用于圆柱体的丝网印刷设备

暂无

本发明涉及一种印刷圆柱体的丝网印刷设备，包括：\n一个机架;\n一个在靠近其两端用以夹持该物体的夹具，以这样的方式，即它能绕其轴旋转，固定在物架上;\n一个夹在刚体框架中平坦的丝网，待印刷的图形叠加在丝网上，而丝网印刷面离待印刷物体表面则有一段微小的距离，并且平行于它;\n一个适合于丝网印刷面相对于物体做相关周期往返运动的驱动部件，所述的驱动部件是如此装配的，使之至少通过夹具绕其轴旋转驱动该物体，所述的旋转与丝网相对于物体做的相关周期性的移动同步，以这样的方式，即物体周边相对于放置了图形的丝网印刷面部分转动;\n一个相对于丝网运转的涂敷印刷装置（涂刷器），以这样的方式即在涂敷行程（向外）期间，它把印刷浆料涂敷在丝网的图形上，并把浆料压入网孔，在印刷行程（返回）期间，把丝网局部压到物体上，至少在印刷行程期间，在图形的位置处，该涂刷器精确地位于物体的对面。\n人们知道丝网印刷机有很多类型，故事实上能够印刷所有的物品。它不仅用于印刷工业中印制文件，而且也用之于，例如纺织工业以及包括在容器上进行印刷的包装工业。丝网印刷技术的这些应用，首要的是美学效果。因为通常涉及很大的印刷数量，为能高速地进行运转，就得使机器高度自动化。印刷精度通常倒是次要的。\n丝网印刷技术还用之于其他方面：电子工业中用于印制印刷电路板。在这里功能方面起主要作用，特别是印刷的精度，为的是尺寸、相互间距、不间断的细线都能加以复制。\n就上述技术要求来说，是把图形加到平面上的问题，因此，发觉现有的丝网印刷技术只要稍加调整，便可解决功能性要求。这方面的一例，可在美国专利说明书1184056中看到。\n然而，本发明的目的至少是解决类似圆柱体功能性技术条件。这是来自包装工业中印刷，例如瓶子而设计上述丝网印刷机的问题，因而仅仅是为了达到一种美学效果需要。\n英国专利说明书1340332描述一种熔丝，按照金属版印刷工艺，把导电层印到圆形的载体上。新式的，例如由一个滚筒来实现但使用丝网印刷法不曾叙述过。美国专利说明书4293836同样如此。\n荷兰专利申请8300581描述了一种圆柱状熔丝，其中很多平行熔丝条被配置在石英玻璃管上。据说是由丝网印刷技术制作，但是没有详细给出有关丝网印刷技术。\n实际上人们发现，用市场上能买到的有关圆柱体丝印刷设备不能获得满意的结果。特别是印刷的重复性不满意。而要害是特别把精度定为高标准，由于熔丝条中有多处变狭，这种类型熔丝的特征就是精度高。印刷该文献描述的这种类型圆形物体的设备，例如公开说明书EP59674和法国专利说明书2526710所说的设备，因为它们是为装饰印刷而设计，所以也是不合用的。\n产生的另一个问题是所有公知的用于印刷圆柱体的设备和工艺都设计成仅仅用于印刷物体的局部外表面，而没有一种设备打算用于印刷全部周边。按照荷兰专利申请8300581，熔丝条的图形是螺旋状地在多次旋转过程中被涂敷到整个圆柱体上。问题在于要同时整个图形印刷到物体全长各处，在物体全周边印刷后，图形始端和终端之间的连接，实际上为获得相应的正确连接会产生一个难以解决的问题。另一个因素是圆柱体的直径，因而是周长也 受公差限制，使连接问题变得更难。如图把周边部分的图形加以分割，以便在图形第二部分加以印刷之前，使第一部分图形得以干燥，那末这个问题尽至变得更大。很清楚，在这种情况下，与连接有关的问题进一步增加了，已经知道，所需的设备不能用现有的设备来得到满足，即使用一种适当降低的生产速度来运用设备也不能对付过去。\n本发明的目的是生产一种前言部分描述的那种类型的丝网印刷设备，本设备能以高功能的印刷质量来印刷圆柱体，而且本设备在设计上也考虑到安全与简便。