Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur mechanischen Herstellung von Dekors auf einer Körperfläche unter Venvendung von Strahlmitteln, wobei die Körperfläche durch den von einer Strahldüse oder einem Schleuderrad erzeugten Strahlkegel bewegt wird.
Es ist bekannt, auf Gegenstände aus einem harten Werkstoff durch Drucken, Schleifen oder Ätzen Dekors aufzubringen. Schleifen und Ätzen sind jedoch nur bei der Herstellung kleiner Stückserien wirtschaftlich anwendbar. Es ist vor allem bei der Herstellung von Haushaltgeräten, Pfannen, Becken, Krügen oder dergleichen bekannt, farbige Dekors im Siebdruck- oder im Abziehbildverfahren aufzubringen. Diese Dekors sind indessen nicht kratz- oder schlagfest. Eine häufige Reinigung dieser Haushaltgeräte in Spülmaschinen kann die Dekors beschädigen. Ein weiterer Nachteil des Siebdruckoder Abziehbildverfahrens ist die nach dem Einbrennen des Dekors notwendige Nachbearbeitung der unter der Hitze des Brennofens verfärbten Metalloberfläche des Haushaltgerätes.
Das Einbrennen ist überdies energieaufwendig.
Es ist weiter bekannt. auf Körpern aus hartem Werkstoff, Schriftzeichen, Zahlen, Eichmarken oder dergleichen als grobe Gravuren durch Strahlen mit Sand oder Strahlkorn anzufertigen. Dabei wird der Strahlkegel durch eine auf das Werkstück aufgebrachte Maske oder Blende entsprechend der gewünschten Form der Gravur ausgeblendet. Die Anfertigung von Dekors durch Strahlen wurde bis heute, wegen der Gleichförmigkeit der damit erzielten Dekortönung nicht bekannt.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, auf Körperflächen Dekors mit unterschiedlichen Tönungen durch mechanische Einwirkung auf die Körperfläche zu erzielen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der dem Strahlmittel ausgesetzte Teil der Körperfiäche mit wechselnder Strahlzeit und/oder Strahldichte und/oder Strahlkorngeschwindigkeit und/oder unterschiedlichem Strahlmittel gestrahlt wird, um unterschiedliche Tönungen im Dekor zu erzielen.
Die Erfindung bewirkt den Vorteil, dass sie z. B. die Dekorierung grosser Haushaltartikelserien ermöglicht.
Anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Dekors'
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Dekors,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Dekors,
Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Dekors,
Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Dekors,
Fig. 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Dekors,
Fig. 7 ein siebtes Ausführungsbeispiel eines Dekors,
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Fig. 9 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles IX nach Fig. 8,
Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie X-X nach Fig. 8 bzw.
Fig. 9,
Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie XI-XI nach Fig. 10,
Fig. 12 eine schematische Darstellung einer Ausführungsvariante und
Fig. 13 eine Ausführungsvariante der Blende.
In dieser Beschreibung wird auf die nachstehenden Parameter zur Charkaterisierung des Strahlens mit Strahlkorn Bezug genommen. Diese bedeuten: Strahlzeit :
Die zeitliche Dauer der Einwirkung eines Strahlkornstrahls (Strahlkegels) auf eine zu bearbeitende Fläche gemessen in Sekunden.
Strahldichte :
Anzahl Strahlkörner pro Volumeinheit im Strahlkegel un mittelbar vor der zu bearbeitenden Fläche gemessen in
Anzahl Strahlkörner/cm3.
Strahlkorngeschwindigkeit :
Auftreffgeschwindigkeit des Strahlkornes auf die zu be arbeitende Fläche gemessen in cm/Sek.
Strahlmittel :
Strahlkorn aus z. B. Quarz, Glasperlen, Glasmehl, Korunt oder Stahlkorn usw.
