DE2849661C3 - Verfahren und Vorrichtung zum berührungsfreien Signieren und/oder Markieren von Gegenständen - Google Patents

Description

ίο Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum berührungsfreien Signieren und/oder Markieren von Gegenständen, bei dem eine Flüssigkeit durch Auftreffen eines Luftstrahls auf die aus einem Behälter austretende Flüssigkeit zerstäubt wird. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, mit einem Vorrat an Farbe in einem Behälter, mit Mitteln zum Heranführen von Druckluft, mit einem Ventil zum Herstellen eines Druckluftstroms und mit Mitteln zum Auslösen von Farbe aus dem Behälter durch den Druckluftstrom. Unter Signieren soll das Herstellen eines lesbaren Zeichens auf einem Gegenstand mittels eines Farbgebers verstanden werden, wobei die Information z. B. durch zwischen Gegenstand und Farbgeber gebrachte Schablonen, durch unterschiedliehe Farben oder Abmessungen des auf dem Gegenstand angebrachten Farbflecks übermittelt werden können. Unter Markieren soll die Bezeichnung eines bestimmten Ortes auf der Oberfläche eines Gegenstandes durch einen Farbfleck verstanden werden, der von einem Farbgeber auf der Oberfläche des relativ zum Farbgeber bewegten Gegenstandes angebracht wird.

Das Verfahren und Vorrichtungen der genannten Art sind seit langem bekannt. Das darin benützte Prinzip des Zerstäubens einer Flüssigkeit durch Auftreffen eines Luftütrahles auf die aus einem Behälter austretende Flüssigkeit ist in der DE-OS 26 18 362 beschrieben. Man bedient sich des Verfahrens und der Vorrichtungen u. a. bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung zum Markieren ermittelter Fehler an der Oberfläche von

ίο geprüftem Halbzeug. In einem solchen Anwendungsfall besteht die Vorrichtung z. B. aus einem dem zu markierenden Halbzeug gegenüber gelegenen Farbspritzkopf, einem durch eine Rohrleitung mit dem Spritzkopf verbundenen Farbdruckgefäß, einer Druckluftleitung, die den Spritzkopf an ein Druckluftnetz anschließt und einem elektrisch steuerbaren Magnetventil im Zuge der Druckluftleitung. Im Spritzkopf wird eine bewegliche Düsennadel von einen Druckluftzylinder gesteuert und erlaubt bei Betätigung des Druckluftzylinders das Austreten von Farbe aus der Öffnung einer Farbdüse. Die Betätigung des Druckluftzylinders erfolgt durch einen vom Magnetventil ausgelösten Druckluftstrom. Ein Zweig dieses Druckluftstromes läßt aus einem ringförmig die Farbdüse umgebenden Spalt Druckluft ausströmen. Diese reißt die ausgetretenen Farbteilchen mit, so daß ein Farbstrahl entsteht, der die gewünschte Markierung vornimmt.

Vorrichtungen der beschriebenen Art werden häufig benutzt, weisen jedoch eine Reihe schwerwiegender Nachteile auf. Ein Nachteil besteht darin, daß die Vorrichtung nicht wartungsfrei ist. Farbrückstände im Bereich der Mündung der Farbdüse führen verhältnismäßig bald zum Verkleben der letzteren. Das wird begünstigt durch den Umstand, daß zum Markieren und Signieren relativ schnei! trocknende Farben benutzt werden. Man versucht dem Verkleben der Düse entgegenzuwirken, indem man aus einem die Farbdüse umgebenden Spalt ständig einen schwachen Luftstrom

