Die Erfindung betrifft eine Prozessanlage zur Prozessanwendung an einem Werkstück mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft im Weiteren ein Verfahren zur Prozessanwendung an dem Werkstück.

Bei der Bedruckung von Bauteilen insbesondere mit Ink-Jet-Druckköpfen werden zwei unterschiedliche Druckverfahren unterschieden. Zum einen werden sogenannte Singlepass-Verfahren eingesetzt, wobei das Bauteil in einer einzigen Durchfahrt unter dem Druckkopf vollständig bedruckt wird. Dabei wird somit das Druckbild in einem einzigen Durchlauf erzeugt, wobei jeder Tropfen des Druckkopfes definiert einen Bereich des Druckbilds bildet, so dass die richtige Positionierung des Tropfens auf der einen Seite deutlich wichtiger ist und andererseits schärfere Konturen dargestellt werden können, da ein Vermitteln durch statistisch positionierte Tropfen nicht stattfindet. Nachteil des Singlepass-Verfahrens ist, dass die Breite der Druckköpfe der Breite des Druckbereichs entsprechen muss und dementsprechend viel Drucktechnik verbaut werden muss.

Auf der anderen Seite gibt es das Multipass-Verfahren, wobei das Druckbild durch mehrere Drucküberfahrten aufgebaut wird, welche zusammen das beabsichtigte Druckbild erzeugen. Hierfür wird bei jeder Überfahrt nur ein Anteil des zu bedruckenden Volumens gedruckt oder die Oberfläche nur anteilig bedruckt. Vorteil des Multipass-Verfahrens ist es, dass die geometrischen Fehler beim Übertragen der Tropfen auf die Oberfläche durch mehrfache Überfahrten und das inkrementelle Drucken des Gesamtbilds verschwinden statistisch gemittelt werden, wodurch diese Fehlereinflüsse in der optischen Wahrnehmung kaschiert werden und ein gleichmäßiger Eindruck vom Druckbild entsteht, obwohl hierbei die Schärfe/Präzision als auch die Produktivität des Singlepassdrucks nicht erreicht wird. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Prozessanlage zur Prozessanwendung an einem Werkstück sowie ein Verfahren zur Prozessanwendung an den Werkstücken vorzuschlagen, welche sich durch ein neues Funktionsprinzip auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch eine Prozessanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.

Gegenstand der Erfindung ist eine Prozessanlage zur Prozessanwendung an einem Werkstück. Bei dem Prozess kann es sich insbesondere um einen Messprozess und/oder einen Fertigungsprozess handeln. Auch eine Kombination der beiden Prozessarten ist möglich. Bei dem Messprozess kann es sich beispielsweise um einen bildgestützten Messprozess auf Basis einer Kamera handeln. Insbesondere ist der Prozess als ein kontaktfreier Prozess ausgebildet. Bei dem Fertigungsprozess kann es sich beispielsweise um eine Bedruckung, eine Laserbehandlung oder dergleichen handeln.

Das Werkstück ist insbesondere als ein vereinzeltes Werkstück ausgebildet. Unter einem Werkstück kann auch ein fertiges Produkt verstanden werden, welches über den Messprozess vermessen, dokumentiert und/oder geprüft wird.

Die Prozessanlage weist eine Prozessvorrichtung zur Prozessanwendung an dem Werkstück auf. Die Prozessvorrichtung kann insbesondere einen oder mehrere Vorrichtungsmodule zur Anwendung des Prozesses aufweisen. Die Vorrichtungsmodule weisen vorzugsweise einen in Querrichtung begrenzten Anwendungsbereich auf. Bei der Bedruckung kann der Anwendungsbereich durch eine Ausdehnung eines Druckkopfes als Vorrichtungsmodul gegeben sein, bei einer Laserbehandlung kann der Anwendungsbereich durch einen Bearbeitungsbereich von einem Laserkopf als Vorrichtungsmodul gegeben sein. Bei einem bildgestützten Messprozess kann der Anwendungsbereich durch einen Sichtbereich und/oder Messbereich der Kamera gegeben sein. Insbesondere ist die Prozessanwendung als eine in einer Querrichtung der Prozessanlage ausgedehnte Prozessanwendung ausgebildet.

Die Prozessanwendung an dem Werkstück erfolgt entlang einer Vorschubrichtung, wobei das Werkstück relativ zu der Prozessvorrichtung in Vorschubrichtung bewegt wird und dabei prozessiert wird. Die Prozessanwendung erfolgt in einem Prozessbereich der Prozessanlage. Insbesondere ist der Prozessbereich unter und/oder deckungsgleich zu der Prozessvorrichtung angeordnet.

Die Prozessanlage weist eine Relativpositionierungseinrichtung zur relativen Positionierung des Werkstücks und der Prozessvorrichtung in einer Querrichtung auf. Insbesondere ist die Querrichtung senkrecht zu der Vorschubrichtung ausgerichtet. Durch die Relativpositionierungseinrichtung kann das Werkstück relativ zu der Prozessvorrichtung in der Querrichtung positioniert werden. Die Prozessanwendung des Werkstücks erstreckt sich insbesondere in Längsrichtung und Querrichtung. Insbesondere sind die in Querrichtung begrenzten Anwendungsbereiche der Vorrichtungsmodule jeweils kleiner als der Maximalbereich und/oder der Anwendungsbereich der Prozessvorrichtung in Querrichtung.

