МАШИНА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА КОНТЕЙНЕРЫ И СПОСОБ
MACHINE FOR APPLYING IMAGES ONTO CONTAINERS AND METHOD

Ссылки на родственные заявки
Настоящая заявка заявляет приоритет и преимущество предварительной патентной заявки США 62/560 354, поданной 19.09.2017, и предварительной патентной заявки США 62/579 236, поданной 31.10.2017, содержание каждой из которых целиком включено в настоящее изобретение посредством ссылок, как если бы они были полностью изложены здесь.
Исследования или разработки, финансируемые из федерального бюджета. Сведения отсутствуют.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к декорированию контейнеров (нанесению изображений на контейнеры), точнее к машине для непрерывного, безостановочного нанесения изображений, обслуживающей очередь из банок для напитков с выборочно отличающимся дизайном.
Уровень техники
Последние достижения техники нанесения изображений на корпусы металлических контейнеров для напитков дают возможность производителям изготовлять корпусы контейнеров для напитков путем последовательного нанесения изображений, которые отличаются друг от друга уникальным дизайном, на одной машине для нанесения изображений на корпусах контейнеров для напитков способом сухого офсета. До появления недавних разработок, корпусы контейнеров с последовательно наносимыми изображениями характеризовались идентичным оформлением. Некоторые из указанных недавних разработок раскрыты в публикации патентной заявки США 2015/0174891 А1, которая соответствует патентной заявке США 14/412 585, которая включена в настоящее изобретение посредством ссылки, как если бы она была полностью изложена здесь, и для конкретной цели описания процесса сухой офсетной печати, в той мере, в какой он относится к корпусам металлических контейнеров для напитков, состоящих из двух частей.
В типичной сухой ротационной офсетной печатной машине для печати на корпусах контейнеров для напитков в картриджи подается цветная краска, которая в конечном счете наносится на цилиндрическую боковую стенку корпуса металлического контейнера для напитков. Печатная машина оснащается картриджем с краской для каждого цвета, который планируют наносить на корпус металлического контейнера для напитков.
Из картриджей краска подается на печатные пластины, которые содержат художественный рельеф, соответствующий законченному изображению, которое должно быть напечатано на металлическом контейнере для напитков. Такое законченное изображение может представлять собой текст, фигуру или графическое изображение любого типа, которое требуется выполнить на металлическом контейнере для напитков. Таким образом, очень важно правильно расположить печатную пластину относительно металлического контейнера для напитков и картриджей с красками.
Также важно подчеркнуть, что художественный рельеф, присутствующий на печатных пластинах, является выпуклым, так что краска, подаваемая на художественный рельеф на печатных пластинах, переносится на офсетное полотно (полотно переноса). Офсетное полотно является средством для переноса краски с печатных пластин на металлический контейнер для напитков, на котором должна быть выполнена печать, и обычно его изготовляют из резины, резиноподобного или иного гибкого материала.
Элементы рельефа на каждой печатной пластине, покрытые краской, вступают в контакт с одним офсетным полотном. Таким образом, каждое офсетное полотно, принимает краску от нескольких печатных пластин, чтобы получилось законченное художественное изображение. Это осуществляется путем вращения печатной пластины, которая переносит присутствующую на рельефе краску на офсетное полотно, которое закреплено на барабане офсетных полотен, вращение которого синхронизировано с (i) металлическими корпусами контейнеров для напитков, на которых должна выполняться печать; (и) позиционированием офсетных полотен, которые находятся на поверхности барабана офсетных полотен и (iii) с печатными пластинами.
Каждый корпус контейнера для напитков входит в зацепление всего с одним офсетным полотном, чтобы получилось многоцветное полностью законченное художественное изображение, которое офсетное полотно получило от нескольких печатных пластин.
Синхронизация между элементами делает возможным очень точное нанесение изображения на металлические корпусы контейнеров для напитков. Это имеет важнейшее значение при печати на металлических контейнерах для напитков. Не должно быть никакого наложения печати на металлическом контейнере для напитков, когда контейнер принимает краску, соответствующую художественному оформлению, создаваемому несколькими печатными пластинами, от одного офсетного полотна.
Другими словами, художественный рельеф на первой печатной пластине будет передавать краску только в определенную область первого офсетного полотна. Вторая печатная пластина будет передавать краску в другую область первого офсетного полотна, которая не будет принимать краску от первой печатной пластины и т.д. Это зависит от количества печатаемых цветов на металлических контейнерах для напитков.
Также важно отметить, что, когда появляется необходимость поменять художественное оформление корпусов контейнеров в технологической очереди, необходимо прерывать изготовление, т.е. требуется останавливать машину для нанесения изображений. Такая остановка требуется, поскольку может быть необходимо изменить цвет печати на корпусе контейнера, или заменить корпус контейнера для напитков на другой продукт.
Например, когда выполняется некоторый тип нанесения изображений на корпусы контейнеров, и необходимо изменить законченное изображение на корпусах контейнеров, необходимо прервать процесс нанесения изображения. Короче, типовые процессы нанесения изображения и оборудование позволяют при помощи одной и той же машины для нанесения изображения печатать на корпусах контейнеров для напитков законченное изображение только одного типа. Если необходимо изменить законченное изображение на корпусе контейнера, производственный процесс необходимо прерывать, причем прерывание по экономическим соображениям должно быть минимальным.
Это легко понять, если представить количество контейнеров для напитков, на которых выполняется нанесение изображения. На современном оборудовании за один рабочий день можно нанести изображение приблизительно на 2,5 млн корпусов контейнеров.
К последним достижениям в области нанесения изображений на корпусы контейнеров относится нанесение изображения в форме рельефа на офсетные полотна. Таким образом, вместо того, чтобы была одна плоская поверхность, которая принимает на себя краску от печатных пластин, каждое офсетное полотно содержит художественный рельеф, обычно мелкое гравирование, или взаимодействующие области высокого и низкого рельефа, чтобы получать отличающиеся законченные изображения на последовательно оформляемых металлических корпусах контейнеров на ротационных машинах для нанесения изображений способом сухого офсета. Это последнее достижение позволяет производителю наносить изображения на корпусы контейнеров для напитков в технологической очереди непрерывно, без остановки, при этом на следующие друг за другом корпусы контейнеров могут наноситься разные изображения.
Однако данный процесс, отвечающий существующему уровню техники, ограничивает производителя максимум N различными вариантами дизайна на N последовательно оформляемых корпусах контейнеров, где N равно количеству офсетных полотен на данной машине для нанесения изображений. В данной области индустрии есть необходимость в получении неограниченного количества вариантов дизайна на последовательно оформляемых корпусах контейнеров для напитков.
Кроме того, все более популярными становятся мелкосерийные производители напитков. К сожалению, в силу экономических факторов, связанных с производством декорированных корпусов контейнеров для напитков, мелкосерийные производители напитков могут быть ограничены приобретением чистых (недекорированных) корпусов контейнеров, и часто вынуждены добавлять термоусадочные этикетки какого-либо вида, чтобы оформить корпусы контейнеров для напитков знаками, указывающими на источник происхождения продукта.
Настоящее изобретение предложено, чтобы решить вышеупомянутые проблемы, и обеспечить такие преимущества и аспекты, какие не предоставляют существующие машины для нанесения изображений на банки для напитков рассмотренного типа. Подробное рассмотрение особенностей и преимуществ настоящего изобретения будет продолжено в последующем подробном описании, выполненном со ссылками на прилагаемые чертежи.
Раскрытие сущности изобретения
Один аспект настоящего изобретения относится к машине для нанесения изображений на корпусы контейнеров, содержащей: контроллер, содержащий записанную в память программу; множество струйных печатающих головок, соединенных с контроллером; сегментированное офсетное полотно кольцевой формы, содержащее множество печатающих поверхностей, отделенных друг от друга промежутками на указанном офсетном полотне; и модуль транспортировки корпусов контейнеров.
Другой аспект настоящего изобретения относится к машине для нанесения изображений на корпусы контейнеров, содержащей: контроллер, содержащий записанную в память программу; сегментированное офсетное полотно, содержащее множество сегментов полотна, закрепленных на жесткой карусели, причем каждый сегмент полотна содержит печатающую поверхность противоположную внутренней поверхности; множество струйных печатающих головок, установленных вдоль контура сегментированного офсетного полотна и выполненных с возможностью нанесения рисунка краской на печатающую поверхность сегментированного офсетного полотна, при этом указанное множество струйных печатающих головок выполнено с возможностью реагирования на сигнал, полученный от контроллера, и соответствующий требуемой форме и цвету рисунка, наносимого краской; прессовый валик, расположенный напротив карусели, так что каждый сегмент сегментированного офсетного полотна проходит между указанными элементами, определяя зону печати; и модуль транспортировки корпусов контейнеров для напитков, содержащий поворотный шаговый механизм, выполненный с возможностью последовательного перемещения множества корпусов контейнеров для напитков к зоне печати и из зоны печати.
