DE69409940T2

DE69409940T2 - Gravurgerät für zylindrische Gummimatrix

Info

Publication number: DE69409940T2
Application number: DE69409940T
Authority: DE
Inventors: Franco I-41049 Sassuolo Modena Stefani
Original assignee: Syfal SRL
Current assignee: System SpA
Priority date: 1994-04-12
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 1998-12-17
Anticipated expiration: 2014-10-21
Also published as: ATE165561T1; EP0677384B1; ITMO940051A1; EP0677384A2; EP0677384A3; DE69409940D1; ES2120596T3; SI0677384T1; ITMO940051A0; IT1268925B1; BR9500229A; US5575931A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Gravieren von zylindrischen Gummimatrizen.
Spezifisch, jedoch nicht ausschliesslich, wird das Gerät dazu benutzt, durch das Gravieren Matrizen auf Matrizentragwalzen herzustellen, die mit wenigstens einem äusseren umlaufenden Teil versehen sind, welcher elastisch verformbar ist und zum Dekorieren und Glasieren von Keramikplatten verwendet wird.
Insbesondere wird hier Bezug genommen auf Matrizen, die in eine glatte, aus Silikongummi hergestellte zylindrische Oberfläche graviert sind, und die aus Mustern bestehen, zusammengesetzt aus einer Anzahl von mikroskopischen Ausnehmungen, welche zur Aufnahme von kleinen Mengen von Glasur vorgesehen sind.
Die Ausnehmungen, die normalerweise über die gesamte zylindrische Oberfläche verteilt sind, können von unterschiedlichen Abmessungen sein und können somit auch unterschiedliche Mengen an Glasur enthalten. Diese Möglichkeit der Veränderung hat den Zweck, verschiedene Mengen von Glasur auf die Platten übertragen zu können, um eine gute Qualität der Halbtöne auf diesen zu erreichen.
Es sind bereits Anilindruckwalzen gut bekannt, bei denen zum Gravieren der elastischen Oberfläche Laser eingesetzt wird. Die am meisten verbreitete Alternative zu dem oben erwähnten Verfahren ist die Technik der Photogravüre.
Das Dokument GB-A-2 048 785 zeigt ein Gerät zum Gravieren einer Rotationswalze mit Hilfe eines Laserstrahls, durch eine Linse auf einen kleinen Bereich der Walzenoberfläche fokussiert.
Ein Strom von Druckluft ist schräg durch die Bahn des Laserstrahls gerichtet und eine Saugvorrichtung steht mit einem Bereich zwischen der Linse und der Walze zum Absaugen der Luft in Verbindung, um das Abtragematerial aus dem zu gravierenden Bereich zu entfernen und zu verhindern, dass dieses die Linse erreicht.
Die Gravur auf Anilindruckwalzen, einschliesslich der Techniken, welche die Ahwendung von Laser vorsehen, wird unter Abtragung von Material von der Walzenoberfläche ausgeführt, so dass ein Reliefmuster auf der genannten Oberfläche verbleibt, welches hervorstehende Muster daher die aktive Oberfläche zum Übertragen von Farbe oder von Glasur auf die zu bedruckende Trägerfläche bildet. Die oben dargestellte bekannte Technik sieht daher das Gravieren von Material vor, wobei dieses abgetragen wird, um somit ein Muster herzustellen, das gedruckt oder reproduziert werden kann. Sie ist daher ungeeignet als Netzstrukturtechnik, die zur Herstellung von Halbtönen notwendig ist.
Die vorliegende Erfindung, wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen gekennzeichnet ist, vermeidet die obengenannten Nachteile, indem sie ein vielseitiges Gerät vorsieht, das in der Lage ist, eine nach Punkten aufgebaute Matrize mit einem hohen Auflösungsgrad herzustellen.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der, dass sie vollkommen automatisiert werden kann, wodurch eine automatische und direkte Reproduktion von Mustern durch CAD-CAM-Technik erlaubt wird. Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung einer Ausführung der Erfindung hervor, in Form eines nicht begrenzenden Beispiels in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt, von denen
Abb. 1 eine frontale Plandarstellung in vertikaler Erhebung ist;
Abb. 2 ist eine schematische Plandarstellung der Abbildung 1 von oben gesehen;
Abb. 3 ist ein Detail in vergrösserter Form von einem schematischen Schnitt, ausgeführt nach der Linie I-I in Abbildung 1;
Abb. 4 ist ein schematischer Schnitt, ausgeführt nach der Linie III-III in Abbildung 3;
Abb. 5 ist ein schematischer Schnitt in vergrösserter Form, ausgeführt nach der Linie IV-IV in Abbildung 4;
Abb. 6 ist ein Blockdiagramm des Steuersystems der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf die Abbildungen ist mit 1 in seiner Gesamtheit ein Rahmen bezeichnet, der mit geradlinigen horizontalen Führungen 10 versehen ist, auf welchen ein Antriebskopf 2 befestigt ist. Der Antriebskopf 2 ist mit einer Spindel 20 versehen, die um eine Achse drehbar beweglich ist, welche parallel zu der Verschieberichtung entlang den Führungen 10 verläuft.
Die Spindel 20 ist so ausgestattet und vorbereitet, dass eine spezielle Matrizentragwalze 21 an dieser montiert werden kann, wobei die genannte Walze 21 eine glatte, elastisch verformbare zylindrische Oberfläche 22 aufweist.
