容器印刷设备和方法
【专利摘要】本发明提供一种在容器上，尤其是在非旋转对称的容器上印刷的设备，该设备包含至少一个印刷机组，印刷机组包括至少一个印刷头，一个输送系统，该系统包括多个绕着旋转轴旋转的容器接收装置，而且该系统的结构能使得容器接收装置在闭合路径上循环，且容器接收装置中所容纳的容器的外表面印刷区域可移动经过印刷头；至少一个第一驱动，该第一驱动可以通过至少一个开环和/或闭环控制装置使容纳了容器的容器接收装置绕着其旋转轴旋转。该第一驱动适合于可变控制，从而使印刷区域移动经过印刷头时二者之间保持基本恒定的预定印刷距离。
【专利说明】容器印刷设备和方法发明领域
[0001]本发明涉及一种在容器上，尤其是在非旋转对称的容器(特别是瓶子或罐子)上印刷多色图像的设备和方法。
现有技术
[0002]产品(例如流质食物和卫生用品等)的容器上要带有用来标识产品和/或高品质产品介绍的印记。可以直接在容器外壁上的印刷区域做出印记(直接印刷)，也可以在标签上做出印记，作为附加印刷。把一个或多个印刷头直接作用于容器或标签的外表面，由此来应用印刷颜色或印刷油墨。印好的印刷图像可以包含文字、商标、图案和颜色渐变。此外，印刷图像可以是单色的，也可以是多色的。若印刷图像是多色的，则需为每个印刷颜色提供单独的印刷头，也就是说，要根据印刷区域要用的喷墨方法来决定各个印刷头要用的印刷颜色。每种印刷颜色都使用了之后，可以使用热空气、红外辐射、紫外辐射、微波和电子束等进行干燥，从而固定印刷颜色。除此以外，还可以根据“湿压湿叠印”的原理，在一个印刷过程中通过一个或多个印刷头产生多色印刷图像，然后进行固定。
[0003]采用喷墨原理的方法有共同之处，即印刷头与印刷表面之间的距离以及印刷过程中印刷表面经过印刷头的移动速度对印刷图像的品质有至关重要的影响。例如，根据喷墨原理使用的部分印刷油墨无法达到待处理容器的外表面区域，但是会进入周围空气中形成高度分散的印刷油墨颗粒气溶胶。随后，印刷油墨颗粒以不受控制的方式从气溶胶自由沉积到印刷区域上以及其他区域之间，从而造成印刷油墨污点、印刷图像错误或品质下降。印刷距离(即印刷头与待印刷区域各表面元素之间的距离)越大，就会有越多的印刷颜色或印刷油墨进入到周围空气中。因此，在整个印刷过程中始终要保持小的印刷距离。
[0004]此外，最好以尽可能恒定的表面速度使待印刷区域经过印刷头(尤其是在印刷图像为多色图像的情况下)，从而保证印刷点之间的距离均匀。均匀的表面速度能使得生成的印刷图像具有均匀的分辨率。
[0005]现有技术公开了绕着圆形容器(例如瓶子)的旋转轴旋转该容器，从而在待印刷表面和印刷头之间形成相对速度的方法。同样的，通过线性机或旋转货架把形状为长方体或非旋转对称的常见容器移动经过各个印刷头的方法也众所周知，在这种情况下各印刷头通常是静止的。
[0006]若容器的底部非旋转对称，尤其是底部的待印刷区域既不平坦也不是类似圆柱体或圆锥体部分，那么在采用了上述方法的印刷过程中，印刷距离和/或表面速度有时会发生很大变化。这些变化对生成的印刷图像的品质有重要影响。尤其是在“健康和保健”领域，很多容器都配置了椭圆形底部或类似底部，因此此类容器不太适合通过喷墨机打印机来印刷。也可以对一些外表面形状更复杂的容器进行印刷，例如容器外表面的印刷区域是凹面的或部分平坦和部分弯曲的，或印刷区域有拉长的椭圆形截面等。对于很多这种形状的容器而言，由于曲率半径不同，既无法实现恒定的印刷距离，也无法实现恒定的表面速度。
[0007]因此，本发明的目标是提供一种在容器上，尤其是在非旋转对称的容器上印刷的设备和方法，该设备和方法的采用可以保证在整个印刷过程中印刷距离基本恒定。此外，本发明所采用的设备和方法还可以保证待印刷表面的表面速度基本恒定。本发明更基本的目标是提高具有复杂横截面的容器上的印刷图像的品质，并增加此类容器的印刷设备的吞吐量。
【发明内容】
[0008]上述目标由一个在容器上，尤其是在非旋转对称的容器上印刷的设备来实现，该设备包含:
[0009]至少一个印刷机组，印刷机组包括至少一个印刷头；
[0010]一个输送系统，该系统包括多个绕着旋转轴旋转的容器接收装置，而且该系统的结构能使得容器接收装置在闭合路径上循环，且容器接收装置中所容纳的容器的外表面印刷区域可移动经过印刷头；
[0011]至少一个第一驱动，该第一驱动可以通过至少一个开环和/或闭环控制装置使容纳了容器的容器接收装置绕着其旋转轴旋转。该第一驱动适合于可变控制，从而使印刷区域移动经过印刷头时二者之间保持基本恒定的预定印刷距离。
[0012]本发明所采用的设备适合于在印刷区域(即待印刷容器外表面呈凸面或凹面的部分)上印刷，尤其适合于在横截面平行于容器底部的椭圆形印刷区域上印刷。通常，印刷区域横截面的形状与容器底部的形状相对应。但本发明并不局限于在此类容器上印刷，还能在待印刷区域的形状与容器底部的形状不对应的容器上印刷，例如锥形或圆体容器以及表面区域偏移，尤其是凹陷的化妆品和卫浴产品的容器。本发明还更广泛地适用于在任意形状的容器的印刷区域上印刷，只要能使用连续可微函数把平行于容器底部的该印刷区域的横截面参数化即可。允许参数化形状在正常的制造公差内出现偏差。
[0013]本发明所定义的容器主要指一种配置为容器的包装方式，可以用来在里面装产品(例如饮料、化妆品和卫浴产品等)，尤其是瓶子或瓶状容器、罐子或罐状容器。本发明中印刷颜色或印刷油墨特指颜色或油墨，尤其是呈液体或低粘性能用印刷头处理的颜色，最好是能数字控制并根据喷墨印刷原理来操作的颜色。
[0014]至少一个印刷头，由多个能连续不断地喷射印刷颜色或印刷油墨的印刷喷嘴或开口组成，每个印刷喷嘴或开口都可以单独电控来喷射印刷颜色或印刷油墨，因此，每个喷嘴开口处都配置有压力生成元件，例如电极或压电元件。此外，印刷头可以在预定的角度范围倾斜，其第一轴(纵轴)垂直于印刷颜色或印刷油墨的排出方向和/或第二轴(横轴)垂直于印刷颜色或印刷油墨的排出方向，可以使用至少一个开环和/或闭环控制装置来调整各倾斜角，从而使排出的喷墨尽可能垂直地冲击到待印刷区域的各表面元素上。
[0015]输送系统可以采用旋转货架的结构，在该结构上容器接收装置可沿着循环路径旋转。输送系统也可以是不断循环的驱动输送系统，也就是闭合环路。后者可以特别包含一个几乎呈线型的经过印刷机组的输送通路。若采用的是旋转货架结构的输送系统，那么在使用了输送带、输送链和/或直线电机来沿着输送系统(也就是闭合环路)驱动容器接收装置的情况下，可以使用转子来驱动输送系统。直线电机以有利的方式允许待单独驱动的容器接收装置以可控速度沿着输送系统的输送通路移动。
