DE20307083U1 - Vorrichtung zum Herstellen einer vorgebbaren Menge einer sonderfarbigen Farbflüssigkeit - Google Patents

Description

Techkon GmbH S 22.710 G-DE

(30.04.2003/sä/st)

Vorrichtung zum Herstellen einer vorgebbaren Menge einer sonderfarbigen Farbflüssigkeit

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet des Mischens farbiger Flüssigkeiten mit niedriger bis hoher Viskosität und im speziellen eine Vorrichtung zum Herstellen einer vorgebbaren Menge einer sonderfarbigen Farbflüssigkeit gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Vorrichtung kann auch zum farbmetrischen Bestimmen von rezeptverwertbaren Farbdaten und zum computergestützten Importieren, Speichern, Exportieren und Abrufen von Färb- und Lackrezepten dienen. Die Farbflüssigkeiten wie z.B. Druckfarben kommen in der Druck- und Verpackungsindustrie, Anstrichfarben (Lacke) in der Streich-, Tauch- und Spritzbeschichtung im Bauwesen, Malerhandwerk, Automobil- und Möbelbau, Farbmitteldispersionen zum Anfärben von Textilfasern, Schaumstoffen und Kunststoffgranulaten oder Farbstofflösungen zum Durchfärben von Lebensmitteln, Pharmazeutika, Kosmetika und Chemikalien zum Einsatz.

In diesen Branchen ist es häufig erforderlich, Sonderfarben -in einigen Fällen auch Schmuckfarben genannt- zu mischen. Dabei handelt es sich um Farben, die durch definierte Anteile bestimmter Grundfarben

-auch Basisfarben genannt- gemischt werden müssen. Um die Sonderfarben eindeutig zu kennzeichnen und ihre Anzahl überschaubar zu halten, wurden in vielen farbgebenden und farbverarbeitenden Industriezweigen sowie industrieübergreifend für das Grafik- und Produktdesign sogenannte Farbfächer eingeführt. Diese Nomenklaturen benennen eine Sonderfarbe und beschreiben in Form sogenannter Farbrezepte, zu welchen Anteilen die Grundfarben zu mischen sind.

Wird eine bestimmte Sonderfarbe benötigt, bestehen heute für den Anwender drei Möglichkeiten:

Zum ersten -manuelles Selbermischen: Der Anwender beschafft sich auf Grundlage des Farbrezepts (soweit vorhanden) hochviskose (d.h. pastöse, zähflüssige) bis niedrigviskose (d.h. dünnflüssige) Flüssigkeit in den benötigten Grundfarben. Ausgehend von der gewünschten Gesamtfarbmenge berechnet er durch Dreisatzrectmung die Anteile der Grundfarben. Mit Hilfe einei Waage werden die Anteile abgewogen oder alternativ die Volumenanteile bestimmt und anschließend vermischt. Dieses Verfahren hat die folgenden Nachteile:

Es ist fehleranfällig durch die nicht programmgestützte Berechnung sowie das ungenaue manuelle Abwägen und Dosieren, wodurch das Mischergebnis nicht exakt wiederholbar wird.

Die übliche Konfektionierung hoch- und niedrigviskDser Grundfarben-Flüssigkeiten erfolgt in Farbdosen i;nd/oder -kübeln. Diese lassen sich schwer öffnen und verschließen, und das Entnehmen vor allem der pastöüen Flüssigkeiten mit einem Spachtel erfordert eine geübte Hand. Ist eine Farbdose nur teilweise <;ntleert, so wird der verbleibende Rest durch den unvermeidbaren Lufteinschluss mit der Zeit

eintrocknen.

Die Handhabung mit dem Spachtel sowie das Verrühren in einem Mischtopf führt leicht zu Verschmutzungen umliegender Teile. Der Reinigungsaufwand nach erfolgtem Mischen ist groß und vergrößert den ohnehin schon hohen Zeitaufwand.

Zum Zweiten -Lieferung durch den Farbflüssigkeitshersteller: Hier erfolgt das Mischen der Sonderfarbe mit einer Farbdosier- und -mischanlage. Einzelne Farbcontainer, gefüllt mit den Grundfarben, sind über ein Pumpen- und Schlauchsystem an eine Abfüllstation angeschlossen. In einen Steuerungscomputer werden die benötigte Menge und der Farbname eingegeben. Die Farbflüssigkeitspumpen werden von dem Computer angesteuert, und es erfolgt die richtige verhälnismäßige Dosierung. Solche Systeme sind technisch komplex und nehmen viel Platz ein. Für den Anwender von Sonderfarben sind sie wirtschaftlich nicht betreibbar, zumal eine konstante Auslastung gewährleistet sein muss, damit die Farbflüssigkeitsleitungen und -pumpen nicht verkleben. Der Einsatz ist daher auf die Hersteller und Lieferanten von Farbflüssigkeiten sowie wenige große Anwenderbetriebe beschränkt. Auch für den Farbflüssigkeitshersteller sind nur größere Mischmengen wirtschaftlich, so dass beim Anwender sehr oft Restfarbenmengen übrigbleiben, die entsorgt oder gelagert werden müssen.

Und dittens - computergestütztes Mischen mit sogenannten Laborsystemen: Wegen der unter zweitens beschriebenen Nachteile größerer Mischmengen werden vor allem in der Druck- und Verpackungsindustrie kleinere bedarfsgerechte Sonderfarben-Bestellmengen

im Auftrag der Farbenhersteller von Fachhändlern mit Laborsystemen gemischt und an die Anwender geliefert. Derartige Systeme befinden sich auch in den Werkstofflabors einiger Verpackungsdruckereien. Diese Laborsysteme haben die Nachteile, dass ihre Dosier- und Mischvorrichtungen relativ viel Platz einnehmen, und dass sie aufgrund ihrer überdies selten genutzten Software-Funktionsvielfalt sehr teuer und damit für die meisten Anwender von Sonderfarben -ebenso für viele Fachhändler- nicht wirtschaftlich betrieben werden können.