Die Matrizentragwalze 21 enthält eine äussere Schicht, hergestellt aus Silikongummi und überzogen von einer glatten zylindrischen Oberfläche 22, wobei letztere die zylindrische "Druckfläche" bildet, dazu bestimmt, mit der Platte oder ähnlichem in Kontakt zu kommen, und welche daher auch die Oberfläche ist, an welcher das Gravierverfahren stattfindet.
Die Spindel 20, und somit die mit diesem fest verbundene Walze 21, werden um ihre eigene Achse durch einen Motor 25 in Umdrehung versetzt, der durch ein Steuerelement 15 gesteuert wird. Der gesamte Antriebskopf 2 ist entlang der Führungen 10 beweglich, angetrieben durch ein Schneckenradgetriebe 23, das durch einen von einem Steuerelement 35 gesteuerten Motor 45 aktiviert wird.
Das Gerät wird somit an zwei Achsen gesteuert - die Umdrehung der Spindel 20 und die Verschiebung des Antriebskopfes 2 -, und zwar durch eine Achssteuereinheit 5, welche die beiden Steuerelemente 15 und 35 auslöst.
Das oben beschriebene System versetzt die Walze 21 in die Lage, im Verhältnis zu einem Festpunkt an jedem einzelhen Punkt positioniert zu werden, und zwar mit einem hohen Präzisionsgrad.
Ein Gravierkopf 3 ist an dem Rahmen 1 angeordnet und enthält eine Quelle 30 für einen Laserstrahl 31, dessen Achse rechtwinklig und mit der Drehachse der Spindel 20 zusammentreffend gerichtet ist und daher rechtwinklig zu der glatten, zylindrischen Oberfläche 22 der Walze 21 verläuft. Die bei der Ausführung wie in der Abbildung verwendete Laserquelle ist ein CO&sub2;-Laser mit einer Wellenlänge von 10.6 Mikrometern mit Überimpulsen und gekennzeichnet durch ein kontinuierliches 120-Watt-Potential.
Der Laserstrahl wird fokussiert durch eine Fokussiervorrichtung 32 in einem bestimmten Abstand von der Kontaktoberfläche eines Distanzschlittens 34, der an dem Kopf 3 befestigt und dazu vorgesehen ist, mit der äusseren zylindrischen Oberfläche 22 der Walze 21 einen schleifenden Kontakt zu haben. Die Fokussierung des Laserstrahls 31 an der Oberfläche 22 erfolgt durch einen Ring 38, durch den der Abstand zwischen der Fokussiervorrichtung 32 und dem Distanzschlitten 34 verändert werden kann. Der Schlitten 34 hält die äussere zylindrische Oberfläche 22 der Walze 21 in einem bestimmten Abstand von der Foktissiervorrichtung 32.
Der Laser 30 wird gesteuert durch eine Steuereinheit 4, welche, wie au c h die Achssteuereinheit 5, direkt an einen Computer 6 angeschlossen ist. Die Computer ist wiederum an eine Graphikstation 7 angeschlossen, durch welche Matrizenmuster hergestellt und gespeichert werden können.
Durch das computerisierte System können die Matrizenmuster analysiert und in einen Mappe aus gleichmässig verteilten Punkten oder kleinen Bereichen umgewandelt, von denen jeder durch die Grösse gekennzeichnet ist. Jeder Punkt auf einer Mappe entspricht wenigstens einer dosierten Anwendung des Laserstrahls 31. Die Stärke des Laserstrahls ist bestimmt durch eine vorher festgelegte Kombination aus Impulsstärke und Dauer. Die Wertekombination von Leistung und Dauer wird von dem Computer 6 auf die Steuereinheit 4 übertragen. Der auf die zylindrische Oberfläche 22 wirkende Laserstrahl erzeugt die Verdampfiing oder das Schmelzen des Materials in den betroffenen Bereichen, und das abgetragene Material wird kontinuierlich durch Gebläse 33 mit Luft oder inaktivem Gas entfernt, das an der Position der Fokussiervorrichtung 32 arbeitet und die Aufgabe hat, die Vorrichtung sorgfältig sauber zu halten. Die Luft oder das inaktive Gas wird parallel zu dem Laserstrahl 31 kanalisiert und tritt aus einer Düse 37 in rechtwinkliger Richtung zu der Oberfläche 22 aus. Die Wirkung des so erzeugten Strahles erleichtert das Abtragen und Ausstossen des während der Herstellung der einzelnen Ausnehmung 24 entfernten Materials. Eine Ansaugvorrichtung 36 sammelt das entfernte Material.
Die Achssteuereinheit 5 positioniert den zu bearbeitenden Bereich der Oberfläche 22 unter der Fokussiervorrichtung 32.
Die Positionierung wird mit grösster Präzision und mit einer sehr hohen Auflösung durchgeführt. Durchschnittlich variiert die Auflösung von 0.1 bis 0.8 Millimeter. Für jede Positionierung (die nicht das Anhalten der Walzen erfordert) sendet der Kopf 3 einen Laserimpulse aus, moduliert je nach Breite und Tiefe der in dieser Position zu gravierenden Ausnehmung 24. Die wichtigsten Informationen in Bezug auf Veränderung von Breite und Tiefe der verschiedenen Ausnehmungen werden durch den Computer je nach den Informationen erteilt, die in dem Graphikprogramm enthalten sind.
Durch die Bewegung der Walze 21 kann eine Mappe von Ausnehmungen 24 realisiert werden, die durch unterschiedliche Abstände voneinander entfernt sind, zum Beispiel zwischen 0.1 und 0.8 Millimeter, und die einen ähnlichen (veränderbaren) Tiefenbereich haben. Rein als Beispiel erwähnt, können insbesondere mit dem CO&sub2;-Laser (mit einer Wellenlänge von 10.6 Mikrometer) und Überimpulsen bei 120 Watt (kontinuierlich) fünftausend Ausnehmungen pro Sekunde an der Oberfläche 22 hergestellt werden, wobei jede Ausnehmung einen Durchmesser von ungefähr 0.1 Millimeter bei einer Tiefe von 0.1 Millimeter hat.