[0016]输送系统包含多个容器接收装置，这些工具绕着旋转轴旋转，可以把其结构设计成能在容器底部和/或容器开口处固定住容器。容器接收装置可以采用容器板的结构。可以把容器接收装置设计成在旋转货架上沿着规则的角度排列，或沿着闭合路径以固定距离排列。使用了直线电机时，容器接收装置可以采用更灵活的排列方式。可以把容器接收装置设计成能接收来自横向进给星轮的容器并沿着输送系统的圆周输送这些容器，然后在处理(包括印刷过程在内)后把这些容器转移至排料星轮。处理印刷之外，容器的处理还包括固化印刷图像以及使用一层密封或覆盖层。可以把输送系统安装于饮料加工车间里，尤其是把其作为容器处理装置的一部分。可以把容器处理设备安装在灌装车间的下游，用来把产品灌装进容器中。还可以把容器处理设备直接安装在PET瓶拉伸吹塑机的下游。
[0017]要把至少由一个印刷头和输送系统组成的印刷机组彼此相对排列，从而使容器接收装置在闭合路径上循环时至少能移动经过一个印刷头。为此，可以把印刷机组安装在输送系统的外围，即闭合路径的外圆周上。可以把印刷机组特别设计成一个静止组件，即印刷机组相对于设备足迹是无法移动的。因此，印刷过程的进给元素(即印刷颜色或印刷油墨)可以采用固体并因此提高成本效益。不言而喻，本发明所用的设备可以包含多个印刷机组，尤其是那些使用不同的单一印刷颜色、可以沿着闭合路径的圆周相继排列的印刷机组。可以在两个相继排列的不同印刷机组之间安装一个固化站，用来固定所使用的不同的印刷颜色和/或密封或覆盖层。要对容器接收装置进行设置，使之能绕着各自的旋转轴(通常旋转轴的方向垂直于由闭合路径所界定的平面)彼此单独独立地旋转。各旋转轴可以相对于容器接收装置和/或其中所容纳的容器呈中心或偏心排列。即使旋转轴位于容器接收装置的外侧，从总体上看，容器接收装置也可绕着各旋转轴旋转。可以把容器接收装置特别设计成容器接收装置本身和/或其中所容纳的容器能相对于各旋转轴发生位移，从而实现在不同直径和/或周长的容器上印刷。可以通过直线轴和电子控制伺服电机来移动容器接收装置和/或容器的位置。当产品发生变化时，通常为圆形的容器接收装置的面积中心与各旋转轴之间的距离和/或各被容纳容器底部的面积中心与各旋转轴之间的距离可以通过开环和/或闭环控制装置实现自动调整。可以基于开环和/或闭环控制装置的存储器中存储的一个或多个参数(即与待印刷区域的不同容器类型和/或容器横截面相关的参数)来进行调整。
[0018]容器接收装置可以配有一个容器接收区域以及一个能把各个被容纳的容器固定就位的接收设备。可以把容器接收区域设计成位于转盘上的用来容纳容器底部的设备，和/或用来容纳容器上部(尤其是瓶子或瓶状容器开口)的定心设备。因此，容器能特别稳定地容纳在容器接收装置里并且印刷精度会提高。定心设备可以由一个定心铃组成。接收区域可以偏离容器接收装置的中心。要在容器接收装置中对接收区域的中心轴，即穿过接受区域所容纳的容器底部面积中心的垂直轴(以下简称容器中心轴)进行排列，使之相对于容器接收装置的中心轴(即穿过容器接收装置面积中心的垂直轴)发生位移。
[0019]为了在产品发生变化时能以上述方式调整旋转轴和接收区域中心轴之间的距离，可以为每个容器接收装置配备一个能相对于容器接收装置发生位移的接收设备引导装置，该引导装置径向延伸至各旋转轴。如上所述，可以使用带电子控制伺服电机的直线轴作为引导装置，从而实现对各种类型容器的容器接收区域偏心率的调整。
[0020]可以采用可更换的接收设备和/或定心设备。同样地，也可以把容器接收装置作为一个整体来更换，从而能轻松地根据容器的特定类型来调整容器接收装置。容器接收装置、接收设备和/或定心设备可以包含单手紧固件用来进行快速更换操作，弹簧夹或卡销都可以作为单手紧固件。
[0021]通过至少一个可变控制第一驱动，容器接收装置能以开环和/或闭环控制装置预定的角速度绕着各自的旋转轴彼此单独独立地旋转，尤其是容纳着容器的容器接收装置能绕着其旋转轴旋转，从而把被容纳容器外表面上的印刷区域定位在容器接收装置移动经过的印刷头的前面。为此，容器接收装置和/或第一驱动可以安装一个旋转编码器，该编码器可以是增量编码器和/或绝对编码器，可以调整容器接收区域的旋转轴相关角位置，即由开环和/或闭环控制装置预定的角位置。若容器采用了非圆形底部，则可以根据容器接收装置来布置接收设备，从而使得被容纳的容器以预期方向绕旋转轴旋转。若容器采用了圆形底部，则可以为接收设备和/或定心设备提供一个能使被容纳容器绕着其旋转轴旋转的附加旋转设备，从而使待印刷容器外表面上的各印刷区域到达与各容器接收装置的旋转轴之间的预定角位置。在开始印刷以及为容器贴标签之前，此附加的旋转设备可以与光电控制系统相结合来确定方向，从而使将要印刷在容器上的标签面向印刷头。在开始各印刷过程之前，可以通过开环和/或闭环控制装置对预定角位置和/或容器绕其旋转轴的附加旋转进行调整，作为初始方向。
[0022]可以对至少一个第一驱动进行设置，使一个或多个容器接收装置绕着各自的旋转轴旋转。因此，设备可以包含一个共享第一驱动，用来使所有容器接收装置绕着各自的旋转轴旋转，或是包含单独的第一驱动，用来使各个容器接收装置绕着各自的旋转轴旋转。在第一种情况下，可以根据印刷机组或印刷头来提供一个驱动，从而在需要之时使携有将经过印刷机组或印刷头处理之容器的容器接收装置绕其旋转轴旋转。为此，可以把各驱动固定安装在各印刷机组或印刷头区域内。在第二种情况下，可以为每个容器接收装置配备一个单独的第一驱动，该驱动特别适合于与容器接收装置一起沿着闭合路径移动。在这种情况下，每个容器接收装置都能通过开环和/或闭环控制装置实现彼此单独独立地旋转。根据所用印刷机组或印刷头的数量，第一种或第二种变化都有优势。
[0023]可以把至少一个第一驱动配置成电机。各个第一驱动可以通过一个或多个容器接收装置的轴相连接。此外，可以在各驱动和一个或多个容器接收装置之间安装一个齿轮装置。可以把电机配置成步进电机或伺服电机。当配置成伺服电机时，电机可以包含上述旋转编码器之一和/或霍尔传感器。另一种选择是把至少一个第一驱动配置成一条控制曲线，从而获得一个成本效益特别高的容器接收装置旋转驱动。当产品变化时，可以使用与待处理容器相对应的新控制曲线来代替旧控制曲线。
[0024]由于至少一个开环和/或闭环控制装置可以对至少一个用来旋转容器接收装置的驱动进行可变控制，所以原则上容器接收装置能以任意角速度或任意角速度曲线相对于各自的旋转轴旋转。只有所用驱动的结构限制能对角速度产生限制。同样地，所用容器接收装置或印刷机组的结构数据能把可调旋转角限制在预定范围内。印刷过程完成时，可以通过开环和/或闭环控制装置把各个容器接收装置旋转回预定的起始位置，或使其达到预定的角位置以便于后续处理。