Das Dekor nach Fig. 1 besteht aus Kreisflächen mit gleichem Durchmesser, die sich mit gleichmässigem Abstand folgen. Die Zeichenebene kann z. B. eine metallische Körperoberfläche oder eine Abwicklung derselben sein, wenn das Dekor z. B. auf den Zylinder-Aussenmantel einer Pfanne aufgebracht ist. Zur Herstellung des Dekors wird die Körperfläche dem Strahl eines Strahlelementes (Strahldüse oder Schleuderrad) ausgesetzt. Im Bereich des Strahlkegels wird auf die Körperfläche eine Blende aufgelegt, welche die zu strahlende Kreisfläche freilässt und die übrige Körperfläche gegen den Strahl abdeckt. Um zwischen den ungeraden und geraden Kreisflächen unterschiedliche Tönungen, bedingt durch die unterschiedliche Lichtbrechung, zu erhalten, wird bei den geraden Kreisflächen z.
B. eine längere Strahlzeit gewählt als bei den ungeraden Kreisflächen; die Strahlkorngeschwindigkeit und die Strahldichte werden bei gleichbleibendem Strahlmittel konstant gehalten. Es können indessen auch, bei gleichbleibendem Strahlmittel und konstanter Strahlzeit, die geraden Kreisflächen mit einer höheren Strahldichte oder einer grösseren Strahlkorngeschwindigkeit gestrahlt werden.
Es besteht weiter noch die Möglichkeit, die geraden und ungeraden Kreisflächen mit unterschiedlichen Strahlmitteln zu strahlen und die übrigen Parameter konstant zu halten. Unterschiedliche Töne innerhalb der Fläche des Dekors können bei konstanter Strahlzeit durch eine Änderung der übrigen Parameter erzielt werden. Mit Bezug auf das Dekor nach Fig. 1 bedeutet dies, dass bei konstanter Strahlzeit die ungeraden Kreisflächen mit einer kleineren Strahldichte und/oder Strahlkorngeschwindigkeit und die geraden mit einer grösseren Strahldichte und/oder Strahlkorngeschwindigkeit gestrahlt werden.
Das Dekor nach Fig. 2 zeigt aneinander gereihte Kreisflächen, welche sich gegenseitig gleichmässig überlappen. Die überlappenden Flächenteile haben einen dunkleren Ton als die übrigen. Die einzelnen Kreisflächen werden mit gleichbleibenden Parametern gestrahlt. Hieraus ergibt sich für die überlappenden Flächenteile der Kreisflächen eine Verdoppelung der Strahlzeit und damit eine intensivere mechanische Bearbeitung der Oberfläche, was für diese Flächenteile eine andere Lichtbrechung als bei den übrigen zu Folge hat.
Das Dekor nach Fig. 3 zeigt sich mit gleichmässigem Abstand folgende erste Kreisflächen mit einer gegenüber der Körperfläche unterschiedlichen Lichtbrechung. Jede der ersten Kreisflächen enthält eine im Durchmesser kleinere zweite Kreisfläche. Zur Herstellung der ersten Kreisfläche wird eine Blende mit einer entsprechenden kreisförmigen Blendenöffnung auf die Körperfläche gelegt und die eingeblendete Körperfläche mit konstanten Parametern gestrahlt. In einem nachfolgenden Arbeitsschritt wird auf die gestrahlte erste Kreisfläche eine zweite Blende mit einer der zweiten Kreisfläche entsprechenden Blendenöffnung aufgelegt. Die zweite Kreisfläche wird danach erneut bei gleichbleibenden Parametern gestrahlt, so dass sich für diese zweite Kreisfläche eine gegen über der ersten Kreisfläche verlängerte Strahlzeit ergibt.
Es ist indessen auch möglich, eine andere Tönung der zweiten Kreisfläche durch eine zusätzliche Änderung von einem oder allen der übrigen Parameter zu erreichen.