Alle drei genannten Möglichkeiten haben darüber hinaus gemeinsam, dass die bestehenden Praxislösungen beim Import und Export von Farbdaten einschließlich Farbrezepten in der Mehrheit auf ein proprietäres Austauschformat beschränkt sind. Wünschenswert wäre aber ein Austausch in standardisierter Form. Solche De-facto-Standards sind z.B. die sogenannten Containerformate Color Exchange Format (siehe Druckschrift "CxF Whitepaper, Release 1.0, June 2002" der Gretag-Macbeth AG) und Job Definition Format (siehe Druckschrift "JDF Specification, Release 1.1, April 2002" der CIP4, - International Cooperation for Integration of Processes in Prepress, Press and Postpress) in der Druck- und Verpackungsindustrie. Die Unterstützung von CxF und JDF erfordert entsprechende Softwareschnittstellendefinitionen und erlaubt die Einbindung der Vorrichtung in vernetzte Produktionsumgebungen sowohl innerbetrieblich (Local Area Networks, Intranets) als auch unternehmensübergreifend (Wide Area Networks, Internet).

Ausgehend von den vorgenannten Nachteilen und Unzulänglichkeiten sowie unter Würdigung des

umrissenen Stands der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine halbautomatisierte Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs zur Herstellung kleinerer, bedarfsgerechter Mischmengen von Farbflüssigkeiten vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale also dadurch gelöst, dass die Vorratsbehältnisse als die Grundfarbenflüssigkeit dosiert entleerbaren und mittels eines Verschlusses wiederverschliessbare Kartuschen ausgebildet sind, dass die Dosiereinheit zumindest eine Halterung zur Aufnahme eines von dem Verschluß befreiten Vorratsbehältnis in umgekehrter Überkopflage aufweist, dass die Halterung mit einer Auspresseinrichtung zum von der Dosiereinheit dosiert gesteuerten Entleeren der Grundfarbenflüssigkeit versehen ist und dass die Mischeinheit unterhalb der Halterung angeordnet ist.

Nach Lehre der Erfindung wird damit erreicht,

den Anwender mittels einer halbautomatischen Vorrichtung von unangenehmen, überwiegend manuellen Tätigkeiten - Rezept bzw. Dosiermengen berechnen, Farbdosen öffnen, pastöse und dünnflüssige Farbflüssigkeiten oder Lacke entnehmen, eine Präzisionswaage bedienen und ablesen, Farbflüssigkeiten oder Lacke in Gefäßen oder auf Steinplatten mischen - stärker zu entlasten und das Dosier- und Mischresultat jederzeit reproduzierbar zu gestalten,

- das Verschmutzen umliegender Teile -Farbdosen und Kartuschen, Spachtel und Rührwerkzeug, Mischgefäße und Mischplatten- und der Hände und damit auch den

bisherigen Reinigungsaufwand zu vermeiden,

das Bereitstellen bedarfsgerechter Mengen -d.h. einerseits das Vermeiden von Restfarbenmengen und andererseits nicht nur produktionsgerechte Mischmengen, sondern auch Probemischungen für große Mengen aus tankbasierten Mischanlagen- zu ermöglichen, ohne die bisherigen Lieferfristen von Farbflussigkeitsherstellern oder deren Fachhändlern in Kauf nehmen zu müssen,

bei Bedarf das bloße Dosieren von Grundfarbenflüssigkeits- und Grundlackmengen -d.h. auch ohne Berechnen oder Abrufen eines Farbrezepts und ohne anschließenden Mischvorgang- allein durch exakt begrenztes Auspressen des jeweiligen Vorratsbehältnisses zu erlauben,

- zur Minimierung des Dosier- und Mischaufwands die Farbrezepte auf maximal drei Komponenten, d.h. drei Grundfarben, zu beschränken,

- eine als kompaktes Desktop-System ausgeführte und damit platzsparende sowie eine datenvernetzbare und insgesamt deutlich wirtschaftlicher betreibbare Vorrichtung als die unter zweitens und drittens genannten Lösungen zur Verfügung zu stellen.

Mithin ist der Kern der vorliegenden Erfindung darin zu sehen, aus vorgegebenen oder unter Verwendung von Farbmesstechnik selbst ermittelten Farbrezepten Steuerdaten zu berechnen, mittels derer Farbflüssigkeiten im Verhältnis zu einer benötigten Gesamtmenge, die insbesondere in der Größenordnung einer Desktop-Anwendung liegt, exakt dosiert und gleichzeitig bzw. anschließend miteinander homogen vermischt werden können.

Hierzu werden in mindestens einem Magazin

Vorratsbehältnisse -erfindungsgemäß bevorzugt werden auspressbare und wiederverschließbare Kartuschenbereitsgestellt, deren Inhalt aus verschiedenfarbigen Flüssigkeiten besteht, die die vollständige Grundfarbenpalette gemäß eines branchenüblichen Farbfächers -z.B. HKS, Pantone, RAL- oder eines proprietären Basisfarbensystems repräsentieren. Diese Flüssigkeiten weisen anwendungsspezifische Verarbeitungseigenschaften entsprechender Sortimente auf, z.B. oxidativ trocknende oder UV-Strahlen-härtende Druckfarben für verschiedene Druckverfahren oder Dispersionsanstrichfarben und Nitrolacke für Innen- und Außenanwendungen.