[0025]除非齿轮滚动接触，否则的话，各第一驱动的可变控制都能适应容器接收装置向各容器圆周，尤其是向平行于容器底部的待印刷区域横截面(以下称为水平横截面)外形的旋转运动。因此，可以对容器接收装置的旋转运动进行开环控制或闭环控制，从而确保在印刷过程中，印刷区域的表面元素会以预定速度(见下文)移动经过各印刷头。例如，可以开环控制或闭环控制驱动，从而使将由印刷头印刷的印刷区域的表面元素能在需要时达到预定速度。此外，可以预先确定与印刷区域各表面元素相对应的具体的速度曲线。
[0026]尤其应注意的是，开环控制或闭环控制的各旋转运动以及各容器接收装置沿着闭合路径运动的叠加实现了整个印刷过程中印刷距离的基本恒定。正如上文中所述，印刷距离指的是具体印刷头和待印刷区域各表面元素沿着印刷颜色或印刷油墨排出方向的距离。沿着印刷头纵轴排列的印刷喷嘴与印刷颜色或印刷油墨的排出方向一起界定了印刷头的印刷平面，该平面上的印刷距离指的是垂直距离，与纵轴相关，是待印刷表面元素和印刷头之间的距离。可以根据由旋转编码器确定的容器接收装置的角位置和/或角速度对第一驱动进行闭环控制。
[0027]由于高分辨率印刷头通常有多排喷嘴，所以印刷喷嘴与上文界定的印刷平面间的偏离距离会造成印刷速度的小偏差和/或液滴位移，但是可以进行充分计算并通过时间延迟或印刷图像校正来轻松修正这些偏差。本发明通常认为由不同几何条件(印刷距离和表面曲率等)造成的印刷图像失真是由数学计算或根据经验来确定并校正的。可以通过电子控制印刷头(例如延时)来校正，也可以校正印刷图像。
[0028]根据印刷区域水平横截面的形状、待印刷容器各旋转轴和中心轴的相对位置以及容器形状来进行第一驱动的开环和/或闭环控制。当容器外表面上的印刷区域为凸面且曲率半径不一致时，可以向曲率半径变大的方向旋转容器，由此来补偿由于印刷区域移动经过印刷头而造成的印刷距离增大。可以根据预期印刷距离、容器和印刷区域的形状以及印刷头的现有可能性倾斜能力提前确定各容器接收装置的旋转轴的最佳相对位置以及容器接收装置接收区域的最佳相对位置，并把其存储在开环和/或闭环控制装置的存储器中。
[0029]可以把基本恒定的印刷距离理解为预定公差范围内的恒定印刷距离。可以指定平均印刷距离的公差范围(例如指定为平均印刷距离的10% )，或指定待生成印刷图像分辨率的公差范围(例如相邻印刷点间距离的五倍)。平均距离的范围是Imm至10mm，最好是2mm和6mm。平均距离受印刷品质和印刷技术的影响。还可以把基本恒定的印刷距离理解为大于或等于预定的最小印刷距离且小于或等于预定的最大印刷距离的印刷距离。可以把最小印刷距离表示成绝对值(例如2mm),或表示成印刷分辨率的相对值(例如相邻印刷点间距离的十倍)。同样地，可以把最大印刷距离表示成绝对值(例如3mm)，或表示成印刷分辨率的相对值(例如相邻印刷点间距离的十五倍)。可以根据待印刷表面的材料、所用印刷颜色或印刷油墨以及所用印刷头的特性来预先确定印刷距离。通过叠加开环控制或闭环控制的旋转运动和沿着闭合路径的运动可以保持印刷距离基本恒定，由此提高所生成的印刷图像的品质，尤其是各印刷区域边缘处的印刷图像的品质。通常，印刷距离过大会导致印刷品质下降。有些表面区域由于印刷距离过短而难以印刷，可以通过采取上述措施实现在此类区域上的印刷。
[0030]开环和/或闭环控制装置可以包含一个微处理器或一个类似的处理装置和一个存储器。存储器可以模仿类型管理，对至少一个第一驱动的控制参数和/或曲线(即不同类型的容器和/或印刷区域水平横截面的相关参数和/或曲线)进行存储。存储数据可以是水平横截面的参数化，以各容器中心轴和/或容器接收装置各旋转轴的二维极坐标来表示。然后可以使用此参数化，在微处理器的帮助下计算出获得基本恒定的印刷距离所需的角位置和/或角速度。还可以把所需角位置和/或角速度直接存储在存储器中。通过存储参数和/或曲线，可以实现在各种类型的容器之间进行快速变化。
[0031]随着进一步的发展，设备可能包含至少一个第二驱动，用于沿着闭合路径移动容器接收装置；此外，其配置使得容器接收装置能以预定速度移动经过印刷头。上述至少一个第二驱动的性质本质上取决于输送系统的结构设计。如果输送系统采用了旋转货架的结构，则可以把输送系统当一个转子来驱动。尤其是受开环和/或闭环控制装置可变控制的单电机可以作为一个第二驱动沿着旋转货架的循环路径对排列在旋转货架上的多个容器接收装置进行移动。如上所述，可以把输送带、输送链和/或直线电机作为至少一个第二驱动，用于沿着界定闭合环路的输送系统对容器接收装置进行驱动。直线电机实现了以灵活可控的速度沿着输送系统的输送通路对容器接收装置进行单独驱动。
[0032]通过开环和/或闭环控制装置对至少一个第二驱动进行可变控制，从而使得携有待印刷容器的容器接收装置以预定速度移动经过特定的印刷头。若使用了共享第二驱动和旋转货架，则可以沿着旋转货架的外围布置附加的印刷机组和/或印刷头，从而能在不同容器上以不同的印刷颜色或印刷油墨同时进行多个印刷过程。若使用了单个的第二驱动(例如使用了一个直线电机)，则不需要此类同时性。
[0033]容器接收装置移动经过印刷头的速度，即容器接收装置沿着闭合路径的移动速度可以由开环和/或闭环控制装置根据印刷头的印刷性能、待生成印刷图像的分辨率和/或容器和/或印刷区域水平横截面的形状来预先确定。尤其是预定速度可以根据开环和/或闭环控制装置存储器中存储的设备类型管理，灵活地适应各种类型的容器。
[0034]随着进一步的发展，可以闭环控制或开环控制至少一个第二驱动，从而保证至少在印刷区域上印刷期间，容器接收装置的预定速度是恒定的。根据容器接收装置绕其旋转轴旋转的角速度以及容器接收装置的预定恒定速度，通过开环和/或闭环控制装置对第一驱动进行开环控制和/或闭环控制，从而使得待印刷区域表面元素的速度分量，即垂直于印刷头印刷平面的分量在印刷区域上印刷期间保持基本恒定。
[0035]可以对第一驱动进行开环控制和/或闭环控制，从而使得垂直于印刷平面的速度分量在预定的公差范围内(即印刷过程中平均速度分量的5%)保持恒定。典型的平均速度分量的范围是I米/分钟至100米/分钟，最好是在20米/分钟至75米/分钟之间。速度公差的范围是+/-10%，最好<+/-5%。可以通过校正印刷图像或对印刷头进行电子控制(例如延迟)来校正不可避免的公差。
[0036]此处容器接收装置的恒定速度以及下文中的恒定速度在印刷阶段沿着闭合路径时不等于零。随着进一步的发展，容器接收装置的恒定速度已叠加了由开环和/或闭环控制装置开环控制和/或闭环控制的绕着容器接收装置的旋转轴旋转的运动，从而使得垂直于印刷头印刷平面的待印刷区域表面元素的速度分量在整个印刷区域的印刷期间保持基本恒定。换句话说，第一驱动是开环控制和/或闭环控制的，从而使得印刷区域以基本恒定的总体速度垂直移动穿过印刷平面，印刷区域的运动及其总体速度是容器接收装置沿着闭合路径的运动及容器接收装置旋转运动相叠加的结果。
