VORRICHTUNG ZUM BEDRUCKEN FLäCHIGER TEILE, INSBESONDERE VON PLASTIK-KARTEN

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bedrucken flächiger Teile, insbesondere von Kunststoffsubstraten, vorzugsweise von Plastik-Karten, mit einem die zu bedruckenden Teile enthaltenden Depot, einer eine Druckeinrichtung aufweisenden Druckstation und einer Transporteinrichtung zum Transportieren der Teile durch die Druckstation hindurch.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich grundsätzlich auf das Bedrucken beliebiger Substrate, wobei es sich dabei beispielsweise um sogenannte Plastikkarten handeln kann. Lediglich beispielhaft sei dazu auf Bankkarten, Kreditkarten, Ausweiskarten, Karten als Zugangsberechtigung, etc. verwiesen.

Das Bedrucken von Plastikkarten ist insoweit problematisch, als das Fördern und Bedrucken der Karten im Produktionsprozess mit hoher Geschwindigkeit zu erfolgen hat. So werden im Gesamtprozess maximale Geschwindigkeiten von 0,4 m/sec erreicht, wodurch sich bis zu 6.000 Teile bzw. Karten pro Stunde bedrucken lassen.

Bislang aus der Praxis bekannte Lösungen, bei denen herkömmliche Drucker zum Bedrucken von Karten oder dgl. verwendet werden, weisen erhebliche Probleme in Bezug auf die Präzision auf, die beim kontinuierlichen Druck gefordert ist. So lassen sich die zu bedruckenden Teile bzw. Substrate nur mit unzureichender Präzision vor der Druckstation positionieren. Beim Transport der Teile treten zu hohe Geschwindigkeitsschwankungen der Fördereinrichtung auf. Außerdem lässt sich die jeweilige Position des Teils nicht genügend oder nicht hinreichend schnell erfassen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bedrucken flächiger Teile, insbesondere von Kunststoffsubstraten, vorzugsweise von Plastikkarten, derart auszugestalten und weiterzubilden, dass ein einwandfreies positionsgenaues Bedrucken bei hinreichend großer Förder- und Druckgeschwindigkeit möglich ist. Dabei soll insbesondere auch der Situation Rechnung getragen werden, dass es beim Mehrfarbendruck erforderlich ist, mit unterschiedlichen Druckmodulen

positionsgenau - auch mehrfach übereinander - zu drucken, um nämlich Mischfarben zu erzeugen.

Entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass vor der Druckstation Ausrichtmittel vorgesehen sind, die zum Ausrichten der Teile auf der Transporteinrichtung dienen.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass regelmäßig ein Positionierproblem vor dem Einfördern der Karte in die eigentliche Druckstation vorliegt. Das Problem einer ungenauen Positionierung kann bei der übergabe von einem Depot auf die Transporteinrichtung auftreten oder aber bei der übergabe von einer zwischen einem Depot und der Druckeinrichtung definierten Zuführstrecke, die beispielsweise ein Zuführband umfassen kann. In diesem Falle wird das zu bedruckende Teil gleich zweimal übergeben, wodurch ein jedes Mal Positionsungenauigkeiten auftreten.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass sich der Mangel einer ungenauen Positionierung des zu bedruckenden Teils dadurch beheben lässt, dass man vor der Druckstation besondere Ausrichtmittel vorsieht, nämlich Ausrichtmittel, die zum Ausrichten der Teile auf der Transporteinrichtung dienen. Sind die Teile auf der Transporteinrichtung exakt positioniert, gilt es, diese Teile in der exakten Position zu halten und die Teile im fortlaufenden Produktionsprozess den einzelnen Druckvorgängen zu unterziehen.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass die zu bedruckenden Teile über ein Depot zur Verfügung gestellt werden, wobei das Depot unmittelbar vor der Transporteinrichtung angeordnet sein kann. In einem solchen Falle würden die Teile, vorzugsweise über einen Manipulator, aus dem Depot unmittelbar an die Transporteinrichtung übergeben werden, so dass die Teile von dort aus in die Druckstation gelangen. Vor der Druckstation wirken die Ausrichtmittel auf die Teile, so dass diese exakt positioniert durch die Druckstation bewegt werden.

