Brevet FR2793189A1 — publié le 20001110

Dispositif d'impression par sérigraphie, en particulier pour imprimer sur des articles en verre L'invention concerne un dispositif d'impression par sérigraphie pour imprimer la surface extérieure d'objets symétriques de révolution, essentiellement de forme tronconique comprenant un support pour un objet à imprimer pouvant tourner autour de son axe, un support d'écran de sérigraphie recevant un écran, généralement plan, qui contient le motif à imprimer, des moyens d'entraînement pour le support d'écran de sérigra- phie pour produire un mouvement de roulement de l'écran de sérigraphie sur l'objet à imprimer tournant, avec un contact essentiellement sans glis- sement entre l'écran de sérigraphie et l'objet, le long chaque fois d'une génératrice dudit objet, des moyens d'alimentation en couleur et une racle pour transférer la couleur sur l'objet, à l'aide de la racle, à travers l'écran de sérigraphie. L'invention concerne plus particulièrement les moyens d'entraînement de l'écran de sérigraphie dans un tel dispositif. Le procédé d'impression par sérigraphie est utilisé entre autres, pour appliquer des motifs imprimés sur la surface extérieure de récipients, en particulier sur la surface extérieure de récipients en verre. Dans le cas de récipients en verre, on utilise par exemple des couleurs spéciales qui sont cuites après leur application sur la surface de verre, au cours d'un traitement thermique consécutif et qui se lient ainsi de manière pratique- ment indélébile au produit en verre. Dans la majorité des cas, les produits en verre sont des récipients présentant une forme symétrique de révolution. La forme la plus simple est un récipient avec une paroi conformée en cylindre creux. Les réci- pients de ce type, à surface extérieure cylindrique, sont les plus faciles à imprimer par un procédé d'impression par sérigraphie. On fixe le récipient de manière à ce qu'il puisse tourner autour de son axe de cylindre qui, en général, est avantageusement orienté horizontalement. On déplace l'écran de sérigraphie portant le motif à imprimer en contact avec la génératrice supérieure du récipient tangentiellement au cylindre, perpendiculaire- ment à l'axe de rotation de celui-ci, la surface cylindrique du récipient, du fait de la rotation du récipient, roulant pratiquement sur la face inférieure de l'écran de sérigraphie, la couleur étant appliquée simultanément sur le récipient au travers de l'écran, à l'aide d'une racle. Lors de ce mouvement de roulement, l'écran de sérigraphie est déplacé en translation. Le récipient peut quant à lui soit tourner librement, soit être entraîné en synchronisme avec le mouvement de translation de l'écran de sérigraphie, ce qui permet de réduire le glissement relatif et d'obtenir une image imprimée plus nette. Un dispositif connu pour impri- mer des objets cylindriques n'occupe pas beaucoup de place, car l'écran de sérigraphie ne doit exécuter qu'un mouvement de translation linéaire, dont la longueur de course correspond au maximum à la circonférence du récipient. Lorsque la paroi extérieure du récipient ne s'écarte que faible- ment de la forme cylindrique idéale, par exemple par une très faible coni- cité ou un très léger bombement, on peut encore travailler de cette manière, car l'écran de l'écran de sérigraphie peut généralement être appliqué par la racle contre le contour de l'objet recevant l'impression. Toutefois, comme l'objet à imprimer, dans ce cas, ne présente pas en tout points la même vitesse périphérique et que l'écran de sérigraphie ne peut se déplacer qu'avec une vitesse donnée, il se produit, lorsque la forme de l'objet s'écarte de la forme cylindrique, dans les zones o les vitesses ne concordent pas parfaitement, un certain glissement qui se répercute sur la netteté du motif imprimé. Les récipients de forme conique constituent un cas d'application très fréquent, par exemple les fioles de type Erlenmayer, dont la conicité ne peut plus être considérée comme faible. La surface de roulement d'un récipient conique à surface extérieure tronconique sur un plan est un anneau circulaire. Si lors de l'impression le récipient est tenu de manière à ce qu'il tourne autour de son axe de rotation, ledit récipient ne peut plus rouler sur un anneau circulaire; la surface annulaire doit rouler sur l'objet ainsi fixé. L'écran de sérigraphie représente cette surface annulaire ou une partie de celle-ci. Pour que l'écran de sérigraphie puisse rouler dans un plan horizontal sur l'objet à imprimer, on fixe celui-ci tournant de telle sorte que son axe soit incliné de la demi valeur de l'angle de cône par rap- port à l'horizontale; la génératrice supérieure du récipient est horizontale. L'écran