Das Kennzeichen der Vorratsbehältnisse erfolgt zweckmäßigerweise mit Haftetiketten, die einen Strich- und/oder alphanumerischen Code aufweisen, der auf einer mit der Recheneinheit der Vorrichtung verbundenen Druckeinheit, die für das Bedrucken von Haftetiketten geeignet ist, ausgegeben werden kann. Die Kennzeichnung informiert über Verwaltungsdaten; diese beinhalten mindestens den Farbnamen, das Farbfächersystem, einen Hinweis auf die anwendungsspezifischen Verarbeitungseigenschaften sowie die vor bzw. nach dem Dosieren enthaltene Farbflüssigkeitsmasse, die neben der Verbrauchermessung beim Dosieren u.a. auch durch einen Sensor, der den Füllstand des jeweiligen Vorratsbehältnisses erfasst, in jedem Magazinfach ermittelt werden kann, um den Anwender über den aktuellen Vorrat zu informieren und gegebenenfalls automatisch eine Nachbestellung zu veranlassen.

In vergleichbarer Weise erfolgt das Kennzeichnen und Verwalten der letztendlich herzustellenden Mischfarbenflüssigkeiten, wobei das Haftetikett mit

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dem Strich- und/oder alphanumerischen Code auf dem Mischgefäß platziert werden muß; diese Verwaltungsdaten sind zugleich die Basis für bedarfsgerechte Neubestellungen derselben Rezeptur.

Der damit einhergehende Im- und Export von rezeptverwertbaren Farbdaten, Farbrezepten und Verwaltungsinformationen kann unter Nutzung von lokalen und weiten Netzen, z.B. von Intranets und des Internet, sowie von standardisierten oder branchenüblichen Containerformaten, z.B. CxF und JDF, zumindest aber ASCII-Textkompatiblen Anwendungen, z.B. Microsoft-Word-Dokumenten und

Microsoft-Excel-Tabellen, in Übereinstimmung mit der Farbrezeptedatenbank ablaufen.

Unter diesen Voraussetzungen ist der Ort des Dosier- und Mischvorgangs auch nicht an die Vorrichtung gebunden, an der die rezeptverwertbaren Farbdaten, Farbrezepte und Verwaltungsinformationen erstellt wurden. Mittels Datenübertragung über die Vernetzungsschnittstelle oder auf anderem Weg kann ein Farbrezept zum zeitlich und örtlich entfernten Dosieren und Mischen in beliebig vielen gleichartigen Vorrichtungen oder in Anlagen, die dem bisherigen Stand der Technik entsprechen, verwendet werden, um am Ort des Bedarfs zu dosieren und zu mischen.

Gemäß der konkreten technischen Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine an zumindest einer Monitoreinheit sichtbare Programmmaske auf, in der gemäß der bereitgestellten Grundfarbenpalette das entsprechende Farbfächersystem samt der darauf basierenden Farbrezeptedatenbank aktiviert wird. Wahlweise kann ein bestehendes Farbrezept aus der Datenbank oder auf der Basis rezeptverwertbarer

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Farbdaten, die aus einer Farbmessung insbesondere mittels eines online verbundenen oder offline betriebenen Spektralphotometers gewonnen werden, selbst berechnetes und benanntes Farbrezept aufgerufen werden, wobei die Anzahl der Farbrezeptkomponenten nach oben begrenzbar ist und sich ein Farbmessergebnis bzw. selbst berechnetes Farbrezept in einem sogenannten Rating-Verfahren mit den farbmetrisch nächstliegenden

Datenbank-Farbrezepten, die sich namentlich in einer Rangliste ausgeben lassen, vergleichen lässt.

Eine weitere Funktion in der Programmmaske ist das Auswählen der benötigten Gesamtmenge der zu mischenden Farbflüssigkeiten, wobei diese Menge insbesondere in der Größenordnung einer Desktop-Anwendung liegt, konkret z.B. im Bereich von 500 bis 2500 Gramm und abgestuft in 10 0-Gramm-Inkrementen.

Desweiteren kann die Gesamtmenge aufgrund des veranschlagten Verbrauchs bei der späten Verwendung der Farbe kalkuliert werden. In der Druckindustrie kann zum Beispiel aus der Information über die zu druckende Auflagenhöhe sowie aus den digitalen Druckvorstufendaten eine Berechnung über die voraussichtlich benötigte Farbmenge durchgeführt werden. Insbesondere das CIP-Datenformat enthält Informationen über die bogenbezogene Flächendeckung der verwendeten Sonderfarben.

Der Dialog des Anwenders mit der Programmmaske sowie die Eingabe der übrigen Steuerbefehle an mindestens eine Recheneinheit erfolgen über mindestens eine Bedieneinheit, die insbesondere als berührungssensitiver Bildschirm und/oder als Tastatur

und/oder als Maus und/oder als Trackpad ausgebildet ist. Von mindestens einer Recheneinheit gesteuert bzw. geregelt werden neben den genannten Funktionen der Programmmaske und der Online-Farbmessung, dem Farbdatenimport und -export sowie der Farbenverwaltung auch die Aktionen der Dosier- und der Mischeinheit.