Ebenso ist es denkbar, dass zwischen dem Depot oder einer Aufgabestelle und der Transporteinrichtung, die zum Transport der Teile durch die Druckstation dient, eine besondere Zuführstrecke mit einer entsprechenden Zuführeinrichtung vorgesehen

ist. In einem solchen Falle werden die Teile, vorzugsweise ebenfalls über einen Manipulator oder über eine sonstige übergabeeinrichtung, von dem Depot an die Zuführeinrichtung übergeben. Die Zuführeinrichtung fördert die Teile bis zur Transporteinrichtung, wobei die Teile dort abermals übergeben werden, nämlich direkt auf bzw. an die Transporteinrichtung. Die übergabe kann derart erfolgen, dass die Teile von der Zuführeinrichtung unmittelbar auf die Transporteinrichtung geschoben werden. Die zum Aufschieben erforderlichen Mittel können der Zuführeinrichtung, der Transporteinrichtung oder einer besonderen übergabeeinrichtung zugeordnet sein.

Die zum Fördern der Teile von dem Depot bis zur Fördereinrichtung dienende Zuführeinrichtung ist in vorteilhafter Weise als Zuführband ausgeführt, wobei die Zuführeinrichtung ein unteres und ein oberes Band umfassen kann. Im Falle einer solchen Ausgestaltung des Zuführbandes würden die Teile zwischen den beiden zusammenwirkenden Bändern - durch Bewegung der beiden Bänder - gefördert werden, und zwar bis zur übergabestation an die Transporteinrichtung. Die beiden Bänder können wiederum durch jeweils parallel laufende Riemen oder dgl. gebildet sein, so dass jedes Teil bzw. jede Karte durch zwei untere und zwei obere Linienkontakte mit den Riemen gefördert wird.

Wie bereits zuvor ausgeführt, können die Ausrichtmittel vor der Druckstation, nämlich im Bereich einer vor der Druckstation ausgebildeten Ausrichtstrecke, angeordnet sein. Diese Ausrichtstrecke kann eine Art Rampe umfassen, auf die die Teile von der Zuführeinrichtung geschoben und dort positioniert werden. Zur diesbezüglichen Positionierung eignen sich mechanische Führungselemente, die - mit einer entsprechenden Einlaufhilfe ausgestattet - eine Art Zentrierkanal für das jeweilige Teil bilden. Wesentlich ist dabei, dass sich die Ausrichtstrecke bis vor die Druckstation erstreckt, und zwar möglichst vom Ende der Zuführeinrichtung bis kurz vor den Einlauf in die Druckstation.

In besonders vorteilhafter Weise wirken die Ausrichtmittel auf die zu bedruckenden Teile quer zu deren Förderrichtung. Entsprechend lassen sich die Teile quer zur Förderrichtung positionieren bzw. ausrichten, wobei die Ausrichtmittel kraft- und/oder formschlüssig auf die Teile wirken. Eine Kombination von kraft- und formschlüssiger Einwirkung ist von ganz besonderem Vorteil, nämlich dahingehend, dass die Teile

über ein bewegliches Ausrichtmittel gegen ein ortsfestes Ausrichtmittel bewegt und dabei zumindest leicht gedrückt werden, wodurch sich zwangsweise ein exaktes Ausrichten des Teils ergibt.

Im Konkreten umfassen die Ausrichtmittel über zumindest einen Teil der Ausrichtstrecke hinweg eine seitliche Führungsleiste, die ohne weiteres auch in mehrere Einzelleisten unterteilt sein kann. Das zu bedruckende Teil wird entlang der Führungsleiste gefördert, wodurch sich bei Anlage des Teils an die Führungsleiste bereits eine recht exakte Positionierung ergibt. Die Führungsleiste erstreckt sich in vorteilhafter Weise vom Ende der Zuführeinrichtung parallel zu der Transporteinrichtung bis kurz vor die Druckstation. Eine Art formschlüssiges Ausrichten des Teils ist dadurch gewährleistet.