Die Prozessanlage weist eine Zuführvorrichtung zur Zuführung des Werkstücks zu der Prozessvorrichtung, insbesondere zu dem Prozessbereich, auf. Es ist vorgesehen, dass die Zuführvorrichtung ausgebildet ist, das Werkstück der Prozessvorrichtung mehrfach in einem Umlaufbetrieb entlang mindestens einer Umlaufbahn zuzuführen und insbesondere zur Prozessierung entlang der Prozessvorrichtung zu transportieren. Insbesondere durchläuft das Werkstück die Umlaufbahn im Prozessbereich mindestens zweimal, so dass die Prozessvorrichtung den Prozess an dem Werkstück mehrfach, insbesondere mindestens zweimal anwenden kann. Dabei ist es möglich, dass das Werkstück bei unterschiedlichen Umläufen eine unterschiedliche insbesondere definierte Positionierung in Querrichtung relativ zu der Prozessvorrichtung aufweist. Vorzugsweise ist die Prozessvorrichtung in Längsrichtung stationär in der Prozessanlage, insbesondere während der Prozessanwendung, angeordnet. Insbesondere bildet die Zuführvorrichtung eine Aufspannung für das Werkstück, wobei das Werkstück in der Aufspannung bei den mehrfachen Durchlaufen der Umlaufbahn eingespannt bleibt und dadurch in dem Prozessbereich für die Prozessanwendung jedes Mal lagedefiniert angeordnet und/oder definiert positioniert ist. Insbesondere wird das Werkstück in der Aufspannung lagedefiniert und/oder lagekonstant, z.B. formschlüssig gehalten.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Werkstück und insbesondere weitere Werkstücke in einer gleichen Vorschubrichtung relativ zu der insbesondere stationären Prozessvorrichtung durchgeschoben werden und nachfolgend in dem Umlaufbetrieb außerhalb des Prozessbereichs entlang der Umlaufbahn an der Prozessvorrichtung vorbeigeführt werden, um für einen zweiten oder weiteren Durchlauf relativ zu der Prozessvorrichtung wieder bereit zu stehen. Dadurch ist es möglich, dass die Prozessvorrichtung nahezu ohne Anwendungspausen die Prozessanwendung an den Werkstücken durchführen kann, solange diese auf der Umlaufbahn schnell genug wieder zurückgeführt werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Prozessanwendungsbereiche auf dem Werkstück bei den mehrfachen Prozessanwendungen in Querrichtung nebeneinander angeordnet sind. Bei dem Prozess, insbesondere bei einer Bedruckung werden diese Prozessanwendungsbereiche als Single-Pass-Bereiche bezeichnet. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Prozessanwendungsbereiche auf dem Werkstück bei den mehrfachen Prozessanwendungen in Querrichtung zumindest abschnittsweise überlappend angeordnet sind. Bei dem Prozess, insbesondere bei einer Bedruckung werden diese Prozessanwendungsbereiche als Multi-Pass- Bereiche bezeichnet

Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Relativpositionierungseinrichtung ausgebildet, die Prozessvorrichtung in Querrichtung zu verfahren, um die relative Positionierung der Werkstücke der Prozessvorrichtung in Querrichtung zu erreichen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Aktorik für die Relativpositionierungseinrichtung nur an einer Position und/oder nur einfach, nämlich zur Verschiebung der Prozessvorrichtung vorgesehen sein muss. Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Relativpositionierungseinrichtung ausgebildet, das Werkstück in Querrichtung zu verfahren, um die relative Positionierung des Werkstücks und der Prozessvorrichtung zu erreichen. Die Prozessvorrichtung ist in der Querrichtung bevorzugt stationär ausgebildet. Insbesondere bei einem sehr hohen und möglicherweise nahezu lückenlosen Durchsatz von Werkstücken in dem Prozessbereich hat dies den Vorteil, dass die Werkstücke bereits in der gewünschten Relativposition in Querrichtung relativ zur Prozessvorrichtung liegen und ggf. nur die Prozessparameter der Prozessvorrichtung entsprechend dem Werkstück eingestellt werden müssen. Dies ist üblicherweise sehr schnell umsetzbar, so dass die Durchsatzrate der Prozessanlage hoch sein kann. Muss dagegen die Prozessvorrichtung in Querrichtung verfahren werden, so muss diese gegebenenfalls bei einem hohen Durchsatz und bei einer sehr individuellen Prozessanwendung der Werkstücke für jedes Werkstück versetzt werden, so dass zumindest ein ausreichender Abstand der Werkstücke zueinander eingehalten werden muss, damit die Prozessvorrichtung rechtzeitig in Querrichtung positioniert werden kann.

Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist die Zuführvorrichtung mindestens eine Werkstückaufnahme insbesondere als Aufspannung zur Aufnahme des Werkstücks in dem Umlaufbetrieb auf. Durch die Werkstückaufnahme ist sichergestellt, dass das Werkstück definiert, insbesondere lagedefiniert, aufgenommen ist und auch nach dem Durchlaufen der Umlaufbahn lagerichtig und/oder definiert der Prozessvorrichtung zugeführt werden kann. Für eine flexible Nutzung der Prozessanlage kann vorgesehen sein, dass die Werkstückaufnahme auswechselbar ausgebildet ist und/oder dass die Zuführvorrichtung einen Werkstückträger zur Aufnahme der Werkstückaufnahme aufweist. Auf diese Weise kann die Zuführvorrichtung in einfacher Weise für andere Werkstücke umgebaut werden.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Zuführvorrichtung mindestens ein Shuttle auf, wobei die Werkstückaufnahme durch das Shuttle getragen ist. Der Shuttle kann auch mehrere Werkstückaufnahmen aufweisen. Insbesondere wird das Shuttle auf dem zuvor beschriebenen Werkstückträger angeordnet. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Shuttle in dem Umlaufbetrieb entlang der Umlaufbahn, insbesondere an Endpunkten der Umlaufbahn, einschleusbar und/oder ausschleusbar. Auf diese Weise kann ein vollständig prozessiertes Werkstück auf dem Shuttle aus der Umlaufbahn ausgeschleust werden und ein neues Shuttle mit einem neuen Werkstück in die Umlaufbahn eingeschleust werden. Mit der Verwendung von einem Shuttle kann eine Bestückung der Zuführvorrichtung mit Werkstücken sehr schnell erfolgen.