Die Dosiereinheit weist mindestens eine mechanische Halterung auf, in der eine Kartusche mit der Auslauföffnung nach unten über der Mischeinheit, insbesondere über einem in die Mischeinheit hineingestellten Mischgefäß, manuell positioniert wird. Nach Entfernen des Kartuschenverschlusses kann die durch einen innenliegenden Selbstverschluss gesicherte Auslauföffnung auf einem Ventil aufsetzten, das elektromechanisch oder pneumatisch durch Zurückdrängen bzw. Entlasten des Selbstverschlusses das Öffnen bzw. Schließen steuert.

Zum Vorgang des dosierten Entleerens einer Kartusche muss der in der Kartusche gelagerte Kolben -Kartuschenkolben genannt- in Richtung der AuslaufÖffnung bewegt werden. Hierzu veranlasst wird er im Falle der vorliegenden Erfindung durch einen hydraulisch oder elektromechanisch angetriebenen und durch die Recheneinheit gesteuerten externen Hubkolben oder pneumatisch durch Überdruck im Volumen, das durch einen luftdichten Deckel der Kartuschenhalterung sowie in der Kartusche durch den angrenzenden Gefäßrand und den Kartuschenkolben gebildet wird. Der Dosiervorgang wird gestartet und beendet in erster Linie durch Anfang und Ende des Kartuschenkolbenwegs, wobei ein Abstandssensor die dem aktuellen Füllstand der Kartusche entsprechende Position des Kartuschenkolbens abfragt, und in

zweiter Linie durch das Zusammenspiel von Kartuschenkolben und Ventil. Als Steuersignal für die Beendigung eines Dosiervorgangs kann entweder volumetrisch der zurückgelegte Kolbenweg, der proportional zu einer Auspressmasse steht, oder gravimetrisch das Erreichen eines Massemaßes an einer elektronischen Wägeeinrichtung, oder chronometrisch der Ablauf aeiner Zeitdauer, die proportional zu einer Auspressmasse steht, dienen.

Als elektronische Wägeeinrichtung zum gravimetrisch exakten Starten und Beenden des Dosiervorgangs bieten sich mindestens zwei grundlegende Lösungen an: eine mit der Dosiereinheit verbundene Wägezelle oder aber eine mit der Mischeinheit verbundene Wägeplattform. An der Wägezelle ist die Dosiereinheit aufgehängt, wobei unter Berücksichtigung der Masse des Vorratsbehältnisses (z.B. Tara der Kartusche einschließlich Kolben, Selbstverschluss und Etikett) die Masseabnahme der Grundfarbenflüssigkeit zu Beginn und während des Auspressvorgangs so lange gemessen und abgefragt wird, bis die entstandene Massedifferenz der gewünschten Dosiermenge entspricht. Im zweiten, als Ausführungsform bevorzugten Falle ruht das Mischgefäß auf der Wägeplattform, wobei unter Berücksichtigung der Masse des Mischgefäßes (z.B. Tara einer Farbdose ohne Deckel) der Massezuwachs aus den nacheinander in das Mischgefäß dosierten Grundfarbenflüssigkeiten so lange gemessen und abgefragt wird, bis die entstandene Massedifferenz der gewünschten Dosiermenge entspricht.

Um mehrere Grundfarbenflüssigkeiten nacheinander dosieren und/oder Kartuschen mit Flüssigkeitsresten -Neigen- noch verwenden zu können, ist ein Wechseln

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der Kartuschen in der Dosiereinrichtung erforderlich. Die einfachste, zunächst bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das manuelle Entfernen einer vollständig oder erst teilweise ausgepressten Kartusche und an ihrer Stelle das manuelle Einsetzen einer vollen oder bereits teilweise ausgepressten Kartusche, wobei die Anweisung zum Wechseln durch den Bildschirmdialog erfolgt. In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung besteht die Alternative zu einer Dosiereinrichtung mit einer einzigen Auspresseinrichtung in einer Dosiereinrichtung mit mehreren und mit einer Recheneinheit verbundenen, automatisch im Wechsel arbeitenden Auspresseinrichtungen, wobei im Rahmen einer Desktop-Vorrichtung zum einen cirka zwei im Wechsel arbeitende Auspresseinrichtungen ausreichend erscheinen und zum anderen auch hier das manuelle Bestücken der Auspresseinrichtungen wirtschaftlich sinnvoll ist.

Um Verunreinigungen der Mischeinrichtung, insbesondere des Rührmechanismus und selbst kleinste Dosierfehler auszuschließen, weist die Dosiereinrichtung unterhalb des Ventils insbesondere eine mit der Recheneinheit verbundene pneumatische Düse auf, deren Luftstrom einen eventuell gebildeten Flüssigkeitsfaden durchtrennt, was sich besonders bei hochviskosen Flüssigkeiten bewährt.

Das dosierte Auspressen der Grundfarbenflüssigkeiten erfolgt, wie oben beschrieben, gezielt in ein Mischgefäß. Bei diesem kann es sich zweckmäßigerweise um eine geöffnete -d.h. von ihrem Deckel befreite-Dose, ferner um eine Dose unter Schutzatmosphäre, eine Platte (bei kleinsten Mischmengen) oder wiederum um eine Kartusche handeln. Das Dosieren in einer

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Kartusche beliebiger, allerdings für das darin stattfindene Mischen hinreichend großer Bauart ist dann sinnvoll, wenn eine Entnehme der gemischten Farbflüssigkeit im späteren Verarbeitungsprozess (z.B. automatisches Befüllen von Druckmaschinen-Farbkästen mit Sonderfarben, Aufsprühen von Sonderfarben mit Hilfe von Airbrush-Systemen) nur aus Kartuschen erfolgen kann. Bei zu kleinen Kartuschen empfiehlt sich ein an das Mischen anschließendes Umfüllen aus dem Mischgefäß in die Kartusche.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung weist die Mischeinheit eine als elektromotorisch angetriebener Drehteller ausgebildete und mit der Recheneinheit verbundene Trageeinrichtung auf, die beweglich auf einer elektronischen Wägeeinrichtung gelagert ist. Alternativ hierzu sind eine starre Verbindung der Trageeinrichtung mit dem Gehäuse der Mischeinheit sowie statt der Rotationsbewegung eine Vibrations- oder Schüttelbewegung der Trageeinrichtung vorhanden. Die wie auch immer gestaltete Trageeinrichtung ist in jedem Falle in der Lage, ein Mischgefäß mit rundem, ovalem oder vieleckigem Querschnitt rutschgesichert auf zunehmen.