Meist reicht die Vorkehrung einer zur Positionierung dienenden Führungsleiste nicht aus, da sich nämlich die Teile nicht ohne weiteres an die seitliche Führungsleiste anlegen. Insoweit ist es von Vorteil, wenn die Ausrichtmittel vorzugsweise auf der der Führungsleiste gegenüberliegenden Seite oder aber auch eine von oberhalb wirkende Positioniereinrichtung umfassen, die die Teile zumindest geringfügig gegen die Führungsleiste drückt. Im Konkreten umfasst die Positioniereinrichtung ein sich mit den Teilen in Förderrichtung bewegendes Positioniermittel, welches als vorzugsweise elastisches Band ausgeführt sein kann. Das Band wird über endseitige Rollen umgelenkt und läuft daher endlos.

Im Konkreten könnte das Band über den Teilen laufen, wodurch diese positionsgenau auf die Transporteinrichtung gefördert werden. Im Verlaufe dieses Förderns kann das Ausrichten bzw. Positionieren der Teile gleichsam stattfinden.

In ganz besonders vorteilhafter Weise ist das Band gegenüber der Transporteinrichtung um 90° gekippt und läuft daher neben der Transporteinrichtung, parallel zu dieser, und zwar in einem Bereich vor der Druckstation, nämlich über die bereits zuvor definierte Ausrichtstrecke hinweg.

Neben dem eigentlichen Positionieren kann das Band zum positionsgenauen Fördern der Teile dienen, nämlich zum Fördern von der Zuführeinrichtung bzw. der dor-

tigen Abgabeposition bis auf die Transporteinrichtung und über den Bereich der Ausrichtstrecke hinweg. Dazu sind dem Band Förderelemente zugeordnet, vorzugsweise in Form integraler Fördernocken, die das jeweilige Teil auf die Transporteinrichtung schieben und es über die Ausrichtstrecke hinweg auf der Transporteinrichtung exakt positionieren, nämlich durch Aufbringen eines zumindest geringfügigen Drucks gegenüber der Führungsleiste. An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Fördern der Teile, insbesondere im Bereich zwischen der Zuführeinrichtung bzw. dem Zuführband und der Transporteinrichtung bzw. dem Transportband, auf sonstige Weisen erfolgen kann, und zwar mit und ohne gleichzeitige Positionierung des jeweiligen Teils.

Alternativ zu der voranstehend erörterten Ausführungsform ist es denkbar, dass das Zuführband das jeweilige Teil unmittelbar auf die Transporteinrichtung schiebt, wobei die Transporteinrichtung ebenfalls mit Förderelementen, beispielsweise mit Fördernocken, versehen sein kann, durch die das Teil ergriffen und weitergefördert wird. Eine adhäsive Ankopplung des Teils an die Oberfläche des Transportbandes ist ebenfalls denkbar.

Bereits zuvor ist ausgeführt worden, dass die Transporteinrichtung ein präzises Transportband umfasst. Dieses Transportband ist in vorteilhafter Weise dehnungsarm ausgeführt. Eine Ausführung aus Stahl ist insoweit von Vorteil.

Insbesondere in Bezug auf eine gleichmäßige Fördergeschwindigkeit ist es von Vorteil, wenn das Transportband schlupffrei arbeitet und dazu vorzugsweise einen formschlüssigen Antrieb umfasst. Ebenso ist es möglich, dem Transportband eine Zwangsführung des eigentlichen Bandkörpers zuzuordnen. Die Vorkehrung seitlicher Führungsleisten für den Bandkörper ist ebenfalls von Vorteil, wobei die Anlaufflächen der Führungsleisten gewölbt ausgeführt sein können, so dass die Reibungskräfte auf ein Minimum reduziert sind.

