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Digitaler Brailledruck für Etiketten und Endverpackung

Wirtschaftlich und flexibel | Der neuartige Brailledruckkopf basiert auf der kompakten, kräftigen S-Ventiltechnologie. Dieses Ventil baut äußerst klein und ermöglicht die Anordnung verschiedener, individuell ansteuerbarer Ventile in einem Auftragskopf. In dem Falle des Brailledruckkopfes XDot gelang es, sechs Ventile in einen begrenzten Bauraum geschickt zu integrieren, dass jeder Xdot Brailledruckkopf zwei Zeilen Blindenschrift drucken kann.

Der Brailledruckopf Xdot adressiert Anwendungen, die aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen nicht für das Prägeverfahren geeignet sind. Technische Limitierungen des Prägeverfahrens liegen meist in dem Material; nicht jeder Werkstoff lässt sich mechanisch verformen. Viel bedeutsamer erweisen sich ökonomische Grenzen. Sinkende Auflagen und der sich immer mehr durchsetzende Digitaldruck fordern eine effiziente Produktion. Gegen den Einsatz der Prägetechnologie sprechen die Prägeformkosten, die mit der Beschaffung verbundene Logistik und die Rüstkosten. Der digitale Brailledruckkopf appliziert Brailleschrift dagegen formlos auf Knopfdruck.

Im Vergleich zu dem weitverbreiteten Druck von Blindenschrift im Siebdruckverfahren lohnt sich der digitale Brailledruck ebenfalls. Bei identischen Lackkosten entfallen die Formkosten für das Sieb. Beide Verfahren weisen vergleichbare Produktionsleistungen auf, so dass durch den Wegfall der Formkosten des Siebdrucks der digitale Brailledruck sich innerhalb kürzester Zeit amortisiert.

Auf jeder Stufe des Produktionsprozesses integrierbar
Die kompakte Bauweise versetzt den Anwender in die Lage in jedem Abschnitt der Verpackungsherstellung Brailleschrift auf Verpackungselemente aufzubringen. Erste Projekte zeigen, dass die Integration in die Endverpackung oder in den Kontrollbereich Vorteile generieren. Die Brailleschrift wird am Ende des Prozesses aufgebracht und der Druckprozess in der Druckmaschine um eine limitierende Prozessgröße entlastet. Ein weiterer Pluspunkt des digitalen Brailledrucks liegt in dem kontaktlosen Auftrag der Blindenschrift. Spätestens, wenn auf dünnste Beipackzettel Brailleschrift aufgebracht werden muss, scheiden das Substrat berührende Druck- oder Prägeverfahren aus. Die dünnen Papiere lösen sich nicht mehr von der Form und Produktionsunterbrechungen sind vorprogrammiert. Bei dem kontaktlosen, digitalen Brailledruck entstehen diese Komplikationen nicht.

Robuste, zuverlässige Technologie
S-Ventile sind als elektrische Ventile langlebig und bauen gleichzeitig kompakt. Auf dieser Basis erarbeitet Baumer hhs Lösungen für weitere Anwendungen, die einen Auftrag von Fluiden auf engen Raum erfordern. Ein möglicher Einsatz für diese Technologie erscheint die Verklebung kleiner rieseldichter Verpackungen.

Das Ventil HP 500 ist ein elektro-pneumatisches Ventil. Es weist einzigartige Merkmale auf, die besondere Anwendungen ermöglichen. Elektro-pneumatische Auftragsventile sind die erste Wahl für die Applikation von höher viskosen Klebstoffen. Sie wirken kraftvoll, bieten eine lange Lebensdauer und einen zuverlässigen Betrieb. Sie verarbeiten deutlich höhere Klebstoffviskositäten als elektrische Ventile.

Elektrische Ventile können höherfrequenter betrieben werden und sind extrem langlebig. Die meisten Fluide lassen sich mit elektrischen Ventilen auftragen, elektrische Ventile haben aber Limitierungen in der Klebstoffviskosität. Klebstoffviskositäten > 3000mPa*s applizieren nur die starken elektro-pneumatischen Ventile.

Die Viskosität der applizierten Flüssigkeit beeinflusst die Taktfrequenz, da sich der Dosierkolben in dem Fluid bewegt. Je höher die Viskosität ist, desto stärker ist der Widerstand, der überwunden werden muss. Die maximale Taktfrequenz erreicht das Ventil in einem Bereich optimaler Viskosität, der elektrischen Ventilen sich von 200 bis 1500 mPa*s erstreckt. Darüber hinaus kann sich, abhängig von dem Klebstoffaufbau und Strukturviskosität, die maximale Taktfrequenz erniedrigen. In dem Bereich zwischen 1500 mPa*s und 3000mPa*s verläuft ein Übergangsbereich, indem sowohl elektrische als auch elektro-pneumatische Ventile Anwendung finden.

Die Limitierung der konventionellen elektro-pneumatischen Ventile erschließt sich aus deren Aufbau und Wirkprinzip. Die Ventilsteuerung basiert auf einen mit einem Nadelventil in Verbindung stehenden Kolben. Klebstoff fließt aus der Düse, wenn der Kolben gemeinsam mit der Ventilnadel mit Hilfe einer Druckluftbeaufschlagung gegen eine Federkraft angehoben wird. Das Ablassen der Druckluft führt dazu, dass der Kolben durch die Federkraft sich in Gegenrichtung bewegt. Die Ventilnadel sitzt dann auf den Ventilsitz auf und der Klebstofffluss unterbricht.