Um das Ergebnis einer homogenen Durchmischung der Grundfarbenflüssigkeiten schnellstmöglich zu erreichen, wird zusammen mit der Bewegung der Trageeinrichtung samt Mischgefäß mindestens ein unbewegliches oder um seine eigene Längsachse drehendes Rührwerkzeug eingesetzt. In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist der Rührmechanismus von exzentrisch bis konzentrisch zur Drehachse der Trageeinrichtung angeordnet. Der

Rührmechanismus besteht aus einer elektromotorisch angetriebenen und mit der Recheneinheit verbundenen Aufnahmeeinrichtung für das Rührwerkzeug und dem eigentlichen Rührwerkzeug. Dieses ist bevorzugt als geringwertiger Spatel ausgebildet, der schraubzwingenartig fixiert wird und nach Beendigung des Mischvorgangs entsort wird, um einen Reinigungsaufwand oder die Gefahr der Flüssigkeitsverschleppung zu vermeiden. Alternativ oder ergänzend hierzu ist das Rühren mit einem unbeweglichen Werkzeug oder -unter den aufgeführten Nachteilen- mit mehrfach benutzbaren Werkzeugen möglich, die z.B. als Knethaken oder Quirl oder ohne starre Verbindung zu einem Rührantrieb als induktiv angetriebene Magnetkugel ausgebildet sind.

Neben eines jederzeit möglichen manuellen Startens und Beendens des Mischvorgans -vorzugsweise über eine Schaltfläche in der Programmmaske auf der Monitoreinheit- erfolgt die Steuerung des Mischvorgangs, d.h. vor allem seine Dauer nach dem manuellen oder automatischen Starten, durch eine mit der Recheneinheit der Vorrichtung verbundene Steuereinheit. Zeitpunkt des Starts ist entweder bereits während des Dosierens, oder sobald der Dosiervorgang aus dem letzten Vorratsbehältnis abgeschlossen ist. Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das manuelle Betätigen eines Ausschalters aufgrund einer Anweisung die dem Anwender im Bildschirmdialog nach einer verstrichenen definierten Zeitspanne gegeben wird. Alternativ oder ergänzend kann das Ausschalten auch automatisch erfolgen: entweder nach einer verstrichenen definierten Zeitspanne oder -in einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung- aufgrund eines Steuersignals eines mit der

Recheneinheit verbundenenSensors, der die Homogenität des Farbflüssigkeitengemischs erfasst, z.B. auf Basis der Videobildanalyse, und als hinreichend bewertet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend anhand der durch die Figur 1 veranschaulichten exemplarischen Implementierung gemäß eines Ausführungsbeispieles der Erfindung näher erläutert.

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, mittels derer rezeptverwertbare Farbdaten farbmetrisch bestimmt, Färb- und Lackrezepte computergestützt importiert, gespeichert, exportiert und abgerufen sowie farbige Rezeptkomponenten mit niedriger bis hoher Viskosität für das Herstellen kleinerer, bedarfsgerechter Mischmengen von Farbflüssigkeiten einfach, verunreinigungsfrei und halbautomatisch dosiert gemischt werden können.

In Figur 1 ist die gesamte Vorrichtung 100 mit allen Komponenten veranschaulicht. Hauptkomponenten sind das Magazin 3, Recheneinheit 4 und die Dosiereinheit 9, in die die Mischeinheit 11-12 integriert ist. Die Komponenten 3 und 9 .sind platzsparend am kompaktesten in der dargestellten Weise angeordnet, lassen sich aber aus Stellplatzgründen auch voneinander getrennt oder in einem anderen Winkel zueinander aufstellen.

Das Magazin 3 nimmt die Vorratsbehältnisse 1 auf. Die

Anzahl der Ablegeplätze im Magazin orientiert sich an der wahrscheinlichsten Anzahl der Grundfarben in einem gebräuchlichen Farbfächer, kann aber ohne weiteres durch Beistellen weiterer Magazine 3 beliebig erweitert werden, und zwar vor allem dann, wenn Grundfarbenflüssigkeiten verschiedener Farbfächer und/oder mit unterschiedlichen Verarbeitungseigenschaften verfügbar sein sollen.

Die Vorratsbehältnisse 1, in denen die Grundfarbenflüssigkeiten bereitgehalten werden, sind in dem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 als Kartuschen ausgebildet, wie sie in der Druckindurstrie zum automatischen Befüllen von Farbkästen in Bogenoffsetdruckmaschinen verwendet werden. Diese Kartuschen sind auslauf- und austrocknungssicher mit einem Schraubverschluss 2 versehen, der beim Gebrauch der Kartuschen manuell entfernt werden muss. Darüber hinaus besitzen die Kartuschen im Bereich der AuslaufÖffnung einen innenliegenden Selbstverschluss und einen innenliegenden, beweglich gelagerten Kolben, der von außen zum Zwecke der Kartuschenentleerung zur Auslauföffnung hin bewegt werden kann.