In weiter vorteilhafter Weise ist das Transportband mit einem Drehgeber ausgestattet, der wahlweise auf der Antriebs- oder Umlenkwelle oder auf der Transportbandoberfläche angeordnet ist. Die Genauigkeit eines solchen Messsystems liegt bei einem Inkrement pro μm.

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn das Transportband eine reflexionsarme Oberfläche, insbesondere eine UV-Licht absorbierende Oberfläche, hat, so dass der Hauptanteil der zur Fixierung des Drucks dienenden UV-Strahlung absorbiert und nicht etwa von der Wandoberfläche reflektiert wird.

Des Weiteren ist ein randabfallender Druck zur vollflächigen Bedruckung des Teils bzw. Substrats von Vorteil,

Entsprechend den voranstehenden Ausführungen wird das Teil über die Ausrichtstrecke hinweg positioniert, wobei sich das Teil beim Ausrichten bereits auf der Transporteinrichtung bzw. auf dem Transportband befindet. Ist das Teil hochpräzise ausgerichtet, gilt es fortan, das Teil in seiner exakten Position auf dem Transportband zu halten. Dazu umfasst das Transportband besondere Haltemittel, nämlich Haltemittel zum positionsgenauen Halten der Teile. Diese Haltemittel dürfen jedoch erst dann voll und ganz zur Wirkung kommen, wenn das Teil die Ausrichtstrecke überwunden hat und danach positionsgenau auf dem Transportband ausgerichtet ist.

Die Haltemittel können auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein. So ist es beispielsweise denkbar, dass die Haltemittel adhäsiv wirken, nämlich durch entsprechende Beschichtung des Transportbandes. So ist es beispielsweise denkbar, auf der Oberfläche des Transportbandes eine Art Gummierung ähnlich einem Moosgummi vorzusehen. Ebenso ist es denkbar, auf der Oberfläche des Transportbandes einen Feuchtigkeitsfilm zu erzeugen, durch den das flächige Teil regelrecht an der Oberfläche des Transportbandes klebt.

In ganz besonders vorteilhafter Weise arbeiten die Haltemittel mit Unterdruck. Entsprechend sind die Haltemittel als in das Transportband integriertes Saugsystem ausgeführt. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Transportband in einem solchen Falle um ein Saugband, an dem die positionierten Teile zum weiteren Transport, insbesondere zum Transport durch die Druckstation hindurch, positionsgenau festgesaugt sind.

Bereits zuvor ist darauf hingewiesen worden, dass die Haltemittel im Bereich der Ausrichtstrecke allenfalls gering wirken dürfen, damit nämlich ein leichtes Ausrichten der Teile auf dem Transportband - mit geringen Kräften - möglich ist. So ist es von Vorteil, dass über die Ausrichtstrecke hinweg ein geringerer Saugdruck erzeugt wird, als im Bereich der Druckstation. Dazu könnte der Saugdruck über die Förderstrecke hinweg allmählich zunehmen, wobei dieser Druck bzw. Unterdruck im Bereich der Druckeinrichtung bzw. der Druckstation am stärksten sein muss, damit dort nämlich die Teile positionsgenau gehalten werden.

In weiter vorteilhafter Weise ist vor der Druckstation eine Sensoreinrichtung zur De- tektion des dort ankommenden Teils vorgesehen. Dabei kann es sich um einen Detektor zur Detektion einer vorderen Kante des Teils bzw. des Substrats handeln. Ebenso ist es denkbar, dass über eine Art Bilderkennung die gesamte Kontur des Teils detektiert wird, wodurch sich eindeutig ermitteln lässt, ob eine exakte Positionierung des Teils erreicht ist. Sollte dies nicht der Fall sein, müsste ein Nachpositionieren stattfinden oder würde für dieses Teil der Druckvorgang nicht aktiviert werden.