[0037]通常，印刷头和输送系统相对于彼此排列，从而使得容器接收装置的闭合路径能垂直穿过印刷头的印刷平面。当印刷头可倾斜时，特别是为了尽可能垂直地在容器表面上进行印刷时，允许这种排列模式出现偏差，至少允许暂时性偏差。穿过特定印刷头的容器接收装置各旋转轴的平行线与来自该印刷头的印刷颜色或印刷油墨的排出方向共同界定了印刷平面。当印刷头包含多个沿着各印刷头纵轴排列的印刷喷嘴时，本界定与使用纵轴的上述界定相符。为了产生尽可能均匀的印刷图像，特别是产生尽可能均匀的印刷图像分辨率，在印刷过程，印刷速度应垂直于印刷平面且尽可能保持恒定。随着目前的进一步发展，可以使用开环和/或闭环控制装置对绕着各旋转轴旋转的角速度进行开环控制和/或闭环控制调整，从而实现上述印刷速度。当使用旋转货架作为输送系统时，可以通过共享第二驱动轻松实现容器接收装置的恒定速度。
[0038]本发明不限制容器接收装置的恒定速度并明确指出在下列情况下会进一步发展:在印刷区域上印刷期间，容器接收装置的预定速度遵守某个根据印刷区域的形状预先确定的速度曲线，尤其是非恒定速度曲线；根据容器接收装置绕其旋转轴旋转的角速度以及容器接收装置的预定速度曲线，通过开环和/或闭环控制装置对第一驱动进行开环控制和/或闭环控制，从而使得待印刷区域表面元素的速度分量，即垂直于印刷头印刷平面的分量在印刷区域上印刷期间保持基本恒定。
[0039]由此类进一步发展得出结论，对第一驱动的开环控制和/或闭环控制以预定的速度曲线为基础，从而确保待印刷区域的所有表面元素都能在印刷的各个瞬间，使几乎相同的速度分量垂直于印刷头的印刷平面。若容器外表面的印刷区域是凸面的，同时印刷区域水平横截面的曲率半径不同且出现了单一最小值(也就是说，在以二维极坐标表示的水平横截面的参数化中，印刷区域的水平横截面与容器中心轴或容器接收装置的各旋转轴之间只能有一个最小半径的极角)，那么可以为待印刷表面元素垂直于印刷平面的任何预期速度确定至少一个容器接收装置速度曲线和一个容器接收装置旋转角速度曲线，用来确保在印刷区域的整个印刷过程中，印刷距离基本恒定且待印刷表面元素的垂直速度分量基本恒定。可以根据印刷区域水平横截面的形状、容器形状和/或旋转轴与容器中心轴间的相对位置，使用开环和/或闭环控制装置的微处理器自动计算出各个速度曲线和角速度曲线，或把它们以类型管理的形式存储在开环和/或闭环控制装置的存储器中，用来快速变化产品O
[0040]上述凸面印刷区域特别包含椭圆形或拉长椭圆形容器较宽一侧的印刷区域。因此，可以使用本发明的设备，以恒定的印刷距离以及垂直于印刷平面的恒定表面速度在椭圆形或拉长椭圆形容器上印刷。这会极大地提高印刷图像的品质以及待印刷容器的吞吐量。
[0041]根据进一步发展，可以对输送系统进行配置，从而保证至少印刷头附近的闭合路径是笔直的。可以把印刷头附近界定为闭合路径的一部分，该部分至少包含进行印刷过程的部分。根据本发明的进一步发展，闭合路径的这一部分是笔直的。由于无需考虑由印刷头周围路径的曲率所引起的印刷距离变化，因此可以在印刷区域印刷的过程中，非常轻松得借此部分实现对第一和/或第二驱动的开环控制和/或闭环控制。可以使用界定为闭环的无限循环驱动的输送系统获得闭合路径的此直线段。同时在这种情况下，可以至少通过印刷头附近的一台直线电机实现第二驱动，并借此实现容器接收装置在印刷头附近的单独运动。
[0042]根据另一种进一步发展，可以对输送系统进行配置，使印刷头附近的闭合路径是弯曲的，从而使容器接收装置的旋转轴与印刷头之间的垂直距离遵循着根据印刷区域的形状预先确定的位于印刷头附近的曲线。
[0043]根据本发明的进一步发展，我们假设在印刷过程中，旋转轴与容器接收装置中心轴之间的相对距离以及与被容纳容器和接收区域中心轴之间的相对距离分别是恒定的。因此，即使旋转轴的位置开始偏心，只要旋转轴仍沿着弯曲的闭合路径，旋转轴的路径就与容器接收装置中心轴的路径相似。在最简单的情况下(即旋转轴位于中心位置时)，这两条路径是相互对应的。
[0044]现在可以把旋转轴和印刷头之间的垂直距离定义为由旋转轴和印刷头上的一个点(尤其是印刷头印刷喷嘴的排出口)所界定的直线的垂直距离。印刷头可以是静止的，也可以如上文所述，相对于印刷机组倾斜。可以使用来自前面参考点的路径的长度坐标来描述预设曲线，或使用由旋转轴和穿过印刷头及印刷头印刷平面的旋转轴平行线共同界定的平面之间的角来描述预设曲线。在此应强调本发明的进一步发展明确包含不对应圆周的弯曲路径，例如采用旋转货架结构的输送系统，尽管遵循的是一个非常复杂的曲率曲线，但是特别适合在印刷区域的特定水平横截面上印刷。比如说，容器外表面为凸面的印刷区域可能有特殊的曲率，容器外表面为凹面的印刷区域可能有其他特殊曲率。尤其是把弯曲路径元素定位成两类或多类后(每类至少有一个印刷机组)，它们会沿着闭合路径彼此跟随，同时还可能实现在复杂印刷区域(即部分平坦部分弯曲的印刷区域)上的分段印刷，此外，还能始终满足上文对恒定印刷距离和恒定垂直表面速度的要求。
[0045]与旋转轴以及与半径曲线间的垂直距离(根据极角确定)相关的以二维极坐标表示的印刷区域水平横截面的参数化给出了一个很好的测定印刷头附近需预设的闭合路径曲率的方法。可以使用界定路径曲率的可替换曲线型式实现曲率的预设，或通过安装容器接收装置(包括特殊运输元件上的各个第一驱动在内，此第一驱动由至少一个第二驱动所驱动，遵循简单的线性或循环路径)。可以对容器接收装置及其旋转轴进行设置，使之能通过直线和伺服电机相对于各输送元件发生位移。
[0046]通过在印刷头附近预先确定一条特殊弯曲的路径，就可以实现以恒定的印刷距离和恒定的表面速度在比上述椭圆形或或拉长椭圆形印刷区域更复杂的印刷区域上进行印刷。例如，能以恒定的印刷距离和恒定的垂直表面速度，在容器外表面呈凹面的印刷区域，部分平坦、部分弯曲的印刷区域以及部分呈凹面、部分呈凸面的印刷区域(例如波浪形印刷区域)上印刷。
[0047]随着进一步的发展，可以预先确定垂直距离曲线，从而在印刷区域上进行印刷期间，使印刷区域与印刷头印刷平面之间的交叉角保持基本恒定。此处的交叉角指的是与印刷平面交叉点的印刷区域水平横截面上的切线之间的角度。基本恒定的交叉角很可能在预定的公差范围内(例如+/-5°，最好是+/-2° )也保持恒定。恒定的交叉角尤其能保证从印刷头喷射出的印刷油墨或印刷颜色的喷射冲击角恒定，并冲击在待印刷的表面元素上，从而形成均匀的印刷图像分辨率。
