtung zur Durchfüfrung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beschickungs- und Entnahmeroboter (1) mit einem Rondell (2) mit Fixiersaugern für die Glasscheiben und einer Horizontalföderstrecke (3) gekoppelt ist und das Rondell (2) eine Be- und Entladestation (2.1), eine Zentrierstation (2.2) mit einer Dreh- und Schwenkmimik und einer optischen Vermessung, weiterhin eine Farbauftragstation (2.3) mit einer Lasereinrichtung, eine Dekordruckeinbrandstation (2.4), eine Waschstation (2.5), eine Trockenstation (2.6) und die Horizontalförderstrecke (3) eine Station Beschickung und Zentrierung (3.1), eine Heizfeldauftragstation (3.2), eine Einsinterungsstation (3.3) für die Silberpaste, eine Auftragstation der Anschlussklemmen mit Mess- und Auswertestation (3.4) des Gesamtwiderstandes, eine Mess- und Auswertestation (3.5) für die Schichtdickenmessung aller Heizfäden und eine Entschickungsstation (3.6), gekoppelt mit einem Entschickungsroboter (4), besitzt.
  9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Heizfeldauftragstation (3.2) als InkJet-Station mit einer Lasereinrichtung oder einer anderen geeigneten Station eine oder mehrere Mess- und Auswertestationen (3.4, 3.5) zur Erfassung und Auswertung mit vorgegebenen Sollwerten, wie Maßhaltigkeit, Widerstandswerte usw. angeordnet sind, die eine Rückkopplung über einen Regelkreis zur InkJet-Station besitzen.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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