\n为了这个目的，前言所述的丝网印刷设备，按照本发明其特征是：\n在框架中的丝网被固定在机架上;\n用夹具夹持的带有待印刷圆柱体的物架，由附加到那里的滑动装置支承，并且与物体的轴垂直，以这样的方式即所述物架平行于正下方的丝网能沿着固定在机架上的导轨往返移动;\n为物体在往返移动时提供旋转驱动的部件，以这样的方式即物体相对于丝网印刷面转动;\n涂刷器固定在支撑框上，而支撑框被支承固定在机架上的导轨上，使它能在丝网上面平行往返运动，连接部件位于涂刷器支撑框和物架之间，以这样的方式即涂刷器至少在印刷期间总是精确地在物体上方移动;\n在涂敷和印刷行程期间，有调整涂刷器处于所希望高度的部件;\n所有这些，以这样的方式，即经多次回转也可以实现印刷。\n与众所周知的圆柱体丝网印刷设备不同之处，按照本发明的设备，在框架中的丝网被固定在机架上。按此方式有几个优点。首先，其上带有贵重精巧图形的丝网不象现有丝网印刷设备那样常常经受加速与减速。这本身就已为高精度印刷作出了贡献。然而，本发明的设备，如有必要，能在几次回转运行期间，用以印刷圆柱体，换句话说，几次连续不断地沿着柱体的整个周边旋转，因此种原因，框架中的丝网要相当长。如果按现有的方式使丝网作那样的往返运动，就需要一张特别大的丝网印刷机，占据大量的空间，而且由于摇摆有着潜在的危险，事实上由于固定了丝网，机器的长度只需稍长于丝网框架本身的长度，危险的摇摆就可避免了。\n考虑到印刷浆料会受重力影响，按照本发明的设备，基本上水平放置丝网，待印刷的圆柱体位于丝网的下面。为了使物体在印刷行程期间，在丝网下面均匀转动，用夹具把物体可转动地夹持在物架上，物架可在丝网下面，且平行于丝网在导轨上移动。适当的部件在所述的物体往返移动期间，提供物体旋转的驱动。所述部件用于控制物体相对于丝网印刷面的转动来说是必需的。\n按照图形，挤压印刷浆料经丝网到物体上的涂刷器也与转动的物体以同步的方式运动。涂刷器可按公知的方法调整高度，以便在涂敷行程期间，把印刷浆料涂敷到整个丝网的图形上。并且在印刷行程期间挤压丝网向下几毫米，使丝网接触在其下转动的物体并使之印上图形。从丝网到按公知方法安装的所述物体最高点大约有2mm的距离。所述的用以调整涂刷器高度的部件，例如可以是靠压缩空气工作的气缸，装有可调的制动，其控制器与驱动装置的控制器相连。\n很多公知的丝网印刷设备，印刷速度不是固定不变的，而且有些设备印刷速度为正弦曲线。这种无规则的速度将带来不能稳定施加印刷浆料的危险。为了防止这种危险，按照本发明设备的最佳实施例，它装有导轨，其导轨两端延伸到超过最大可能加到丝网上的图形的工作行程长度。当经过一段滑动完全减速时，运行倒转，产生新的连续加速运转，因此，整个工作行程速度几乎或者绝对是稳定的。专家一定清楚，有限印刷行程期间的速度与有效涂敷行程期间的速度不必相同，其中可能与所使用的印刷浆料有关。\n安装在机架底部的一个导杆/螺母的组合，为了保证能接近丝网和尽可能少地妨碍对印刷工艺的检测，最好用来做驱动装置。为此螺母/丝杆组合直接作用在物架上。涂刷器支撑框借助上面已说过的联接部件沿此实现物架的运转。一个迅速可逆、容易重复又简单的导杆/螺母组合驱动装置，可使用可逆制动器/马达部件来实现。如有必要，后者用于印刷行程，即在某一旋转方向与用于涂刷行程的另一个旋转方向可以有不同的运转速度。公知的光学的、磁的或其他传感器用来规定位置，该位置之间运行速度是不变的，而其外出现加速和减速。因此，工作持续时间和工作长度能适应待印刷的图形，于是不必总是与设备的最大工作行程长度相 同。\n在这一方面优点是，如果物体的导轨惰走长度规定超过丝网框架，则用于放置仍待印刷的物体或者搬走已印刷的物体的夹具都是随意、安全地容易接近的，并且如此形成设备的工作面。由于按照本发明的设备特别是用来生产非常高级和精确的印刷制器，且在移动印刷品时还没有上印刷浆料，因此工作面的良好可接近性有一个很大优点在于允许装配和特别是从机器上搬走物体而不会受到损伤。很清楚，如有必要，本设备还可装有机械化的物体装卸部件，这本是现有技术。\n按照本发明的设备，物体至少在印刷行程时旋转，而它也能在涂敷行程时旋转。为这个目的，可把一齿状导轨固定在机架上，平行于物架导轨，再把一齿轮装配到旋转物体夹具的旋转轴上，所述的齿轮和齿轨相啮合。齿轮节距必须等于待印刷物体的外径。