de sérigraphie doit décrire une trajectoire autour d'un axe vertical, sur lequel est situé le sommet du prolongement imaginaire du profil coni- que du récipient. Plus la conicité d'un récipient à imprimer est faible et plus l'axe de rotation de l'écran de sérigraphie est éloignée dudit récipient. Ceci signifie que dans des machines à imprimer par sérigraphie connues pour des récipients coniques, on a un axe de rotation de l'écran de sérigraphie différent pour chaque conicité de récipient. C'est pourquoi dans les dispo- sitifs d'impression par sérigraphie connus pour récipients coniques, on utilise des supports placés latéralement, échangeables et disponibles en différentes tailles, qui comportent à leur extrémité un axe vertical autour duquel l'écran de sérigraphie monté sur un bras radial peut tourner pour exécuter son mouvement annulaire. Ceci implique un stock important en éléments de machine interchangeables et exige, en particulier dans les chaînes de production automatiques, un très grand espace libre latérale- ment. En outre l'adaptation pour des récipients à conicité différente est longue. Le procédé décrit ci-dessus était déjà présenté dans le brevet allemand 898 746 de 1953. Dans ce brevet ancien, il est proposé, notam- ment pour imprimer des objets de forme non cylindrique, par exemple des parties coniques, d'utiliser à la place d'un écran plan un cadre d'écran agencé sous la forme d'un solide de révolution, symétrique de révolution, dont la section transversale est symétrique de la section transversale, plus exactement de la coupe longitudinale d'un objet à imprimer suivant une génératrice de celui-ci. Cette proposition ne tient absolument pas compte du fait que, dans le contact de génératrices non parallèles, notamment lorsque seul l'un des corps qui roulent l'un sur l'autre est entraîné, il se produit un glissement non contrôlé qui n'est pas compatible avec une impression par sérigraphie de haute qualité. Partant de là, le but de la présente invention est de proposer un dispositif pour réaliser des impressions par sérigraphies de haute qualité sur des objets de forme conique, qui présente une construction compacte, qui lors d'un changement dans la production, n'exige pas d'éléments de rechange importants autres que l'écran de sérigraphie pour le motif concerné et qui peut être adapté rapidement à des récipients de forme dif- férente. Ce but est atteint conformément à l'invention grâce à plusieurs entraînements individuels qui agissent de manière combinée dans le plan de roulement et sont commandés numériquement, à l'aide desquels des mouvements de translation du support d'écran de sérigraphie dans deux directions différentes dans le plan de roulement et un mouvement de rota- tion du support d'écran de sérigraphie dans le plan de roulement peuvent être générés, mouvements par lesquels un mouvement de l'écran de séri- graphie autour d'un centre de trajectoire imaginaire éloigné peut être obtenu. De manière avantageuse, un premier entraînement individuel est agencé de manière à produire un mouvement de translation du support d'écran de sérigraphie transversalement à l'axe de rotation de l'objet à imprimer et au moins un entraînement individuel supplémentaire est agencé de manière à produire un mouvement de translation du support d'écran de sérigraphie perpendiculairement à la direction de mouvement du premier entraînement individuel. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le premier entraînement individuel est un entraînement linéaire qui est agencé de manière à un déplacer un cadre portant le support d'écran de sérigraphie dans une direction transversale à l'axe de rotation de l'objet à imprimer. Les deux des entraînements individuels supplémentaires réali- sés sous la forme d'entraînements linéaires sont disposés sur le cadre et agissent sur le support d'écran de sérigraphie aux fins de déplacer celui-ci dans le cadre, dans une direction perpendiculaire à la direction de dépla- cement du cadre par le premier entraînement linéaire. De manière avantageuse, le support d'écran de sérigraphie est en prise avec les deux entraînements linéaires supplémentaires par l'intermé- diaire de deux segments de cercle situés sur la même circonférence et que les deux entraînements linéaires supplémentaires peuvent être actionnés indépendamment l'un de l'autre, aux fins de produire un mouvement de rotation du support d'écran de sérigraphie par une course de un déplace- ment différent des deux entraînements linéaires supplémentaires. