本发明大体上涉及通过自动化设备对零件的表面进行处理和涂覆的领域，特别是涉及在复杂形状的表面、尤其是三维表面上通过喷射来印刷图案，并且，本发明旨在提供一种优选地通过实施喷墨类型的印刷部件来对所述零件的这种表面进行印刷和/或涂覆的设备。
所涉及的零件尤其可包括汽车的内部包覆零件。
背景技术：
已知地，例如在出版物de102012212469a1、us2009/0167817a1、ep2873496a1和ep0931649a1中所示，为了通过喷墨类型的印刷部件印刷零件，用于喷射涂覆物质(例如，墨水)的印刷头可通过自动化臂来相对于保持固定的零件移动。
然而，最经常地并入有四色组件的印刷部件通常比较笨重，由此，较难以使所述印刷部件尤其是以较高速度移动。当这些印刷部件还与直接布置在所述印刷头下方并用于使沉积在表面上的物质的液滴至少部分地干燥的干燥模块相关联时，情况更是如此。另外，由于自动化臂的快速移动，所述印刷头可能会经受扰乱或经受位置变化。为了限制这些扰乱，则需要限制所述自动化臂的移动速度，这会降低生产节奏以及工业效率。此外，所述印刷头的定向的突然变化会导致印刷质量受到影响。事实上，在所述印刷头的内部，空气处于略微负压的状态以防止所述物质由于重力而流动。然而，所述定向的突然变化会导致改变在大气压强与所述印刷头内部的压强之间的平衡，并因此会导致扰乱所述物质的喷射。最后，还难以将给所述印刷头供应物质的物质供应单元装载到所述自动化臂上。
为了克服这些缺点，特别是由本申请人在其法国专利申请n°1750260、n°1751064和n°1854024中提出了实施一种设备，在所述设备中，印刷头和干燥部件是固定的(也就是说，静止不动的)，在印刷期间，仅零件通过装配在多轴线自动化臂上来移动。
同样地，在这些设备中，印刷部件包括单个四色印刷头，从正面看，所述四色印刷头通常示出了如图1所示的用于喷射不同颜色的喷嘴或孔口的配置(b＝黑色；y＝黄色；c＝青色；m＝品红色)。
这些孔口成竖直(轴线z)叠置的行地安置，同时存在经喷射颜色的交替，并且，归属于堆叠中连续两个喷嘴行的相同颜色的喷嘴之间的间距“e”确定了印刷的分辨率。
然而，如下所述，这种四色印刷头具有一定数量的缺点。
如此，所述四色印刷头在方向z(通常是竖直方向)上具有较大的体积(高度)。由于(装载在机器人臂上的)零件的移动速度的变化，该特性会导致印刷质量问题和印刷均匀性问题。此外，由于喷嘴行的颜色的交替，使两个传送相同颜色的连续行分开的距离相对较大，该较大的距离使得难以使这些相同颜色的喷嘴行彼此同步。由此，在三维表面上得到的印刷质量不是最佳的。最后，通过对于所述喷嘴行的颜色分配在物质上强制规定了颜色接续顺序，所述四色头的受限的分辨率迫使需要实施多个印刷经过以获得良好的印刷质量，这会造成大量的时间浪费。
通过文件us9266354知晓一种印刷设备，所述印刷设备包括多个双色印刷头或单色印刷头以及根据环形布置装配在固定的支撑结构上的干燥/交联部件。
要修饰的零件本身通过支撑装置来在所述印刷头和所述干燥/交联部件前方移动，所述支撑装置包括平移移动的第一单元以及围绕互相不平行的枢转轴线旋转移动的第二单元和第三单元，所述枢转轴线中的一个与所述第一单元的平移轴线重合。
该设备具有复杂且体积相对较大的结构，此外，在可处理的三维表面的形状多样性方面存在较大限制。最后，该设备具有与上述头和上述部件的不同位置对应的大量的印刷位置和干燥位置。
技术实现要素：
本发明的目的在于至少克服上述主要缺点。
为此，本发明旨在提供一种对零件的表面、特别是三维表面进行印刷和/或涂覆的设备，该设备主要包括：
-零件支撑件，所述零件支撑件能够接收并支承要修饰或要涂覆的零件，并且所述零件支撑件装配在具有至少五个自由度的移动装置上，例如，所述移动装置例如为六轴机器人臂，
-通过喷射墨水或类似物进行印刷的印刷部件，所述印刷部件包括至少一个印刷头，