如果齿轮和导轨啮合伴有微小齿隙，或者如果在一个方向该齿隙被拉开，则物体相对于丝网印刷面精确的转动就能实现。这适于许多应用。\n然而，可能碰巧，例如用于在石英玻璃管上生产熔丝，必须容许各石英管间有相当大的容差，以保证废品率不致太高和/或成本过高。只要待印刷物体的圆度在适当范围值内，事实上，按照一个最佳实施例，转动移动也可以实现的;即一根细的有弹性的绳索，例如弹簧钢索至少缠绕物体自由端之一绕一次，所述绳索的末端被连到机架的相应端，因此，它们能被分别拉紧，以这样的方式即绳索以物体顶面高度与物架导轨相平行运动。这意味着就直径来说，对于有宽容差的圆柱体也可以达到相对于丝网的精确转动。如果直径的差别太大，那末，在物体和丝网之间的距离必须重新调节，使它们之间仍设定为所希望的约2mm间隙。\n如果该设备用于印刷带有螺旋状图形的物体，一个最佳实施例其特征是丝网上的图形，沿对角线以等于螺旋线的螺距角相对于该设备的工作方向布置，涂刷器的宽度要比螺距小，而比图形的轴向宽度稍大一些，用带用涂刷器的高度调整部件和涂刷器本身的横向位移装置装配涂刷器支撑框。对控制部件采取措施，使涂刷器按工作方向起移位作用的横向位移装置控制涂刷器的横向位移量。丝网织物最好以相对于图形螺距10°-45°角配置。印刷丝网网目型号处于80T到120T表示的范围内，（见“Handbook    Voor    de    Zeefdruk”（丝网印刷手册）by    J.Van    Duppen，Koninklijk    Verbond    Van    Grafishe    Onderne-Mingen，Amsterdam）。涂刷器的宽度必须尽可能小，以便尽可能地限制带给丝网的负载，以延长其使用用寿命。为了这个目的，用带涂刷器的横向位移装置装配涂刷器支撑框。前面已经描述的涂刷器高度调整部件，也被固定在所述的横向位移装置上。还应为涂刷器的位移，在横向位移装置上设置一个控制装置，在一个最佳实施例中，它包括被固定在机架上的导轨，它位于丝网图形之上，涂刷器横向位移装置的正上方高处;还有一个随动滚，安装在涂刷器的横向位移装置的顶部，在向外和返回行程时沿着导轨而行。这个导轨与待印刷的图形相适应。\n专家都清楚，一种、几种或者所有的运转都可通过微处理器用电来控制。例如用于控制涂刷器的横移装置的上述导轨，就可由微处理器中的程序来取代，操纵马达控制横向位移。\n按照本发明的最佳实施例，通过实例，参照附图将更加详细地加以说明。\n图1表示按照本发明的丝网印刷设备的纵剖图。\n图2表示按照图1设备的顶视图。\n图3表示按照图1中箭头Ⅲ指向的该设备的操作侧视图。\n图1中，机架作为整体用1表示。机架有四条腿，低处有水平加强构架，它由纵向撑条3和横向撑条4组成。在实际的机架顶部，由更好的刚性纵向撑条5和横向撑条6连接在一起。对角方向的撑条未表示出来，为给框架以更大的刚性可能也是必要的，但这样做与竖立结构无关。后面将披露，用各种导轨装配起来的机架，在任何情况下彼此都必须保持相互平行。机架两短边由座板固定，座板8位于操作侧9，座板7位于后边。垂直的支板10、11安装在机架的后边，位于座板7的两端。相应的支板12、13装在操作侧离两角有一些距离，以便座板8伸出形成一容易接近的操作侧9，正如下面将要披露的那样。垂直撑条14安装在机架的后边，用以支撑驱动马达38a，对此下面将加以讨论。\n借助于紧固托架22，把第一组导轨20和21分别精确平行并刚性固定在座板7和8上，以这样 的方式即把它们合在一起构成导轨用于下面将要讨论的物架上。它们以相等的距离座落在物架轴两端中任一端，在座板7和8上面稍稍有一小距离。为此使用实心的或中空的磨光圆柱杆是有益的。第二组导轨23、24安装在较高，平行于第一组20、21的位置上，依靠支板10-13的紧固托架25可靠地固定着。由于座板12和13安装在丝网印刷设备的操作侧，距机架棱角有一些距离，所以导轨23、24要比导轨21、22短些。它们用作涂刷器支撑框50，对此后面将要讨论。导轨23和24用于使涂刷器支撑框适当远离而实际上在机架之上。