Das Dekor nach Fig. 4 weist wie jenes nach Fig. 3 mit gleichmässigem Abstand sich folgende erste Kreisflächen auf.
In diese sind mit unterschiedlicher Tönung Seite Kreisflächen mit etwas kleinerem Durchmesser und in diesen dritte Kreisflächen mit noch kleinerem Durchmesser angeordnet. Die ersten und die zweiten Kreisflächen werden gleich angefertigt wie jene beim Dekor nach Fig. 3. Zur Anfertigung der dritten Kreisfläche wird in einem dritten Arbeitsschritt erneut eine Blende auf die zu dekorierende Fläche aufgelegt. Die Öffnung dieser Blende entspricht der dritten Kreisfläche und deckt die an die dritte Kreisfläche angrenzenden Bereiche der zweiten Kreisfläche ab. Danach wird die eingeblendete Kreisfläche ein drittes Mal mit den gleichen Parametern bearbeitet, so dass sich für die dritte Kreisfläche eine grössere Strahlzeit ergibt als für die angrenzenden Bereiche.
Die grössere Strahlzeit erzeugt einen stärkeren Angriff der Körperoberfläche durch das Strahlmittel und damit eine andere Lichtbrechung als in den angrenzenden Bereichen; eine optisch klare Wahrnehmung der drei Kreisflächen ist die Folge.
Das Dekor nach Fig. 5 besteht aus in gleichmässigem Abstand sich folgenden Quadraten von denen jedes eine dunkler getönte Kreisfläche enthält. Die Herstellung des Dekors ist die gleiche wie beim Dekor nach Fig. 3. Der einzige Unterschied in der Herstellung besteht darin, dass im ersten Arbeitsschritt eine Blende mit quadratischer Blendenöffnung verwendet wird, worauf im ersten Arbeitsgang zuerst die Quadrate und anschliessend die Kreisflächen (oder umgekehrt) mit gleichen Parametern gestrahlt werden. Für die Kreisfläche ergibt sich dabei eine Verdoppelung der Strahlzeit und damit eine von der Umgebung abweichende Tönung. Zusammenfassend ist festzustellen, dass die unterschiedlichen Töne durch ein beliebiges Variieren der vier Parameter, Strahlmittel, Strahlzeit, Strahldichte oder Strahlkorngeschwindigkeit erreicht werden.
Fig. 6 zeigt ein Dekor mit einer unteren Begrenzungsgerade, die durch eine Körperkante gebildet ist. An die Gerade schliesst nach oben ein flammenartiger Bereich mit Zonen unterschiedlicher Tönung bzw. Lichtbrechung an. Dieses Dekor kann dadurch hergestellt werden, dass die Körperfläche geneigt durch einen Strahlkegel hindurchgeführt und die Gerade durch ein Abdecken der Körperfläche gebildet wird.
Durch das geneigte Hindurchführen des Körpers durch den Strahlkegel nehmen die Strahldichte und die Strahlkorngeschwindigkeit mit zunehmender Entfernung der Strahldüse von der Geraden ab, wogegen das Strahlmittel und die Strahlzeit gleich bleiben.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Dekor bei dem aneinanderstossende Flächenseiten mit unterschiedlicher Lichtbrechung fliessend ineinander übergehen. Dieses Dekor kann z. B. dadurch hergestellt werden, dass die Entfernung zwischen der Körperfläche und der Mündung der Strahldüse periodisch vergrössert oder verkleinert wird. Hierdurch werden bei konstanter Strahlzeit und gleichbleibendem Strahlmittel periodisch die Strahlkorngeschwindigkeit und die Strahldichte verändert.
Die Fig. 8 bis 11 zeigen eine mögliche Vorrichtung zur Durchführung des vorangehend beschriebenen Verfahrens.