Еще один аспект настоящего изобретения относится к машине для нанесения изображений на корпусы контейнеров, содержащей: контроллер, содержащий записанную в память программу; сегментированное офсетное полотно, функционально связанное по меньшей мере с одним серводвигателем, и содержащее множество печатающих поверхностей, противоположных внутренней поверхности, причем каждая печатающая поверхность отделена от соседней печатающей поверхности промежутком; множество струйных печатающих головок, установленных вдоль контура сегментированного офсетного полотна и выполненных с возможностью нанесения рисунка краской на печатающую поверхность сегментированного офсетного полотна, при этом указанное множество струйных печатающих головок выполнено с возможностью реагирования на сигнал, полученный от контроллера, и соответствующий требуемой форме и цвету рисунка, наносимого краской; поджимающий элемент, расположенный внутри контура сегментированного офсетного полотна, и находящийся в зацеплении с внутренней поверхностью сегментированного офсетного полотна в зоне печати машины для нанесения изображений на корпусы контейнеров; и модуль транспортировки корпусов контейнеров для напитков. Модуль транспортировки корпусов контейнеров для напитков содержит: первую поворотную подающую турель, содержащую множество карманов, выполненных с возможностью передачи каждого корпуса контейнера для напитков из множества корпусов контейнеров для напитков поочередно, последовательно к поворотной печатной турели; причем поворотная печатная турель содержит множество карманов, выполненных с возможностью передачи каждого корпуса контейнера для напитков из множества корпусов контейнеров для напитков поочередно, последовательно к зоне печати, расположенной вдоль контура сегментированного офсетного полотна, причем поворотная печатная турель выполнена с возможностью вращения вокруг оси для последовательной подачи каждого кармана к зоне печати; множество прессовых валиков, выполненных с возможностью введения внутрь корпуса контейнера для напитков, причем один прессовый валик из множества прессовых валиков расположен внутри корпуса контейнера для напитков, когда указанный корпус контейнера для напитков расположен в зоне печати, причем данный корпус контейнера для напитков опирается своей боковой стенкой на прессовый валик, так что боковая стенка расположена между указанным одним прессовым валиком и печатающей поверхностью сегментированного офсетного полотна; вторую поворотную подающую турель, содержащую множество карманов, выполненных с возможностью передачи каждого корпуса контейнера для напитков из множества корпусов контейнеров для напитков поочередно, последовательно от поворотной печатной турели в дальнейший процесс.
Иные отличительные признаки и преимущества изобретения должны быть понятны из последующего описания, взятого совместно с прилагаемыми чертежами.
Краткое описание чертежей
Для понимания настоящего изобретения далее оно будет рассмотрено на примере со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 представляет боковую проекцию соответствующей изобретению офсетной печатной машины, которая включает в себя сегментированное офсетное полотно, множество струйных печатающих головок, и компьютер для управления процессом нанесения изображений на корпусы контейнеров для напитков, включая создание изображения и управление механикой машины;
фиг. 2 представляет фрагмент офсетной печатной машины, аналогично фиг.1, где показана зона печати;
фиг. 3 представляет вид сбоку варианта осуществления настоящего изобретения, в котором используется одна зона печати по контуру сегментированного офсетного полотна и модуль транспортировки корпусов контейнеров для напитков, содержащий средство непрерывной и безостановочной передачи множества прессовых валиков одного за другим к зоне печати;
фиг. 4 представляет вариант осуществления изобретения с одним печатным модулем и одним модулем транспортировки корпусов контейнеров для напитков с цепным приводом;
фиг. 5 представляет вариант осуществления изобретения с несколькими зонами печати в одном печатном модуле и одним модулем транспортировки корпусов контейнеров для напитков со змеевидным цепным приводом;
фиг. 6 представляет вариант осуществления изобретения с модулем транспортировки банок для напитков, содержащим поворотный шаговый механизм и передающие барабаны для подачи корпусов контейнеров для напитков на шаговый механизм и удаления корпусов контейнеров для напитков с шагового механизма;
фиг. 7 представляет вариант осуществления изобретения, содержащий поворотный модуль транспортировки банок для напитков;
фиг. 8 представляет вариант осуществления изобретения, содержащий поворотный модуль транспортировки банок для напитков;
фиг. 9 представляет вариант осуществления изобретения, который содержит несколько зон печати и в котором используется один печатный модуль и несколько поворотных модулей транспортировки корпусов контейнеров для напитков, причем у первого модуля транспортировки корпусов контейнеров для напитков прессовый валик расположен в первой зоне печати, у второго модуля транспортировки корпусов контейнеров для напитков прессовый валик смещен от второй зоны печати (т.е. находится вне второй зоны печати), и у третьего модуля транспортировки корпусов контейнеров для напитков прессовый валик смещен от третьей зоны печати (т.е. находится вне третьей зоны печати);
фиг. 10 изображает настольную машину для нанесения изображений на банки для напитков, в которой используется одно сегментированное офсетное полотно и поворотный модуль транспортировки корпусов контейнеров для напитков;
фиг. 11 изображает настольную машину для нанесения изображений на банки для напитков, в которой используется несколько печатных модулей и один модуль транспортировки корпусов контейнеров для напитков;
фиг. 12 изображает иной вариант настольной машины для нанесения изображений на банки для напитков, в которой используется один печатный модуль и один модуль транспортировки корпусов контейнеров для напитков;
фиг. 13 изображает еще один вариант настольной машины для нанесения изображений на банки для напитков, в которой используется пара параллельных сегментированных офсетных полотен, и передвижной красящий блок, выполненный с возможностью перемещения между двумя сегментированными офсетными полотнами (для наглядности второй «зеркальный» модуль транспортировки не показан);
фиг. 14 представляет вид сверху устройства для ввода прессового валика внутрь корпуса контейнера и извлечения из корпуса контейнера в зоне печати, которое может быть использовано в сочетании с модулями транспортировки корпусов контейнеров для напитков, показанными на фиг. 9-11;
фиг. 15 и 16 изображают процесс надевания банки для напитков на прессовый валик и снятия банки с прессового валика;
фиг. 17 представляет вид сверху устройства для ввода прессового валика из электроактивного полимера внутрь корпуса контейнера для напитков, стенка которого сверху сужена и отбортована, и извлечения прессового валика из такого корпуса в зоне печати, которое может быть использовано в сочетании с модулями транспортировки корпусов контейнеров для напитков, показанными на фиг. 9-11;
фиг. 18 изображает сбоку процесс ввода прессового валика из электроактивного полимера внутрь корпуса контейнера, стенка которого сверху сужена и отбортована, и подачи электропитания на прессовый валик;
фиг. 19 изображает сбоку процесс нанесения изображений на банку для напитков;
фиг. 20 изображает сбоку процесс нанесения изображений на банку для напитка, когда сегмент полотна содержит утопленный участок;
фиг. 21 изображает фрагмент сегментированного офсетного полотна, у которого промежутки имеют разную длину;
фиг. 22 изображает фрагмент сегментированного офсетного полотна, у которого промежутки имеют разную длину;
фиг. 23 изображает вид в плане офсетной печатной машины, соответствующей настоящему изобретению, имеющей в своем составе: сегментированное офсетное полотно с промежутками, изменяемыми за счет растяжимых сегментов полотна, множество струйных печатающих головок, и компьютер для управления процессом нанесения изображений на корпусы контейнеров для напитка, включая создание изображения и управление механикой машины;
фиг. 24 изображает вид в плане офсетной печатной машины, соответствующей настоящему изобретению, имеющей в своем составе: сегментированное офсетное полотно с промежутками, изменяемыми за счет отклоняемых сегментов полотна, множество струйных печатающих головок, и компьютер для управления процессом нанесения изображений на корпусы контейнеров для напитка, включая создание изображения и управление механикой машины;
фиг. 25 представляет вариант осуществления изобретения, содержащий модуль транспортировки банок для напитков с поворотным шаговым механизмом и передающими барабанами для подачи корпусов контейнеров для напитков в шаговый механизм и вывода из шагового механизма аналогично фиг.6, но имеющий в своем составе сегментированное офсетное полотно с изменяемыми промежутками;
фиг. 26 изображает настольную машину для нанесения изображений на банки для напитков, в которой используется одно сегментированное офсетное полотно и поворотный модуль транспортировки контейнеров для напитков, причем сегментированное офсетное полотно содержит растяжимые сегменты полотна;
фиг. 27 изображает настольную машину для нанесения изображений на банки для напитков, в которой используется одно сегментированное офсетное полотно и поворотный модуль транспортировки контейнеров для напитков, причем сегментированное офсетное полотно содержит отклоняемые сегменты полотна;
фиг. 28. представляет настольную машину для нанесения изображений на банки для напитков, в которой используются несколько печатных модулей, содержащих сегментированное офсетное полотно с растяжимыми сегментами полотна, и один модуль транспортировки контейнеров для напитков;
фиг. 29. представляет настольную машину для нанесения изображений на банки для напитков, в которой используются несколько печатных модулей, содержащих сегментированное офсетное полотно с отклоняемыми сегментами полотна, и один модуль транспортировки контейнеров для напитков;
фиг. 30 представляет вариант осуществления изобретения, содержащий поворотный модуль транспортировки банок для напитков и печатный модуль, включающий в себя сегментированное офсетное полотно с растяжимыми сегментами полотна;
фиг. 31 представляет вариант осуществления изобретения, содержащий поворотный модуль транспортировки банок для напитков и печатный модуль, включающий в себя сегментированное офсетное полотно с отклоняемыми рычагами;
фиг. 32 представляет вариант осуществления изобретения аналогичный фиг.4, и содержащий один печатный модуль, включающий в себя сегментированное офсетное полотно с растяжимыми сегментами полотна, и один модуль транспортировки корпусов контейнеров для напитков с цепным приводом;
фиг. 33 представляет вариант осуществления изобретения аналогичный фиг. 4, и содержащий один печатный модуль, включающий в себя сегментированное офсетное полотно с отклоняемыми сегментами полотна, и один модуль транспортировки корпусов контейнеров для напитков с цепным приводом;
фиг. 34 представляет вариант осуществления изобретения аналогичный фиг. 5, и содержащий несколько зон печати в одном печатном модуле, включающем в себя сегментированное офсетное полотно с растяжимыми сегментами полотна, и один модуль транспортировки корпусов контейнеров для напитков со змеевидным цепным приводом;
фиг. 35 представляет вариант осуществления изобретения аналогичный фиг. 5, и содержащий несколько зон печати в одном печатном модуле, включающем в себя сегментированное офсетное полотно с отклоняемыми сегментами полотна, и один модуль транспортировки корпусов контейнеров для напитков со змеевидным цепным приводом;
фиг. 36 представляет вариант осуществления изобретения аналогичный фиг. 3, в котором используется одна зона печати по периметру сегментированного офсетного полотна с растяжимыми сегментами полотна и модуль транспортировки корпусов контейнеров для напитков, содержащий средство непрерывной и безостановочной передачи множества прессовых валиков одного за другим к зоне печати;
фиг. 37 представляет вариант осуществления изобретения аналогичный фиг. 3, в котором используется одна зона печати по периметру сегментированного офсетного полотна с отклоняемыми сегментами полотна и модуль транспортировки корпусов контейнеров для напитков, содержащий средство непрерывной и безостановочной передачи множества прессовых валиков одного за другим к зоне печати.
