DD153259A5

DD153259A5 - Werkstueck mit einer eingelassenen maschinell lesbaren markierung und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DD153259A5
Application number: DD80224043A
Authority: DD
Inventors: Philip M Heyman; Robert L Quinn
Original assignee: Rca Corp
Priority date: 1979-09-24
Filing date: 1980-09-22
Publication date: 1981-12-30
Also published as: CA1153117A; PL226890A1; GB2058622B; IT8024667A0; DE3035996C2; GB2058622A; US4327283A; FR2466079A1; IT1193971B; DE3035996A1; FR2466079B1; JPS5738938B2; JPS5663669A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das maschinell lesbare Markieren von Werkstuecken, insbesondere von Teilen einer Kathodenstrahlroehre mit mindestens einem Roehrenteil. Durch die Erfindung koennen bessere Markierungen mit unterschiedlichen Reflexionseigenschaften hergestellt werden, wodurch der Einsatz relativ einfacherer maschineller Lesegeraete moeglich ist. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dasz im Bereich der Markierung ein duenner Ueberzug, beispielsweise aus einem Alkalisilikat, aufgetragen ist, der mit dem Hauptkoerper aus Glas eine integrale Verbindung eingeht, wobei zur Werkstueckkennzeichnung das Material in der Dicke des Ueberzuges teilweise abgetragen wird und die so entstandenen Markierungen und die umgebende Oberflaeche im wesentlichen unterschiedliche Lichtreflexionseigenschaften besitzen.

Description

Werkstück mit einer eingelassenen maschinell lesbaren Markierung und Verfahren zu seiner Herstellung

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein neues beschichtetes Werkstück mit einer ausgenommenen maschinell lesbaren Markierung und ein neues Verfahren zur Herstellung des Werkstückes.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: In der US-Patentanmeldung Ser. No. 041,091 vom 21. Mai 1979 (BRD-Anmeldung P 30 19 402.6), Erfinder W. R. Miller, ist ein verbessertes Verfahren beschrieben zum Zusammenbau von Teilen einer Kathodenstrahlröhre mit mindestens einem Röhrenteil, wie etwa die Glasfrontplatte, welches eine charakteristische maschinell lesbare Codemarkierung, wie etwa eine Balkencodemarkierung, auf einer Außenfläche trägt. Diese Markierung wird während 'der Herstellung der Röhre ein oder mehrere Male maschinell gelesen. Bei jedem Lesen wird ein Steuersignal aufgrund der Ablesung erzeugt und dann zur Einleitung eines örtlichen Geschehens hinsichtlich des Röhrenteils verwendet. Dieses lokale Geschehen kann in einem oder mehreren Prozessen der Auswahl und des Zusammenbaus eines anderen Teils mit dem Werkstück bestehen, oder einer

*" Reihe von am Werkstück ausgeführten Bearbeitungsschritten oder in der Aufzeichnung einer Vorgeschichte usw. Die Markierung muß sich zuverlässig mit niedrigen Kosten herstellen lassen, muß zuverlässig bei

ι -4- 2 240^3

niedrigen Kosten lesbar sein und muß aggressive Umgebungen bei der nachfolgenden Bearbeitung aushalten können.