Diese weist einen Maschinenständer 1 mit einer Bearbeitungsnische 2 auf, in der eine Halteeinrichtung zur Aufnahme des Werkstückes 3, im vorliegenden Fall eine Pfanne, angeordnet ist. Die Halteeinrichtung weist ein mit dem Maschinenständer
1 fest verbundenes Drehlager 4 auf, in dem ein Antriebswelle 5 drehbar gelagert ist. Mit der Antriebswelle 5 ist drehfest ein Drehteller 6 verbunden, der einen nach oben vorstehenden Zentriersockel 7 aufweist, der die Pfanne 3 auf dem Drehteller 6 zentriert. Axial über dem Drehteller 6 ist am Maschinenständer 1 ein Druckluftzylinder 8 befestigt. Die Kolbenstange 9 des im Druckluftzylinder verschiebbar gelagerten Kolbens weist am freien Ende einen daran frei drehbar gelagerten Stössel
10 auf.
In der unteren Endlage des Stössels 10 presst dieser die Pfanne 3 gegen den Drehteller 6, so dass sie gegen eine Verschiebung gegenüber dem Drehteller 6 gesichert ist. Wird die Antriebswelle 5 gedreht, so dreht sich der Drehteller 6 und mit ihm die Pfanne 3. In der oberen Endlage des Stössels
10 liegt die Pfanne 3 frei und auswechselbar auf den Drehtel ler 6. Die Bearbeitungsnische 2 ist nach aussen durch Schiebetüren 11 verschliessbar und weist nach innen eine Öffnung 12 auf. Rechtwinklig zur Öffnung 12 bzw. zur Pfanne 3 ist im Maschinenständer 1 eine Strahldüse 13 angeordnet, welche auch durch ein Schleuderrad ersetzt werden kann. Die Strahldüse 13 ist im Maschinenständer 1 in Richtung ihrer Längsachse 14, vertikal sowie rechtwinklig zur vertikalen und zur Längsachse 14 verschiebbar und feststellbar gelagert.
Somit kann die Strahldüse nach jeder Richtung verstellt und auf das Werkstück 3 eingerichtet werden. Wird die Strahldüse gegen das Werkstück 3 geschoben, so wird die Strahldichte grösser.
Mit zunehmender Entfernung der Strahldüse 13 vom Werkstück 3 wird die Strahldichte kleiner. Wird die Vorrichtung für die Bearbeitung stets gleichbleibender Werkstücke ausgelegt, so kann die Strahldüse 13 fest montiert sein und ihre Verstellbarkeit entfällt. Die Strahldüse 13 ist durch einen Schlauch 15 mit einem Strahlmitteltank 16 verbunden, in den das Strahlmittel eingefüllt wird. Weiter ist die Strahldüse 13 durch eine Leitung 17 mit einem Reduzierventil 18 mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden. Durch eine Verstellung des Reduzierventils 18 kann der in der Strahldüse 13 auftretende Luftdruck und damit die Strahlgeschwindigkeit reguliert werden.
Die aus der Strahldüse 13 in Form eines Strahlkegels 19 auftretenden Strahlkörner fallen vom Werkstück 3 auf einen trichterförmigen Boden 20, von wo sie in eine Mulde 21 mit einer Förderschnecke 22 rutschen, welche sie in den Strahlmitteltank 16 zurückfördert.
Auf dem Maschinenständer 1 ist eine Prismaführung 23 fest angeordnet, auf denen ein Rahmen 24 mit vier Rollenpaaren 25 verschiebbar gelagert ist. Der Rahmen 24 weist zwei vertikal nach unten ragende Schenkel 26 auf. Diese sind durch einen Schlitz 27 im Maschinenständer 1 hindurchgeführt und enden im Bereich des Werkstückes 3. Am unteren Ende der Schenkel 26 ist eine Blende 28 (welche auch als Schablone oder Maske bezeichnet werden kann) auswechselbar befestigt. Die Blende 28 ist ein Band aus einem gegen die Wirkung des Strahlkornes widerstandsfähigem Material.