它们在后边的座板7处，与另一对导轨20和21有相近的长度。这里又优选地采用了圆柱形实心或中空磨光了的导杆，最好与导轨20、21有相同的尺寸，所以基本上使用了相同的紧固托架22和25，而且也用相同的滑动装置。\n从操作侧9看，齿轨26用托架27刚性安装在机架大约中间偏高的位置，在两对导轨之间并平行于这些导轨。齿轨26沿机架全长延伸。\n最后，被固定在机架最高处的装置是导轨28，用作涂刷器支撑框50的横移装置。导轨28位于座板10-13的顶端，用横向连接的支杆29固定在机架上。下面将更详细地说明导轨28。导轨28处于水平面位置上，平行于两组导轨所处的水平面，为清楚起见没有在图2中表示出来。\n可运动的物架整体表示作30。作为第一个实例，这个物架实际上是由遍布本设备全宽度的物架顶部31构成，通过活动自如可调的滚珠导轨轴衬32，可沿着机架的全长移动。轴衬本身已是公知的，沿这对导轨20和21滑行摩擦力会很小，起滑动装置的作用。在物架顶部31下面，各导轨20、21有两个彼此分开的滚珠导轨轴衬32，以防止物架30有可能脱离方型区域的倾向。部分原因是为了限制摩擦和摩损到最小量，相对于设置纵向的驱动，经由驱动着的运载板33进行。该运载板装配在物架30下面的中心处，并且和滚珠导轨螺母34相连接，随之得到支承，因而它对精密的丝杠35并无作用力。螺杆位于机架的纵向中心平面上，在物架导轨20、21的下面离开一定距离。丝杠35的两端被支承在活动自如的轴承座36上，再固定到机架上。借助于齿式传动带39进行传动，该带绕经与丝杠35一端相连的皮带轮和另一个与驱动马达38a的引出轴相连的带轮。后者固定在撑条14上，成为机架的一个部分。马达40带有一个减速器（未示出）并且是可逆型的。马达还有一个内装的制动器38b，马达用制动器41可在短时间内起动和快速停转，并维持在静止状态，两个运转方向都同样可供选用。\n把待印刷的圆柱体40，例如一个石英玻管夹持在物架30上。能绕其轴转动的夹持物体40的夹具，由适合于物体的两个夹子组成，例如由橡皮或塑料制成，再精确地装入物体的凹槽内。不言而喻，对于硬质的物体40适用的夹子41也能使用。各夹子41装成可转动的，因此它不受轴承架42的影响（仅由简图表示）。两个轴承架则固定在物架30上。为便于装卸物体40，左边夹子41可以压弹簧滑开，如图2所示。这个弹簧43要注意予拉伸用以把物体40夹在物架上，所以弹簧的张力最好用没有表示出来的装置加以调节。为了使物体至少在印刷行程时能够转动，在右边的夹子41（从操作侧9看）伸出的旋转轴得采取某些措施，使得和中间齿轮44b啮合的齿轮44a与上述导轨26处于空转的状态。中间齿轮44b是需要的，因为导轨在物体下面若直接和齿轮44a啮合，对物体40将给出相反的转动方向，以致于在丝网下面的物体转动将会是做不到的。以这样的方式形成齿轮，即齿轮的节圆要精确地对应于待印刷物体40的外径。使用中间齿轮44b还获得另一个优点，如果中间齿轮44b被压入导轨入齿轮44b的啮合中，例如通过弹力（未示出），那末在导轨26和齿轮44b之间旋转驱动的作用会失去作用。\n最后，自动起作用的夹子装置45，仅简略地表示出装配在物架30的两端。它们由铰接卡爪47组成，它可和涂刷器支撑框的驱动凸轮61（下面将讨论）啮合或松开。控制是借助于控制导轨46，导轨46安装在前支板12和13上，而且它被装到这样一个处所，即通过控制导轨46上面，卡爪47在向外行程时夹紧，以便传送涂刷器支撑框50，借助于它的凸轮61沿着全部涂敷行程（在图1和2中从右到左）以及在返回行程时返回，直到它们再次通过导轨46时卡爪47打开，因而涂刷器支撑框50的凸轮61被松开，涂刷器支撑框停留在它的导轨23和24末端附近，而物架30可能进一步移动，直至完全停止。这种类型的偶联或不偶联 的装置45的各种方式实际上已经公知，所以不需作进一步详述。\n标号50表示涂刷器支撑框带有涂刷器56，总之，它保证在印刷行程期间在物体40上印刷上图形。