In der US-Patentanmeldung Ser. No. 041,092 vom 2-1. Mai 1979 (BRD-Anmeldung P 30 19 403.7), Erfinder P.M. Heyman, ist ein verbessertes Werkstück beschrieben, das eine maschinell lesbare Codierung trägt, wie etwa eine Balkencodemarkierung, die in die Oberfläche des Werkstückes eingeschliffen ist. Ferner ist dort ein neues Verfahren beschrieben, wie die eingeschliffene Markierung im Bedarfsfall mit niedrigen Kosten und relativ schnell angebracht werden kann. Da die Markierung in das Werkstück eingeschliffen wird, hat sie praktisch dieselbe Widerstandsfähigkeit gegen aggressive Umgebungen wie das Werkstück selbst. Die eingeschliffenen Teile der Markierungen und die nicht weggeschliffenen Teile dazwischen haben im wesentlichen unterschiedliches Reflexionsvermögen, so daß sie mit handelsüblichen Balkencodelesern bei niedrigen Kosten gelesen werden können. Der Reflexionsunterschied besteht zwischen den weggeschliffenen Flächen, welche das Licht stärker streuen und den nicht weggeschliffenen Stellen, welche relativ wenig Licht streuen. Es ist wünschenswert, für jede Markierung einen noch höheren Reflexionsunterschied zu erzielen, der auch nicht nur von den Lichtstreuungseigenschaften der weggeschliffenen und der verbliebenen Teile der Markierung abhängt: Darlegung des Wesens der Erfindung: Gemäß der Erfindung ist in eine Oberfläche eines Werkstückes, das aus Glas bestehen kann, eine maschinell lesbare Codemarkierung eingelassen. Das Werkstück umfaßt einen Hauptkörper mit einem dünnen einstückigen überzug im Bereich der Markierung. Mit einstückig ist hier gemeint, daß der überzug und der Körper untrennbare Teile eines einzigen Gegenstandes sind. [Tie Markierung umfaßt eine Mehrzahl in Beziehung zueinanderstehender Marken, wie eine Balkencodemarkierung, die durch den überzug hindurch ausgearbeitet sind und die im wesentlichen verschiedene Lichtreflexionseigenschaften gegenüber den nicht ausgenommenen Oberflächen dazwischen haben. Bei einer bevorzugten Ausführungsforni enthält das Werkzeug einen überzug und eine Unterschicht, und die Marken sind in die Unterschicht, aber nicht durch sie hindurch, eingelassen. Eine solche Markierung erfüllt alle oben erwähnten gewünschten Eigenschaften, und zusätzlich hängt der Unterschied im Re-

-I 2 2404 3

flexionsvermögen zwischen den Marken und den dazwischen befindlichen Oberflächen hauptsächlich von der Wahl der verschiedenen verwendeten Materialien ab. Die den überzug und die Unterschicht bildenden Materialien können auf ein gewünschtes Lesesystem zugeschnitten werden.

Weiterhin umfaßt gernäß der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer maschinell lesbaren Markierung in einer Oberfläche eines starren Werkstückes . '

a) das^Vorsehen eines Werkstückes aus einem Hauptkörper und einem einstückig mit diesem ausgebildeten dünnen Oberflächenüberzug und

b) dann die selektive Materialentfernung von definierten Oberflächenbereichen und durch den überzug hindurch zur Herstellung einer Mehrzahl in Beziehung zueinanderstehender Marken, die aus der Werkstückoberfläche ausgenommen sind und ein wesentlich unterschiedliches Reflexionsvermögen von den nicht ausgenommenen Oberflächen dazwischen aufweisen.

Wo eine Unterschicht vorhanden ist, kann von dieser ebenfalls Material, aber nicht durch sie hindurch, entnommen werden. Von dem Oberzug und im Falle des Vorhandenseins von der Unterschicht kann Material entfernt werden durch beispielsweise Abtragung durch Auftreffen abtragender Teilchen, die mit hoher Geschwindigkeit auf ausgewählten Oberflächenbereichen auftreffen, oder durch Entfernung durch Bestrahlen der ausgewählten Bereiche mit einem Laserstrahl geeigneter Leistungsdichte. Ausführungsbeispiele:

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Werkstückes gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Werkstückes und

Fig. 3 eine teilweise weggebrochene Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt eine typische Glasfrontplatte.11 zur Verwendung als Teil des Kolbens einer Farbfernsehbildröhre. Die Platte 11 hat eine recht-

13

winklige Sichtscheibe mit einer diese umgebenden, einstückig angeformten Seitenwand 15, welche am anderen Ende eine Anschmelzflache 17 aufweist. An der Außenseite der Seitenwand 15 ist am interessierenden

-I- 2 2 4 O £ 3

Bereich ein dünner einstückiger Plattenüberzug 18 aus einem lichtreflektierenden Material angebracht. Durch den Plattenüberzug 18 ist eine maschinell lesbare Codemarkierung 19 eingelassen, beispielsweise durch Abtragung. Die Markierung 19 umfaßt eine in Beziehung zueinanderstehende Folge im wesentlichen paralleler Balken oder Streifen vorbestimmter Breiten und Abstände, die üblicherweise als Balkencodemarkierung bezeichnet wird. Für die Balkencodemarkierung kann auf der Platte 11 irgendeiner der üblichen Codes verwendet werden. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform benutzt die Markierung 19 den verschachtelten Zwei-aus-Fünf-Code, welcher abgetragene Balken der Breite einer und dreier Einheiten und nichtabgetragene Zwischenräume dazwischen ebenfalls mit der Breite einer und dreier Einheiten aufweist. Da solche Balkencodes an anderer Stelle im einzelnen beschrieben sind, braucht hier nicht näher auf sie eingegangen zu werden.