Als solches sind u. a. geeignet Poliamid, PVC oder dergleiche.
Die Blende 28 weist eine Vielzahl von kreisförmigen Blenden öffnungen 29 auf, wie sie zur Anfertigung eines Dekors nach Fig. 1 auf der Pfanne 3 erforderlich sind. Durch eine Verschiebung des Rahmens 24 entlang der Prismaführung 23 wird die Blende 28 vor der Pfanne 3 vorbeibewegt.
Auf der Höhe der Blende 28 sind seitlich neben der Strahldüse 13 zwei Rollen 30 in einem Bügel 31 frei drehbar gelagert. Die parallelen Schenkel des Bügels 31 sind axial verschiebbar in zwei mit dem Maschinenständer 1 fest verbundenen Rohren 42 gelagert. Hierdurch können die Rollen 30 aus ihrer mit ausgezogenen Strichen gezeichneten Lage (Fig.
9) gegen das Werkstück 3 in die strichpunktiert gezeichnete Lage bewegt werden, in der sie die Blende 28 in einem Umfangbereich der Pfanne 3 an diese anlegen. Zur Verschiebung der Rollen 30 ist ein mit dem Maschinenständer 1 fest verbundener pneumatischer Zylinder 43 vorgesehen, der mit der Kolbenstange 44 des darin gelagerten, zweiseitig beaufschlagbaren Kolbens am Bügel 31 angreift. Wird der Drehteller 6 mit dem Werkstück 3 gedreht und wird die Blende 28 gleichzeitig von einer Seite des Maschinenständers 1 gegen die andere verschoben und befinden sich die Rollen 30 in der vorderen Endlage, so kommen in den Bereich des Strahlenkegesl 19 der Reihe nach eine Blendenöffnung 29 nach der anderen auf die Umfangfläche der Pfanne 3 aufzuliegen und der durch die Blendenöffnung freigegebene Umfangflächenbereich der Pfanne 3 wird gestrahlt.
Die Länge der Blende 28 ist gleich oder grösser als der Umfang der Pfanne 3. In der Folge weist nach einer vollständigen Umdrehung der Pfanne 3 ihre Umgangfläche ein den Blendenöffnungen 29 entsprechendes Dekor auf.
Da an der Blende 28 stets Staub haftet, ist es wesentlich, dass durch die Berührung der Blende 28 mit dem Werkstück 3 auf den letzteren keine Kratzer entstehen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Verschiebegeschwindigkeit der Blende 28 genau der Umfanggeschwindigkeit des Werkstückes 3 angepasst wird.
Wie aus Fig. 11 ersichtlich ist, verläuft im Maschinenständer 1 eine endlos umlaufende Kette 32 mit den Umlenkrädern 33 und 34. Durch einen Mitnehmerblock 35 ist die Kette 32 an einer Stelle mit dem Rahmen 24 fest verbunden.
Der Rahmen 24 verschiebt sich somit entsprechend der Bewegung der Kette. Das Umlenkrad 34 ist über ein Winkelgetriebe 36, eine Welle 38, ein stufenlos regulierbares Getriebe 37 und eine Welle 39 mit dem Abtrieb eines stufenlos regulierbaren Getriebes 40 verbunden. Das letztere ist von einem Motor 41 angetrieben. Über eine endlose Kette 45 treibt die Welle 39 die Antriebswelle 5 des Drehtellers 6. Durch eine Verstellung des Getriebes 40 können gleichzeitig die Drehgeschwindigkeit des Drehtellers 6 und die Verschiebegeschwindigkeit der Blende 28 und damit die Strahlzeit erhöht oder erniedrigt werden. Mit dem Getriebe 37 kann die Verschiebegeschwindigkeit der Blende 28 genau auf die Umfanggeschwindigkeit der Pfanne 3 eingestellt werden.