-传感器部件，所述传感器部件能够测量所述零件的定位参数和/或移动参数、特别是移动速度和/或定位坐标，
-任选地，干燥和/或交联部件，所述干燥和/或交联部件用于使经喷射到要修饰的零件的表面上的物质至少部分地干燥和/或交联，
-计算、管理和控制部件，所述计算、管理和控制部件能够且用于利用由传感器部件传送的信号并且至少控制所述印刷部件和所述移动装置，
所述印刷部件、所述传感器部件和任选地所述干燥部件例如以叠置的方式并排安置在固定的支撑结构上，所述支撑结构例如为基座、立柱、横架(portique)或类似物，
所述移动装置和所述支撑结构布置成彼此面对，空间参考系分配给所述固定的支撑结构，其中，第一轴线确定在所述移动装置与所述支撑结构之间的距离，第二轴线与所述印刷部件、所述传感器部件和任选地所述干燥部件的堆叠方向对应，第三轴线与前两个轴线垂直，
所述印刷设备的特征在于，所述印刷部件包括至少两个以至少一个自由度旋转可动和/或平移可动的单色印刷头或双色印刷头，所述头可一个接一个有选择性地朝向经确定空间位置移动，这是在所述计算、管理和控制部件的控制下依照预编程数据进行的，所述经确定空间位置允许对于所述零件的表面的印刷，所述预编程数据例如为印刷程序，并且所述预编程数据还确定所述零件相对于所述支撑结构和所述经确定空间位置的移动。
附图说明
通过阅读下文涉及作为非限制性示例给出并参考示意性的附图解释说明的优选实施例的详细说明，将更好地理解本发明，在所述附图中：
图2是根据本发明的一个实施例的印刷设备的示意性侧视概观图；
图3a至图3c是图2的细节a的依照本发明第一实施变型(经排成行的印刷头沿着轴线平移移动)的侧视(3a)、正视(3b)和俯视(3c)的局部示图，所述细节a对应于重组有印刷部件、传感器部件和干燥部件的设备部分；
图4a和图4b以与图3b的视图类似的视图示出了具有不同颜色的两个单色头的两个连续印刷片段；
图5a至图5c是图2的细节a的依照本发明第二实施变型(围绕印刷头的轴线成环形分布并旋转移动)的侧视(5a)、正视(5b)和俯视(5c)的局部示图；
图6a和图6b是图2的细节a的依照本发明第三实施变型(经排成行的印刷头沿着垂直的两个方向平移移动)的侧视(6a)和正视(6b)的局部示图；
图7是图2的细节a的一部分的依照本发明第四实施变型(印刷头沿着彼此正交的三个方向可移动)的透视图，所述透视图示出了印刷部件及其在支撑结构中的容置；
图8以对照的方式分别示意性示出了用于喷射同一颜色的喷嘴行之间的距离d和d，涉及到根据现有技术的四色印刷头和根据本发明的单色印刷头；
图9a和图9b示意性示出了在两个喷嘴行之间的间距以及由在非平坦的表面上印刷的印刷分辨率方面造成的间距，对于现有技术的四色头(9a)以及对于根据本发明的单色头(9b)；
图10借助于印刷插图的支撑结构的正视图示意性示出了在现有技术(左侧)的四色头与根据本发明(右侧)的单色头(单个或双个(双色))之间的竖直体积差；以及
图11以局部概观图的形式示意性示出了根据本发明的印刷设备的另一实施例。
具体实施方式
图2和图11示出了一种对零件2的表面2’(特别是非平坦或三维的表面)进行印刷和/或涂覆的设备1，该设备1主要包括：
-零件支撑件3，所述零件支撑件能够接收并支承要修饰或要涂覆的零件2，并且所述零件支撑件装配在具有至少五个自由度的移动装置4上，例如，所述移动装置例如为六轴机器人臂，
-通过喷射墨水或类似物进行印刷的印刷部件5，所述印刷部件包括至少一个印刷头6或7，
-传感器部件8，所述传感器部件能够测量所述零件2的定位参数和/或移动参数、特别是移动速度和/或定位坐标，
-任选地，干燥和/或交联部件9，所述干燥和/或交联部件用于使经喷射到要修饰的零件2的表面2’上的物质至少部分地干燥和/或交联，
-计算、管理和控制部件10，所述计算、管理和控制部件能够且用于利用由传感器部件8传送的信号并且至少控制所述印刷部件7和所述移动装置4。