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les deux segments de cercle sont des segments de couronne dentée qui engrènent avec des tronçons de crémaillère rectilignes des deux entraînements linéaires supplémentaires. De manière avantageuse, les entraînements linéaires sont des mécanismes à vis à recirculation de billes. Les entraînements individuels comprennent des moteurs électriques à commande pas à pas, qui sont com- mandés par une unité de commande numérique programmable, dans laquelle des déplacements prédéterminés du support d'écran de sérigra- phie peuvent être entrés. Grace à la combinaison de plusieurs entraînements individuels disposés dans le voisinage immédiat du cadre d'écran on simule de manière assistée par ordinateur le mouvement de rotation autour d'un axe imaginaire éloigné. Ce mouvement de rotation autour d'un axe imaginaire éloigné, se compose en fait de mouvements de translation dans deux direc- tions dans le plan de rotation et d'un mouvement de rotation de l'écran de sérigraphie autour d'un axe propre. Les directions des deux mouvements de translation sont avantageusement choisies telles que l'une soit tangen- tielle à l'objet tournant et perpendiculaire à son axe de rotation, comme cela est le cas avec un entraînement simple pour l'impression d'objets par- faitement cylindriques. Avantageusement, la direction de l'autre compo- sante de mouvement de translation est choisie perpendiculaire à la pre- mière. Avec deux entraînements de ce type qui agissent dans des direc- tions mutuellement perpendiculaires, l'écran de sérigraphie peut être déplacé de manière limitée dans toutes les directions, dans son plan. Il serait possible de produire le mouvement de rotation de l'écran de sérigraphie autour de son axe par un mouvement superposé de rotation seule du support de l'écran de sérigraphie autour d'un axe vertical. Ce mode de réalisation entre également dans le cadre de la présente inven- tion. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on n'utilise pas un entraînement en rotation de ce type; pour produire la seconde com- posante de mouvement de translation et le mouvement de rotation, on uti- lise deux entraînements linéaires supplémentaires, dont la direction de mouvement est perpendiculaire à la direction du premier entraînement en translation. Les deux entraînements agissent en des points différents du support de l'écran de sérigraphie, de sorte qu'une différence dans les mou- vements de ces deux entraînements supplémentaires se traduit par une rotation du cadre d'écran. Le support de l'écran de sérigraphie est avanta- geusement réalisé de telle sorte qu'il soit en prise avec les deux entraîne- ments linéaires supplémentaires par l'intermédiaire de deux segments de cercle. On se représentera l'ensemble comme une balle de ping-pong maintenue entre deux raquettes tenues verticalement, qu'on déplace dans des directions horizontales opposées. Si le déplacement des deux raquet- tes est égal, la balle de ping-pong tourne autour de son axe entre lesdites deux raquettes, sans se déplacer. Si le déplacement des raquettes dans des directions opposées n'est pas égal, il se produit en plus un déplacement de la balle de ping-pong dans la direction horizontale entre les raquettes. Les pistes circulaires du support de tête d'impression sont avan- tageusement réalisés sous la forme de segments de couronnes dentées qui engrènent chacun avec un tronçon de crémaillère droite de l'entraînement linéaire concerné. D'autres organes de transmission de mouvement sont possibles. Il faut cependant que le mouvement soit transmis avec le moins possible de glissement, pour obtenir une impression précise. Etant donné que ce mode de réalisation préféré de l'invention travaille sans entraînement en rotation, avec seulement trois entraîne- ments linéaires, on peut utiliser ici des entraînements essentiellement de même type qui ont un comportement identique. De préférence on utilise dans le cadre de l'invention des mécanismes à vis à recirculation de billes qui sont entraînés par un moteur pas-à-pas. Des éléments d'entraînement de ce type sont courants. Ils sont particulièrement adaptés pour la com- mande numérique par l'intermédiaire d'un ordinateur. La trajectoire de déplacement à obtenir avec les trois entraine- ments individuels peut être entrée dans l'ordinateur qui commande les entraînements. Les moyens nécessaires pour cela sont connus du spécia- liste. L'agencement de l'entraînement selon l'invention comprend avantageusement une fourchette en U qui comporte au niveau de sa base la liaison avec le premier entraînement linéaire pour déplacer l'ensemble de la fourchette dans la direction de ladite base. Les deux autres entraîne- ments linéaires sont disposés sur les deux branches de la fourchette qui tiennent entre elles le support d'écran de sérigraphie. La commande numérique peut être agencée de manière à