Die Druckluftzufuhr schaltet, abhängig von dem gewünschten Klebstoffmuster, ein von einer Steuerung betätigtes Pneumatikventil. Dieses sitzt bei marktüblichen Auftragsaggregaten, wie dem Baumer hhs Ventil HM - 500, in der Druckluftzuführung zu dem Auftragsventil.

Lange Leitung führte zu niedrigen Taktfrequenzen
Der Weg von dem Schaltventil bis zum Wirkort in dem Ventil stellt aber im Sinne der Regeltechnik ein Zeitglied dar. Dies sind Bauteile, die eine Weiterverarbeitung eines Signals erst nach einer bestimmten Zeit ermöglichen. Zeitverzögerungen treten in der Pneumatik eigentlich immer auf, da die Druckfortpflanzungsgeschwindigkeit im Vergleich zu anderen Signalübertragungsvorgängen, wie z. B. in der Elektronik, relativ gering ist. Besonders lange Leitungen stellen Luftspeicher dar, und die Füll- bzw. Entleervorgänge können zu Verzögerungen führen. Dies betrifft einerseits die Ansprechverzögerung, die verstreicht, bis das Drucksignal den Kolben bewegt, als auch die Abfallverzögerung, die vergeht, bis der Druck wieder abgefallen ist. Eine Kompensation der Verzögerungszeiten führt zu keiner kürzeren Taktdauer. Die Taktdauer und damit die maximale Taktfrequenz bestimmt, bei einem gegebenen Pneumatikventil und Luftdruck, das Luftvolumen, das für die Betätigung des Ventils bewegt werden muss.

Eine schnellere Taktung bedingt daher ein verringertes Luftvolumen zwischen Schaltventil und Wirkort. Baumer hhs erreichte dieses Ziel bei dem innovativen Ventil HP-500, indem das Druckluftventil in den kompakten Auftragskopf verlegt wurde. Kurze Wege in der Luftführung resultieren bei diesem Ventil in deutlich geringeren Taktzeiten im Vergleich zu bisher üblichen elektro-pneumatischen Ventilen. Der Lösungsansatz war so neu, dass den Entwicklern von Baumer hhs in 2011 ein europäisches Patent zuerkannt wurde.

Ein weiterer Vorteil des innen liegenden Pneumatikventils ist die kompakte Bauform. HP-500 Ventile können in engsten Bauräumen installiert werden. Die Luftzuführung zu dem Ventil ist optimal, da bei der Verlegung der Luftleitungen nicht mehr auf das außen liegende Luftschaltventil Rücksicht genommen werden muss. Einige, bisher unmögliche oder nur schwer zu realisierende Anwendungen in der Endverpackung konnten so verwirklicht werden.

Die neuen Flächenbeschichtungsköpfe basieren auf den bewährten, patentierten HP-500 Ventilen. Aufgrund der integrierten Pneumatik schalten diese sehr schnell, sind robust und bauen kompakt.

Der Beschichtungskopf realisiert bei hohen Auftragsgeschwindigkeiten eine schnelle Abfolge von beschichteten und unbeschichteten Flächen. Der Abriss ist durch eine neue Schaltungsform der Ventile einwandfrei. Dieser erst seit Kurzem verfügbare Ansatz der Ventilsteuerung bewirkt, dass das Beschichtungsmittel bei Abschalten der Zuführung zurück in den Auftragsschlitz gesogen wird. Der Abriss verbessert sich dadurch deutlich und eine klare Trennung zwischen beschichteten und unbeschichteten Bereichen entsteht.

Der schnelle und einfach durch zu führende Auftragsdesignwechsel schafft neue kreative Möglichkeiten.

Schneller und einfacher Auftragsdesignwechsel
Der schnelle und einfach durchzuführende Auftragsdesignwechsel schafft neue kreative Möglichkeiten. Rahmen, Striche, Linien oder andere geometrische Muster können in schneller Abfolge aufgetragen werden. Eine typische Anwendung eines solchen intermittierenden Klebstoffauftrags sind Booklet- Etiketten, die Zonen mit mehr oder weniger Klebkraft aufweisen müssen. Der Breitschlitzkopf ist fähig, auch andere Fluide aufzutragen. So wurde die Applikation von Funktionslacken erfolgreich umgesetzt.

Bei einem abweichenden Muster quer zur Auftragsbreite muss die Mundstückintegrierte Maske gewechselt werden. Designänderung längs zur Bahn (unterschiedliche Start- und Endzeitpunkte der Beschichtung) gibt der Anwender auf einfache Weise über den Touchscreen ein. Die Umstellung erfolgt auf Knopfdruck.

Designwechsel quer zu Bahn sind einfach. Bei der Entwicklung der Beschichtungsköpfe haben die Entwickler großes Augenmerk auf das schnelle Wechseln des Mundstücks gelegt. Wenige Schrauben sind zu lösen. Anwender können sich außerhalb der Maschine mehrere Mundstücke vorbereiten. Diese können mit unterschiedlichen Masken versehen sein, so dass ein Designwechsel quer zur Bahn in maximal fünf Minuten stattfindet.

Die Aufhängung der Köpfe und die Justierung sind essentiell für eine homogene, störungsfreie Beschichtung. Die Baumer hhs Aufhängung bietet hierzu eine Vielzahl von Einstellmöglichkeiten, hohe Flexibilität, einen kompakten Aufbau. Dieses Konzept erleichtert den nachträglichen Einbau in bestehende Maschinen. Die Verwendung von vielen standardisierten Teilen macht die Beschichtungsköpfe preiswert. Sie sind in Abstufungen von 50 mm bis zu einer Breite von 400 mm erhältlich. Spezielle Beschichtungsköpfe realisiert Baumer hhs auf Anfrage.

Über die Firma
Baumer hhs GmbH
Krefeld
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