Solange das Werkstück oder der Werkstückaufnahme auf dem Shuttle aufgenommen ist, kann der Prozess in mehreren Umläufen auf das Werkstück angewendet werden, wobei die einzelnen Prozessanwendungsvorgänge in ihrer Positionierung präzise definiert zueinander realisiert werden können.

Bei einer bevorzugten Alternative der Erfindung ist eine Werkstückaufnahme mit Bauteil, das Shuttle oder das Bauteil selbst in dem Umlaufbetrieb entlang der Umlaufbahn, insbesondere an Endpunkten der Umlaufbahn, einschleusbar und/oder ausschleusbar. Auf diese Weise kann ein Werkstück nach der Prozessanwendung aus der Umlaufbahn ausgeschleust werden und ein neues Werkstück in die Umlaufbahn eingeschleust werden. Auch hierbei ist das Werkstück in der Werkstückaufnahme auch bei mehreren Durchläufen stets lagedefiniert gehalten.

Alternativ oder ergänzend weist die Zuführvorrichtung mindestens einen Schleusabschnitt auf, wobei der Schleusabschnitt als Einschleusabschnitt zum Einschleusen und/oder als ein Ausschleusabschnitt zum Ausschleusen von der Werkstückaufnahme, dem Bauteil, dem Werkstückträger und/oder von dem Shuttle etc. ausgebildet ist. Der Schleusabschnitt ist insbesondere außerhalb der Umlaufbahn angeordnet und/oder verlängert die Umlaufbahn, so dass ein Einschleusen und/oder Ausschleusen die Umlaufbahn nicht blockiert. Beispielsweise können auf der Umlaufbahn weitere Werkstücke verfahren und prozessiert werden, während ein Werkstück in dem Schleusabschnitt eingeschleust und/oder ausgeschleust wird. Die Schleusabschnitte können insbesondere in Verlängerung zu der Umlaufbahn in Vorschubrichtung und/oder in Längsrichtung angeordnet und/oder ausgerichtet sein. Insbesondere wird das Werkstück in dem Schleusenabschnitt in die Zuführvorrichtung lagedefiniert eingeschleust und/oder ausgeschleust so, so dass dieses in dem Schleusabschnitt der Zuführvorrichtung lagedefiniert insbesondere für den Umlaufbetrieb oder aus dem Umlaufbetrieb angeordnet ist.

Bei einer bevorzugten konstruktiven Weiterbildung der Erfindung ist die Relativpositionierungseinrichtung als eine Stellachse zur Verschiebung des Werkstücks in Querrichtung ausgebildet. Durch die Stellachse ist das Werkstück sehr genau in der Querrichtung zu positionieren. Die Stellachse wird insbesondere mit dem Werkstück, insbesondere von dem Shuttle mitgeführt. Die Stellachse kann das Werkstück mittelbar oder unmittelbar verschieben. Bei einer unmittelbaren Verschiebung wirkt die Stellachse auf das Werkstück. Bei einer mittelbaren Verschiebung kann die Stellachse die Werkstückaufnahme, insbesondere unmittelbar oder mittelbar verschieben. Bei der mittelbaren Verschiebung wirkt die Stellachse unmittelbar auf die Werkstückaufnahme. Bei einer mittelbaren Verschiebung kann die Stellachse den Werkstückträger und/oder das Shuttle verschieben.

Bei einer bevorzugten konstruktiven Weiterbildung der Erfindung weist die Zuführvorrichtung mindestens eine erste Umlaufeinrichtung mit einer Vorschublinearachse zur Bewegung der Werkstückaufnahme und/oder des Werkstücks und/oder des Shuttles und/oder des Werkstückträgers entlang der Längsrichtung und/oder der Vorschubrichtung der Umlaufbahn auf. Durch die Verwendung der Vorschublinearachse wird erreicht, dass das Werkstück über die Werkstückaufnahme und/oder über das Shuttle und/oder über den Werkstückträger entlang der Längsrichtung zum einen mit einer präzisen Vorschubgeschwindigkeit und zum anderen mit einer geringen seitlichen Toleranz in Querrichtung geführt werden kann. Dies erlaubt es, dass eine hochpräzise Prozessanwendung an dem Werkstück erfolgen kann. Vorzugsweise befördert die erste Umlaufeinrichtung und/oder jede Umlaufeinrichtung genau einen Werkstückträger und/oder genau eine Werkstückaufnahme. Um einen Durchlauf zu erhöhen können mehrere derartige Umlaufeinrichtungen vorhanden sein, die jeweils einen Werkstückträger bzw. eine Werkstückaufnahme transportieren. Die entsprechenden Werkstücke können der Prozessvorrichtung in schneller Abfolge, insbesondere sogar lückenlos zugeführt werden.

Der Schleusabschnitt kann bei der Vorschublinearachse als eine Verlängerung der Vorschublinearachse ausgebildet sein, wobei die Verlängerung über den Linearachsenbereich der Umlaufbahn insbesondere in Vorschubrichtung und/oder Längsrichtung hinausreicht. Beispielsweise weist eine derartige Vorschublinearachse einen Verlängerungsabschnitt auf, welcher eine Länge insbesondere in Vorschubrichtung und/oder Längsrichtung um mindestens eine Werkstücklänge, vorzugsweise um mindestens zwei Werkstücklängen und im Speziellen um mindestens drei Werkstücklängen aufweist, um den Schleusabschnitt zu bilden. Auf diese Weise ist es möglich das Einschleusen und Ausschleusen von dem Werkstück etc. außerhalb von der Umlaufbahn umzusetzen.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die mindestens erste Umlaufeinrichtung eine Hilfsaktorik zur Manipulation des Werkstücks auf, wobei die Hilfsaktorik so ausgebildet ist, dass diese die Werkstückaufnahme und/oder das Werkstück und/oder das Shuttle und/oder den Werkstückträger bei einer Prozessfahrt entlang der Umlaufbahn in dem Prozessbereich anordnet und bei einer Rückfahrt entlang der Umlaufbahn, insbesondere in Gegenrichtung zu der Bedruckungsfahrt, in einem Rückfahrbereich außerhalb des Prozessbereichs anordnet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass es im Umlaufbetrieb zu keiner Kollision mit nachfolgenden Werkstücken kommen kann.