austreten läßt. Die Wirkung dieser Maßnahme ist jedoch unzureichend, besonders dann, wenn die Mündung der Farbdüse nach oben gerichtet ist. Eine regelmäßige Reinigung ist daher unumgänglich. Häufig ergeben sich auch Schwierigkeiten am Spritzkopf bei der rückwärtigen Abdichtung des Farbraumes gegen die bewegliche Düsennadel. Im Interesse einer leichtgängigen Lagerung, die eine möglichst geringe Verzögerung verursachen soll, gibt man sich mit einer nicht ganz vollständigen Abdichtung zufrieden und ninimt in Kauf, daß auch fiier sich Farbrückstände ansammeln, die von Zeit zu Zeit beseitigt werden müssen. Nachteilig ist ferner, daß mit der Düsennadel eine nicht geringe Masse bewegt werden muß. Wie schon oben angedeutet, sind auch Reibungskräfte nicht ganz zu vermeiden. Dadurch läßt sich die Markierung häufig nicht mit ausreichender Schnelligkeit durchführen. Ein wesentlicher Nachteil ist zudem der große Aufwand, den die beschriebene Vorrichtung erfordert.

Aus DE-OS 16 21 973 ist ein Farbspritzgerät bekannt, bei dem als Farbvorrat die unter Druck stehende Farbe einer Farbsprühdose benützt wird. Dort wird zum Freigeben der Farbdüse ebenfalls eine Düsennadel eingesetzt, die jedoch von einem Elektromagnet betätigt wird. Auch diese Einrichtung weist eine Reihe von Nachteilen auf. Die Farbsprühdose kann nur in aufrechter Stellung eingesetzt werden. Das gefürchtete Verkleben der Düsenmündung läßt sich nicht vermeiden. Dazu kommt, daß ein Freiblasen der Düsenmündung durch einen ständigen leichten Luftstrom nicht mehr ohne weiteres möglich ist. Eine häufige Reinigung der Düsenmündung ist daher notwendig. Ein schnelles Ansprechen des Farbspritzgerätes wird durch die bewegende, mit Masse behaftete Teile und durch Reibungskräfte behindert. Wegen des erforderlichen Einsatzes von Treibgas muß die Betriebsweise ganz allgemein als nicht umweltfreundlich eingestuft werden.

Es ist ferner eine Markiervorrichtung mit einem Faserschreiber bekannt, der in einer beweglichen Halterung untergebracht ist und auf ein elektrisches Signal hin von einem Elektromagneten in Richtung der zu markierenden Oberfläche bewegt wird, so daß die Schreibspitze des Faserschreibers mit der Oberfläche in Berührung kommt und dort eine gut sichtbare Markierspur hinterläßt. Bei der beschriebenen Vorrichtung kann als vorteilhaft angesehen werden, daß sie einfach und im wesentlichen wartungsfrei ist. Jedoch verhindern einige entscheidende Nachteile einen allgemeinen Einsatz der Vorrichtung. Als sehr hinderlich muß angesehen werden, daß die Vorrichtung nicht berührungsfrei arbeitet. Dadurch beschränkt sich ihr Einsatzgebiet von vorneherein auf blanke und saubere Oberflächen, da z. B. eine rauhe, verölte oder verzunderte Oberfläche in kürzester Frist die Funktionsfähigkeit des Faserschreibers zerstören würde. Ein weiteres Hindernis für allgemeine Anwendbarkeit der Vorrichtung besteht in der relativ großen Masser der zu bewegenden Teile und der sich daraus ergebenden hohen Ansprechzeit für die Markierung.

Der Erfindung liegt als Aufgabe ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den eingangs beschriebenen Gattungsbegriffen zugrunde, bei denen mit einfachen konstruktiven Mitteln ein schnelles Ansprechen und ein wartungsfreier Betrieb erreicht werden sollen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein gemäß Anspruch 1 gekennzeichnetes Verfahren und eine gemäß Anspruch 3 gekennzeichnete Vorrichtung.