Осуществление изобретения
Прилагаемые чертежи иллюстрируют варианты осуществления настоящего изобретения. Каждый вариант осуществления изобретения относится к машине для нанесения изображений на контейнеры, или машине 10 для нанесения изображений. Контейнер может представлять собой любой металлический, в общем цилиндрический резервуар, такой, какие используются для упаковки твердых материалов, жидкостей, пищевых продуктов, аэрозолей, напитков и т.п., но предпочтительно представляет собой корпус алюминиевой банки для напитков, состоящей из двух частей. В каждом варианте осуществления корпуса контейнеров подаются или передаются последовательно, один за другим, через один или более модулей транспортировки корпусов контейнеров к зоне печати, где происходит перенос законченного изображения с сегментированного офсетного полотна на корпус контейнера.
Пример одного такого корпуса 14 контейнера для напитков изображен на фиг. 15 и 16. Корпусы 14 контейнеров для напитков содержат цилиндрическую боковую стенку 18, закрытую выполненным за одно целое с днищем 22, которое противоположно открытому торцу 26. И снова, хотя здесь описаны варианты осуществления, относящиеся к нанесению изображений на корпусы металлических контейнеров для напитков, на практике корпусы контейнеров могут быть предназначены для любого вышеупомянутого конечного использования.
Другой пример корпуса 14 контейнера для напитков изображен на фиг. 17. В данном случае у корпусов 14 контейнеров для напитков уже выполнено сужение верха для уменьшения размера отверстия открытого торца 26, и сделана отбортовка стенки для приема торцевой части банки или крышки, которая должна быть «двойным замком» присоединена к корпусу 14 контейнера после его заполнения напитком или другой жидкостью. И снова, хотя здесь описаны варианты осуществления, относящиеся к нанесению изображений на корпусы металлических контейнеров для напитков, на практике корпусы контейнеров могут быть предназначены для любого вышеупомянутого конечного использования.
Варианты осуществления настоящего изобретения содержат по меньшей мере один печатный модуль, по меньшей мере один модуль транспортировки корпусов контейнеров для напитков, а также контроллер или процессор, в общем входящие в состав компьютерной системы, в которой имеется память, содержащая одну или более записанных программ. Указанные три элемента работают совместно в целях декорирования корпусов 14 контейнеров для напитков рисунком, выполненным красками в соответствии с требуемым дизайном, а предпочтительно в соответствии с множеством требуемых вариантов дизайна, непосредственно на металлической боковой стенке корпуса контейнера для напитков, а не на бумаге, полимерной основе или иной основе, позволяющей производить печать. Элементам печатного модуля на чертежах присвоены позиционные обозначения в диапазоне 100-199. Элементам модуля транспортировки корпусов контейнеров для напитков на чертежах присвоены позиционные обозначения в диапазоне 200-299.
В целом, описываемые варианты осуществления изобретения обеспечивают множество технических преимуществ по сравнению с машинами для нанесения изображений, соответствующих существующему уровню техники. Например, указанные варианты осуществления сокращают или вообще устраняют производственные потери, вызванные переключением режимов работы оборудования (печатных форм, офсетного полотна, картриджей с красками, цвета красок и т.п.), когда производится смена или видоизменение законченного оформления или дизайна контейнеров. Уменьшаются отклонения в оформлении от контейнера к контейнеру. Печать или нанесение изображений становится проще, поскольку более нет необходимости в множестве индивидуальных офсетных полотен и запасе красок для получения цветов в соответствии требованиями заказчика. Наконец, цветовая модель точного соответствия цветов и способ использования аппарата дают возможность осуществления правильного художественного отбора посредством комбинирования цветов и тонального расцвечивания, которые недоступны в сухих офсетных печатных машинах, в которых исключается наложение красок.
Кроме того, в изобретении предусмотрено движущееся сборное офсетное полотно с заданными областями для выполнения разнообразного художественного оформления корпусов контейнеров. Варианты художественного оформления (дизайна) создаются на сегментах офсетного полотна на промежуточном этапе, при этом одна или более транспортировочных систем перемещают контейнеры к системе и через систему, в которой изображения переносятся с офсетного полотна на контейнер. Настоящее изобретение обеспечивает воспроизводимое, высокоскоростное и недорогое цифровое нанесение изображений на контейнеры.
В широком смысле, изобретение обеспечивает создание цифровой машины для нанесения изображений при помощи сегментированного офсетного полотна (сегментированных офсетных полотен), и одной или более систем позиционирования контейнеров для снятия изображения, нанесенного на сегментированное офсетное полотно одной или более струйными печатающими головками. Машина может непрерывно перемещать корпуса контейнеров через процессы/механизмы. В ином варианте, машина приостанавливается на ключевых этапах выполнения способа печати (например, во время загрузки, печати, осмотра и выгрузки). В машине могут использоваться средства дискретного продвижения через серию положений в рамках всего процесса/всей машины. При этом все положения практически одинаковы в смысле продолжительности или подчинения временной диаграмме/порядку работы.
Модуль транспортировки контейнеров может быть непрерывного типа в виде цепного конвейера, или комбинированного типа в виде барабана с карманами, оправками, штырями и т.п., приводимого в движение центральным приводом (например, барабана в виде звездочки). Модуль транспортировки контейнеров может быть линейным челночного типа, в котором паузы, остановки и движения являются программируемыми.
В настоящем изобретении сегментированное офсетное полотно используется для приема и переноса краски на контейнеры. Выходная производительность/скорость может быть задана скоростью вращения карусели офсетного полотна. Эта скорость может быть согласована или синхронизирована с непрерывной или псевдонепрерывной, дискретной подачей корпусов контейнеров. Данная скорость может быть синхронизирована со съемом краски с чередующихся сегментов офсетного полотна.
Вращение контейнера может быть обеспечено самой каруселью (т.е. контактом полотна с контейнерами) или может быть произведено предварительное раскручивание контейнеров до достижения ими зоны печати.
Печатные модули
Каждый вариант осуществления настоящего изобретения содержит печатный модуль 100. Печатный модуль 100 содержит красящий блок 104, который включает в себя множество печатающих головок 108, обычно 4 предпочтительно струйные печатающие головки. Печатающие головки доставляют определенный объем краски 112 на сегментированное офсетное полотно 116 согласно требуемому рисунку. Каждая струйная головка 108 подает определенное количество краски 112 на сегментированное офсетное полотно 116, чтобы создать требуемый рисунок краской 112 в требуемом цвете, предпочтительно, в нескольких цветах.
Сегментированное офсетное полотно 116 поддерживается в модуле так, что его можно приводить во вращение вокруг центральной оси, так что выполненный краской 112 рисунок может перемещаться от места, ближайшего к печатающим головкам 108, в зону 124 печати, где за счет зацепления (т.е. контакта) боковой стенки корпуса контейнера для напитков с сегментированным офсетным полотном 116 происходит перенос краски 112 с целью передачи законченного художественного изображения непосредственно на боковую стенку корпуса.
Сегментированное офсетное полотно 116 содержит множество сегментов 118, распределенных по периферии жесткой карусели 120. Комбинация сегментов 118 полотна, закрепленных на карусели 120, образует сегментированное офсетное полотно 116. Каждый сегмент 118 полотна отделен от соседнего сегмента 118 промежутком 121. Промежуток 121 может представлять собой утопленную поверхность сегментированного офсетного полотна 116, по меньшей мере относительно печатающих поверхностей 132. Каждый сегмент 118 полотна содержит печатающую поверхность 132, выполненную с возможностью приема определенного объема краски 112 от струйных печатающих головок 108, и переноса данной краски 112 на боковую стенку 18 корпуса контейнера. Таким образом, сегментированное офсетное полотно 116 между соседними сегментами 118 может содержать промежутки 121, поверхность которых по высоте углублена относительно печатающих поверхностей 132 соседних сегментов 118 полотна.