Für die Ausbildung der Hilfsaktorik kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Werkstück durch die Hilfsaktorik in der Höhe oder seitlich versetzt wird und somit beispielsweise unter der Prozessvorrichtung oder über der Prozessvorrichtung und/oder unter dem Prozessbereich oder über dem Prozessbereich zurückgefahren wird. Beispielsweise ist die Hilfsaktorik dann als eine Höhenlinearachse ausgebildet, welche so ausgelegt ist, dass diese die präzise Anordnung des Werkstücks relativ zu der Prozessvorrichtung unterstützt.

Alternativ hierzu kann das Werkstück durch die Hilfsaktorik auch weggeschwenkt werden, so dass das Werkstück bei der Rückfahrt nicht durch den Prozessbereich durchgeführt wird. In diesem Fall ist die Hilfsaktorik als eine Schwenkachse ausgebildet, welche so ausgelegt ist, dass diese die präzise Anordnung des Werkstücks relativ zu der Prozessvorrichtung unterstützt.

Die Hilfsaktorik kann als eine aktive Hilfsaktorik ausgebildet sein, so dass diese beispielsweise elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch betrieben wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein das die Hilfsaktorik passiv ausgebildet ist und z.B. mechanisch über Zwangsbahnen umgesetzt ist.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das Werkstück im Umlaufbetrieb stets lagedefiniert gehalten. Es wird so in seiner Position und Orientierung über die Prozessanwendung mit mehrfachen Durchläufen definiert gehalten und/oder in Bezug zum Prozessmodul und/oder zu der Prozessvorrichtung und optionalen Verstellsystemen zwischen Shuttle und Prozessmodul geführt. Die Lagedefinition erfolgt durch eine toleranzarme oder toleranzfreie reibschlüssige, z.B. im Rahmen eines Vakuumgreifers, formschlüssige, z.B. im Rahmen einer Vorrichtung oder Bauteilaufnahme oder über eine achskontrollierte Position des Werkstücks während des Umlaufbetriebs, z.B. über eine Quer-Verstellachse und oder geeignete Sensorik zum Einregeln einer angestrebten Werkstückposition.

Es ist besonders bevorzugt, dass die Prozessvorrichtung in der Querrichtung unterschiedliche Prozesseigenschaftsbereiche aufweist. Die Prozesseigenschaftsbereiche können sich durch unterschiedliche Prozesse auszeichnen, so können in der Querrichtung beispielsweise Mess- und/oder Fertigungsprozesse umgesetzt werden. Die Prozesseigenschaftsbereiche können sich jedoch auch durch Unterschiede in den Parametern der Prozesse unterscheiden. Die unterschiedlichen Prozesseigenschaftsbereiche können durch unterschiedliche Prozessmodule umgesetzt werden.

Besonders bevorzugt ist die Prozessanlage als eine Druckanlage zum Bedrucken von dem Werkstück ausgebildet.

Bei der Bedruckung kann es sich um eine dekorative Bedruckung, wie zum Beispiel ein Bild, ein Muster oder eine sonstige Oberflächenbedruckung handeln. Alternativ handelt es sich bei der Bedruckung um einen funktionalen Druck, um beispielsweise elektrisch leitende und/oder elektrisch aktive Schichten auf das Werkstück aufzubringen.

Das Werkstück kann eine beliebige Größe aufweisen, so kann vorgesehen sein, dass das Werkstück klein ausgebildet ist, wie zum Beispiel mit einer Maximalausdehnung von kleiner als 5 cm, oder als großes Werkstück, wie z.B. mit einer Maximalausdehnung größer als 1 m, ausgebildet ist. Handelt es sich um flächige ebene Bauteile, so kann vorgesehen sein, dass das Bauteil mit einer Fläche größer als 0.1 m ² , insbesondere größer als 2 m ² und im Speziellen größer als 2,5 m ² ausgebildet ist. bis zu 3 m ² ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend ist das Bauteil kleiner als 10 m ² , insbesondere kleiner als 7 m ² , kleiner als 5 m ²

Die Bedruckungsanlage weist eine Druckvorrichtung als Prozessvorrichtung zur Bedruckung und/oder für einen Druckprozess als Prozessanwendung der Werkstücke auf. Die Druckvorrichtung kann insbesondere einen oder mehrere Druckköpfe als Prozessmodule aufweisen. Insbesondere weist die Druckvorrichtung, im Speziellen die Druckköpfe, jeweils Druckdüsen zur Ausgabe von einer flüssigen Drucktinte auf. Die Drucktinte ist zum Beispiel als eine Farbetinte und/oder als eine funktionale Tinte, welche zum Beispiel elektrisch leitfähige und/oder aktiv ist, ausgebildet. Der Druckprozess ist insbesondere als ein Tintenstrahldruckprozess, im Speziellen als ein Ink-Jet-Druckprozess, z.B. als DOD-Druckprozess (Drop on Demand) oder elektrostatische Druckköpfe, ausgebildet.