Fig. 2 zeigt einen typischen Glaskonus 21, der als Teil eines Kolbens einer Farbfernsehbildröhre benutzt werden kann. Der Konus enthält, einen Konusteil 23, der sich an seinem schmalen Ende einstückig in ein Halsteil 25 fortsetzt und der an seinem breiten Ende mit einer Anschmelzfläche 27 versehen ist. Auf der Außenfläche des Konus ist im interessierenden Bereich einstückig ein dünner Konusüberzug 28 aus lichtreflektierendem Material angeordnet. Durch den überzug 28 hindurch ist in der oben für die Frontplatte 11 beschriebenen Weise eine maschinell lesbare Codemarkierung 29 eingearbeitet.

In beiden Figuren 1 und 2 können die überzüge 18 und 28 und die Markierungen 19 und 29 irgendwo auf den Werkstücken angeordnet sein. Für das automatische Ausbilden und Lesen der Markierungen ist es jedoch wichtig, daß die Markierungen an Stellen sitzen, wo sie leicht angebracht werden können und zugänglich sind. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Glasplattenmarkierung 19 mit ihren Marken etwa 19 mm hoch und etwa 76,2 mm breit. Die benachbarte Kante der Markierung 19 hat einen Abstand von ungefähr 19 mm von der Anschmelzfläche 17, zu deren Oberfläche die Balken der Markierung 19 rechtwinklig verlaufen. Die abgetragenen Marken sind entweder 0,6 mm oder 1,9 mm breit. Die Markierung 19 hat einen Mittelabschnitt mit einer charakteristischen Identifizierungsinformation von typischerweise etwa 63,5 mm Breite und Endabschnitte von etwa 6,3mm Breite beiderseits des Mittelabschnittes,

2-4 04

um dem Maschinenleser den Beginn und das Ende der Markierung anzuzeigea Der überzug 18 ist etwas breiter als die Markierung 19, so daß an beiden End.en der Markierunq 19 ein Rand von etwa 0,6 mm Breite bleibt. Die Markierunq 29 auf dem Konus 21 ist gemäß Fig. -2 ähnlich wie die soeben erläuterte Markierung 19 und liegt etwa 19 mm von der Anschmelzfläche 27 weg. Während der nachfolgenden Verarbeitung können die Platte 11 und der Konus 21 mit ihren jeweiligen Verschmelzungsflächen in bekannter Weise zusammengefügt sein. Die überzüge 18 und 28 und die Markierungen 19 und 29 werden während des üblichen Frittenschmelzverfahrens, bei dem Temperaturen von mehr als 400⁰C auftreten, nicht beeinträchtigt.

Zusätzlich zur Lichtreflexionseigenschaft sind folgende Eigenschaften der überzüge 18 und 28 bei Frontplatte und Konus wünschenswert: 1) Eine wirksame Lichtstreuung und -depolarisierung,

2) Temperaturfestigkeit bis mindestens 45O⁰C,

3) chemische Beständigkeit gegen die bei der Bildröhrenbearbeitung auftretenden Chemikalien,

4) mechanische Widerstandsfähigkeit gegen Abriebberührungen wie sie typischerweise bei der Bearbeitung der Bildröhre während der Herstellung vorkommen,

5) leichte Entfernbarkeit durch ein Abtragungs- oder Entfernungsverfahren,

6) ästhetischer Eindruck

25

Ein lichtreflektierender überzuq kann auf das Glas nach irqendeiner von verschiedenen Möglichkeiten, je nach Eigenschaft des Überzugs, aufgebracht werden. Wirkungsvolle Anbringungsverfahren sind Aufsprühen und Schirmdrucken. Auch din Aufrollen ist möglich, wenn die Oberfläche des Glases nicht zu rauh ist. Der überzug kann in Form eines vorgeschirmten "decal" oder ein anderes Druckübertragungsverfahren aufgebracht werden. Das gewählte Anbringungsverfahren soll eine Schicht er- geben, die eine möglichst gleichmäßige Dicke hat, weil die Deutlichkeit der Ablesung von dem Etikett bei praktisch konstanter Dicke üblicherweise besser ist. Die Schichtdicke, die üblicherweise um 0,013 mm beträgt, soll ausreichen, um die gewünschten optischen Eigenschaften zu haben, soll aber nicht so groß sein, daß Risse oder ein Abblättern zu befürchten sind.