[0048]如上所述，可以基于印刷区域水平横截面的参数化，通过开环和/或闭环控制装置微处理器自动计算出在印刷头区域内的路径的特殊曲率，或以类型管理的形式把它存储在开环和/或闭环控制装置的存储器中。尤其是可以把路径的曲率和第一和第二驱动的相关控制曲线和/或控制参数存储在特定类型的容器的存储器中，从而实现容器中产品的快速变化。
[0049]根据其他方面的进一步发展，印刷头附近的闭合路径可以是弯曲路径，从而把交叉角基本保持在90°。在这种情况下，由印刷头排出的印刷颜色或印刷油墨将基本垂直地冲击到待印刷区域的表面元素上，也就是说印刷平面与印刷区域呈直角相交。因此，垂直于印刷平面的待印刷表面元素的速度分量与表面元素的总体表面速度相对应，也就是说，与表面相切。根据上述进一步发展对第一和第二驱动进行开环控制或闭环控制时，在整个印刷过程中，整个印刷区域的表面速度会保持恒定，从而能生成印刷品质极佳的印刷图像。
[0050]如上所述，可以对容器接收装置进行设置，从而使待接收容器能在偏离旋转轴中心的情况下，被容器接收装置所容纳。正如上文所述，可以在排列接收设备时，使之偏离容器接收装置的中心轴，从而实现以上目的。同样地，可以对接收设备进行排列，使之能相对于容器接收装置发生位移，正如前文所述。在这种情况下，可以对有可能安装的定心设备进行设置，使之也可以发生移位。此外，可以使用自定心式定心设备，只要在容器接收装置空了的时候，它能旋转回各旋转轴的预定角位置即可。可以通过定心设备的控制曲线和/或弹簧机构来实现这一点。
[0051]还能根据上述进一步发展，通过偏心排列接收设备，使用设备实现在水平横截面包含圆形部分的印刷区域上以恒定的印刷距离和恒定的垂直表面速度进行印刷。通过把印刷头附近的特殊弯曲路径段相结合、偏心排列接收设备并开环控制和/或闭环控制第一和第二驱动，可以在具有各种复杂表面形状的容器的印刷区域上实现高品质印刷和高吞吐量。
[0052]还有一种在容器上印刷的方法也可以实现上述目的，尤其是在非旋转对称的容器上，这些容器通过一个输送系统的多个容器接收装置来输送，该输送系统界定了一条闭合路径，上述容器接收装置被排列成绕旋转轴旋转。上述方法包含下列步骤:
[0053]沿着闭合路径移动至少一个容器接收装置，从而使该容器接收装置以预定速度移动经过某个印刷机组的某个印刷头；
[0054]同时把该容器接收装置绕其旋转轴旋转，从而使该容器接收装置所容纳的容器外表面的印刷区域保持基本恒定的预定印刷距离移动经过印刷头。
[0055]也可以把上文所述的根据本发明在容器上进行印刷的设备的相同变化和进一步发展在此应用于容器印刷方法上。同样地，上述界定也适用于此方法。
[0056]可以通过至少一个第二驱动来自动完成如上所述的至少一个容器接收装置沿着闭合路径的移动，该至少一个第二驱动由一个开环和/或闭环控制装置可变控制。使至少一个容器接收装置沿着闭合路径移动的步骤包含对至少一个第二驱动进行开环和/或闭环控制，从而使容器接收装置以预定速度移动经过印刷头。
[0057]同样地，可以通过至少一个第一驱动来自动完成如上所述的容器接收装置绕其旋转轴的同时旋转，该至少一个第一驱动由开环和/或闭环控制装置可变控制。使容器接收装置绕其旋转轴同时旋转的步骤包含对至少一个第一驱动进行开环和/或闭环控制，从而使印刷区域以基本恒定的预定速度移动经过印刷头。
[0058]此外，该方法还可能通过具有至少一种印刷颜色或印刷油墨的印刷机组的印刷头实现在印刷区域上的打印。
[0059]除此之外，该方法还可以根据容器类型和/或印刷区域的水平横截面，通过开环和/或闭环控制装置的微处理器自动计算出对第一和/或第二驱动进行开环控制和/或闭环控制的控制曲线和/或控制参数。为此，可以根据水平横截面的参数化对控制曲线和/或控制参数进行特别计算，该参数化以各容器的中心轴和容器接收装置的各旋转轴的二维极坐标表示，能以类型管理的形式存储于开环和/或闭环控制装置的存储器中。
[0060]还可以把所需的控制曲线和/或控制参数直接存储在存储器中。在这种情况下，该方法还包含从开环和/或闭环控制装置的存储器中读取与待印刷的容器类型和/或印刷区域的水平横截面相关的控制曲线和/或控制参数。
[0061]以类型管理的形式存储所需控制参数和/或曲线可以实现在不同类型的容器之间快速变化。因此，可以根据印刷区域水平横截面的形状、容器形状和/或旋转轴与容器中心轴间的相对位置，使用开环和/或闭环控制装置的微处理器自动计算出容器接收装置沿着闭合路径的各速度曲线和容器接收装置旋转的角速度曲线，或把它们以类型管理的形式存储在开环和/或闭环控制装置的存储器中，用来快速变化产品。
[0062]为了在印刷区域上进行印刷，根据本发明的方法，通过沿着闭合路径对各容器接收装置进行开环控制和/或闭环控制移动并同时叠加容器接收装置绕其旋转轴的旋转运动，使容器接收装置所容纳的容器移动经过各印刷头。
[0063]随着进一步发展，该方法还能根据预定的曲线(该曲线以印刷区域的形状为基础预先确定)，对印刷头附近的容器接收装置旋转轴和印刷头之间的预定距离进行同时调整，从而使印刷区域与印刷头印刷平面之间的交叉角保持基本恒定。也可以把上文所述的在容器上进行印刷的设备的变化和进一步发展应用于这种情况中。同样地，上述界定也适用于与本发明进一步发展相符的此方法。
[0064]如上所述，可以通过沿着印刷头附近的闭合路径对容器接收装置进行开环控制和/或闭环控制移动，或通过容器接收装置(包括其旋转轴、各轴承元件和/或沿着容器接收装置和直线轴运动的单独的第一驱动在内)的开环控制和/或闭环控制位移，对容器接收装置旋转轴和印刷头之间的垂直距离进行自动同时调整。为此，可以把容器接收装置安装在由至少一个第二驱动来驱动的特殊输送元件上，使其沿着一条简单的直线路径或循环路径移动。如上所述，可以通过直线轴和伺服电机来移动容器接收装置的位置。应特别强调的是，除非要求印刷区域与印刷头的印刷平面之间的交叉角必须恒定，否则的话，由于第一和第二驱动的可变控制，总有一段特定曲率的路径段能适用于各类形状的水平横截面和各类型的容器。为了获得恒定的交叉角，可以根据各容器类型和印刷区域水平横截面的形状，使用界定路径曲率的可替换曲线型式来轻松调整位于印刷头附近的路径段的曲率。
[0065]可以通过容器接收装置的上述移位能力来实现对各路径段曲率的快速适应。在这种情况下，对旋转轴垂直距离的同时适应还可以包含从开环和/或闭环控制装置的存储器中读取驱动直线轴的伺服电机的控制曲线和/或控制参数。