Nach der erfindungsgemäßen Lösung verbleibt als einziges mechanisch zu bewegendes Teil das Ventil. Hierfür stehen dem Anwender u. a. sehr schnelle Magnetventile mit Ansprechzeiten von einigen Millisekunden zur Verfügung. Geruchsbelästigung und Explosionsgefahr brauchen nicht befürchtet zu werden. Der Luftdruck der Druckluftquelle ist unkritisch und darf in weiten Grenzen schwanken. Unkritisch ist auch die Lage der erfindungsgemäßen Vorrichtung. So ist z. B. ein nach oben gerichtetes Signieren oder Markieren

ίο ohne irgend einen Nachteil möglich. Vorteilhaft ist auch, daß der sauber abgegrenzte Farbfleck fast augenblicklich trocknet. Ein weiterer Vorteil ist die kompakte, raumsparende Bauweise, die die erfindungsgemäße Lösung erlaubt. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung

π der Erfindung können der Docht aus Filz — oder fibartigem Material — und der mit ihm in leitender Verbindung stehende Vorrat an Farbe im geschlossenen Behälter durch einen handelsüblichen Filz- oder Faserschreiber realisiert sein. Versuche haben ergeben, daß handelsübliche Faserschreiber im erfindungsgemäßen Einsatz bei einer festen Taktzeit der Markier- oder Signierimpulse von 1 Minute in völliger Wartungsfreiheit eine sichere Standzeit von 8 — 10 Stunden aufweisen. Da Faserschreiber als Massenprodukte billig erhältlich sind und einfach ausgetauscht werden können, ergibt sich eine kostengünstige Betriebsweise. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen ingegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Es zeigt im einzelnen

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

F i g. 2 eine Vorrichtung in alternativer Ausführung,

F i g. 3 ein Detail in alternativer Ausführung.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Markieren oder Signieren von Gegenständen. Sie ist im vorliegenden Fall eingesetzt zum Markieren eines Rohres 2 durch einen Farbfleck 3. Ebenso gut kann die Vorrichtung zum Signieren benutzt werden. Dazu kann

z. B. eine Schablone (nicht abgebildet) dienen, die gegebenenfalls zwischen der Vorrichtung und dem zu signierenden Gegenstand angebracht und mittels Befestigungslöchern 4 mit der Vorrichtung 1 verbunden wird. Vorrichtung 1 besteht aus wenigen einfach zu montierenden Teilen, nämlich einem Faserschreiber 5, einem Mittelblock 6, einem Magnetventil 7 und einer Klemmanordnung 8. Der hier verwendete Faserschreiber 5 ist handelsüblich. Die Schreibspitze 10 des Faserschreibers 5 steht in leitender Verbindung mit einem Farbvorrat, der in einem zylindrischen Behälter, dem Schaft 9 des Faserschreibers 5, untergebracht ist. Aufgrund von Kapillarkräften wird bekanntlich in jeder beliebigen Lage des Faserschreibers 5, also auch bei nach oben weisender Schreibspitze 10, der letzteren Farbe zugeführt. Für Vorrichtung 1 entfallen daher alle Einschränkungen hinsichtlich der EinsatzUge. Schaft 9 des Faserschreibers 5 steckt in einer Bohrung 11 des Mittelblockes 6 und schlägt vorne an einen Bund 12 an. Dadurch ist beim Auswechseln von Faserichreiber5 die Lage der Schreibspitze 10 mit hinreichender Genauigkeit definiert. Magnetventil 7, ebenfalls ein handelsüblicher Bauteil, ist in einer Aussparung 13 des Mittelblokkes 6 befestigt. Über einen durch eine Dichtung 15 abgedichteten Nippel 16 wird aus Schlauch 17 der

b5 Einlaßöffnung des Magnetventils 7 Preßluft zugeführt. Magnetventil 7 kann betätigt werden durch einen Stromimpuls, der über ein Kabel 18 und eine Steckverbindung 19 zum Magnetventil gelangt. Unmit-