Промежутки 121 могут иметь постоянную длину. То есть расстояние между соседними сегментами полотна может быть постоянным по всей длине кольцевой поверхности сегментированного офсетного полотна 116. Согласно иному варианту, промежутки 121a-d могут иметь фиксированную, но переменную длину, как показано на фиг. 21 и 22. То есть расстояния между соседними сегментами 118 могут варьироваться по длине или по периметру сегментированного офсетного полотна 116, однако отдельные промежутки 121a-d могут быть фиксированными в том смысле, что их длина в целом не меняется. Другими словами, первый сегмент 118 полотна может располагаться ближе к своему соседнему сегменту (или сегментам) 118, чем второй сегмент 118 к своему соседнему сегменту (или сегментам) 118. Иными словами, некоторые промежутки 121а могут быть более короткими, чем другие промежутки 121 b (см. фиг. 22), или же промежутки 121 a-d могут быть выполнены с постепенно нарастающей длиной (как на фиг. 21). Из этого также следует, что сегмент 118 полотна может располагаться ближе или теснее к первому соседнему сегменту 118, чем ко второму соседнему сегменту 118 со своей противоположной стороны. В сегментированном офсетном полотне 116, как показано на фиг. 21 и 22, могут присутствовать все указанные схемы расположения сегментов.
Важно также то, что в некоторых вариантах осуществления, например на фиг. 23-31, длины промежутка 121 сами по себе являются изменяемыми во время работы. То есть промежутки 121 между соседними сегментами 118 могут быть изменяемыми по длине, т.е. протяженность промежутка может не быть постоянной. Промежутки 121 становятся меньше, когда сегменты 118 полотна принимают краску 112 от струйных печатающих головок 108. Указанные промежутки 121 могут становиться больше, когда сегменты 118 достигают зоны (или зон) 124 печати. Это улучшает временной цикл работы машины 10 для непрерывного режима или для печати на контейнерах в определенные периоды пауз (приостановки).
Одна форма сегментированного офсетного полотна 116 с изменяемыми межсегментными промежутками показана, например, на фиг. 23. В данном случае, карусель 120 содержит множество растяжимых сегментов 118 полотна. Сегменты 118 полотна расположены на концах рычагов 130, которые имеют длину, которую можно изменять относительно оси вращения карусели 120. Чтобы увеличить промежуток 121, рычаг выдвигают радиально наружу относительно оси вращения карусели 120.
Другая форма сегментированного офсетного полотна 116 с изменяемыми межсегментными промежутками показана, например, на фиг. 24. В данном случае, карусель 120 содержит множество отклоняемых сегментов 118 полотна. Сегменты 118 полотна расположены на концах рычагов 130, которые имеют длину, которую можно изменять относительно оси вращения карусели 120 путем поворота дальнего конца рычага 130, который несет на себе сегмент 118 полотна, вокруг оси шарнира 134, так что расстояние от сегмента 118 до оси вращения карусели 120 уменьшается при отклонении дальнего конца рычага 130. Ближний конец рычага 130 остается на фиксированном расстоянии от оси вращения карусели 120. При работе машины дальний конец рычага 130 отклоняется после приема краски 112, но до достижения зоны 124 печати. Дальний конец затем поворачивается в направлении вращения карусели, показанном стрелками, во время печати в зоне 124 печати. Указанное отклонение может быть использовано для ускорения и замедления сегмента 118 относительно струйных печатающих головок 108, зоны 124 печати и т.п. Это позволяет осуществлять управление (предпочтительно посредством контроллера) временным циклом машины и способом. В предпочтительном варианте это дает возможность сегменту 118 полотна оставаться в пределах красящего блока 104 и под струйными печатающими головками 108 большее время по сравнению с продолжительностью контакта сегмента 118 с корпусом 14 контейнера в зоне 124 печати во время печати.
Сегментированное офсетное полотно 116, соответствующее настоящему изобретению, может на себе содержать углубленные элементы 119 низкого рельефа (см. фиг. 20). Как показано на фиг. 20, элемент 119 рельефа может представлять собой углубленную полосу, утопленную в печатающую поверхность 132 каждого сегмента 118 сегментированного офсетного полотна 116, и выполненную с возможностью совмещения с краем открытого торца 26 корпуса 14 контейнера для напитков, так чтобы указанный край был расположен на расстоянии от печатающей поверхности 132 во время переноса краски от сегментированного офсетного полотна 116 на корпус 14 контейнера для напитков.
Сегментированное офсетное полотно 116 может быть бесконечным. Другими словами, оно образует непрерывный кольцевой элемент. Данная форма может быть создана путем скрепления друг с другом концов длинного элемента любыми подходящими химическими или механическими средствами, такими как сварка, склеивание, соединение скобами и т.п. С другой стороны, сегментированное офсетное полотно 116 может быть изготовлено как единое целое, так что какой-либо шов между его концами отсутствует. Сегментированное офсетное полотно 116 может быть натянуто вокруг карусели 120, которая поддерживает натяжение сегментированного офсетного полотна 116 и приводит последнее в движение по кольцевому пути. Соответственно, карусель 120 может быть приведена в движение серводвигателем или подобным элементом, и синхронизирована надлежащим образом с поворотным шаговым механизмом 212, при этом краска 112, присутствующая на печатающей поверхности 132 сегментированного офсетного полотна 116, переносится к корпусам 14 контейнеров для напитков в зону 124 печати.
Согласно другому варианту, сегментированное офсетное полотно может содержать множество сегментов 118. Каждый сегмент полотна прикреплен к карусели 120 и расположен на расстоянии от соседнего сегмента 118, чтобы между соседними сегментами 118 полотна образовался промежуток 121. Указанный промежуток 121 представляет собой просто поверхность карусели 120.
В зоне 124 печати каждый сегмент 118 сегментированного офсетного полотна 116 оказывается посередине между каруселью 120 и прессовым валиком 204, на который опирается корпус 14 контейнера для напитков (см. фиг. 19 и 20).
Рисунок, созданный краской 112, переносится на боковую стенку 18 корпуса контейнера для напитков за счет сжимающей силы, которая возникает между каруселью 120 и прессовым валиком 204, и действует на боковую стенку 18 контейнера и сегментированное офсетное полотно 116. Точнее, карусель 120 входит в зацепление с сегментами 118 сегментированного офсетного полотна 116, так что печатающая поверхность 132, которая несет на себе требуемый рисунок, созданный краской 112, прижимается к одному из множества корпусов 14 контейнеров для напитков, который поддерживается прессовым валиком 204, когда указанный корпус 14 контейнера для напитков вращается вокруг центральной оси прессового валика 204, а прессовый валик 204 при этом оборачивается вокруг центральной ступицы 236. Промежутки 121 в сегментированном офсетном полотне 116 не входят в зацепление с корпусами 14 контейнеров или прессовыми валиками 204 модулей транспортировки корпусов контейнеров для напитков.
Зона 124 печати может быть организована для горизонтальной доставки краски 112, нанесенной на сегментированное офсетное полотно 116, к корпусу контейнера для напитков, как показано, например, на фиг. 1 и 2. Соответственно, в зоне 124 печати может существовать точка на кольцевом пути сегментированного офсетного полотна 116, где линия касательная к указанной области практически вертикальна (т.е. составляет ±5° от вертикали), но более предпочтительно, чтобы касательная была вертикальной.
В ином варианте, печатный модуль 100 может быть построен так, чтобы краска 112 доставлялась вертикально. Соответственно, в зоне 124 печати может существовать точка на кольцевом пути сегментированного офсетного полотна 116, где линия касательная к указанной области практически горизонтальна (т.е. составляет ±5° от горизонтали), но более предпочтительно, чтобы касательная была горизонтальной (см. фиг. 3).
Карусель 120 обеспечивает приложение надлежащей силы, действующей между сегментированным офсетным полотном 116 и прессовым валиком 204, чтобы осуществить перенос краски 112 на корпусы 14 контейнеров для напитков.
После зоны 124 печати может быть предусмотрен очистной валик 144 для удаления краски 112, которая не была перенесена с сегментированного офсетного полотна 116 на корпусы 14 контейнеров для напитков. Соответственно, очистной валик 144 находится в зацеплении с печатающей поверхностью 132 сегментов 118 сегментированного офсетного полотна 116, когда офсетное полотно 116 движется по своему кольцевому пути обратно к печатающим головкам 108.
Печатный модуль 100 может быть оснащен одним или более узлами 148 закрепления краски. Каждый узел 148 закрепления краски может содержать источник тепла 152. Тепло 152 предварительно отверждает краску 112 на офсетном полотне 116, чтобы минимизировать проблемы, связанные с жидким состоянием краски на корпусе 14 контейнера для напитков. Это делает краску 112 в составе изображения или рисунка более стабильной перед переносом краски 112 на корпус 14 контейнера для напитков. Благодаря печати на сегментированном офсетном полотне и предварительному отверждению краски, можно комбинировать множество цветных точек, чтобы при помощи базовых цветов создавать расширенные варианты цветовых моделей. Во многих вариантах осуществления изобретения узел 148 закрепления краски расположен после каждой печатающей головки 108.