[0066]即使待印刷容器的形状特别复杂，通过对容器接收装置绕其旋转轴的旋转运动与容器接收装置沿着闭合路径的运动进行开环控制和/或闭环控制叠加，也可以保证在整个印刷过程中，印刷距离是恒定的，并且垂直于印刷平面的表面速度也是恒定的。使用这种方法既可以提高所生成的印刷图像的印刷品质，又能提高容器的吞吐量。通过预先测定位于印刷头附近的路径段的特殊曲率，可以附加实现待印刷表面和印刷平面之间交叉角的恒定，尤其当交叉角为垂直角时，此时印刷可以大幅提高印刷图像的品质。只要能以连续可微的方式使印刷区域的水平横截面参数化，则符合本发明的设备就能以其最灵活的实施方案，在任何形状的容器上以高速度印刷出高品质图像。对于带拐角、边缘或扭结的表面而言，在大多数情况下印刷图像可以被分成多个印刷区域，每个区域都能以连续可微的方式参数化。在这种情况下，可以分段在表面上印刷。
[0067]应该提到的是，此类设备(尤其是印刷机)普遍能在一个生产周期内在多个容器上直接和/或间接印刷不同的印刷图像。这意味着可以在第一批容器上印刷第一批印刷图像，然后紧接着在第二批容器上印刷第二批印刷图像，此过程无需长时的复杂转换和操作，只会在印刷机侧(硬件)上出现平滑过渡。只需对软件进行微小改动，且此类改动能轻易完成，无需费力。因此，最终用户不会受到现有技术的缺陷的束缚，即不会像使用传统标签时那样剩下很多剩余标签，也无需临时存放剩余标签。
[0068]下文会参考图纸，对本发明的附加特性、示范性实施方案以及优势进行更详细的说明。不言而喻，这些实施方案不会对本发明的领域做彻底探讨。另外，下文说明的某些或全部特性可能在不同方面彼此相连。
[0069]图1显示了在容器上印刷的设备的示范性实施方案，该设备包含一个旋转货架，作为输送系统。
[0070]图2显示了符合本发明的容器接收装置的示范性实施方案，这是一个侧视图，包含一个单独的第一驱动和一个直线轴。
[0071]图3显示了根据现有技术在椭圆形容器上印刷期间，印刷距离发生很大变化的示意图。
[0072]图4显示了如何根据本发明，把待印刷椭圆形容器的旋转运动叠加在容器接收装置的直线运动上，这是一个示意图。
[0073]图5基于待印刷表面元素的详细视图，显示了图4所示运动的相关速度向量。
[0074]图6显示了如何根据本发明，把待印刷椭圆形容器的旋转运动叠加在沿着特殊弯曲路径的容器接收装置的运动上，这是一个示意图。
[0075]图1显示了在容器110上印刷的容器处理设备，这是一个顶视图。在此所示的示范性实施方案，包含一个旋转货架100，作为输送系统。饮料行业以及化妆品和卫浴产品行业的容器处理设备经常使用该方案。使用一个分离螺丝(不显示)，以预定的方式分开容器140的单向流，然后供应给横向进给星轮150，该星轮会分别拿起每个容器110，然后再把它们向前送往旋转货架100的容器接收装置。把容器转移到横向进给星轮150之前，可以通过能量输入(例如采用等离子体或火焰)对容器进行预处理，从而有效改变自由表面能。此外,可以通过把电离空气除去容器的静电荷。
[0076]为了将事情简单化，本示范性说明选用了具有圆形截面的容器(例如瓶子或瓶状容器)。不过容器接收装置的形状可以轻松适应非旋转对称容器，这是不言而喻的。特别是可以使用容器接收装置，通过在容器接收装置上为底部形状特殊的容器安装可替换或可调整的接收设备，各种形状和圆周的容器都能使用容器接收装置。在旋转货架上安装容器接收装置130，从而使得这些工具能以有规律的角距离绕着旋转货架100的转子的旋转轴160彼此取代，发生位移。每个容器接收装置都适合绕其旋转轴旋转(Cf.图2)。
[0077]通过把旋转货架100绕旋转轴160旋转，容器接收装置130会移动经过旋转货架外围上排列的多个印刷机组120a_e。通过每个印刷机组的一个或多个印刷头，在容器接收装置所携带的容器移动经过印刷机组的同时，实现在容器各外表面上的印刷区域内打印。采用了这种做法后，印刷机组120a_e就可以在同一个印刷区域上印刷不同颜色(例如黄色、洋红色、蓝绿色和黑色)，或在不同的印刷区域上打印单个颜色或多个颜色。此外，最后一组印刷机组120e可以应用一层密封或覆盖层来保护印刷图像免受外部影响。除此以外，可以在旋转货架的外围上安装一个养护站125，用来固定印刷图像。根据各印刷颜色或印刷油墨，可以采用红外辐射、紫外辐射、电子束和微波等固定印刷图像。本说明中的印刷机组120a-e和养护站125都固定地建在旋转货架的外围上。此外，旋转货架上也可以使用其他颜色和装饰技术。
[0078]使用一个步进电机或伺服电机作为第二驱动(在此不显示)，使旋转货架以预定角速度或预定角速度曲线进行开环控制和/或闭环控制旋转。通过这种旋转，容器接收装置能以预定速度移动经过各印刷机组。养护过程之后，容器被一个接一个地转移至排出星轮155，然后把它们依次转移至排出流145。
[0079]但是本发明并不限于类似旋转货架的输送系统，还适用于安装有容器接收装置以及至少一个开环可控或闭环可控第二驱动的一般输送系统。可以使用一个输送系统来代替转子100，在该输送系统中，多个容器接收装置在至少一个第二驱动的驱动下，沿着由闭环界定的路径不断循环。举例来说，可以为能沿着容器接收装置运输的输送系统配置一个直线电机和可单独移动的输送元件，也可以选择性地配置第一驱动，用来旋转各容器接收装置。可以沿着输送系统的直线路径段对印刷机组进行特别排列。
[0080]不管各印刷机组区域内的路径形状是否是弧形，当采用了所示的旋转货架或直线型时，由于容器接收装置会在印刷过程中会沿着路径持续移动，所以在弯曲印刷区域上印刷的过程中，印刷头和待印刷表面元素之间的距离通常会出现变化。
[0081]使用现有技术通常会引起这个问题，下文会参考示意图3对此作出更详细的说明。该图显示了根据现有技术在椭圆形容器的宽阔侧上打印的过程中，印刷距离的巨大变化。为了将事情简单化，容器接收装置(未显示)携带着椭圆形容器300在其上移动经过印刷头320的路径段即为直线380。很明显，使用旋转货架作为输送系统时，印刷距离通常也会出现大幅度变化。
[0082]在现有技术下，容器移动经过印刷头320时并不旋转，如图3所示。该图显示了容器了的快照300和300’，容器以预定速度沿着直线路径380的方向在这两者之间持续移动。由于容器接收装置沿着路径移动，从印刷头320喷射出的喷墨330在所示的两个瞬间扫过不同的表面段340和340’。由于待印刷区域的曲率，在此期间从310到310’的印刷距离会大幅度变化。但是如前文所述，印刷距离的大幅度变化会导致印刷图像的品质下降。
[0083]本发明通过把容器接收装置绕其旋转轴的可控旋转运动叠加在容器接收装置沿路径段的运动上，解决了印刷距离变化的问题，如图4所示。
[0084]在图4中，通过旋转轴A、A’和A”位置的变化，还可以看出容器400在三幅快照400、400’和400”中沿着直线路径480持续移动。通过把容器接收装置绕其旋转轴A、A’和A”旋转，容器会向顺时针方向同时旋转。例如，当待印刷表面元素和印刷头420之间的印刷距离在快照400和400”之间增大时，会被由椭圆形容器朝大曲率半径方向的旋转而引起的印刷距离减少所抵消。在这种情况下，椭圆截面的中心轴和容器接收装置的旋转轴重合。但是当旋转轴的位置偏离印刷区域的截面中心时，尤其是在旋转轴位于印刷头和容器中心轴之间时，也能达到这种效果，甚至效果更强。