涂刷器由两个位于导轨23和24中的每一个上面活动自如的滚珠轴衬53组成，通过垂直驱动器板54使轴衬分开保持一定距离。正确处于每一个驱动器板54底端位置的是上述的驱动凸轮61。凸轮与物架30的自动偶联和非偶联的装置45相啮合。左边和右边的驱动板54通过横向导轨51和52相互连接，它最好由相同的磨光圆柱或管做成，而且它被卡紧在滚珠轴衬53的紧固孔中。用这种方式涂刷器支撑框可在机架的纵方向往返移，平行于且由物架30驱动。涂刷器支撑框的横向导轨51和52装有横移装置55，在图2中，用箭头56表示出来了横向运动的附属装置与机架有关。横移装置55其中心装有涂刷器56的控制装置和承载部件58。这些图示出了控制装置58，除了涂刷器56外，还表示出带有印刷浆料喷洒器57。因为这些装置本来已经公知，在图中没有详细地表示它们。通过挠性的控制线59，涂刷器56和喷洒器57可按时受到控制，例如用压缩空气或电，在向外涂敷行程期间，涂刷器被抬高，而喷洒器57用轻微的力加压在丝网72上，以便把印刷的浆料喷洒在待涂刷的图形上并把此浆料压过丝网（在这里图形允许这样做）。在向外或涂敷行程结束时，丝网的喷洒器57借助于控制线59被升高，而丝网上的涂刷器56下降，低到如此程度，以致于在丝网上有图形的地方压下几毫米直到位于它下面的转动物体40上。如在图中表示的位置，靠近操作侧9的控制装置59使涂刷器56再向上运动，因此丝网又回复平整，并用很小的力使喷洒器57降低到它的上面。在涂刷器支撑框的横移装置55的顶部是一个随动滚60，它能在水平面绕一个垂直轴转动。随动滚60由导轨28（在图1用标记75表示）的轨道导向。为了确保涂刷器56和喷洒器57按正确的方式跟随丝网上的图形，要以这样的一种方法设计导轨75，即通过横移装置55来控制涂刷器56，而位移装置则又正确地跟随着丝网上的图形。当丝网上待印刷的图形有所改变时，在很多情况下，有必要在涂刷器支撑框之上安装适当的导轨28、75，通过随动滚60去控制涂刷器。\n由70整体地表示的丝网，用公知的方法在图2中用点划线表示的靠着通常矩形框架71的一边被精确地调整到绷紧状态。在框架71的底边是真正的丝网72，它被固定在机架上精确地平行于待印刷物体40运行路径并离开约2mm。由于丝网是一个精密的部件，为了保养以及在印刷系列产品结束后必须加以清洗，必须经常更换或者必须用不同图形的丝网进行更换。用一种已知的方法（没有表示出来），如用翼形螺母或其他类似的东西以便拆卸又具有重现性的方法把丝网框架71固定在机架上。在图3中以圆柱74的形式简略地表示这些而不曾详述。待印刷的图形，按常规方法，应尽可能处于丝网中心，在图中已由73简单地表示出来。关于这一点，我们考虑一个熔丝的导轨，得用含银的浆料在石英玻璃管上印刷熔丝。\n正如图中可以清楚地看到的那样，用一种简单的方法，通过在导轨26上而在涂刷器支撑框的导轨23和24下的水平面内移动的丝网，在纵向和横向都可从设备中拆卸丝网70。\n图中没有表示出为保证正确控制的传感器，是在于它们本身是已知的。为了解释的目的可以提出很多传感器，例如磁的或光的传感器都可装在接近设备工作行程长度两端的框架上。为了在连续的物体40上获得所需要的精度和重复的印刷品，设备的一个操作过程速率是相当低的，因此只需要不大的力和功率便可开动、停止和倒转。在两端是一段短小的滑动区，用以加速和减速，由在那里的传感器于以控制。印刷区，至少有图形73下面导轨长度那样长，在最内的传感器之间通过。这意味着印刷速度，从图形开始到结束，从一件印刷品到另一件印刷品是不变的。在操作侧还安装有辅助传感器，使得物体支撑架直至溢出控制区域9为止。\n专家都清楚，上述机械控制装置也可由控制微处理器中具有预定可编程序的电子器件取代。这样一来，对于物体40上每一印刷图形的控制，如果需要做校正或者使该装置停止工作，都可通过微处机器把信号反馈到该装置。\n专家也一定清楚，由于印刷浆料重力的影响，应把丝网水平地放置到待印刷物体上面。如印刷浆料、涂刷器及喷洒器的使用情况许可，当然也可能装备一种与纯粹水平放置不同的设备。