Указанные печатные модули 100 позволяют одним касанием наносить целостное красочное изображение, что дает возможность построить более простую машину 10 для нанесения изображений, чем офсетные машины существующего уровня техники, которые требуют мокрого нанесения каждого цвета. Непрерывное нанесение краски 112 на сегментированное офсетное полотно позволяет максимизировать коэффициент предельной скорости для печатающей головки 108. Струйное нанесение краски печатающей головкой 108 на воспринимающее сегментированное офсетное полотно при движении полотна с повторением положения/состояния, в отличие от движения вокруг корпуса контейнера для напитков, при изменяемой отделке поверхности дает постоянство результата и скорость печати.
По меньшей мере в одном варианте осуществления изобретения красящий блок 104 выполнен с возможностью перемещения между соседними сегментированными офсетными полотнами 116, как показано на фиг. 13. В данном случае красящий блок 104 перемещается в боковом направлении (как показывает стрелка с двумя остриями) от первого сегментированного офсетного полотна 116 ко второму сегментированному офсетному полотну 116, и обратно.
Модули транспортировки корпусов контейнеров для напитков. На чертежах представлены несколько вариантов модулей 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков. Каждый модуль 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков содержит по меньшей мере один прессовый валик 204. Прессовые валики 204 вводятся в открытые торцы 26 корпусов 14 контейнеров, и обеспечивают опору, относительно которой происходит печать или перенос изображения с сегментированного офсетного полотна 116. Предпочтительно, чтобы прессовые валики 204 не входили в зацепление с печатающей поверхностью 132 сегментированного офсетного полотна 116 во время печатания на боковой стенке 18 корпуса контейнера в зоне 124 печати. Другими словами, прессовые валики 204 не вступают в контакт с сегментированным офсетным полотном 116 во время работы машины 10 для нанесения изображений. Машины 10 для печати на банках выполнены так, что боковые стенки 18 корпусов контейнеров для напитков находятся в зацеплении с печатающей поверхностью 132 сегментированного офсетного полотна 116 при отсутствии зацепления прессовых валиков 204 с сегментированным офсетным полотном 116 (см. фиг. 19).
Конкретно, согласно варианту осуществления, изображенному на фиг. 1, 2, 23 и 24, показана высокоскоростная машина 10 для нанесения изображений, включающая в себя модуль 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков. Данный модуль 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков способен непрерывно, безостановочно подавать корпусы 14 контейнеров для напитков к зоне 124 печати.
В данном случае недекорированные (без нанесенного изображения) корпусы 14 контейнеров для напитков подаются в карманы 208, расположенные по периферии поворотного шагового механизма 212. На шаговом механизме 212 также установлены в принципе горизонтальные прессовые валики 204. Каждый прессовый валик 204 по углу совмещен с карманом 208, но в осевом направлении смещен относительно кармана. Недекорированные корпусы 14 контейнеров для напитков механически передаются из карманов 208 на прессовые валики 204, когда днища 22 корпусов контейнеров входят в зацепление с конусной или наклонной поверхностью, которая вынуждает открытые торцы 26 корпусов 14 контейнеров надвигаться на прессовые валики 204. Нанесение изображения на корпусы 14 контейнеров для напитков происходит, в то время как последние надеты на прессовые валики 204, когда происходит подача корпусов 14 контейнеров для напитков к зоне 124 печати посредством прессовых валиков 204, и введение корпусов в зацепление с непрерывно вращающимся сегментированным офсетным полотном 116. Затем, пока декорированные (с нанесенным изображением) корпусы 14 контейнеров для напитков все еще остаются надетыми на прессовые валики 204, на них может быть нанесена защитная пленка лака посредством накатного валика в блоке 216 нанесения лакового покрытия.
Корпусы 14 контейнеров для напитков с нанесенным изображением переносятся от прессовых валиков 204 на держатели, такие как вакуумные присоски 244, установленные на передающей турели 220. Корпусы 14 контейнеров для напитков затем надеваются на практически горизонтальные штыри, перемещаемые выходным цепным конвейером 224, который переносит корпусы 14 контейнеров для напитков с нанесенным изображением на операцию отверждения и сквозь операцию отверждения, например, печь полимеризации или установку ультразвуковой полимеризации.
На фиг. 3 изображен иной вариант модуля 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков. Как и в предшествующем примере, корпуса 14 контейнеров для напитков загружаются на множество прессовых валиков 204, которые затем транспортируются к зоне 124 печати, где происходит перенос изображения.
На фиг. 4 иной вариант модуля 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков содержит цепь 224, к которой прикреплено множество прессовых валиков 204, которые совмещаются с зоной 124 печати.
На фиг. 5 другой вариант модуля 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков содержит цепь 224, к которой прикреплено множество прессовых валиков 204, которые совмещаются с множеством зон 124 печати. В данном варианте осуществления цепь 224 следует по змеевидной траектории. Данный вариант осуществления также дает возможность наносить изображения одновременно на множество корпусов 14 контейнеров для напитков. В изображенном примере нанесение изображения выполняется одновременно на двух корпусах 14 контейнеров для напитков.
На фиг. 6 и 25 модуль 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков содержит шаговый механизм 212 для приема корпусов 14 контейнеров для напитков от первого передающего барабана или поворотной подающей турели 228, последовательной передачи корпусов контейнеров для напитков по круговому пути, содержащему множество дискретных позиций останова, ко второму передающему барабану или поворотной подающей турели 232, и выпуска корпусов контейнеров для напитков из модуля 200 транспортировки на выходной конвейер или шарнирную цепь (не показана).
Шаговый механизм 212 является круговым и вращается вокруг центральной ступицы 236. Механизм содержит множество карманов 208, адаптированных по размеру и форме для поддержания, управления и надлежащего ориентирования боковой стенки 18 корпусов 14 контейнеров для напитков, а также для предотвращения перекоса корпусов 14 контейнеров для напитков в течение всего процесса нанесения изображения. Каждый карман 208 содержит связанный с ним поворотный столик 240, предпочтительно поворотную вакуумную присоску 244, в которой используется отрицательное давление для поддержания корпусов 14 контейнеров в их положении, когда шаговый механизм 212 совершает шаги или транспортирует корпусы 14 контейнеров для напитков во время всего процесса нанесения изображений, какой был описан выше. Таким образом, каждая вакуумная присоска 244 сообщается по текучей среде с источником давления. Отрицательное давление используется для крепления каждого корпуса 14 контейнера для напитков к поворотному столику 240. Вакуумные присоски 244 выполнены с возможностью вращения вокруг оси, которая является по меньшей мере по существу горизонтальной осью, а предпочтительно именно горизонтальной осью. Вращение вакуумной присоски задает аналогичное вращение корпусу 14 контейнера для напитков. Вакуумные присоски 244 могут содержать носовую часть, которая комплементарна куполообразной части днища корпуса 14 контейнера для напитков, чтобы обеспечить дополнительную опору корпусу 14 контейнера для напитков в ходе всего процесса нанесения изображения.
Вакуумные присоски 244 могут приводиться в движение непосредственно моторами или через ременную передачу. Это дает возможность вращающему ремню 248, который обернут вокруг нескольких промежуточных шкивов 252, задавать вращательное движение корпусам 14 контейнеров для напитков, прикрепленным к вакуумным присоскам 244. Промежуточные шкивы 252 функционально связаны с вращающим мотором, который в свою очередь приводит в движение вращающий ремень 248. Вращающим мотором может служить электродвигатель переменного тока.
Датчик углового положения может быть использован для слежения за вращательным движением шагового механизма 212 и поворотных столиков 240, и для передачи соответствующей информации в компьютер для управления положением. Связь с компьютером осуществляется путем съема данных угловой скорости оси шкива и преобразования этих данных в цифровую форму для использования компьютером. Могут быть предусмотрены два датчика углового положения - один для шагового механизма 212 и один для поворотного столика 240.
Как показано, вакуумные присоски 244 приводятся в движение вращающим ремнем 248, за счет чего достигается идентичность их вращения. Одно преимущество заключается в том, что система с вращающим ремнем 248 позволяет корпусам 14 контейнеров для напитков оставаться неподвижными (т.е. не вращаться) при подаче в модуль и при выпуске из модуля транспортировки. Благодаря тому, что корпусы не вращаются, может быть использован вакуум для захвата корпуса 14 контейнера для напитков. От присоски к присоске 244 угловая скорость вращения остается постоянной, что снижает риск потенциального повреждения корпусов 14 контейнеров для напитков.
Данная машина 10 для нанесения изображений может работать (т.е. наносить изображение) с производительностью 300 корпусов 14 контейнеров для напитков в минуту или более. В основе производительности лежит время перемещения и время паузы, которые требует процесс. Когда времена перемещения и паузы уменьшаются, производительность возрастает. Однако предполагается, что данный вариант осуществления способен наносить изображения с производительностью 400-600 корпусов контейнеров для напитков в минуту. Если к печатному модулю 100 добавить дополнительные модули 200 транспортировки контейнеров для напитков, то производительность может быть увеличена до 1000-2000 корпусов контейнеров для напитков в минуту. Для управления временем паузы и шагового перемещения используется серводвигатель. Таким образом, скорость шагового перемещения и производительность программы могут быть увеличены при уменьшении сложности впечатываемого изображения. Другими словами, скорость нанесения изображений на корпусы 14 контейнеров для напитков можно изменять в зависимости от сложности рисунка, наносимого краской 112, и законченного художественного оформления.