[0085]如图所示，由于容器接收装置旋转运动和直线运动的叠加，印刷距离在印刷过程中只出现轻微变化。选择了合适的线速度和角速度时，待印刷椭圆形或拉长椭圆形容器的印刷区域甚至能以非常恒定的印刷距离移动经过印刷头。
[0086]此外，该图还以图示形式显示了待印刷容器400表面元素上的切线T和喷墨出口方向D之间的交叉角α，它与穿过印刷头420的旋转轴A的平行面一起，界定了印刷头的印刷平面。从该图可以看出，即使使用了简单的椭圆形表面，印刷角度α在印刷过程中也可能会大幅度变化。
[0087]图2是一副侧视图，显示了容器接收装置(包含单独的第一驱动和直线轴)的示范性实施方案，通过该方案可以实现图4所示的容器接收装置旋转运动和直线运动的叠力口。所示的容器接收装置包含一个转盘230和一个定心设备290。把闭环可控伺服电机260作为第一驱动，使用该驱动和闭环控制装置270共同通过一根轴来驱动转盘230，该闭环控制装置270能通过旋转编码器探测到驱动260的精确角位置和/或角速度，并能通过驱动260的绕组控制电流，从而使转盘230达到预期旋转位置和/或获得预期角速度。在容器210的下端，容器底部被容纳在转盘230的接收区域235内。容器的中心轴M相对于容器接收装置230的旋转轴A发生位移，若容器底部如上所述，则在接收区域235的范围内延伸旋转轴Α。在此把接收区域235显示为容器接收装置内的一个凹处，所以当产品变化时，必须更换容器接收装置。当然也可以为接收区域235安装一个接收设备，把接收设备安装在转盘上，从而能通过转盘把其分开。可以对接收设备进行设计，使其能容纳各种底部的容器。此外，还可以对接收设备进行设计，使其能相对容器接收装置发生位移，从而调整旋转轴相对于容器中心轴的偏心率。
[0088]为了接收可能存在的容器开口(例如如图所示的瓶子)，要提供定心设备290并对其进行支撑，从而使其能绕旋转轴A旋转，并且具有与转盘230相同的偏心率。在此使用控制曲线292和辊子294把定心设备290设置成一个自定心部件。当容器接收装置230空了时，通过控制曲线292和一个弹簧(在此不显示)把定心设备290旋转至预定的角位置，从而能在移动经过横向进给星轮150的下一轮移动的过程中拿起一个新的容器110，定心设备290的定心铃要与接收区域235呈对置排列关系。要对定心设备290的轴296进行支撑，使其能通过合适的轴承实现绕旋转轴A的自由旋转且自身并无驱动。
[0089]闭环控制装置270对容器接收装置沿印刷头附近路径段运动的第二驱动进行了附加控制，通过驱动260以及该闭环控制装置270，可以实现根据容器接收装置230移动经过印刷头的预定速度曲线，来开环或闭环控制容器接收装置230绕旋转轴A的旋转运动，从而使得容器210的印刷区域212a和212b能以基本恒定的印刷距离和垂直于印刷平面D的基本恒定的表面速度移动经过印刷头。由于与印刷平面D垂直的表面速度保持了恒定，所以印刷区域212a和212b的每个表面元素都由喷墨印刷头420以相同的分辨率和精度完成了印刷。此外，恒定的印刷距离还保证了印刷图像的高品质。此外，可以通过一个传感器(未显示)经常测量印刷距离，并且在调整第一驱动260的角速度和/或容器接收装置在第二驱动下沿路径移动的速度时，闭环控制装置270会把印刷距离考虑在内。
[0090]此外，图2中容器接收装置的示范性实施方案还显示了由容器接收装置230和单独的第一驱动260保护的直线轴280。通过附加的伺服电机285，容器的旋转轴A和中心轴M可以和印刷头一样，通过操作直线轴280来发生位移。该伺服电机285由通常静止的闭环控制装置270对其进行开环控制或闭环控制。因此，容器接收装置的旋转轴A可以实现绕弯曲路径运动，也就是图6所示的那种弯曲路径。
[0091]图6显示了待印刷椭圆形容器的旋转运动和容器接收装置沿着特殊弯曲路径运动的叠加示意图。容器接收装置的旋转轴在此显示为各交叉的交叉点，它沿着正弦路径680运动。由于待印刷区域是一个凸面的容器外表面，所以路径是弯曲的，距离印刷头620有一定的距离。当旋转轴位于印刷平面D的时候，路径和印刷头之间的距离最小。在快照600、600’和600”之间，把容器以顺时针方向绕旋转轴旋转，从而获得基本恒定的印刷距离和垂直于印刷平面D的基本恒定的表面速度。在此所示的图片只显示了旋转轴弯曲路径的图解示例。当选择了更弯曲的路径时，还能实现待印刷表面和印刷平面D之间的交叉角的基本恒定。
[0092]如上所述，与旋转轴以及与半径曲线间的垂直距离(根据极角确定)相关的以二维极坐标表示的印刷区域水平横截面的参数化给出了一个很好的测定印刷头附近需预设的闭合路径曲率的方法。旋转轴和印刷头620之间的连接线与旋转轴共同界定出一个平面，上述极角等同于印刷平面D和该平面之间的角。然后可以根据沿路径的旋转轴位置来测定绕旋转轴运动的旋转角，从而使得待印刷平面和印刷平面D之间的交叉角与基本恒定的预定印刷角度相符。通过调整在第二驱动的作用下，容器接收装置沿弯曲路径移动的速度，还可以附加提供与印刷平面D垂直的待印刷区域的表面速度。
[0093]图5以待印刷表面元素的详细视图为基础，显示了图4所示运动的相关速度向量。由于容器接收装置绕旋转轴A进行旋转运动520，所以待印刷容器500表面上的切线T与印刷平面D的交叉点处产生了表面速度550。该表面速度550有一个垂直于印刷平面D的分量530和一个平行于印刷平面D的分量540。通过沿路径增加容器接收装置的速度510而获得了垂直于印刷平面D的总表面速度560，在所示情况下，它垂直穿透印刷平面D，到达由旋转运动造成的表面速度的垂直分量530。如上所述，可以通过开环和/或闭环控制第一和/或第二驱动(即控制容器接收装置的直线和/或旋转运动)来获得垂直于印刷平面D的恒定的表面速度560。
[0094]在此将以椭圆形的水平横截面为参考，示范性地展示如何测定旋转运动的角速度。为了将事情简单化，在此假定印刷角度是垂直的，从而使垂直于印刷平面D的表面速度与总表面速度相符。此外，也对印刷平面D内的旋转轴的速度做简化假设，例如，由于路径曲率的原因，所以忽略不计印刷平面D内的旋转轴的速度。此外，旋转轴A位于椭圆形的中心。
[0095]下列公式给出了椭圆的参数化，a和b是极坐标的半轴:
_6] (])r^) =COS2Θ
[0097]半径为r，极角为θ，ε表示椭圆的偏心率。
[0098]下列公式适用于由旋转运动造成的无穷小的表面元素ds:
[0099](2) ds2 = dr2+r2d Θ 2.