Bei der Druckeinrichtung kann es sich grundsätzlich um jedwede Druckeinrichtungen handeln, die zum Bedrucken von Kartensubstraten geeignet sind. Im Konkreten handelt es sich dabei um eine Druckeinrichtung, die nach dem Ink-Jet-Verfahren arbeitet. Dabei umfasst die Druckeinrichtung ein Vier-Farben-Drucksystem, welches wiederum acht in Reihe angeordnete Druckmodule umfassen kann. Wird mit jeweils zwei Druckmodulen jede Grundfarbe (CMYK) abgedeckt, ist ein hinreichend gutes und schnelles Bedrucken möglich.

In weiter vorteilhafter Weise ist nach jedem Druckmodul eine Fixierungseinheit vorgesehen, wobei es sich dabei um eine UV-Freezing-Einheit handeln kann.

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Druckeinrichtung ein besonderer Lackierdrucker zum abschließenden Beschichten des bedruckten Teils nachgeordnet ist. Dadurch lässt sich eine Schutzschicht auf dem Teil bzw. Substrat unter Einbindung des erfolgten Drucks realisieren. Diese weitere Druckeinrichtung kann den zuvor genannten Druckmodulen nachgeordnet sein, und zwar als integrierte oder unabhängige Funktionseinheit.

Die gesamte Druckeinrichtung kann in einem Gehäuse oder unter einer Haube angeordnet sein. In ganz besonders vorteilhafter Weise lässt sich die Druckeinrichtung und gegebenenfalls der Lackierdrucker vertikal positionieren, nämlich einerseits zum Zwecke der Justage und andererseits zur Freigabe der Transporteinrichtung im Rahmen einer Inspektion, Wartung, Reparatur, etc.

Am Ende der Transporteinrichtung ist eine weitere übergabestelle vorgesehen. Von dort aus ist die übergabe an bzw. auf eine weitere Transporteinrichtung möglich. Ebenso ist es denkbar, dass die bedruckten Teile von dort aus in ein Sammelbehältnis fallen oder sonst wie entnommen bzw. übergeben werden.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bedrucken flächiger Teile,

Fig. 2 in einer schematischen Draufsicht die Vorrichtung aus Fig. 1 , jedoch ohne Druckeinrichtung und

Fig. 3 in einer vergrößerten Ansicht, teilweise, den Bereich der Ausrichtstrecke mit den Ausrichtmitteln der Vorrichtung aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bedrucken flächiger Teile 1 , wobei es sich hier im Konkreten um eine Vorrichtung zum Bedrucken sogenannter Plastik-Karten handelt.

Die in Fig. 1 lediglich symbolisch dargestellten Karten 1 werden über ein Depot 2 zur Verfügung gestellt. Sie gelangen über eine ein Zuführband 3 umfassende Zuführstrecke 4 auf eine Transporteinrichtung 5, die ein Transportband 6 umfasst.

Die Transporteinrichtung 5 bzw. das Transportband 6 dient zum Transport der vom Zuführband 3 übergebenen Karten 1 durch die Druckstation 7 hindurch, an die sich eine Lackierstation 8 anschließt. Die Druckstation 7 und die Lackierstation 8 sind höhenverstellbar bzw. vertikal positionierbar angeordnet.

In erfindungsgemäßer Weise sind vor der Druckstation 7 Ausrichtmittel 9 vorgesehen, die zum Ausrichten der Teile 1 auf dem Transportband 6 dienen. Der Bereich, in denen die Ausrichtmittel 9 wirken, ist nachfolgend als Ausrichtstrecke 10 bezeichnet.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung aus Fig. 1 in einer Draufsicht, jedoch ohne die Druckstation 7.

Fig. 3 zeigt im Detail die Ausrichtstrecke 10, im Verlaufe derer die Karten 1 auf dem Transportband 6 ausgerichtet werden, bevor sie zu der lediglich in Fig. 1 gezeigten Druckstation 7 gelangen und durch diese hindurchgefördert werden.