Программируемый контроллер, который может быть включен в состав компьютерной системы 300, поддерживает обмен данными с машиной 10 для нанесения изображений, с одним или более серводвигателями, которые приводят в движение шаговый механизм 212 и передающие барабаны 228, 232. Контроллер может быть использован для программного задания шаговому механизму 212 любого времени паузы независимо от скорости, с какой идут процессы перед модулем транспортировки и после модуля транспортировки корпусов контейнеров, чтобы обеспечить непрерывность обработки корпусов 14 контейнеров в машине 10 для нанесения изображений. Таким образом, машину 10 для нанесения изображений можно программировать на основе времени, без какого-либо вмешательства в механическую часть.
Машина 10 для нанесения изображений является программируемой, при этом на одной и той же машине можно реализовать любое количество предпочтительных значений времени паузы без необходимости механических изменений в машине.
Прессовый валик 204 может быть введен в корпус 14 контейнера для напитков в зоне 124 печати во время периода паузы, в то время как происходит печать или нанесение изображения на корпус 14 контейнера для напитков. Это может быть реализовано за счет перемещения прессового валика 204 относительно шагового механизма 212, как показано на фиг. 14, или за счет перевода корпуса 14 контейнера с шагового механизма 212 на прессовый валик 204, как показано на фиг. 15. И снова, прессовый валик 204 внутри корпуса 14 контейнера для напитков поддерживает боковую стенку 18 корпуса 14 контейнера для напитков во время переноса краски 112 на боковую стенку 18 корпуса 14 контейнера для напитков, чтобы воспрепятствовать сплющиванию боковой стенки 18 под действием силы или давления, которое действует между каруселью 120/сегментами 118 полотна и боковой стенкой 18.
Согласно данному варианту осуществления изобретения, предпочтительно прессовый валик 204 вводится внутрь корпуса 14 контейнера для напитков во время периода паузы, когда корпус 14 контейнера для напитков расположен в зоне 124 печати. Левая сторона фиг. 14 изображает прессовый валик 204 внутри корпуса 14 контейнера для напитков, в то время как правая сторона фиг. 14 изображает прессовый валик 204 извлеченным из корпуса 14 контейнера для напитков. Прессовый валик 204 может быть приведен в действие сервоприводом 250, который выдвигает или толкает прессовый валик 204 внутрь корпуса 14 контейнера для напитков или извлекает прессовый валик 204 из корпуса 14 контейнера для напитков после нанесения изображения.
Данный вариант осуществления предпочтительно содержит средства для обеспечения движения прессового валика 204 относительно шагового механизма 212, при котором может уменьшаться расстояние между шаговым механизмом 212 и прессовым валиком 204. Предпочтительно по меньшей мере один прессовый валик 204 способен перемещаться относительно корпуса 14 контейнера для напитков, прикрепленного к шаговому механизму 212. Данное перемещение предпочтительно является линейным перемещением, которое переводит прессовый валик 204 из первого положения во второе положение внутри отверстия 26 корпуса 14 контейнера для напитков, где прессовый валик 204 обеспечивает опору для боковой стенки 18 во время процесса печати, как это было описано выше. В любом случае, указанное перемещение должно совершаться перпендикулярно воображаемой плоскости, определяемой отверстием 26 корпуса 14 контейнера для напитков. В типичном случае эта воображаемая плоскость является вертикальной плоскостью.
В ином варианте, прессовый валик 204 может быть введен в корпус 14 контейнера для напитков во время периода паузы при помощи сжатого воздуха 254, как показано на фиг. 15 и 16. В положении, соответствующем паузе, производится снятие корпуса 14 контейнера для напитков с шагового механизма 212 и его посадка на прессовый валик 204, совмещенный с зоной 124 печати. Сила F, создаваемая источником давления текучей среды, вынуждает корпус 14 контейнера для напитков сойти с шагового механизма 212, и перейти на прессовый валик 204. Таким образом, сила F вызывает движение М, которое переносит корпус 14 контейнера для напитков с шагового механизма 212 в его положении во время паузы на прессовый валик 204 (надевая корпус на валик) в зоне 124 печати через горизонтальный промежуток между положением, соответствующем паузе, и зоной 124 печати. Сегментированное офсетное полотно 116 в зоне 124 печати совмещено с прессовым валиком 204.
Опять-таки, перемещение прессового валика 204 может быть осуществлено за счет функционального соединения или связи прессового валика 204 с одним или более сервоприводами 250. В предпочтительном случае каждый прессовый валик 204, если предусмотрено более одной зоны 124 печати (см. фиг. 9 и 11), связан с отдельным сервоприводом 250, так что каждый прессовый валик 204 может совершать перемещение независимо от другого прессового валика 204. Прессовые валики 204 присоединены к направляющим осям 256, управление которыми (предпочтительно непосредственное управление) осуществляется соответствующими сервоприводами 250. Указанные сервоприводы 250 могут также быть использованы, чтобы задавать вращение прессовым валикам 204, которые передают вращение корпусам 14 контейнеров для напитков во время операции печати. В ином варианте, прессовые валики 204 могут вращаться свободно, а вращение корпусов 14 контейнеров для напитков может обеспечиваться за счет зацепления с сегментированным офсетным полотном 116.
Кроме того, контроллер может синхронизировать вращение шагового механизма 212 с печатным модулем 100. Из этого в общем следует, что программируемый контроллер, который может быть размещен в компьютерной системе 300, может быть использован для управления временными циклами не только машины 10 для нанесения изображений, но также печатного модуля 100, чтобы обеспечить плавность движения и обработки корпусов 14 контейнеров для напитков без необоснованно длительных пауз, когда корпусы 14 контейнеров для напитков стоят без движения и нанесения изображения не происходит.
Своеобразная проблема связана с нанесением изображений на корпусы 14 контейнеров для напитков, которые уже подверглись сужению верха и отбортовке стенки для уменьшения размера отверстия открытого торца 26, и подготовлены к заполнению напитком и соединению с торцевой частью или крышкой посредством «двойного замка». В этих случаях диаметр прессового валика 204 должен быть достаточно малым, чтобы проходить через уменьшенное отверстие. К сожалению, когда размер отверстия уменьшают, то и диаметр прессового валика 204 уменьшают, чтобы валик мог проходить во внутреннее пространство корпуса 14 контейнера для напитков, при этом диаметр прессового валика 204 уже не будет достаточным, чтобы выполнять свою функцию опоры боковой стенки 18 во время печати. Фиг. 17 и 18 иллюстрируют расширяемый прессовый валик 204, при использовании технологии, которая рассматривалась в отношении вариантов, изображенных на фиг. 14 и 15-16, соответственно, для устранения указанного недостатка. Прессовый валик может быть выполнен расширяемым за счет давления текучей среды, или аналогичного фактора, но предпочтительно, чтобы валик был по меньшей мере частично выполнен из электроактивного полимера, который меняет размер под воздействием электрического поля.
Например, как показано на фиг. 17 и 18, в результате перемещения прессового валика 204 относительно корпуса 14 контейнера для напитков прессовый валик 204 оказывается во внутреннем пространстве корпуса 14 контейнера для напитков, у которого обужен верх и отбортована стенка. Когда прикладывают напряжение от источника электричества, прессовый валик 204 расширяется в диаметре, чтобы войти в зацепление с внутренней поверхностью корпуса 14 контейнера для напитков, и служить ей круговой опорой. Когда напряжение отключают, прессовый валик 204 возвращается к своему первоначальному состоянию, и его можно извлечь из корпуса 14 контейнера для напитков.
На фиг. 7-12 изображены варианты осуществления изобретения, содержащие один или более гравитационных питателей 260, шаговый механизм 212 и передающую турель 220.
Что касается питателя 260, то корпусы 14 контейнеров для напитков поступают в машину для нанесения изображений через питатель 260. Сила тяжести обеспечивает перенос корпусов контейнеров для напитков, одного за другим, через впускной желоб 266, который доставляет корпусы 14 контейнеров для напитков к шаговому механизму 212. Данный узел питателя обеспечивает надлежащий поток корпусов 14 контейнеров для напитков в машину 10 для нанесения изображений. Согласно некоторым вариантам осуществления (см. фиг. 11, 28 или 29) предусмотрены несколько питателей 260. В варианте осуществления по фиг. 9 питатель 260 (для упрощения не показан) будет связан с каждым шаговым механизмом 212. В варианте осуществления по фиг. 11 два питателя 260 передают корпусы 14 контейнеров для напитков в отдельные точки в шаговом механизме 212, что будет более подробно рассмотрено ниже.
Шаговый механизм 212 последовательно переносит множество корпусов 14 контейнеров для напитков по заданному фиксированному пути через операцию нанесения изображения, к зоне печати и через зону печати. Шаговый механизм 212 содержит звездообразный элемент с множеством лучей 268, которые радиально отходят наружу от ступицы 236. Может быть предусмотрено любое обоснованное количество лучей 268.