Claims

1. Graviergerät tür zylindrische Gummimatrize, beinhaltend:

- einen Rahmen (1);

- einen eine Spindel (20) tragenden, um eine Achse drehbaren Antriebskopf (2); wobei die Spindel (20) so ausgestaltet ist, dass auf derselben eine spezielle, mit einer zylindrischen Oberfläche versehene Matrizentragwalze (21) montiert werden kann;

- gerade und parallel zur Drehachse der Spindel (20) angeordnete Führungen (10), wobei der Antriebskopf (2) auf diesen verschiebbar montiert ist;

- Mittel zum Drehen der Spindel (20) und Verschieben des Antriebskopfes (2) entlang den Führungen (10);

- mindestens ein Gravierkopf (3) mit:

- wenigstens einer Quelle (30) von Laserstrahlen (31), deren Achse senkrecht auf die Drehachse der Spindel (20) trifft;

- eine Fokussiervorrichtung (32) für den Laserstrahl (31);

- ein Gebläse (33) für Luft oder Gas, das an der Fokussiervorrichtung (32) arbeitet und die Aufgabe hat, die Vorrichtung reinigen und die Entsorgung des von der zylindrischen Oberfläche (22) abgetragenen Materials zu erleichtern;

dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Oberfläche (22) aus glattem Gummi besteht, und dadurch, dass das Gerät enthält:

- einen Distanzschlitten (34) zum schleifenden Kontakt mit der äusseren zylindrischen Oberfläche (22) der Walze (21), der in der Nähe des Bereiches der Oberfläche (22) angeordnet ist, welcher durch den Laserstrahl (31) in einem bestimmten Abstand von der Fokussiervorrichtung (32) getroffen wird;

- eine Steuervorrichtung, die ein genaues Positionieren der äusseren zylindrischen Oberfläche (22) unter der Fokussiervorrichtung (32) vornimmt und eine Steuereinheit (4) für die Laserquelle (30) aktiviert;

wobei das genannte Gerät zum Lesen, Analysieren und Umwandeln eines Musters in eine Mappe von gleichmässig verteilten Punkten oder kleinen Bereichen vorgesehen ist, wobei jeder Bereich unterschiedliche Abmessungen aufweist;

wobei für jede Abmessung eines jeweiligen Punktes oder kleinen Bereiches wenigstens eine programmierte Anwendung des Laserstrahls (31) stattfindet.

2. Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Drehen der Spindel (20) und zum Verschieben des Antriebskopfes (2) entlang den Führungen (10) eine Achssteuereinheit (5) aulweisen, welche wiederum enthält:

- ein Steuerelement (15) für den Motor (25), der eine Umdrehung der Spindel (20) bewirkt;

- ein Steuerelement (35) für den Motor (45), der eine Verschiebung des Antriebskopfes (3) entlang den Führungen (10) mittels eines Schneckenradgetriebes (23) bewirkt.

3. Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquelle (30) einen CO&sub2;-Laser aufweist, der Impulse erzeugt, von denen jeder der Impulse in Leistung und Dauer regelbar ist und eine Energiemenge je nach den Abmessungen einer einzelnen, zu gravierenden Ausnehmung (24) liefert.

4. Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Fokussiervorrichtung (32) und dem Schlitten (34) konstant ist; wobei eine Veränderung der Wirkung des Laserstrahls (31) auf einen einzelnen Punkt oder kleinen Bereich der Oberfläche (22) durch die gesamte Energie bestimmt ist, mit welcher der Punkt oder der kleine Bereich hierbei getroffen wird.

5. Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung einen Computer (6) enthält, der an eine Graphikstation (7) angeschlossen ist.

6. Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden genannten Punkt oder kleinen Bereich mittels einer vorbestimmten Kombination von Leistung und Dauer des Impulses eine Energiezuführ bestimmt wird, die wenigstens einer Anwendung des Laserstrahls (31) entspricht.