所述印刷部件7、所述传感器部件8和任选地所述干燥部件9例如以叠置的方式并排安置在固定的支撑结构11上，所述支撑结构例如为基座、立柱、横架或类似物。
所述移动装置4和所述支撑结构11布置成彼此面对，空间参考系x、y、z分配给所述固定的支撑结构11，其中，第一轴线x确定在所述移动装置4与所述支撑结构11之间的距离，第二轴线z与所述印刷部件、所述传感器部件和任选地所述干燥部件5、8、9的堆叠方向对应，第三轴线y与前两个轴线x和z垂直，
根据本发明，如图3至图10所示，所述印刷部件5包括至少两个以至少一个自由度旋转可动和/或平移可动的单色印刷头6或双色印刷头7，所述头6、7可一个接一个有选择性地朝向经确定空间位置psd移动，这是在所述计算、管理和控制部件10的控制下依照预编程数据进行的，所述经确定空间位置允许对于所述零件2的表面2’的印刷，所述预编程数据例如为印刷程序，并且所述预编程数据还确定所述零件2相对于所述支撑结构11和所述经确定空间位置psd的移动。
由于上述布置，本发明能够摆脱与沿着部件5、8、9的堆叠轴线(附图上的轴线z)具有较大体积且其中相同颜色的喷嘴行相应地(demanièreconséquente)隔开的多色印刷头相关的缺点。
此外，对于部件5的不同头6、7，对于允许印刷的单个空间位置psd的限定能够使不同头6、7相对于在开展印刷期间运动的零件2的移动运动学和相对定位简化且更精确。
最后，通过允许被配给相同颜色的类似的喷嘴或喷射孔口13的行的靠近，所获得的分辨率将明显更高(参见图8至图10)。为了获得更大的构造简化和更好的效率，位置psd通常与传感器部件和干燥部件8和9的位置对准和紧邻。
在图2的实施例中，以及在图3至图7的变型中，印刷头6、7至少部分地逗留在支撑结构11中，尽管所述印刷头相对于所述支撑结构可动。
依照第一实施变型，如图3上所示，印刷头6、7可沿着第三轴线y线性地并排安置，并且共同地沿着该轴线y滑动可动，这是在由计算、管理和控制部件10操控的适当的平移致动器的作用下进行的。
不同的单色头6可作为形成条形复合头5的同一个模块的一部分，并且沿着水平方向(附图上的轴线y)成行地安置，因此具有最小化的竖直体积(附图上的轴线z)。头6的组块的平移引导可借助于作为结构11的一部分的轨道、导轨或类似物来进行。
传感器部件8和干燥部件9正常地装配成在所述结构11上固定，但也可如同印刷头6一样设置成可动的，以有利地进一步增加处理精度。
图4a和图4b示出了借助于根据图1的设备1对表面2’进行印刷的印刷过程的两个连续操作步骤，所述设备包括根据图3a至图3c的印刷部件5。
在第一步骤(图4a)中，被分配青色的印刷头6、7通过沿着轴线y(水平方向)平移来定位到传感器部件8和干燥/交联部件9的竖直位置且沿着所述传感器部件和所述干燥/交联部件的轴线(位置psd)。多轴机器人臂4使零件2在头6、7前方移动，所述头根据由计算、管理和控制部件10执行的预定的印刷程序向要印刷的表面2’上喷射青色墨水，所述计算、管理和控制部件还利用由传感器部件8提供的信息，所述信息涉及所述零件2的相对位置和移动参数。
干燥/交联部件9确保了经沉积的液滴的至少部分的固定和固化。
而后，在部件10的控制下，条形复合头5通过借助于线性致动器(未示出)的驱动来移动一个槽口，以使得被分配品红色的头6、7处到psd位置。再次根据预定的程序喷射墨水，而零件2在有效的头6、7(品红色头)前方移动，液滴由部件9干燥。接下来对两种其它颜色重复这些步骤，以完成印刷周期。
任选地，整个印刷周期可按照印刷头6、7的(相对于所述印刷头在前一个印刷周期中的位置的)非常低的故意挪动来重复，以便获得更好的分辨率。
根据图5所示的第二实施变型，可设置使所述印刷头6、7围绕第二轴线z成环形安置，并且共同地围绕该轴线z旋转可动，这是在由所述计算、管理和控制部件10操控的适当的旋转致动器(未示出)的作用下进行的。