Die Vorrichtung funktioniert wie folgt. Um beispielsweise auf einer Pfanne 3 ein Dekor wie in Fig. 3 aufzubringen, wird der Rahmen 24 mit der Blende 28 ganz nach einer Seite (in Fig. 9 z. B. nach rechts) des Maschinenständers 1 gefahren.
Eine Pfanne 3 wird auf den Drehteller 6 aufgelegt und mit Druck der Stössel 10 auf die Pfanne 3 aufgesetzt. Alsdann werden die Rollen 30 in die vordere Endlage bewegt und ein Teil der Blende 28 an die Umfangsfläche der Pfanne 3 angelegt. Danach wird das Reduzierventil 18 geöffnet und der Motor 41 in Gang gesetzt. Die Blende 28 wird nun mit einer der Umfanggeschwindigkeit der Pfanne 3 entsprechenden Geschwindigkeit nach der anderen Seite des Maschinenständers 1 bewegt. Dabei werden die durch die Blendenöffnungen 29 eingeblendeten Kreisflächen auf der Pfannenaussenfläche gestrahlt, wogegen die übrigen Bereiche der Pfannenaussenfläche durch die Blende 28 abgedeckt sind.
Für einen nachfolgenden Arbeitsgang wird die Blende 28 gegen eine andere mit ebenfalls kreisförmigen Blendenöffnungen 29 ausgewechselt, die aber einen kleineren Durchmesser aufweisen als jene der ersten Blende 28. Danach wird der beschriebene Arbeitsvorgang mit der gleichen Pfanne und mit den gleichen Parametern wiederholt, wobei im Dekor nach Fig. 3 die inneren, kleineren Kreisflächen gestrahlt werden. Werden die Dekors in solcher Weise durch mehrmaliges Strahlen mit verschiedenen Blenden 28 erzeugt, so ist es zweckmässig, an der Pfanne 3 eine Marke anzubringen. die ein genaues Einstellen der Blendenöffnungen erlaubt.
Es besteht indessen auch die Möglichkeit, die Länge der Blende 28 so zu wählen, dass sie zweimal die Abwicklung der Umfangsfläche der Pfanne 3 umfasst (Fig. 13). Zur Herstellung eines Dekors nach Fig. 3 würde dann die Blende 28 entlang ihrer ersten Hälfte den ersten Kreisflächen entsprechende Blendenöffnungen 29 aufweisen, wogegen sie entlang ihrer zweiten Hälfte den zweiten Kreisflächen entsprechende Blendenöffnungen 29' aufweist. Bei einer ersten Umdrehung der Pfanne 3 um 360" werden damit die ersten Kreisflächen und bei einer zweiten Umdrehung die zweiten Kreisflächen gestrahlt.
Nach einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Möglichkeit, die Blende 29 als endloses Band auszubilden.
Zur Anfertigung eines Dekors nach Fig. 6 kann nach einer weiteren Ausführungsvariante (Fig. 12) der vorbeschriebenen Vorrichtung der Drehteller 6 mit der Pfanne 3 geneigt zur Mittelachse des aus der Strahldüse 13 austretenden Strahlkegels angeordnet werden. Die Dekorfläche wird dabei, bei konstanter Strahlzeit und mit gleichbleibendem Strahlmittel, mit einer unterschiedlichen Strahldichte und einer unterschiedlichen Strahlkorngeschwindigkeit beaufschlagt. Die dadurch an der Pfannenaussenfläche von unten nach oben abnehmende Erosion erzeugt eine unterschiedliche Lichtbrechung und damit eine unterschiedliche Tönung.
Zur Anfertigung eines Dekors nach Fig. 7 kann nach einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Drehteller 6 gegen die Blende 28 verschiebbar gelagert sein. Mittels einer mit der Blende 28 wirkverbundenen Kulisse kann die Entfernung zwischen dem Werkstück 3 einerseits und der Mündung der Strahldüse 13 anderseits während einer Drehung des Drehtellers 6 verändert werden.