240A3

-Nach der Aufbringung des Überzugs werden die Marken durch ihn ausgenommen, etwa durch Abtragung, so daß das Kontrastmaterial freigelegt wird. Dann wird der überzug erhitzt oder gebrannt, so daß er mit dem Werkstück verschmilzt und mit dessen Hauptkörper einteilig wird und daß seine chemische Beständigkeit vergrößert wird. Alternativ kann der überzug auch zuerst erhitzt oder gebrannt werden, so daß er einen Teil mit dem Körper bildet und dann werden die.Marken in ihm durch Ausnehmung gebildet. Jedoch ist die Abtragung eines gebrannten Überzugs schwieriger als vor dem Brennen. Das Erhitzen oder Brennen hat die Wirkung, den überzug mit dem Hauptkörper zu einem Stück werden zu lassen. Hiermit ist gemeint, daß der überzug und der Körper im wesentlichen untrennbare Teile eines einzigen Gegenstandes werden und daß der überzug nicht ohne zerstört zu werden von dem Körper wieder entfernt werden kann. Dies ist ein Unterschied zu einer pigmentierten Schicht, die an dem Körper mit Hilfe eines Zwischenfilms aus Klebstoff gehalten wird, welcher zur Entfernung der Schicht erweicht werden kann. Vorzugsweise wird ein überzug aus einem anorganischen Silikat bei einem Hauptkörper aus Glas verwendet, wobei nach geeignetem Erhitzen oder Brennen die Silikate des Überzugs und des Körpers zusammen einen Teil bilden.

Geeignete Materialien für den lichtreflektierenden überzug umfassen pigmentierte Fritten, pigmentiertes Kaliumsilikat, pigmentiertes Natriumsilikat und Hochtemperaturfarbstoffe. Sowohl bei Frittenüberzügen als auch bei Al kali-Silikat-Überzügen kann ein verwendbares Pigment TiOo (Titandioxid) sein. Rezepturen, die sich als geeignet erwiesen haben, sind beispielsweise: 1) zum Sprühen

(a) 5,0 g #1011 Schirmdruckpaste der Vitta Corporation, Norwalk, Conn.

10 ml Nitrocelluloselösung, die hergestellt ist aus 10g angefeuchteter Nitrocellulose eines Viskositätsgrades 1/4 see. in 30 % Isopropanol und 100 g Amylacetat 1 g TiO₂ (0,3μ mittlere Partikelgröße) ' (b) 3,5 g #7575 Glasfritte (400 Maschen), Corning Glass Works,

Corning, N.Y.

1,5 g TiO₂ (0,3μ mittlere Partikelgröße) 15 ml der oben erwähnten Nitrocelluloselösung

-fi- 2 24043

. (c) 3,5 g #7575 Glasfritte (400 Maschen), Coming Glass Works,

Coming, N.Y.

-1,5 g TiO₂ (0,3μ mittlere Partikel größe) 15 ml von 1:2 Poly-(α-MethyIstyro!) in Amylacetat gewichtsmäßig gelöst im Verhältnis 6:33 mit zusätzlichen Amyl

acetat

(d) 20 ml einer Aufschlemmung im Gewichtsverhältnis 1:2 von TiO₂ (0,3μ mittlere Partikelgröße) in destilliertem Wasser 3 ml von 10 Gew.-% Kaliumsilikat 7 ml destilliertes Wasser Z) zum Schirmdrucken

8 g #1011 Schirmdruckpaste der Vitta Corporation, Norwalk,

Conn.