如同上述变型一样，通过使重组有不同头6的模块围绕轴线z枢转一圈的一部分(此处，四分之一圈)来按照连续的步骤实施印刷过程。
如上文所述，传感器部件和干燥部件8和9正常地是固定的，但可设计成可与印刷头6同时可动。
根据相对于上述两个变型附加的与之兼容的附加特征，可设置使所述印刷头6、7中的每个还在每个头6、7所专用的或所有头6、7所共用的适当的经操控的致动器(未示出)的作用下单独地沿着第一轴线x(未示出)滑动可动。
这由此造成更大的操纵灵活性和应用灵活性，以及在喷射距离方面的更大的掌握、更好的控制和更大的灵活性。
依照图6上所示的本发明第三构造变型，所述印刷头6、7可沿着第二轴线z线性地并排安置，并且一方面共同地沿着该轴线z滑动可动以及另一方面单独地沿着第一轴线x滑动可动，这是在由所述计算、管理和控制部件10(例如自动装置)操控的适当的平移致动器(未示出)的作用下进行的，所述计算、管理和控制部件可与控制和编程控制台10’相关联。
有利地，印刷头6、7的控制片段连续地包括：首先，沿着轴线z滑动以选择要施加的颜色，然后，沿着轴线x滑动以引导所涉及的喷射孔口13(喷嘴)靠近要修饰的表面。
最后，如图7上所示，还设置使所述印刷头6、7装配在所述支撑结构11上或所述支撑结构中，同时具有单独地沿着三个轴线x、y和z滑动移动的能力，这是在由所述计算、管理和控制部件10操控的适当的平移致动器的作用下进行的。
本领域技术人员理解到，附图上所示的竖直定向z和水平定向xy仅是作为最普通的示例。实际上，依照使零件2移动的移动装置4的适当的构造和定向，这些轴线x、y和z可颠倒次序，而后轴线z不再对应于竖直方向(未示出的变型)。
有利地，所述支撑结构11配备有罩12，所述罩具有使允许印刷的经确定空间位置psd具象化的开口12’，该开口12’在必要时允许所述印刷头6、7的通过。
此外，考虑到部件5、8和9的竖直叠置安置，具有罩12的支撑结构11有利地具有简单且体积较小的柱的形式。
依照图11上示意性所示的设备1的第二实施例，所述支撑结构11包括用于支承所述印刷头6、7的支承站(stationdemaintenance)的存储窗(baie)或存储搁板(rack)，并且，所述设备1包括具有至少五个自由度的第二移动部件4’，所述第二移动部件优选地为第二六轴机器人臂，所述第二移动部件配置用于使所述印刷头6、7有选择性地从所述印刷头在所述存储窗或存储搁板11中的场地朝向所述经确定空间位置psd移动，反之亦然，这是在所述计算、管理和控制部件10的控制下进行的。所述印刷头6、7在通过该头6、7开展印刷操作或涂覆操作期间维持在该位置psd上，或者任选地与所述零件2的移动相符地(enadéquationavec)移动。
有利地，所述第二机器人臂4’在自身自由端的位置处装配有自动工具装载器14以及所述自动工具装载器的自动操控装置，经选择用于经设置印刷操作的印刷头6、7可临时地且以可互换的方式装配在所述自动工具装载器上，对于每个印刷头6、7的运行的管理以及对于墨水的循环的管理与作为运载器的机器人臂4’的任选运动相符地通过所述部件10来实施。
当不使用印刷头时，在所述设备的该第二实施例中，每个印刷头6、7存储在支撑结构11(所述支撑结构的接收场地的大小和数量在质和量方面都与需求适配)中。
每个印刷头6、7可具有或不具有使墨水再循环的特征，负压管理被信息化(部件10)并且与机器人4’的运动以及与所涉及头6、7的定向实时适配。
每个头6、7在所述每个头的自动工具更换器14上的装配允许经装配的头的任何定向，以在机器人4′的作用的整个范围中工作。
为了实施印刷颜色，由于自动工具更换器14，机器人4’在存储框架11中取用相应颜色的头6、7。
用于控制墨水和印刷头的控制参数有利地在所述头被置于在机器人手腕的末端处运动时实时适用于补偿机器人手腕4’的运动。