contrô- ler un mouvement de rotation obtenu par effet d'entraînement des objets à imprimer, afin d'obtenir ainsi une synchronisation optimale des mouve- ments et un déplacement précis de l'écran de sérigraphie sur la surface extérieure de l'objet à imprimer. Pour l'impression d'objets cylindriques, il faut seulement acti- ver le premier entraînement linéaire. L'écran de sérigraphie est tenu rigi- dement dans sa fourchette. Les machines connues étaient conçues soit pour l'impression de pièces cylindriques, soit pour l'impression de pièces coniques. Le dessin unique annexé montre une vue de dessus schématique de l'élément essentiel pour la description d'un dispositif d'impression par sérigraphie, à savoir une vue de dessus des éléments d'entraînement de l'écran de sérigraphie. L'invention est décrite de manière détaillée dans ce qui suit en faisant référence au dessin. L'élément central de la représentation est un écran de sérigra- phie 2, en vue de dessus. Sous l'extrémité droite de l'écran de sérigraphie 2, un objet tronconique (non représenté) à munir d'un motif imprimé est disposé de manière à pouvoir tourner ou à être entraîné en rotation autour de son axe 4. Dans la mesure o l'écran de sérigraphie 2 est situé dans un plan horizontal, l'objet mobile en rotation autour de son axe 4 est posi- tionné de telle sorte que sa génératrice supérieure, qui est également hori- zontale, puisse être amenée en contact avec la face inférieure de l'écran de sérigraphie 2. Les prolongements des génératrices de l'objet à imprimer se coupent au point 6. Si maintenant l'écran de sérigraphie 2 doit rouler sans glissement dans la direction horizontale sur l'objet en rotation autour de l'axe 4, il lui faut pour cela effectuer un mouvement circulaire autour du point d'intersection 6 comme centre. Pour l'impression, l'écran de sérigra- phie 2 décrit par conséquent un mouvement de rotation vers la droite autour du point 6. Il décrit approximativement une partie d'anneau circu- laire. Comme on le voit sur le dessin, l'écran de sérigraphie 2 est monté dans un support d'écran 8. Le support d'écran 8 est monté suspendu dans un cadre 10 en forme de U. Ce cadre 10 en forme de U est fixé par sa base 12 à un premier entraînement linéaire 14 stationnaire et mû par un servomoteur 16. L'entraînement linéaire 14 lui-même se présente sous la forme d'un mécanisme à vis à recirculation de billes. Lors de la rotation du servomo- teur 16, l'entraînement linéaire 14 déplace le cadre 10 en forme de U en direction de sa base 12. On produit ainsi lors de l'impression, la compo- sante de mouvement principale de l'écran de sérigraphie 2, à savoir de la gauche vers la droite. Le support d'écran de sérigraphie 8 est tenu entre les branches du cadre 10 en forme de U, au niveau de ses extrémités par l'intermédiaire de deux entraînements linéaires 22 et 24 supplémentaire qui sont actionnés par deux servomoteurs 26 et 28 supplémentaires. Comme le montre le des- sin, la direction de déplacement des entraînements linéaires 22 et 24 est normale à la direction de déplacement de l'entraînement linéaire 12. Dans l'exemple de réalisation, les entraînements linéaires 22 et 24, sur leur face tournée vers le support d'écran de sérigraphie, sont pourvus de tronçons de crémaillère 30 et 32. Des segments de couronne dentée 34 et 36 disposés aux extrémités associées du support d'écran de sérigraphie 8 engrènent avec les tronçons de crémaillère 30 et 32. On voit aisément sur la figure que lors d'un mouvement de trans- lation des entraînements linéaires 22 et 24 supplémentaires, le support 8 de l'écran de sérigraphie 2 peut être déplacé dans une direction perpendi- culaire à la base 12 du cadre en forme de U 10; on voit par ailleurs que par un déplacement dans des directions opposées des entraînements linéaires 22 et 24, l'écran de sérigraphie 2 peut pivoter autour de son centre 38 dans le plan horizontal. Ces deux déplacements peuvent combinés en fonction de l'actionnement des entraînements linéaires 22 et 24. Etant donné que les segments de couronne dentée 32 et 34 du support d'écran de sérigraphie 8 sont disposés sur une trajectoire circulaire commune, le support d'écran de sérigraphie 8 peut tourner autour de son centre 38 entre les entraîne- ments linéaires 22 et 24, sans qu'il se produise de blocage. On voit encore que le dispositif décrit est utilisable également pour réaliser des impressions sur des objets cylindriques en positionnant l'écran de sérigraphie 2 parallèlement au premier entraînement linéaire 14 et en activant seulement cet entraînement linéaire pour le processus d'impression. Le dessin montre encore que pour l'impression d'objets dont la conicité diminue, le point d'intersection 6 et avec lui le point de rotation imaginaire pour l'écran de sérigraphie 2 se déplace vers l'extérieur. Etant donné qu'avec le dispositif décrit la rotation autour de ce point n'est pas effective, mais est seulement simulée, le dispositif décrit n'exige aucun élément mécanique particulier pour positionner un axe de rotation réel au point d'intersection 6 concerné. Ainsi même avec des objets avec de petits angles de cône, la place occupée par le dispositif ne change pas. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'impression par sérigraphie pour imprimer la sur- face extérieure d'objets symétriques de révolution, essentiellement de forme tronconique comprenant un support pour un objet à imprimer pouvant tourner autour de son axe, un support d'écran de sérigraphie recevant un écran, générale- ment plan, qui contient le motif à imprimer, des moyens d'entraînement pour le support d'écran de sérigra- phie pour produire un mouvement de roulement de l'écran de sérigraphie sur l'objet à imprimer tournant, avec un contact essentiellement sans glis- sement entre l'écran de sérigraphie et l'objet, le long chaque fois d'une génératrice dudit objet, des moyens d'alimentation en couleur et une racle pour transfé- rer la couleur sur l'objet, à l'aide de la racle, à travers l'écran de sérigra- phie, caractérisé par plusieurs entraînements individuels (14, 22, 24) qui agissent de manière combinée dans le plan de roulement et sont commandés numéri- quement, à l'aide desquels des mouvements de translation du support d'écran de sérigraphie (8) dans deux directions différentes dans le plan de roulement et un mouvement de rotation du support d'écran de sérigraphie (8) dans le plan de roulement peuvent être produits, mouvements à partir desquels un mouvement de l'écran de sérigraphie (2) autour d'un centre de trajectoire (6) imaginaire éloigné peut être obtenu. 2. Dispositif d'impression par sérigraphie selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un premier entraînement individuel (14) est agencé de manière à produire un mouvement de translation du support d'écran de sérigraphie (8) transversalement à l'axe de rotation (4) de l'objet à imprimer et au moins un entraînement individuel supplémentaire est agencé de manière à produire un mouvement de translation du support d'écran de sérigraphie (8) perpendiculairement à la direction de mouve- ment du premier entraînement individuel (14). 3. Dispositif d'impression par sérigraphie selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le premier entraînement individuel (14) est un entraînement linéaire qui est agencé de manière à un déplacer un cadre (10) portant le support d'écran de sérigraphie (8) dans une direction trans- versale à l'axe de rotation (4) de l'objet à imprimer. 4. Dispositif d'impression par sérigraphie selon la revendication 2, caractérisé par le fait que deux des entraînements individuels (22, 24) supplémentaires sous forme d'entrainements linéaires sont disposés sur le cadre (10) et agissent sur le support d'écran de sérigraphie (8) aux fins de déplacer celui-ci dans le cadre (10), dans une direction perpendiculaire à la direction de déplacement du cadre (10) par le premier entraînement linéaire (14). 5. Dispositif d'impression par sérigraphie selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le support d'écran de sérigraphie (8) est en prise avec les deux entraînements linéaires (22, 24) supplémentaires par l'intermédiaire de deux segments de cercle situés sur la même circonfé- rence et que les deux entraînements linéaires supplémentaires (22, 24) peuvent être actionnés indépendamment l'un de l'autre, aux fins de pro- duire un mouvement de rotation du support d'écran de sérigraphie (8) par une course de un déplacement différent des deux entraînements linéaires (22, 24) supplémentaires. 6. Dispositif d'impression par sérigraphie selon la revendication , caractérisé par le fait que les deux segments de cercle (34, 36) sont des segments de couronne dentée qui engrènent avec des tronçons de cré- maillère (30, 32) rectilignes des deux entraînements linéaires (22, 24) supplémentaires. 7. Dispositif d'impression par sérigraphie selon une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que les entraînements linéaires (14, 22, 24) sont des mécanismes à vis à recirculation de billes. 8. Dispositif d'impression par sérigraphie selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les entraînements indi- viduels (14, 22, 24) comprennent des moteurs électriques (16, 26, 28) à commande pas à pas, qui sont commandés par une unité de commande numérique programmable, dans laquelle des déplacements prédéterminés du support d'écran de sérigraphie (8) peuvent être entrés.