1 g TiO^-Pulver (0,3μ mittlere Partikel größe) Sowohl der pigmentierte Frittenüberzug als auch der pigmentierte Kaliumsilikatüberzug sind ideal für eine Markierung durch Sandstrahlen, weil sie beim Aufbringen im "grünen" Zustand (noch nicht verhärtet) vorliegen, bei dem eine leichte Abtragung möglich ist. Wenn sie erst einmal gebrannt sind, dann werden sie erheblich widerstandsfähiger gegen Entfernung auf mechanische oder chemische Weise.

Zur weiteren Erhöhung der Unempfindlichkeit beider Arten von überzügen kann eine dünne Überschichtung aus unpigmentiertem Alkalisilikat über dem abgetragenen Balkencodemuster aufgebracht werden. Typischerweise kann eine klare Sprühlösung, die im wesentlichen aus einer 10%-igen Kaliumsilikatlösung in Verdünnung mit etwa 3 Teilen destillierten Wassers besteht, aufgebracht und dann getrocknet werden.

In bestimmten Fällen ist es vorteilhaft, den überzug aus zwei einstückigen Schichten auszubilden, die entgegengesetzte optische Eigen-. schäften haben (von denen also eine weiß und lichtstreuend oder reflektierend ist, die andere dagegen schwarz und absorbierend). Die Parameter des Oberzug-Sandstrahlsystems werden so gewählt, daß das Sandstrahlmaterial völlig durch den überzug hindurchdringt und gerade

in-die Unterschicht eindringt, die sich näher am Glaskörper befindet.

Ordnet man die Schichten so an, daß die schwarze (absorbierende) Schicht nach Sandwich-Art zwischen der weißen (streuenden) Schicht u.nd dem Glas liegt, dann hat die abgetragene Markierung dieselbe PoIa-

-ί-ο- 2 2 4 Q 4 3

rität wie eine Markierung ohne schwarze Unterschicht. Ein Vorteil hierbei besteht darin, daß die schwarze Unterschicht den optischen Leser gegen störende Reflexionen optisch isoliert, die von hinter der Unterschicht befindlichen Flächen kommen kann. Ein anderer Vorteil der schwarzen Unterschicht liegt darin, daß eine auf einer klaren Glasplattenseitenwand angebrachte Markierung für Personen etwas weniger sichtbar wird, welche die Bildröhre bei der "push-through" montageweise sehen, d.h., daß die schwarze Schicht optisch den Glaskörper von der Markierung trennt. Eine Rezeptur für die schwarze Unterschicht ist nachfol-]0 gend angegeben: ~ ·

5 g MnOp (Mangandioxid) 5 ml Kaliumsilikatlösung 15 ml destilliertes Wasser.

Um diese schwarze Unterschicht zu überziehen kann man den folgenden weißen überzug aufbringen: -6g TiO₂

2 ml Kaliumsilikatlösung 25 ml destilliertes Wasser.

In diesem Fall ist es wünschenswert, daß die schwarze Unterschicht 20sehr dicht ist, damit es unwahrscheinlich ist, daß der Abtragungsstrom die gesamte Dicke der Unterschicht beim Entfernen des darüberliegenden weißen Überzugs durchdringt.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Marken auch aus dem einstückigen überzug mit Hilfe eines fokussierten Strahls elektromagnetischer Strahlung, wie etwa eines von einem Lasergerät emittierten Strahles, ausgenommen werden können.

Die Platte 11 (Fig. 1) und der Konus 21 (Fig. 2) sind typische Werkstücke, welche gemäß der Erfindung einen einstückigen überzug aufweisen. Die Anwendung der Erfindung erstreckt sich aber auch auf andere Werkstücke oder Werkstückkombinationen und/oder andere Materialien oder Materialkombinationen. Beispielsweise lassen sich nach dem neuen Verfahren viele Metalle, wie Aluminium, Stahl, nichtrostender Stahl, Kupfer, Messing usw. markieren, wobei dann der einstückige überzug auf den betreffenden Körper abgestimmt sein muß. Die Markierung in einem neuen Gegenstand erfolgt durch Ausnehmung aus einer integral beschichteten Oberfläche des Werkstückes. Damit hat die Markierung im

9 -κ.- -2.2 4 04 3

wesentlichen dieselben Eigenschaften gegenüber der Umgebung wie der einstückige überzug selbst. Wegen dieser Einteiligkeit ist kein Zwischenklebfilm vorhanden, welcher die Brauchbarkeit der Markierung einschränken könnte.