telbar an der Auslaßöffnung des Magnetventils 7 ist, durch eine Dichtung 21 abgedichtet, eine Düse 20 angeschraubt. Deren Bohrung 22 bestimmt die Richtung eines Luftstrahles 23. der bei Betätigung des Magnetventils 7 vor der Öffnung der Düse 20 entsteht. Der Winkel λ zwischen den Achsen des Luftstrahles 23 und des Faserschreibers 5 beträgt vorzugsweise etwa 45^C. Faserschreiber 5 wird in seiner vorderen Lage durch die einfache Klemmanordnung 8 gehalten. Die letztere besitzt einen Bolzen 25, der in einer Bohrung 26 des Mittelblockes 6 befestigt ist, eine Klemmkappe 27 und eine Hülse 28, die miteinander fest verklebt sind, ein Röhrchen 29 und eine Schraubenfeder 30, die sich im Spalt zwischen Bolzen 25 und Hüise 28 befinden sowie einen Sprengring 31, der die genannten Teile gegen die Kraft von Feder 30 zusammenhalt. Hülse 28 und Klemmkappe 27 können in der Längsrichtung des Bolzens 25 bewegt und um dessen Achse geschwenkt werden. Nach Anlegen der Klemmkappe 27 an den Boden des Faserschreibers 5 wird der letzlere mit Federkraft an seinen vorderen Anschlag gedrückt.

Die Betriebsweise der Vorrichtung 1 ist äußerst einfach. Mit dem Einsetzen eines Faserschreibers 5 und dem Schließen der Klemmanordnung 8 sind alle notwendigen Vorbereitungen getroffen. Der bei Betätigung des Magnetventils 7 entstehende scharf gebündelte Luftstrahl 23 trifft auf die Schreibspitze 10 auf und entreißt ihr Farbteilchen. Dabei entsteht ein Farbstrahl 32. der die gewünschte Signierung oder Markierung bewirkt.

Für sehr viele Anwendungen genügt die einfache Vorrichtung 1 nach F i g. 1 allen Anforderungen. Überschreiten die Ruhezeiten zwischen zwei Markierungen bzw. Signierungen einmal ein bestimmtes Maß. so kann ein Austrocknen der Schreibspitze 10 dadurch vermieden werden, daß in regelmäßigen Abständen, z. B. alle 10 Minuten, ein zusätzlicher Betätigungsimpuls auf das Magnetventil 7 gegeben wird. Dieser Impuls kann zu einem Zeitpunkt erfolgen, an dem sich kein Gegenstand vor der Schreibspitze 10 befindet. Bei Einsatz der Vorrichtung 1 in der zerstörungsfreien Prüftechnik von z. B. Stangen oder Rohren bietet sich an. nach dem Auslauf eines jeden Prüfteils eine solche Blindbetätigung vorzunehmen. Bleibt die Vorrichtung 1 für längere Zeit außer Betrieb, so kann die zu einem Faserschreiber gehörige Schutzkappe benutzt werden.

Mit einem relativ geringen zusätzlichen Aufwand erlaubt Vorrichtung 41 nach Fig. 2 beliebig lange Unterbrechungen zwischen zwei Markierungen bzw. Signierungen. Die Gefahr des Austrocknens der Schreibspitze 10 fällt dabei fort, ohne daß ν <c-ie Maßnahmen erforderlich werden. Faserschrtf·'· .. und Klemmanordnung 8 von Vorrichtung 41 stimmen mit Faserschreiber und Klemmanordnung von Vorrichtung 1 überein und sind in der beschriebenen Weise an einem Montageblock 42 befestigt. Die Schreibspitze 10 des Faserschreibers 5 ragt in den unteren Teil einer Bohrung 43 des Montageblockes 42 hinein. Nach oben ist die Bohrung 43 gestopft durch eine Buchse 44, die an ihrem unteren Ende in eine Düse 45 mündet, an ihrem oberen Ende einen über eine Dichtungsscheibe 46 angeschraubten Schlauchnippel 47 aufweist. Die untere Öffnung der Bohrung 43 und damit der die Schreibspitze 10 enthaltende Raum ist durch eine leichte Klappe 48 verschlossen, die. um eine Achse 49 drehbar, am Montageblock 42 gelagert ist. Eine parallel zur Bohrung 43 verlaufende Bohrung 51 ist als Luftzylinder ausgeführt, in dem ein Kolben 52 gleitet. Ein am Kolben befestigter Stößel 53 ist in einer Bohrung 54 des Montageblockes 42 geführt und betätigt mit seiner unteren Spitze die Klappe 48. Zum Zurückführen der Klappe 48 und des Stößels 53 in die Ruhelage dienen ■"> Federn 50 bzw. 55. Die Federn 50 bzw. 55 können so dimensioniert sein, daß ihre Kraft für die Überwindung der Reibung mit der nötigen Sicherheit gerade ausreicht. Eine schnelle Rückführung der Klappe 48 bzw. des Kolbens 52 ist nicht erforderlich. Zum