[0100]恒定的表面速度V = ds/dt,其中t表示时间，因此需要:
(Jr \2
-77 1JCf/
「Ω1Ω1?V ~ 6}*~ T.+ ?—
,、KdΘ)
\ J J，
[0102]其中ω表示待测定的旋转运动的角速度。
[0103]总计:
°i$)= j/|-^-
[0104]/ ir + &4,J'sin2 θ
(4)/ V h4
[0105]从而根据旋转角Θ获得椭圆的角速度ω。
[0106]若旋转轴以垂直于印刷平面D的速度vR进行附加运动，则必须把公式(4)中的表面速度V替换成v+vR。
[0107]另一方面，先根据旋转轴沿路径的位置预先确定旋转角Θ，即先确定特殊的弯曲路径，以保证获得基本恒定的垂直印刷角度。可以根据路径曲率测定容器接收装置沿路径运动的速度曲线，从而保证获得垂直于印刷平面D的恒定的表面速度。待测定的角速度ω会形成旋转角Θ和速度曲线。
[0108]既可以独立于容器的表面移动之外也可以根据上述移动来把生成印刷周期所需的信号传给印刷头。在第二种情况下，可以根据速度来传送印刷周期，从而不必保持恒定的容器表面合成速度。
【权利要求】
1.一种在容器上，尤其是非旋转对称容器(110，210)上印刷的设备，包含: 至少一个印刷机组(120a-e)，包括至少一个印刷头(320,420,620)； 一个输送系统(100)，该系统包括多个绕着旋转轴㈧旋转的容器接收装置(130，230)，而且该系统的结构能使得容器接收装置(130,230)在闭合路径上循环，且容器接收装置(130，230)中所容纳的容器(110，210)的外表面印刷区域可移动经过印刷头(320, 420, 620);和 至少一个第一驱动(260)，该第一驱动可以通过至少一个开环和/或闭环控制装置(270)使容纳了容器(110，210)的容器接收装置(130，230)绕着其旋转轴(A)旋转，该第一驱动(260)适合于可变控制，从而使印刷区域移动经过印刷头(320，420，620)时二者之间保持基本恒定的预定印刷距离。
2.根据权利要I所述的设备，其特征在于:所述的印刷机组(120a_e)中被配置成静止部件。
3.根据权利要I或2所述的设备，进一步包含: 至少一个第二驱动，用来沿闭合路径移动容器接收装置(130，230)，并对其进行设置，使容器接收装置(130，230)以预定速度移动经过印刷头(320，420，620)。
4.根据权利要3所述的设备，其特征在于: 至少在印刷区域上印刷期间，容器接收装置(130，230)的预定速度是恒定的； 根据容器接收装置(130，230)的角速度以及容器接收装置(130，230)的预定恒定速度，通过开环和/或闭环控制装置(270)对第一驱动(260)进行开环控制和/或闭环控制，从而使得待印刷区域表面元素的速度分量，即垂直于印刷头(320，420，620)印刷平面(D)的分量在印刷区域上印刷期间保持基本恒定。
5.根据权利要3所述的设备，其特征在于: 在印刷区域上印刷期间，容器接收装置(130，230)的预定速度遵守某个根据印刷区域的形状预先确定的速度曲线，尤其是非恒定速度曲线；并且 根据容器接收装置(130，230)的角速度以及容器接收装置(130，230)的预定速度曲线，通过开环和/或闭环控制装置(270)对第一驱动(260)进行开环控制和/或闭环控制，从而使得待印刷区域表面元素的速度分量，即垂直于印刷头(320，420，620)印刷平面(D)的分量在印刷区域上印刷期间保持基本恒定。
6.根据上述任一项权利要求所述的设备，其特征在于:一个基本恒定的印刷距离理解为大于或等于预定的最小印刷距离且小于或等于预定的最大印刷距离的印刷距离。
7.根据权利要求4-6任一项所述的设备，其特征在于:速度分量在预定的公差范围内是恒定的。
8.根据权利要求4-7任一项所述的设备，其特征在于:所述的闭合路径在印刷头(320，420，620)附近至少是直的。
9.根据权利要求4-7任一项所述的设备，其特征在于:印刷头(320，420，620)附近的闭合路径是弯曲的，从而使容器接收装置(130，230)的旋转轴(A)与印刷头(320，420，620)之间的垂直距离遵循一曲线，该曲线根据位于印刷头(320，420，620)附近的印刷区域的形状预先确定。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于:垂直距离的曲线是预先确定的，从而使印刷区域与印刷头(320，420，620)印刷平面(D)之间的交叉角保持基本恒定。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于:所述的交叉角在预定的公差范围保持恒定。
12.根据权利要求10或11所述的设备，其特征在于:所述的交叉角基本上相当于90。。
13.根据上述任一项权利要求所述的设备，其特征在于:对容器接收装置进行配置，从而使容器(110，210)能在偏离旋转轴(A)中心的情况下，被容器接收装置(130，230)所容纳。
14.一种在容器上，尤其是在非旋转对称的容器(110，210)上印刷的方法，这些容器通过一个输送系统(100)的多个容器接收装置(130,230)来输送,该输送系统界定了一条闭合路径，所述的容器接收装置(130，230)被排列成绕旋转轴(A)旋转，并且所述方法包含下列步骤: 沿着闭合路径移动至少一个容器接收装置(130，230)，从而使该容器接收装置(130，230)以预定速度移动经过印刷机组(120a-e)的印刷头(320，420，620)，并且 同时把该容器接收装置(130，230)绕其旋转轴(A)旋转，从而使该容器接收装置(130，230)所容纳的容器(110，210)外表面的印刷区域保持基本恒定的预定印刷距离移动经过印刷头(320，420，620)。
15.根据权利要求14所述的方法，还进一步包含下列步骤: 根据以印刷区域的形状为基础预先确定曲线，对印刷头(320，420，620)附近的容器接收装置(130，230)旋转轴(A)和印刷头(320，420，620)之间的垂直距离进行同时调整，从而使印刷区域与印刷头(320，420，620)印刷平面(D)之间的交叉角保持基本恒定。
【文档编号】B41F17/18GK104275922SQ201410449698
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】安德烈亚斯·松瑙尔, 伯恩哈德·多迈耶, 维克托·盖迪 申请人:克朗斯股份公司