В рассматриваемых машинах 10 для нанесения изображений используется первый приводной серводвигатель 250, который приводит в движение шаговый механизм 212, вращая его вокруг центральной ступицы 236. Первый серводвигатель 250 может быть использован для формирования времени паузы, когда корпусы 14 контейнеров для напитков неподвижны относительно центральной ступицы 236, в то время как происходит перенос краски 112 с сегментированного офсетного полотна 116 на боковую стенку 18 контейнера. Когда скорость вращения шагового механизма 212 увеличивается, время паузы уменьшается.
Первый серводвигатель 250 может быть далее связан с передающей турелью (передающими турелями) 220, чтобы была обеспечена синхронизация вращательного движения передающей турели 220 с шаговым механизмом 212.
Машина 10 для нанесения изображений имеет в своем составе компьютерную систему 300, содержащую память с записанной в ней программой. Компьютерная система 300 работает в качестве внешнего программируемого контроллера, который связан с печатным модулем (печатными модулями) 100 и модулем (модулями) 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков. Таким образом, компьютерная система 300 может быть использована для программирования и управления первым серводвигателем 250 - для предварительного задания любого времени паузы независимо от скорости шагового механизма 212, которым также может управлять компьютерная система 300, посылая серводвигателю сигнал.
В изображенных машинах 10 для нанесения изображений имеются двенадцать (12) лучей 268, соответствующих углу поворота (шагу) 30°. Однако предполагается, что в раскрываемых в настоящем изобретении машинах может быть в границах идеи и объема изобретения использован механизм с шагом 30°, с шагом 60° или с шагом, соответствующим любому другому углу. Другими словами, один шаговый механизм 212, задуманный в настоящем изобретении, содержит множество угловых положений, равномерно распределенных по окружности поворотного шагового механизма 212.
На конце каждого луча 268 шагового механизма 212 находится вакуумная присоска 244. В вакуумных присосках 244 используется отрицательное давление для поддержания корпусов контейнеров для напитков в их положении, когда шаговый механизм 212 переносит корпусы контейнеров для напитков в ходе операции печати. Таким образом, каждая вакуумная присоска 244 связана по текучей среде с источником давления. Отрицательное давление используется для прикрепления каждого корпуса контейнера для напитков к шаговому механизму 212.
Вакуумные присоски 244 по существу являются свободно вращающимися. Это дает возможностью вращающему ремню 248, обернутому вокруг нескольких промежуточных шкивов 252, сообщать вращательное движение корпусам 14 контейнеров для напитков, прикрепленным к вакуумным присоскам 244, если это требуется. Один из промежуточных шкивов 252 функционально связан с ротором двигателя, который в свою очередь приводит в движение вращающий ремень 248. Могут быть предусмотрены одно или более зубчатых колес ротора для управления частотой вращения корпусов 14 контейнеров.
Каждая вакуумная присоска 244 может быть оснащена флажком. Когда каждая присоска перемещается в положение, соответствующее паузе, присоска останавливается напротив датчика. Датчик подсчитывает количество случаев прохождения флажка, и сравнивает это количество с предустановленным результатом счета, чтобы проверить, что корпус 14 контейнера для напитков совершил надлежащее количество оборотов.
Передающая турель 220 принимает корпусы 14 контейнеров для напитков с нанесенным изображением от шагового механизма 212. Такая передача обычно происходит при угловом положении шагового механизма 270° (учитывая, что он вращается против часовой стрелки), или в положении «на 3 часа», если сравнивать с часами. Передающая турель 220 транспортирует декорированные или отпечатанные корпусы 14 контейнеров для напитков, вращаясь по часовой стрелке, к шарнирной цепи 224. Корпусы 14 контейнеров для напитков, выходящие из машины 10 для нанесения изображений через передающую турель 220, передаются для дальнейшей обработки, упаковки и доставки, заполнения и т.п.
Аналогично варианту осуществления фиг. 6, варианты, представленные на фиг. 7-12, содержат средства для размещения прессового валика 204 внутри корпуса 14 контейнера для напитков во время печати или нанесения изображения. Это могут быть средства, которые обеспечивают перемещение одного или более прессовых валиков 204 относительно одной или более зон печати, как показано на фиг. 14, или средства, которые вынуждают корпус 14 контейнера для напитков перемещаться под действием давления текучей среды, как показано на фиг. 15 и 16.
Как показано на фиг. 9 и 11, при использовании описанного выше модуля 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков в машине могут быть предусмотрены несколько зон 124 печати. На фиг. 9 в машине предусмотрены несколько модулей 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков при одном печатном модуле 100, содержащем сегментированное офсетное полотно 116. На фиг. 9 для наглядности были убраны многие детали модулей 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков. На фиг. 11, 28 и 29 один модуль 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков оснащен несколькими печатными модулями 100.
Если обратиться конкретно к варианту осуществления, представленному на фиг. 9, то в нем три модуля 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков обслуживают одно сегментированное офсетное полотно 116. Каждый модуль 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков содержит шаговый механизм 212. Вращение шаговых механизмов 212 синхронизировано так, что в каждый момент времени только один прессовый валик одного из шаговых механизмов 212 расположен в зоне 124 печати. Как только прессовый валик 204 на первом шаговом механизме 212, вращаясь, выйдет из своей зоны 124 печати, прессовый валик 204 на втором шаговом механизме 212, вращаясь займет положение в зоне 124 печати. Как только прессовый валик 204 на втором шаговом механизме 212, вращаясь, выйдет из своей зоны 124 печати, прессовый валик 204 на третьем шаговом механизме 212, вращаясь, займет положение в зоне 124 печати. Как только прессовый валик 204 на третьем шаговом механизме 212, вращаясь, выйдет из своей зоны 124 печати, прессовый валик 204 на первом шаговом механизме 212, вращаясь, займет положение в зоне 124 печати. Данная конструкция и способ поддерживают постоянство обработки/нанесения изображений на корпусы 14 контейнеров, и успокаивают (т.е. уменьшают вибрацию, скручивание и иные нежелательные движения) сегментированного офсетного полотна 116 во время печати/переноса изображений на корпусы 14 контейнеров.
Таким образом, из этого следует, что вариант осуществления изобретения может содержать первый и второй модуль 200 транспортировки корпусов контейнеров. При этом каждый модуль 200 транспортировки корпусов контейнеров содержит поворотный шаговый механизм 212, выполненный с возможностью последовательного перемещения множества корпусов контейнеров к соответствующим первой и второй зонам 124 печати и от соответствующих первой и второй зон 124 печати. Множество прессовых валиков 204 расположены вокруг поворотного шагового механизма 212, причем поворотный шаговый механизм 212, вращаясь, в данный момент времени подводит каждый прессовый валик 204 к его соответствующей зоне 124 печати. Первый прессовый валик 204 на первом шаговом механизме 212, вращаясь, выходит из первой зоны 124 печати, когда одновременно второй прессовый валик 204 на втором шаговом механизме 212, вращаясь, занимает положение во второй зоне 124 печати. Ни один из множества прессовых валиков 204 первого шагового механизма 212 не располагается в первой зоне 124 печати, когда какой-либо из множества прессовых валиков 204 второго шагового механизма 212 расположен во второй зоне 124 печати. Аналогично, ни один из множества прессовых валиков 204 второго шагового механизма 212 не располагается во второй зоне 124 печати, когда какой-либо из множества прессовых валиков 204 первого шагового механизма 212 расположен в первой зоне 124 печати.
Если обратиться конкретно к варианту осуществления, представленному на фиг. 11, 28 и 29, то одно преимущество 12-лучевого шагового механизма 212 заключается в том, что он может быть использован для обработки двух или более корпусов 14 контейнеров для напитков. Например, в изображенном варианте осуществления предусмотрены два питателя 260 в позициях «12 часов» и «1 часа» шагового механизма 212, чтобы одновременно подавать два корпуса 14 контейнеров для напитков в шаговый механизм 212 в двух различных позициях, отстоящих друг от друга на 30°. Если, отступив против часовой стрелки, расположить зоны печати на угловом расстоянии 90° друг от друга в позициях «9 часов» и «6 часов», то можно одновременно наносить изображения на два корпуса 14 контейнеров для напитков.
Тот же самый принцип может быть использован для одновременного выполнения печати на более чем двух корпусах 14 контейнеров для напитков. Например, питатели 260 могут доставлять корпусы банок для напитков на позиции «11 часов», «12 часов», «1 часа» и «2 часов», зоны печати могут быть расположены на позициях «10 часов», «9 часов», «8 часов» и «7 часов»; четыре печатных модуля 100 могут быть расположены аналогично, чтобы соответствовать позициям зон 124 печати; а шаговый механизм 212 может переключаться шагами по 90°. Из этого следует, что в данном примере можно было бы одновременно наносить изображение на четыре корпуса 14 контейнеров для напитков на каждом 90° шаге и каждой паузе.