在本发明第二实施例的范围中，本领域技术人员理解到，每个印刷头6、7可按照以下两种配置使用：
-经实施的头由机器人定位成作为固定的印刷头(经运载零件的印刷原则，所述零件通过另一个机器人4在固定的头前方移动)。可针对要处理的零件的形态使固定的工作位置变化的可能性能够大大地简化负责实施印刷轨迹的机器人的轨迹编程，
-零件2由第一机器人4运载，印刷头由第二机器人4’运载，并且两个机器人4和4’在部件10的控制下协同工作。这开启了在所有表面上处理更加庞大的零件的可能性。
优选地，不同的印刷头6、7都具有相似的构造和形状。
根据从图3至图7示出的第一实施例，设备1优选地包括四个单色印刷头6，每个头6包括平行的至少两行用于喷射相同颜色的墨水的喷射孔口13(尤其是参见图8和图9)。作为变型，当追求非常高的印刷分辨率时，每个头6可仅包括对于给定颜色的单行孔口13。
根据图10上部分地示出的第二实施例，设备1可包括两个双色印刷头7，每个头7由两个单色头6的组合构成，所述单色头中的每个包括两行用于喷射相同颜色的墨水的喷射孔口13。
部件4、4’、5、8、9和12的实际实施以及对于操控和印刷程序的设计处在本领域技术人员(特别是自动化专业的专家和自动化印刷系统的专家)的能力范围中。
有利地，如本申请人在法国专利申请n°1854024中作为说明性示例提到地(尤其是参见图2)，设备1可利用移动中的零件2的表面2’的部分的瞬时速度(由传感器部件8获取并且由部件10利用)来管理印刷周期。
同样，如本申请人在法国专利申请n°1750260中作为说明性示例描述和示出地，干燥和/或交联部件9可有利地包括具有束调节装置的辐射源。
当然，本发明并不限于附图中所描述和示出的实施例。仍可进行修改(尤其是从各种元件的构成的观点方面或通过等效技术的替代)，而不超出本发明的保护范围。
1.一种对零件的表面、特别是三维表面进行印刷和/或涂覆的设备(1)，所述设备(1)主要包括：
-零件支撑件(3)，所述零件支撑件能够接收并支承要修饰或要涂覆的零件(2)，并且所述零件支撑件装配在具有至少五个自由度的移动装置(4)上，例如，所述移动装置例如为六轴机器人臂，
-通过喷射墨水或类似物进行印刷的印刷部件(5)，所述印刷部件包括至少一个印刷头(6或7)，
-传感器部件(8)，所述传感器部件能够测量所述零件(2)的定位参数和/或移动参数、特别是移动速度和/或定位坐标，
-任选地，干燥和/或交联部件(9)，所述干燥和/或交联部件用于使经喷射到要修饰的零件(2)的表面(2’)上的物质至少部分地干燥和/或交联，
-计算、管理和控制部件(10)，所述计算、管理和控制部件能够且用于利用由传感器部件(8)传送的信号并且至少控制所述印刷部件(7)和所述移动装置(4)，
所述印刷部件(7)、所述传感器部件(8)和任选地所述干燥部件(9)例如以叠置的方式并排安置在固定的支撑结构(11)上，所述支撑结构例如为基座、立柱、横架或类似物，
所述移动装置(4)和所述支撑结构(11)布置成彼此面对，空间参考系(x，y，z)分配给所述固定的支撑结构(11)，其中，第一轴线(x)确定在所述移动装置(4)与所述支撑结构(11)之间的距离，第二轴线(z)与所述印刷部件、所述传感器部件和任选地所述干燥部件(5，8，9)的堆叠方向对应，第三轴线(y)与前两个轴线(x和z)垂直，