Ein besonders großer Nachteil bei dem Multipass-Prozess ist es, dass ein Druckkopf zum Bedrucken über ein Bauteil geführt wird, nachfolgend abgebremst wird, quer versetzt wird und dann in Gegenrichtung wieder über das Bauteil geführt wird. Dies führt dazu, dass zum einen für jede Überfahrt des Druckkopfes über das Bauteil ein Richtungswechsel des Druckkopfs stattfindet und zum anderen der Druckkopf soweit über das Bauteil verfahren werden muss, dass angeschlossene Hilfseinrichtungen an dem Druckkopf, wie zum Beispiel Aushärtelampen für die Drucktinte ebenfalls vollständig über das Bauteil gefahren werden. Ferner ist es zu berücksichtigen, dass der Druckkopf nach jedem Überfahren zunächst einen Abbremsweg und nach dem Richtungswechsel einen Beschleunigungsweg benötigt, bevor dieser mit konstanter Geschwindigkeit über das Bauteil gefahren werden kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Druckanlage für eine Multipassbedruckung der Werkstücke geeignet und/oder ausgebildet ist.

Durch die Zuführvorrichtung und insbesondere die gleichbleibende Aufspannung des Werkstücks während der Umläufe wird erreicht, dass die kritische Positionsänderung in Querrichtung definiert stattfindet und/oder insbesondere präzise im Maßstab der Druckauflösung möglich ist. Dies können beispielweise Förderbänder nicht leisten, da die Fehlereinflüsse in Bezug auf die Position zu groß wären.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prozessanwendung mit der Prozessanlage, wie diese zuvor beschrieben wurde, wobei diese ausgebildet ist, in einem Umlaufbetrieb das Werkstück der Prozessvorrichtung mehrfach entlang mindestens einer Umlaufbahn zuzuführen und zu prozessieren. Es ist vorgesehen, dass auf das Werkstück mindestens ein Multipassbereich prozessiert, insbesondere aufgedruckt wird.

Es ist dabei eine generelle Überlegung, dass sowohl der Singlepass-Prozess als auch der Multipass-Prozess bei beliebigen Prozessen, insbesondere bei dem Druckprozess, eigene Vorteile aufweisen, wobei jedoch die Vorteile der beiden unterschiedlichen Prozesse durch unterschiedliche Aufbauten der zugehörigen Anlagen begründet sind. Insbesondere wird das Werkstück unter optionaler Zwischenschaltung der Werkstückaufnahme, des Shuttles, des Werkstückträgers, der Stellachse und/oder der Vorschublinearachse hoch genau relativ zu der Prozessvorrichtung positioniert und verfahren, so dass die Prozessanlage in dieser Ausgestaltung auch qualitativ hochwertige Singlepass-Bereiche auf dem Werkstück ermöglicht. So wird auch eine hybride Variante möglich, die eine Kombination von Singlepass und Multipass in einer Bauteiloberfläche des Werkstücks ermöglicht.

Bei dem Druckprozess werden Bildbereiche oder Bildstrukturen, die mit den Eigenschaften eines Single-Pass-Drucks realisiert werden und zum anderen Bereiche oder auch überlappende Bereichen, die mit den Eigenschaften eines Multi-Pass- Drucks bedruckt werden. Dies schafft die Möglichkeit Qualitätseigenschaften beider Prozesse selektiv im Druckbild zu nutzen, um für Drucke Qualität vs. Produktivität gezielt auf die spezifischen Anforderungen zuzuschneiden.

Somit ist es beispielsweise möglich, dass in Querrichtung unterschiedliche Farbbereiche, Auflösungsbereiche für die Druckauflösung, Drucktintenbereiche, Tropfengrößen etc. angeordnet sind oder mit entsprechend unterschiedlichen Einstellungen betrieben werden.

Alternativ oder ergänzend können in der Querrichtung, insbesondere zwischen den Prozesseigenschaftsbereichen eine oder mehrere Prozesslückenbereiche, insbesondere Drucklückenbereiche in der Prozessvorrichtung angeordnet sein, so dass in der Querrichtung prozessfreie Bereiche vorgegeben sind.

Somit kann das Werkstück in mehreren Durchläufen durch den jeweiligen Druckeigenschaftsbereich/Prozesseigenschaftsbereich durchgefahren werden, welcher für den Prozess, insbesondere die Bedruckung benötigt wird. Die Auswahl des Prozesseigenschaftsbereichs erfolgt durch die relative Positionierung des Werkstücks oder des Prozesskopfs in der Querrichtung.

Optional ergänzend kann auf dem Werkstück mindestens ein Multipassbereich als auch mindestens ein Singlepassbereich prozessiert, insbesondere aufgedruckt werden. Beispielsweise kann der Multipassbereich und der Singlepassbereich nebeneinander und/oder lateral versetzt in Querrichtung, insbesondere beabstandet voneinander, angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass durch die Prozessanlage ein Schichtaufbau prozessiert, insbesondere gedruckt wird, wobei der Schichtaufbau unterschiedliche Schichten zum Beispiel mit unterschiedlichen Prozessergebnissen, insbesondere Drucktinten aufweist und wobei die unterschiedlichen Schichten mindestens einen Singlepassbereich als eine Schicht und mindestens einen Multipassbereich als eine Schicht aufweisen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Prozesses weist einer der Prozesseigenschaftsbereiche eine erste Prozesseigenschaft und ein anderer Prozesseigenschaftsbereich eine zweite, von der ersten Prozesseigenschaft abweichende Prozesseigenschaft auf. Es ist vorgesehen, dass in dem Multipassbereich eine Bedruckung mit der ersten und mit der zweiten Prozesseigenschaft erfolgt. Somit muss die erste und die zweite Prozesseigenschaft nicht auf einer gemeinsamen Prozessbahn entlang der Verschieberichtung von der Prozessanlage bereitgestellt werden, sondern es kann im Multipass-Betrieb zunächst der Multipassbereich mit der ersten Prozesseigenschaft prozessiert werden, nachfolgend das Werkstück in Querrichtung versetzt werden, so dass das Werkstück in dem zweiten Prozesseigenschaftsbereich mit der zweiten Prozesseigenschaft in dem gleichen Multipassbereich bedruckt wird.