Рядовому специалисту в данной области должно быть понятно, что вариант осуществления, изображенный на фиг. 11, мог бы работать в соответствии с принципами, раскрытыми на фиг. 9. А именно, в первой зоне 124 печати происходит перенос краски на корпус 14 контейнера для напитков, в то время как вторая зона 124 печати ожидает прибытия прессового валика 204, который несет на себе второй корпус 14 контейнера для напитков ко второй зоне 124 печати. Таким образом, из этого следует, что вариант осуществления изобретения может содержать первый и второй печатный модуль 100, и один модуль 200 транспортировки корпусов контейнеров. При этом модуль 200 транспортировки корпусов контейнеров содержит поворотный шаговый механизм 212, выполненный с возможностью последовательного перемещения множества корпусов контейнеров к первой и второй зонам 124 печати и от первой и второй зон 124 печати, которые соответственно связаны с первым и вторым печатными модулями 100. Множество прессовых валиков 204 расположены вокруг поворотного шагового механизма 212, причем поворотный шаговый механизм 212, вращаясь, в данный момент времени подводит каждый прессовый валик 204 к его зоне 124 печати.
Если обратиться конкретно к варианту осуществления, представленному на фиг. 12, то корпусы 14 банок для напитков могут быть сняты с шагового механизма 212, чтобы их пропустить через операцию печати. Корпус 14 контейнера для напитков насаживается на прессовый валик 204 в зоне 124 печати. В данном случае зона 124 печати отстоит от шагового механизма 212, так что корпусы 14 контейнеров для напитков должны быть сняты с шагового механизма 212 перед выполнением печати, и возвращены на шаговый механизм 212 после выполнения печати. В данном варианте осуществления, в частности, могут быть полезными средства переноса, изображенные на фиг. 15 и 16.
Если обратиться в целом к показанным вариантам осуществления изобретения, то предпочтительно, чтобы корпус 14 контейнера для напитков вращался вместе с вращением прессового валика. Скорость вращения прессового валика может быть изменяемой, чтобы она соответствовала движению сегментированного офсетного полотна 116. Скорость вращения прессового валика 204 можно изменять, чтобы уменьшить время переноса изображения. Это может быть обеспечено частотно-регулируемым электроприводом. Это может также обеспечивать управляемый сервопривод, электродвигатель постоянного тока, или иные средства.
Прессовому валику 204 придается форма аналогичная форме корпусов 14 контейнеров для напитков. Соответственно, у валика имеется цилиндрическая боковая стенка 276, отделяющая дальний конец валика 204 от ближнего конца валика 204, при этом прессовый валик 204 выполнен с возможностью введения внутрь корпусов 14 контейнеров для напитков так, чтобы дальний конец валика был расположен с примыканием к закрытому днищу корпуса 14 контейнера для напитков, а ближний конец был расположен рядом с открытым торцом корпуса 14 контейнера для напитков. Ближний конец прикреплен к оси, которая соединена с двигателем, который сообщает вращение прессовому валику. Прессовый валик 204 вращается вокруг центральной, в общем горизонтальной оси, которая соответствует аналогичной оси корпуса 14 контейнера для напитков, когда корпус находится в положении, соответствующем паузе, так что облегчается перенос корпуса 14 контейнера для напитков из положения, соответствующего паузе, в зону 124 печати (см. фиг. 15).
Размещать прессовый валик 204 внутри корпуса 14 контейнера для напитков, естественно, можно путем надевания корпуса 14 контейнера для напитков на прессовый валик 204, как обсуждалось выше.
Вариант осуществления изобретения, показанный на фиг. 13, содержит первое и второе сегментированные офсетные полотна 116, которые проходят параллельно друг другу рядом с модулем 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков. Данный вариант может быть использован с парой модулей 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков, таких, какие показаны на фиг. 10 и 12. При этом рядовому специалисту в данной области должно быть понятно, что указанные модули 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков будут работать идентичным образом.
Компьютерная система
Дополнительно к функциям, которые были рассмотрены выше, компьютерная система (контроллер) 300 содержит память, в которой хранятся одна или более программ. Компьютерная система 300 работает в качестве контроллера, который посылает сигналы к элементам машин для нанесения изображений. Компьютерная система 300 обеспечивает управление, команды или сигналы, которые определяют форму требуемого рисунка, выполняемого краской 112, наносимой несколькими струйными печатающими головками 108 на печатающую поверхность 132 сегментированного офсетного полотна 116. Длина требуемого рисунка, выполняемого краской 112, на сегментированном офсетном полотне 116 предпочтительно соответствует длине сегмента сегментированного офсетного полотна 116, которая либо меньше, либо равна длине окружности каждого корпуса 14 контейнера для напитков; либо больше, либо равна длине окружности каждого корпуса 14 контейнера для напитков.
Используя компьютерную систему 300 в сочетании с печатными модулями 100 и модулем 200 транспортировки корпусов контейнеров для напитков, машина 10 для нанесения изображений на корпусы контейнеров для напитков непрерывно, безостановочно наносит на серии практически идентичных корпусов 14 контейнеров множество законченных изображений, причем каждое законченное изображение в указанном множестве является уникальным по сравнению с остальными законченными изображениями указанного множества. Другими словами, ничем не ограничено количество различных законченных вариантов оформления или выполненных красками рисунков, которые могут быть нанесены на последовательно декорируемые корпусы 14 контейнеров для напитков.
Рассматриваемая в настоящем описании компьютерная система 300 может быть использована в сочетании с любым из вышеописанных устройств. Обмен данными между компьютерной системой и машиной для нанесения изображений может быть осуществлен посредством стандартного беспроводного канала с использованием, например, модема или подобного устройства, или через стандартный проводной канал, как показано.
Способы нанесения изображений
Хотя в отношении рассмотренных выше вариантов осуществления изобретения была явным образом описана сущность нескольких способов нанесения изображений на корпусы контейнеров, в настоящем изобретении предусмотрено использование следующих способов.
Первый способ нанесения изображений на корпусы контейнеров содержит этапы, на которых: (1) наносят рисунок красками, подаваемыми от красящего блока, содержащего множество струйных печатающих головок, на сегментированное офсетное полотно; (2) обеспечивают множество прессовых валиков, каждый из которых может быть введен во внутреннее пространство соответствующего корпуса контейнера из множества корпусов контейнеров для опоры соответствующего корпуса контейнера на прессовый валик; (3) переводят прессовые валики один за другим к зоне печати, вращая при этом сегментированное офсетное полотно для подачи выполненного красками изображения к зоне печати; (4) вводят корпусы контейнеров один за другим в зацепление с сегментированным офсетным полотном в зоне печати; (5) вращают каждый корпус контейнера во время выполнения соответствующего этапа введения в зацепление; (6) переносят выполненный красками рисунок на каждый корпус контейнера во время соответствующего этапа вращения. Этап переноса красочного рисунка на каждый корпус контейнера во время соответствующего этапа вращения можно выполнять непрерывно, без остановки, на множестве корпусов контейнеров, подаваемых последовательно к зоне печати. В ином варианте, этап перевода каждого из прессовых валиков к зоне печати можно выполнять шаговым механизмом, который дискретно подводит каждый корпус контейнера к зоне печати, при этом этап переноса красочного рисунка на каждый корпус контейнера во время соответствующего этапа вращения выполняют во время паузы, при которой шаговый механизм неподвижен относительно этапа перевода каждого из прессовых валиков к зоне печати. Вращение каждому корпусу контейнера можно придавать за счет вращения прессового валика. В ином варианте вращение каждому корпусу контейнера можно придавать за счет зацепления с сегментированным офсетным полотном. Каждый прессовый валик может быть выполнен из электроактивного полимера.
Указанный первый способ может дополнительно содержать этап передачи каждого корпуса контейнера к соответствующему прессовому валику, при этом каждый соответствующий прессовый валик размещают во внутреннем пространстве каждого корпуса контейнера, и тем самым обеспечивают опору для боковой стенки каждого корпуса контейнера во время переноса красочного рисунка на корпус контейнера во время выполнения соответствующего этапа вращения.
Указанный первый способ может дополнительно содержать этап расширения каждого прессового валика внутри соответствующего корпуса контейнера перед выполнением этапа вращения.
Указанный первый способ может дополнительно содержать этап сжатия каждого прессового валика внутри соответствующего корпуса контейнера после выполнения этапа вращения.
Указанный первый способ может дополнительно содержать этап приведения сегментированного офсетного полотна в зацепление с поджимающим элементом, расположенным с противоположной стороны от прессового валика, во время переноса красочного рисунка на каждый корпус контейнера во время выполнения соответствующего этапа вращения.
Второй способ нанесения изображений на корпуса контейнеров содержит этапы, на которых: (1) наносят рисунок красками, подаваемыми от красящего блока, содержащего множество струйных печатающих головок, на сегментированное офсетное полотно; (2) обеспечивают прессовый валик, обеспечивают возможность относительного перемещения между прессовым валиком и соответствующим корпусом контейнера из множества корпусов контейнеров; (3) размещают прессовый валик во внутреннем пространстве соответствующего корпуса контейнера для обеспечения опоры соответствующего корпуса контейнера на прессовый валик в зоне печати; (4) вращают сегментированное офсетное полотно для перемещения красочного рисунка к зоне печати; (5) приводят соответствующий корпус контейнера в зацепления с сегментированным офсетным полотном в зоне печати; (6) вращают каждый корпус контейнера во время выполнения этапа приведения в зацепление; и (7) переносят красочный рисунок на корпус контейнера во время выполнения этапа вращения.
Хотя в изобретении были проиллюстрированы и описаны конкретные варианты осуществления, в него могут быть внесены многочисленные изменения, не выходящие существенным образом за рамки идеи и объема изобретения, при этом объем защиты изобретения ограничен единственно объемом прилагаемой формулы изобретения.