所述印刷设备(1)，其特征在于，所述印刷部件(5)包括至少两个以至少一个自由度旋转可动和/或平移可动的单色印刷头(6)或双色印刷头(7)，所述头(6，7)能够一个接一个有选择性地朝向经确定空间位置(psd)移动，这是在所述计算、管理和控制部件(10)的控制下依照预编程数据进行的，所述经确定空间位置允许对于所述零件(2)的表面(2’)的印刷，所述预编程数据例如为印刷程序，并且所述预编程数据还确定所述零件(2)相对于所述支撑结构(11)和所述经确定空间位置(psd)的移动。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述印刷头(6，7)沿着所述第三轴线(y)线性地并排安置，并且共同地沿着所述轴线(y)滑动可动，这是在由所述计算、管理和控制部件(10)操控的适当的平移致动器的作用下进行的。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述印刷头(6，7)围绕所述第二轴线(z)成环形安置，并且共同地围绕所述轴线(z)旋转可动，这是在由所述计算、管理和控制部件(10)操控的适当的旋转致动器的作用下进行的。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述印刷头(6，7)中的每个还在每个头(6，7)所专用的或所有头(6，7)所共用的适当的经操控的致动器的作用下单独地沿着所述第一轴线(x)滑动可动。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述印刷头(6，7)沿着所述第二轴线(z)线性地并排安置，并且一方面共同地沿着所述轴线(z)滑动可动以及另一方面单独地沿着所述第一轴线(x)滑动可动，这是在由所述计算、管理和控制部件(10)操控的适当的平移致动器的作用下进行的。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述印刷头(6，7)装配在所述支撑结构(11)上或所述支撑结构中，同时具有单独地沿着三个轴线(x，y和z)滑动移动的能力，这是在由所述计算、管理和控制部件(10)操控的适当的平移致动器的作用下进行的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述支撑结构(11)配备有罩(12)，所述罩具有使允许印刷的经确定空间位置(psd)具象化的开口(12’)，所述开口(12’)在必要时允许所述印刷头(6，7)的通过。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述支撑结构(11)包括用于支承所述印刷头(6，7)的支承站的存储窗或存储搁板，并且，所述设备(1)包括具有至少五个自由度的第二移动部件(4’)，所述第二移动部件优选地为第二六轴机器人臂，所述第二移动部件配置用于使所述印刷头(6，7)有选择性地从所述印刷头在所述存储窗或存储搁板(11)中的场地朝向所述经确定空间位置(psd)移动，反之亦然，这是在所述计算、管理和控制部件(10)的控制下进行的，所述印刷头(6，7)在通过所述头(6，7)开展印刷操作或涂覆操作期间维持在所述位置(psd)上，或者任选地与所述零件(2)的移动相符地移动。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述第二机器人臂(4’)在自身自由端的位置处装配有自动工具装载器(14)以及所述自动工具装载器的自动操控装置，经选择用于经设置印刷操作的印刷头(6，7)能够临时地且以可互换的方式装配在所述自动工具装载器上，对于每个印刷头(6，7)的运行的管理以及对于墨水的循环的管理与作为运载器的机器人臂(4’)的任选运动相符地通过所述部件(10)来实施。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括四个单色印刷头(6)，每个头(6)包括平行的至少两行用于喷射相同颜色的墨水的喷射孔口(13)。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括两个双色印刷头(7)，每个头(7)由两个单色头(6)的组合构成，所述单色头中的每个包括两行用于喷射相同颜色的墨水的喷射孔口(13)。
技术总结