Beispielsweise ist die erste und/oder die zweite Prozesseigenschaft als Druckeigenschaft ausgebildet, wobei die Druckeigenschaft eine Tropfengrößenauswahl für die Drucktinte umfasst. Insbesondere umfasst die jeweilige Tropfengrößenauswahl eine begrenzte Anzahl an unterschiedlichen Tropfengrößen. Beispielsweise wird die Tropfengröße in einem 2-Bit Wert festgelegt, so dass die erste Druckeigenschaft drei Tropfengrößen und die zweite Druckeigenschaft drei Tropfengrößen von jeweils der gleichen Drucktinte umfasst. Die Tropfengrößen der ersten und der zweiten Druckeigenschaften sind unterschiedlich ausgebildet. Auf diese Weise kann in dem Multipass-Bereich auf eine größere Anzahl, unterschiedlicher Tropfengrößen, für dieses Beispiel nämlich sechs Tropfengrößen zurückgegriffen werden. Hierdurch ist es möglich, zum Beispiel eine Graustufe mit einer höheren Auflösung hinsichtlich des Kontrasts umzusetzen, da eine größere Anzahl von Tropfengrößen zur Auswahl steht.

Alternativ oder ergänzend kann neben oder ergänzend der Einflüsse der Dosiertechnik, auch die Druckgeschwindigkeit und/oder die Verlaufszeit pro Durchfahrt variiert werden

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eine Prozessanlage ausgebildet als eine Druckanlage als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in seitlicher Ansicht;

Figuren 2 a, b, c, d die Prozessanlage in der Figur 1 in Draufsicht;

Figuren 3 a, b verschiedene bedruckte Werkstücke aus der Prozessanlage der vorhergehenden Figuren;

Figur 4 eine schematische Draufsicht von vorne eines

Ausführungsbeispiels der Prozessanlage der vorhergehenden Figuren.

Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Blockdarstellung eine Prozessanlage 1 ausgebildet als eine Druckanlage zur Bedruckung von einem Werkstück 2 als eine Prozessanwendung an dem Werkstück 2. Die Prozessanlage 1 weist eine Prozessvorrichtung 3 ausgebildet als eine Druckvorrichtung auf, welche die Bedruckung des Werkstücks 2 ermöglicht. Die Druckvorrichtung ist insbesondere als eine Ink-Jet-Druckvorrichtung ausgebildet und/oder arbeitet nach dem Tintenstrahlprinzip. Die Druckvorrichtung verwendet Drucktinte, welche bei der Bedruckung auf das Werkstück 2 aufgebracht wird, wobei die Drucktinte z.B. als eine Farbtinte ausgebildet sein kann, um insbesondere Druckbilder und/oder Dekore zu erzeugen, oder als eine funktionale Tinte ausgebildet sein, um zum Beispiel elektrisch leitende und/oder aktive Schichten oder andere funktionale Schichten auf dem Werkstück 2 als Bedruckung zu erzeugen.

In der Prozessanlage 1 wird das Werkstück 2 entlang einer Vorschubrichtung V in einem Prozessbereich 4 ausgebildet als Druckbereich der Prozessvorrichtung 3 durchtransportiert und dabei bedruckt.

Zur Erzeugung der Bewegung des Werkstücks 2 entlang der Vorschubrichtung V weist die Prozessanlage 1 eine Zuführvorrichtung 5 ausgebildet als Druckzuführvorrichtung auf, welche das Werkstück 2 in dem Prozessbereich 4 in diesem Ausführungsbeispiel unter der Prozessvorrichtung 3 transportiert. Insbesondere soll das Werkstück 2 mindestens zweimal durch den Prozessbereich 4 und/oder entlang der Prozessvorrichtung 3 zum Prozessieren und/oder Bedrucken durchgefahren werden. Deshalb ist die Zuführvorrichtung 5 ausgebildet, das Werkstück 2 in einem Umlaufbetrieb entlang einer Umlaufbahn 6 der Prozessvorrichtung 3 zuzuführen. Die Umlaufbahn 6 ist als eine geschlossene Umlaufbahn 6 ausgebildet, so dass der Umlaufbetrieb erreicht werden kann.

In der Figur 1 ist das Werkstück 2 zweifach dargestellt, wobei dieses in Vorschubrichtung V für eine Bedruckungsfahrt als Prozessfahrt mit durchgezogene Linie gezeigt ist und nach der Prozessvorrichtung 3 mit gestrichelter Linie gezeigt ist, um zu illustrieren, dass das gleiche Werkstück 2 entlang der Umlaufbahn 6 bei einer Rückfahrt entlang der Umlaufbahn 6 in Gegenrichtung zu der Prozessfahrt als Bedruckungsfahrt zurückgeführt wird. Bei der Rückfahrt wird das Werkstück 2 außerhalb des Prozessbereichs 4 entlang der Umlaufbahn 6 zurücktransportiert. Damit ist es möglich, das Werkstück 2 mehrfach, insbesondere mindestens zweimal in dem Umlaufbetrieb der Prozessvorrichtung 3 zur Bedruckung kollisionsfrei zuzuführen.

Die Prozessanlage 1 weist eine Relativpositionierungseinrichtung 7 auf, wobei die Relativpositionierungseinrichtung 7 zur relativen Positionierung des Werkstücks 2 und der Prozessvorrichtung 3 in einer Querrichtung Q ausgebildet ist. Die Querrichtung Q ist insbesondere gewinkelt, im Speziellen senkrecht zur Vorschubrichtung V ausgerichtet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Relativpositionierungseinrichtung 7 ausgebildet, das Werkstück 2 in Querrichtung Q zu verschieben, wobei die Prozessvorrichtung 3 in Querrichtung Q im Bedruckungsbetrieb bevorzugt stationär ausgebildet ist. Die Verschiebung des Werkstücks 2 in Querrichtung Q wird insbesondere außerhalb des Prozessbereichs 4 durchgeführt.