κι Abschließen der Bohrung 51 und gleichzeitig zum Begrenzen des Hubes von Kolben 52 nach oben ist eine Buchse 56 vorgesehen. In die Bohrung der Buchse 56 ist ein Schlauchnippel 57 eingeschraubt und durch Dichtung 58 abgedichtet. Schlauchnippel 47 und 57 sind über

ii kurze Schlauchstücke und über ein gemeinsames bzw. zwei getrennte Magnetventile an ein Druckiuftneiz angeschlossen.

Bei Betätigung des oder der Magnetventile wird der Kolben 52 nach vorne geführt und die Klappe 48 durch den Stößel 53 geöffnet. Der aus der Düse 45 austretende Luftstrom trifft auf die Schreibspitze 10 des Faserschreibers 5 und löst hier, wie schon oben beschrieben, den Farbstrahl aus, der zum Signieren oder Markieren gebraucht wird. Sind zwei Magnetventile vorgesehen, so kann das Öffnen der Klappe 48 und das Entstehen des Farbstrahls zeitlich dadurch gegeneinander verschoben werden, daß man dem Steuerimpuls für das den Nippel 47 speisende Magnetventil eine geringfügige Verzögerung erteilt. Wie schon gesagt, braucht die Rückstellung

jo von Klappe 48 und Kolben 52 nicht schnell zu erfolgen. Im Gegenteil kann sogar eine verzögerte Rückführung wünschenswert sein. Man vermeidet damit, daß bei schnell aufeinanderfolgenden Signier- oder Markiervorgängen jedesmal aufs neue die Klappe 48 betätigt

j5 werden muß und erhöht damit ihre Lebensdauer. In einfacher Weise kann die Rückführung des Kolbens 52 dadurch verzögert werden, daß man die Entlüftungsöffnung für den Hubraum des Kolbens 52 sehr klein bemißt.

Die Größe des Farbflecks 3 hängt vom Abstand zwischen der Schreibspitze 10 und der Oberfläche des Gegenstandes der Signierung oder Markierung ab und kann in weiten Grenzen variiert werden. Beim Signieren richtet sich die Größe des Farbfleckes 3 nach der

4ϊ gewünschten Zeichengröße. Beim Markieren führen die notwendige kurze Ansprechzeit und die gewünschte Markierschärfe zu meist recht geringen Abständen der Schreibspitze 10 zum Markiergut.

Fi g. 3 zeigt in Alternative zu den bisher beschriebe-

■50 nen röhrenförmigen Düsen 22,45 eine Düsenanordnung 61. deren Innenteil 62 eine passende Bohrung 63 zum Aufnehmen des Faserschreibers 5 bcsiizt. D;c eigentliche Düse 64 wird gebildet vom Spalt zwischen Außenteil 65 und Innenteil 62 der Düsenanordnung 61, so daß eine Austrittsöffnung 66 der Düse 64 entsteht die den vorderen Teil des Faserschreibers 5 und dessen Schreibspitze 10 ringförmig umschließt. Eine Öffnung 67 im Außenteil 65 ist so gestaltet, daß sie einem entstehenden Farbstrahl eine gewisse Bündelung

no verleiht, ohne direkt mit Farbteilchen in Berührung zu kommen. Dies wird ermöglicht von einem Teil der Druckluft, der außen an der Schreibspitze 10 vorbeiströmt und dabei eine Art Mantel für den Farbstrahl bildet. Ein die Düse 64 speisender Luftraum 68 kann direkt an den Ausgang eines Magnetventils angeschlossen sein.