In dem- Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 befindet sich auf dem Magazin die Recheneinheit 4, in die zugleich die Monitoreinheit 5, die Messgeräteschnittstelle 6, die Druckerschnittstelle 7 und die Vernetzungsschnittstelle 8 in kompakter Bauweise integriert sind. Die Recheneinheit 4 ist mit den Steuereinheiten aller beweglichen Komponenten direkt verbunden.

Die Monitoreinheit 5 ist in dem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 als berührungssensitiver

Bildschirm ausgebildet. Er ist somit die Schnittstelle des Anwenders zum Bedienen der Vorrichtung 100 über eine Programmmaske, die mit allen Funktionen -vom Importieren, Speichern, Exportieren und Abrufen der rezeptverwertbaren Farbdaten, Färb- und Lackrezepte und Verwaltungsinformationen über das Berechnen und Auswählen der Färb- und Lackrezepte und Verwaltungsinformationen über das Berechnen und Auswählen der Färb- und Lackrezepte, das Auswählen der gewünschten Mischmenge und das Ausdrucken von Etiketten zum Zwecke der Verwaltung der Vorratsbehältnisse 1 und Mischgefäße 13 bis hin zum Starten und Beenden des Dosier- und Mischvorgangsverknüpft ist.

Das Gehäuse der Dosiereinheit 9 weist eine darauf befindliche Halterung 10 für ein vom Schraubverschluss 2 befreites Vorratsbehältnis sowie die Mischeinheit 11-12 auf. Die Halterung 10 nimmt das manuell eingelegte Vorratsbehältnis mit der Auslauföffnung nach unten auf und beinhaltet zugleich die Auspresseinrichtung, bestehend aus einem Hubkolben, der den in der Kartusche gelagerten Kolben nach unten bewegen kann. Die Dosiereinheit weist außerdem ein Ventil auf, das den innenliegenden Selbstverschluss im Vorratsbehältnis öffnen und schließen kann. Im Bereich des Ventils befindet sich eine Düse, die eventuell gebildete Fäden hochviskoser Flüssigkeiten mit einem Luftstrom durchtrennt.

Die Mischeinheit 11-12 besteht aus einer Trageeinrichtung 12, die in dem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 als Drehteller, der das Mischgefäß 13 rutschgesichert aufnimmt, ausgebildet ist, und einem Rührmechanischmus 11, der wiederum aus

einer exzentrisch zur Drehachse der Trageeinrichtung 12 angeordneten, unbeweglichen oder elektromotorisch angetriebenen Aufnahmeeinrichtung für das Rührwerkzeug und einem eigentlichen Rückwerkzeug besteht. Das Rührwerkzeug ist in der Darstellung als geringwertiger Spatel zur Einmalbenutzung veranschaulicht.

Da sich die Halterung 10 unmittelbar über der Drehachse der Trageeinrichtung 12 befindet, kann die Dosierung der Grundfarbenflüssigkeiten an dem exzentrisch angeordneten Rührmechanismus 11 vorbei in das Mischgefäß 13 erfolgen, ohne dass eine Verschmutzung des Rührmechanismus 11 eintreten kann. Noch während oder aber nach dem Abschluss des Dosiervorgangs startet der Mischvorgang, der in dem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 aus der Drehbewegung der Trageeinrichtung 12 und dem hydrodynamischen Widerstand des unbeweglichen oder sich drehenden Rührmechanismus' 11 besteht.

Claims (23)

1. Vorrichtung (100) zum Herstellen einer vorgebbaren Menge einer sonderfarbigen Farbflüssigkeit gemäß einem Farbfächer entsprechend einem Farbrezept aus Grundfarbenflüssigkeiten mit niedriger bis hoher Viskosität

- mit mindestens zwei Vorratsbehältnissen (1), in denen die Grundfarbenflüssigkeiten aufbewahrt werden,

- mit einer Recheneinheit (4), die eine Dosiereinheit für die betreffende Grundfarbenflüssigkeit steuert,

- mit einer Dosiereinheit (9) zum gravimetrischen oder volumetrischen Dosieren der betreffenden Grundfarbenflüssigkeit gemäß dem Farbrezept,

- und mit einer Mischeinheit (11-12) zum homogen Vermischen der von der Dosiereinheit (9) dosierten betreffenden Grundfarbenflüssigkeiten,

dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorratsbehältnisse (1) als die Grundfarbenflüssigkeit dosiert entleerbaren und mittels eines Verschlusses (2) wiederverschliessbare Kartuschen ausgebildet sind, dass die Dosiereinheit (9) zumindest eine Halterung (10) zur Aufnahme eines von dem Verschluß (2) befreiten Vorratsbehältnis (1) in umgekehrter Überkopflage aufweist, dass die Halterung mit einer Auspresseinrichtung zum von der Dosiereinheit dosiert gesteuerten Entleeren der Grundfarbenflüssigkeit versehen ist und dass die Mischeinheit (11-12) unterhalb der Halterung (10) angeordnet ist.

2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinheit (11-12) einen Rührmechanismus (11), eine Trageeinrichtung (12) und ein Mischgefäß (13) zum homogenen Mischen der einzeln dosierten Grundfarbenflüssigkeiten aufweist.

3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens ein Magazin (3), in dem die Vorratsbehältnisse (1) mit den Grundfarbenflüssigkeiten entnahmebereit aufbewahrt sind.

4. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluß (2) als Schraubverschluß ausgebildet ist.

5. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche als zylindrisches Gefäß mit einer Auslauföffnung ausgebildet ist, einen in diesem Gefäß befindlichen, von außen bewegbaren Kolben aufweist, mit dem sich der Kartuscheninhalt durch die von dem Verschluß befreite Auslauföffnung infolge Herauspressens entleeren lässt.

6. Vorrichtung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche einen innenliegenden Selbstverschluss hinter der Auslauföffnung aufweist, der entgegen einer äußeren Kraft zurückgedrückt werden muss, um das Entleeren der Grundfarbenflüssigkeit als Kartuscheninhalt zu remöglichen.

7. Vorrichtung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinheit (9) mindestens eine direkt mit einer der Recheneinheiten (4) verbundene elektronische Ventilzwangsteuerung, die selbst mit einem mit insbesondere hydrodynamisch optimal gestaltetem Querschnitt ausgestattetes Ventil versehen ist, das die vom Verschluss (2) befreite Auslauföffnung des Vorratsbehältnisses (1) durch Zurückdrängen des Kartuschenselbstverschlusses öffnet bzw. verschließt, einen Verdichter, der pneumastischen und/oder hydraulischen Druck aufbaut, sowie mindestens eine Zuleitung entweder zu einem mechanischen Zylinder, der den durch eine der Recheneinheiten (4) steuerbaren pneumatischen und/oder hydraulischen Druck zum Bewegen des Kolbens in dem Vorratsbehältnis (1) überträgt, oder zu zu dem in der Halterung (10) befindlichen Vorratsbehältnis (1) aufweist, um allein mittels des durch die zumindest eine Recheneinheit (4) steuerbaren pneumatischen Druck (Druckluftbeaufschlagung) das Bewegen des Kolbens oder das Bewegen der Flüssigkeitssäule ohne Kolben zum Entleeren der Kartusche herbeizuführen.

8. Vorrichtung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinheit (9) mindestens eine direkt mit- anstelle einer hydraulischen oder pneumatischen Druckübertragung einen durch die zumindest eine Recheneinheit (4) steuerbaren elektromechanischen Kolbenantrieb, zumindest eine Zuleitung, die den pneumatischen Druck zu einer Düse überträgt, mindestens eine direkt mit der zumindest einen Recheneinheit (4) verbundene Düse, die mittels Luftstrom nach dem Vorgang des Entleerens des Vorratsbehältnisses (1) den eventuell gebildeten hochviskosen Flüssigkeitsfaden durchtrennt, mindestens einen direkt mit einer der Recheneinheiten (4) verbundenen Abstandssensor, der den Füllstand des Vorratsbehältnisses (1) erfasst, sowie zumindest eine elektronische Wägeeinrichtung aufweist, die direkt mit einer der Recheneinheiten (4) verbunden ist, die die einzelnen Grundfarbenflüssigkeiten gegebenenfalls auch unter Schutzatmosphäre (z. B. Stickstoff, Kohlendioxid) dosiert.

9. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der am Kolben anliegende pneumatische Druck, optional an seiner Wirkungsstelle -zusätzlich zum Verdichter-Manometer- durch einen vorgesehenen Sensor ermittelt und das Sensorsignal als Stellgröße für die Steuerung verwendet werden kann.

10. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinheit (11-12) mindestens eine Trageeinrichtung (12) aufweist, die als Teller ausgebildet ist, wobei dieser Teller entweder starr mit dem Gehäuse der Mischeinheit (11-12) verbunden ist oder beweglich oder unbeweglich auf einer elektronischen Wägeeinrichtung gelagert ist und/oder einen elektromotorischen Antrieb aufweist, um in Rotation oder eine niedrig- bis hochfrequente zweidimensionale Schwingung (Schüttelbewegung bzw. Vibration) versetzt werden zu können.

11. Vorrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Trageeinrichtungen (12) mindestens ein Mischgefäß (13) mit rundem, ovalem oder bieleckigem Querschnitt rutschgesichert aufnehmen kann, das entweder als eine leere Farbdose, als eine leere Kartusche oder bei kleinsten Mischmengen als eine leere Platte ausgebildet ist.

12. Vorrichtung (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Trageeinrichtungen (12) mindestens einen unbeweglichen oder elektromotorisch angetriebenen oder induktiv arbeitenden Rührmechanismus (11) aufweist, der insbesondere gegenüber dem Mittelpunkt bzw. der Rotationsachse einer Trageeinrichtung (12) konzentrisch und/oder exzentrisch angeordnet ist und mindestens ein Rührwerkzeug aufnehmen kann.

13. Vorrichtung (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerkzeug entweder als geringwertiger Spatel in zweckdienlicher Form, der starr in die Werkzeugaufnahmeeinrichtung des Rührmechanismus eingespannt wird und der nach Beendigung des Mischvorgangs entsorgt werden muss, um einen Reinigungsaufwand oder die Gefahr der Flüssigkeitenverschleppung zu vermeiden, oder als wiederverwendbarer Knethaken oder Quirl ausgebildet ist, der starr in die Werkzeugaufnahmeeinrichtung des Rührmechanismus eingespannt wird und einen Reinigungsaufwand nach Beendigung des Mischvorgangs einen Reinigungsaufwand erfordert.

14. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Wägeeinrichtung vorgesehen ist, entweder als Wägezelle, an der die Dosiereinheit (9) aufgehängt ist, wobei unter Berücksichtigung der Masse des Vorratsbehältnisses (1) - Tara 1 - die Masseabnahme der Grundfarbenflüssigkeit zu Beginn und während des Anpressvorgangs so lange gemessen und abgefragt wird, bis die entstandene Massedifferenz der gewünschten Dosiermenge entspricht, oder als Wägeplattform, auf der das Mischgefäß (13) ruht, wobei unter Berücksichtigung der Masse des Mischgefäßes (13) - Tara 13 - der Massezuwachs aus den nacheinander in das Mischgefäß (13) dosierten Grundfarbenflüssigkeiten so lange gemessen und abgefragt wird, bis die entstandene Massedifferenz der gewünschten Dosiermenge entspricht, um den Dosiervorgang gravimetrisch exakt zu starten und zu beenden.

15. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch die nach berechneten Zeitdauern gesteuerte Dosiereinheit (9), um den Dosiervorgang nach Flüssigkeitsauspressmengen pro Zeiteinheit exakt zu starten und zu beenden.

16. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischvorgang beendet wird entweder manuell aufgrund einer Anweisung, die dem Anwender im Bildschirmdialog gegeben wird, oder automatisch aufgrund einer verstrichenen definierten Zeitspanne oder automatisch mittels eines mit einer der Recheneinheiten (4) verbundenen Sensors, der die Homogenität des Farbflüssigkeitsgemischs erfasst, z. B. auf Basis der Videobildanalyse, und als hinreichend bewertet.

17. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch

- mindestens eine mit der Rechenheitheit (4) in Verbindung stehende Monitoreinheit (5) zum Darstellen der Anwenderdialogmaske des Bedien- und Steuerprogramms und/oder

- mindestens eine mit der Recheneinheit (4) in Verbindung stehende Eingabeeinheit.

18. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Monitoreinheit zum Bedienen der Vorrichtung (100)

- insbesondere zum Bedienen der Rechenehinheit (4) und/oder

- insbesondere zum Eingeben farbrezeptverwertbarer Farbdaten und Benennen eigener Farbrezepte und/oder

- insbesondere zum Bedienen der Dosiereinheit (9) und der Mischeinheit (11-12) als mindestens ein berührungssensitiver Bildschirm, insbesondere als mindestens ein berührungssensitiver Flachbildschirm, ausgebildet ist.

19. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bedienen der Vorrichtung (100) als zusätzliche Eingabeeinheiten eine Tastatur, eine Maus und/oder ein Trackpad an die Recheneinheit (4) anschließbar ist.

20. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch

- mindestens eine Software, die in einer der Recheneinheiten (4) installiert ist und die auf der Basis farbmetrischer Daten neuer Mischrezepte ermittelt;

- mindestens eine mit der zumindest einen Recheneinheit (4) verbundenen Messgeräteschnittstelle (6), die das Anschließen eines Farbmessgeräts ermöglicht;

- mindestens eine mit einer Recheneinheit (4) verbundenen Druckerschnittstelle (7), die das Anschließen einer für die Ausgabe von Strichcodes und alphanumerischen Zeichen geeigneten Druckeinrichtung ermöglicht; und

- mindestens eine mit einer Recheneinheit (4) verbundenen Vernetzungsschnittstelle (8), die den Austausch digitaler Daten - insbesondere mit rezeptverwertbaren Informationen - in lokalen und weiten Netzen ermöglicht.

21. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke des Verwaltens der Mengen der Grundfarbenflüssigkeiten bzw. der Mischfarbenflüssigkeiten

- die Vorratsbehältnisse (1) bzw. die Mischgefäße (13) manuell mit Haftetiketten gekennzeichnet sind, wobei die Druckerschnittstelle (7) das Ansteuern einer Druckeinrichtung ermöglicht, die für die Ausgabe von relevanten Informationen in Form von Strichcodes und alphanumerischen Zeichen auf Haftetiketten geeignet ist,

- die Software den dosierten Grundfarbenflüssigkeitsmengenverbrauch bzw. die resultierenden Mischfarbenflüssigkeitsmengen berechnet: und den Anwender über die aktuellen Vorratsmengen bzw. benötigten Mischmengen informiert und über die Vernetzungsschnittstelle (8) automatisch Vorratsnachbestellungen veranlasst bzw. Farbmischneubestellungen entgegennimmt.

22. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass über die Messgeräteschnittstelle (6) ein Farbmessgerät, das insbesondere als Hand- oder Labor-Spektralphotometer ausgebildet ist, angeschliessbar ist, um auf farbmetrischem Wege rezeptverwertbare Farbdaten bestimmen, daraus mittels der Recheneinheit (4) Farb- und Lackrezepte berechnen, diese in einer Rezeptdatenbank abspeichern und qualitativ mit freistehenden, importierten oder zuvor berechneten, farbmetrisch nächstliegenden Farb- und Lackrezepten vergleichen -Rating genannt- sowie bei Bedarf Rezepte, Rezeptlisten und Rating-Ergebnisse abrufen und exportieren zu können.

23. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass über die Vernetzungsschnittstelle (8) rezeptverwertbare Farbdaten importiert -einschließlich von offline, d. h. unter Umgehung der Messgeräteschnittstelle (6) ermittelten- und exportiert werden können, wobei das elektronische Medium

- als Internet oder ein demselben Übertragungsprotokoll folgenden Intranet mit standardisierter grafischer Benutzungsoberfläche -Standard-Browser genannt- und/oder

- als Netzwerklösung mit beliebigem Übertragungsprotokoll und individueller grafischer Benutzungsoberfläche ausgebildet ist sowie zu Erleichterung der Farbkommunikation und Produktionsorganisation

- entweder sogenannter Containerformate, z. B. die Formate CxF oder JDF,

- oder ASCII-Text-Dokumente

- oder Microsoft-Excel-Tabellen

bzw. darauf aufsetzende Softwareanwendungen benutz.