Die Figuren 2 a bis 2 d zeigen jeweils eine schematische Draufsicht auf die Prozessanlage 1 im Bereich der Prozessvorrichtung 3. Das Werkstück 2 wird durch die Relativpositionierungseinrichtung 7 in der Querrichtung Q auf eine gewünschte Position verschoben und nachfolgend in Vorschubrichtung V unter der Prozessvorrichtung 3 durchgefahren. Damit ist es möglich, dass das Werkstück 2 unterschiedliche Prozesseigenschaftsbereiche 8 a, b, c, d als Druckeigenschaftsbereiche der Prozessvorrichtung 3 passiert und das Werkstück 2 in unterschiedlichen Prozesseigenschaftsbereichen 8 a, b, c, d bearbeitet wird. Soweit Bereiche auf dem Werkstück 2 bei dem mehrfachen Durchfahren des Druckbereichs 4 mehrfach prozessiert werden, entspricht dieses Vorgehen einem Multipass-Verfahren und es werden Multipassbereiche gebildet. Es ist jedoch auch möglich, dass das Werkstück 2 nur einfach bedruckt wird, so dass ein Singlepass-Verfahren durchgeführt und auf dem Werkstück ein Singlepassbereich gebildet wird. Es ist auch möglich, dass bei einem ersten Durchgang zunächst Zebrastreifen als Prozessbereiche aufgebracht werden und die unbedruckten und/oder unprozessierten Streifen in einem weiteren Durchgang und/oder Umlauf bedruckt bzw. prozessiert werden. Dies kann auch mit den gleichen Druckeigenschaften bzw. Prozesseigenschaften durchgeführt werden.

Die Prozesseigenschaftsbereiche 8 a, b, c, d können als unterschiedliche Bereiche auf einem gemeinsamen Prozessmodul, z.B. ausgebildet als Druckkopf ausgebildet sein, alternativ oder ergänzend können die Prozesseigenschaftsbereiche 8 a, b, c, d auch mehreren Prozessmodulen, insbesondere Druckköpfen zugeordnet werden, insbesondere kann jedem Prozesseigenschaftsbereich 8 a, b, c, d ein eigenes Prozessmodul, insbesondere Druckkopf in der Prozessvorrichtung 3 zugeordnet sein.

Die Prozesseigenschaftsbereiche 8 a, b, c, d können sich beispielsweise durch unterschiedliche Drucktinten, unterschiedliche Auflösungen oder andere Düsenparameter und/oder Druckkopfparameter unterscheiden. Durch die Möglichkeit der relativen Positionierung des Werkstücks 2 zu der Prozessvorrichtung 3 in der Querrichtung Q ist es möglich, selektiv einen Prozesseigenschaftsbereich 8 a, b, c, d auszuwählen, welcher entsprechende Prozesseigenschaften aufweist, welche für die Bedruckung benötigt werden.

Die Figur 2 a zeigt ein Ausführungsbeispiel, wobei die Prozessvorrichtung 3 z.B. vier Prozesseigenschaftsbereiche 8 a, b, c, d aufweist, welche sich in Querrichtung Q lückenlos aneinanderreihen. In der Figur 2 b ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei die Prozessvorrichtung 3 weniger Prozesseigenschaftsbereiche 8 a, b, c umfasst und dafür ein Prozesslückenbereich 9 in Querrichtung Q aufweist, welcher zwischen zwei Prozesseigenschaftsbereichen 8 b und 8 c angeordnet ist. Soweit das Werkstück 2 durch den Prozesslückenbereich 9 durchgeführt wird, kann in diesem Querbereich keine Prozessierung, insbesondere Bedruckung erfolgen. Dieser Querbereich kann in einem nächsten Umlauf bedruckt und/oder prozessiert werden.

In der Figur 2 c ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei die Prozesseigenschaftsbereiche 8 a, b, c, d in Querrichtung Q derart voneinander beabstandet sind, dass jeweils ein Prozesslückenbereich 9 dazwischen angeordnet ist. Damit ist es möglich, zunächst einen Zebrastreifen zu prozessieren, insbesondere zu drucken und nachfolgend in mindestens einem weiteren Umlauf die unprozessierten/unbedruckten Bereiche zu prozessieren/bedrucken.

In der Figur 2 d ein Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei die Ausdehnung des Werkstücks 2 in Querrichtung Q größer ist als die Ausdehnung des einzigen Prozesseigenschaftsbereichs 8 a. Aus dieser Darstellung ist ein weiterer Vorteil der Druckanlage 1 zu entnehmen, da für die Prozessierung des breiteren Werkstücks 2 nicht eine Prozessvorrichtung 3 benötigt wird, welche - wie beim Singlepass-Verfahren üblich - mindestens die gleiche Prozessbreite, insbesondere Druckbreite aufweist, sondern es kann ein Prozessvorrichtung 3 gewählt werden, welche einen in Querrichtung Q deutlich kleineren Prozessbereich aufweist. Betrachtet man beispielsweise, dass die Druckköpfe der Prozessvorrichtung 3 ein kostentreibender Faktor in der Herstellung der Prozessanlage 1 ist, führt die Möglichkeit des Verfahrens mit mehreren Umläufen zu einer deutlichen Reduzierung der Anlagenkosten.

Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Druckbreite und/oder der Prozessbereich der Prozessvorrichtung 3 in Querrichtung schmaler als das Werkstück 2 ausgebildet sein und die Prozessvorrichtung 3 mehrere lückenlos und/oder mit einem oder mehreren Prozesslückenbereichen 9 oder Drucklückenbereiche versehen sein. Die Figur 3 a zeigt eine beispielhafte Draufsicht auf das Werkstück 2, wobei durch die Prozessanlage 1 ein Multipassbereich 10 und zwei Singlepassbereiche 11 auf das Werkstück 2 prozessiert sind. Insbesondere ist einer der Singlepassbereiche 11 beabstandet zu dem Multipassbereich 10 und/oder dem anderen Singlepassbereich 11 angeordnet.

Die Figur 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Werkstück 2, wobei die Singlepassbereiche 11 und die Multipassbereiche 10 als Schichten übereinander ausgebildet sind. Beispielsweise kann auf diese Weise eine funktionale Bedruckung des Werkstücks 2 umgesetzt werden, wobei die Auswahl an Multipassbereichen 10 und Singlepassbereichen 11 den technischen Notwendigkeiten entspricht.

Die Figur 4 zeigt in einer schematischen Draufsicht von vorne die Prozessanlage 1 mit der Prozessvorrichtung 3 sowie der Zuführvorrichtung 5. Die Zuführvorrichtung 5 weist eine Mehrzahl an Umlaufeinrichtungen 12 a, b, c, d, in diesem Beispiel vier Umlaufeinrichtungen 12 a, b, c, d, auf. Die Umlaufeinrichtungen 12 a, b, c, b weisen jeweils eine Vorschublinearachse 13 a, b, c, d auf, um das Werkstück 2 in Vorschubrichtung V für die Prozessfahrt bzw. in Gegenrichtung für die Rückfahrt zu bewegen.

Jeder der Umlaufeinrichtungen 12 a, b, c, d weist einen Werkstückträger 1 a, b, c, d auf, auf dem das jeweilige Werkstück 2 angeordnet/anordenbar ist. Bevorzugt ist das Werkstück 2 in einer Werkstückaufnahme 15 a, b, c, d angeordnet, um dieses für das mehrmalige Durchfahren im Umlaufbetrieb lagedefiniert zu positionieren. Insbesondere ist das Werkstück 2 in der Werkstückaufnahme 15 a, b, c, d formschlüssig und/oder fest und/oder unverrückbar in Querrichtung Q und/oder in Verschieberichtung V angeordnet. Die Werkstückaufnahme 15 a, b, c, d kann unmittelbar auf den Werkstückträger 14 a, b, c, d angeordnet sein. Alternativ hierzu befindet sich die Werkstückaufnahme 15 a, b, c, b auf einem Shuttle 16 a, b, c, d, welches lösbar auf dem Werkstückträger 14 a, b, c, d angeordnet ist, so dass das jeweilige Shuttle 16 a, b, c, d in einfacher Weise aus dem Umlaufbetrieb eingeschleust und ausgeschleust werden kann, um den Werkstückwechsel zu beschleunigen. Die Umlaufeinrichtungen 12 a, b, c, d weisen jeweils eine Hilfsaktorik 17 a, b, c, d zur Manipulation des Werkstücks 2 und/oder des Werkstückträgers 14 a, b, c, d auf, so dass bei der Prozessfahrt entlang der Umlaufbahn 6 das Werkstück 2 und/oder der Werkstückträger 14 a, b, c, d in dem Druckbereich 4 und bei einer Rückfahrt entlang der Umlaufbahn 6 in Gegenrichtung zu der Prozessfahrt außerhalb des Prozessbereichs 4 angeordnet ist.

Bei den Umlaufeinrichtungen 12 a, b sind die Hilfsaktoriken 17 a, b als Höhenlinearachsen zur Höhenverstellung ausgebildet. Die Vorschublinearachsen 13a, b sind gegenüberliegend angeordnet, so dass die Werkstückträger 14a, b höhenversetzt im Umlaufbetrieb arbeiten können.

Die Hilfsaktoriken 17 c, d der Umlaufeinrichtungen 12 c, d sind als Schwenkachsen ausgebildet, welche den Werkstückträger 14 c, d aus dem Kollisionsbereich des Prozessbereichs 4 bei der Rückfahrt herausschwenken können. Die gezeigten vier Werkstückträger 14 a, b, c, d können somit in beliebiger Reihenfolge nacheinander durch den Prozessbereich 4 durchgeführt und in der Rückfahrt mit dem Werkstück 2 entlang der Umlaufbahn 6 kollisionsfrei zurückgeführt werden.

Insbesondere weist jede Umlaufeinrichtung 12 a, b, c, d genau einen Werkstückträger 14 a, b, c, d auf. Die Relativpositionierungseinrichtung 7 kann in den Umlaufeinrichtungen 12 a, b, c, d beliebig ausgebildet sein, so kann diese den Werkstückträger 14 a, b, c, d verschieben, das Shuttle 16 a, b, c, d verschieben, die Werkstückaufnahme 15 a, b, c, d verschieben oder unmittelbar das Werkstück 2 verschieben.

Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die dargestellte Prozessanlage 1 andere Prozessanwendungen, wie z.B. Messprozess, Laserprozesse, durchführen, wobei die Prozessmodule entsprechend als Messmodule, Fertigungsmodule etc. bzw. die die Prozesseigenschaftsbereich 8a, b, c, d als Messbereiche, Fertigungsbereiche etc. ausgebildet sind. Bezugszeichenliste

1 Druckanlage

2 Werkstück

3 Druckvorrichtung

4 Druckbereich

5 Zuführvorrichtung

6 Umlaufbahn

7 Relativpositionierungseinrichtung

8 a, b, c, d Druckeigenschaftsbereiche

9 Drucklückenbereich

10 Multipassbereich

11 Singlepassbereich

12 a, b, c, d Umlaufeinrichtungen

13 a, b, c, d Vorschublinearachsen

14 a, b, c, d Werkstückträger

15 a, b, c, d Werkstückaufnahme

16 a, b, c, d Shuttle

17 a, b, c, d Hilfsaktorik