In den bisher dargestellten Ausführungsbeispielen waren stets der aus Filz oder filzartigem Material

hergestellte Docht und der mit ihm in leitender Verbindung stehende Farbvorrat im geschlossenen Behälter durch einen Faserschreiber 5 realisiert. Obwohl dies in den meisten Fällen besonders günstig ist, gibt es auch Einsät/fälle, bei denen mit Vorteil an die Stelle des Faserschreibers eine Einrichtung tritt, die

nicht primär als Schreibstift konzipiert ist. Ein solcher EinsaU'.fall liegt z. B. vor, wenn ein besonders großer Farbvorrat gewünscht wird oder wenn an einen Farbvorrat mehrere Dochte angeschlossen werden sollen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum berührungsfreien Signieren und/oder Markieren von Gegenständen, bei dem eine Flüssigkeit durch Auftreffen eines Luftstrahles auf die aus einem Behälter austretende Flüssigkeit zerstäubt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man einen kräftigen gebündelten Luftstrom von hinten auf einen den genannten Gegenständen in einem Abstand gegenüberstehenden, aus Filz- oder filzartigem Material bestehenden Docht auftreffen läßt, der mit einem Vorrat an Farbe in einem geschlossener. Behälter in leitender Verbindung steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrahl die Spitze des Dochtes in einem Winkel von 45° trifft.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Vorrat an Farbe in einem Behälter, mit Mitteln zum Heranführen von Druckluft, mit einem Ventil zum Herstellen eines üruckluftstroms und mit Mitteln zum Auslösen von Farbe aus dem Behälter durcii den Druckluftstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Auslösen von Farbe aus dem Behälter (9) in einem aus Filz oder filzartigem Material hergestellten Docht (10), der mit dem Vorrat an Farbe in leitender Verbindung steht, und aus mindestens einer Luftdüse (20; 45; 64), die an die Mittel zum Heranführen von Druckluft (16, 17; 47) und an das Ventil zum Herstellen eines Druckluftstromes (7) angeschlossen ist und deren Mündung von hinten auf die Spitze des Dochtes (10) gerichtet ist, bestehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Docht (10) aus Filz oder filzartigem Material und der mit ihm in leitender Verbindung stehende Vorrat an Farbe im geschlossenen Behälter durch einen handelsüblichen Filz- oder Faserschreiber (5) realisiert werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Halterung für die Aufnahme des Filz- oder Faserschreibers (5) mit einer an dessen Form angepaßten Öffnung (11) und mit Mitteln (8) zum Befestigen des Schreibers (5) in dieser Öffnung (11) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 — 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (20) unmittelbar an den Ausgang des Ventils (7) montiert und etwa röhrenförmig ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 — 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (64) eine ringförmige Austrittsöffnung (66) aufweist, durch deren Mitte sich der Docht (10) erstreckt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 — 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Spitze des Dochtes (10) umgebender Raum (43) an seiner Rückseite abgeschlossen ist und an seiner Vorderseite Verschlußmittel (48) aufweist, die durch das Ventil (7) oder etwa synchron mit dessen Betätigung geöffnet werden und sich selbsttätig wieder schließen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußmittel (48) in einer massearm und leicht beweglich konstruierten Klappe bestehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Verschlußmittel (48) durch einen Druckluftzylinder (51, 52) erfolgt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8—10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellung der Verschlußmittel (48) verzögert erfolgt.