Fig. 3 zeigt teilweise das Zuführband 3, welches die Karten 1 über die Zuführstrecke 4 hinweg fördert. Im Konkreten umfasst das Zuführband 3 zwei sich ergänzende Bänder, die paarweise aus Riemen 11 , 12 gebildet sind. Die Teile bzw. Karten 1 werden im Bereich zwischen den Riemen 11 , 12 gefördert.

Am Ende der Zuführstrecke 4 werden die Karten 1 im Bereich Ausrichtstrecke 10 an das Transportband 6 übergeben. Von dort aus gelangen die Karten 1 an die Druckstation 7, die die Druckeinrichtung umfasst.

Die Ausrichtmittel 9 sind im Bereich einer vor der Druckstation 7 ausgebildeten Ausrichtstrecke 10 angeordnet, wobei die Ausrichtmittel 9 auf die Karten 1 quer zu deren Förderrichtung wirken. Die Wirkung erfolgt kraft- und formschlüssig.

Fig. 3 zeigt deutlich, dass die Ausrichtmittel 9 über eine sich über die Ausrichtstrecke 10 hinweg erstreckende seitliche Führungsleiste 13 verfügen, entlang derer die Karte 1 gefördert wird. Die Führungsleiste 13 ist durch Justagemittel 14 exakt justierbar.

Auf der der Führungsleiste 13 gegenüberliegenden Seite ist eine Positioniereinrichtung 15 vorgesehen, die die Karten 1 zumindest geringfügig gegen die Führungsleiste 13 drückt. Im Konkreten umfasst die Positioniereinrichtung 15 einen sich in Förderrichtung der Karten 1 bewegendes Positioniermittel, wobei es sich dabei im konkreten um ein elastisches Band 16 handelt, welches über endseitige Rollen 17 umgelenkt wird und somit endlos läuft. Das Band 16 ist gegenüber der Transporteinrichtung 5 um 90° gekippt und läuft somit neben der Transporteinrichtung 5, und zwar im Bereich vor der Druckstation 7. Das Band 16 dient zum positionsgenauen Fördern der Karten 1 , wobei dazu das Band 16 integrale Fördernocken 18 umfasst, die die jeweilige Karte 1 auf die Transporteinrichtung 5 bzw. auf das Transportband 6 schieben.

Das Transportband 6 ist dehnungsarm ausgeführt und ist dazu aus Stahl hergestellt. Es arbeitet schlupffrei, nämlich aufgrund eines formschlüssigen Antriebs.

In Fig. 3 ist des Weiteren angedeutet, dass das Transportband 6 als Saugband ausgeführt ist, nämlich mit Unterdruck arbeitende Haltemittel umfasst. Genauer gesagt umfasst das Transportband ein integriertes Saugsystem, welches zum positionsgenauen Ansaugen und somit zum Halten der Karten 1 dient. Die Generierung des Saugdrucks ist derart ausgelegt, dass der Saugdruck über die Förderstrecke hinweg zunimmt, so dass zu Beginn der Förderstrecke, nämlich im Bereich der Ausrichtmittel 9, ein leichtes Ausrichten der Teile 1 möglich ist. Nach dem Ausrichten sind die Karten 1 aufgrund des erhöhten Saugdrucks fest positioniert, und zwar über die gesamte Transportstrecke hinweg, insbesondere durch den Bereich der Druckstation 7 hindurch.

Das Saugsystem ist durch öffnungen 19 im Transportband 6 symbolisiert, wobei der Unterdruck über die öffnungen 19 von unterhalb des Transportbandes 6 generiert wird.

Am Ende der Transporteinrichtung 5 befindet sich eine endseitige übergabestation 20, von der aus gegebenenfalls eine übergabe auf ein weiteres Transportsystem oder das Einlagern der fertig gestellten Karten 1 möglich ist.

In Bezug auf Merkmale, die sich den Figuren nicht entnehmen lassen, sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen. Schließlich sei angemerkt, dass das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel der beispielhaften Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.