Die aus genommenen Bereiche der Markierung haben unterschiedliche Reflexionseigenschaften gegenüber den nicht ausgenommenen dazwischenliegenden Bereichen. Bei glasartigen Körpern, wie also Glas, erscheinen die Marken der Markierung als Bereiche geringeren Reflexionsverrnögens, weil durch die Abtragung Flächen des Überzugs, der ein größeres Reflexionsvermögen hat, entfernt sind. Bei Metallkörpern weisen die aus genommenen Teile eine höhere Lichtabsorption aus und.erscheinen daher dunkler als die nicht aus genommenen Bereiche. Diese Markierungen können gelesen werden durch Feststellung des unterschiedlichen ReflexionsVermögens im Spiegelwinkel zwischen den Marken und den dazwischen befindlichen Oberflächen. Infolge dieses Unterschiedes kann die Markierung durch ein Verfahren gelesen werden, welches auf einer Ermittlung der Lichtreflexion oder der Lichtstreuung von der markierten Oberfläche beruht. Zwei zur Feststellung dieser Markierungen benutzbare Vorrichtungen sind ein Laserabtaster und eine Fernsehkamera. Bei einem Laserabtaster wird ein Lichtstrahl über die markierte Oberfläche geführt, wobei das reflektierte Licht durch das Auftreten ausgenommener und nicht ausgenommener Bereiche moduliert wird. Bei einer Fernsehkamera liefert entweder das Umgebungslicht oder eine feste Lichtquelle die erforderliche Beleuchtung zur Aktivierung der lichtempfindlichen Oberflächen bezüglich der ausgenommenen und der nicht ausgenommenen Flächen der Markierung.

Die Marken können vom Werkstück ausgenommen werden durch Ätzen oder Abtragen oder irgendeine andere geeignete Methode, um selektiv Material von einer Oberfläche zu entfernen. Abtragen ist zu unterscheiden von Einschneiden, Ritzen und Gravieren, wodurch scharf definierte Nuten in der Oberfläche entstehen, welche das Werkstück bei Beanspruchung schwächen. Ätzen ist unerwünscht, weil es eine chemische Reaktion erfordert, welche langsam ist, und weil es schwierig auszuführen ist. Ein hauptsächlich mechanische Einwirkung ausübendes Abtragen läßt sich durch Transport abtragender Partikel mit hoher Geschwindigkeit in einem Gas, einer Flüssigkeit oder in festem Zustand durchführen. Die Abtra-

-224043

] gung führt nicht zu scharf begrenzten Nuten in der Oberfläche und kann Markierungen zuverlässig bei niedrigen Kosten maschinell erzeugen. Eine Abtragung kann auch mit einem abtastenden oder geformten Laserstrahl geeigneter Leistungsdichte erfolgen. Wo ein überzug und eine Unterschicht verwendet werden, kann die Unterschicht als Pufferschicht benutzt werden, so daß der überzug durch das neue Verfahren vollständig entfernt werden kann, ohne daß der Strahl auf den Glaskörper auftritt. Diese Pufferschicht kann dann verhindern, daß im Glaskörper Beanspruchungen entstehen, die zu einem vorzeitigen Ausfall des Erzeugnisses führen, wenn dieses später normaler Benutzung ausgesetzt ist.

Markierungen, wie sie bei 19 (Fig. 1) und bei 29 (Fig. 2) gezeigt sind, können durch irgendeinen geeigneten Abtragungsprozeß und mit einer Abtragungsvorrichtung ausgebildet werden, die in geeigneter Weise die Marken der Markierung begrenzen und plazieren. Man kann eine vorgeformte Schablone oder Lehre auf der Oberfläche des Werkstückes verwenden, um alle Marken der Markierung gleichzeitig zu begrenzen, zusammen mit einer Einrichtung zum Abtragen der freiliegenden Oberfläche mit Hilfe eines Strahles abtragender Partikel, aber dies ist zeitraubend, mühselig und teuer.

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung, mit welcher bei Bedarf eine Markierung schnell und preiswert durch aufeinanderfolgende Ausbildung der Marken hergestellt werden kann. Die in der bereits erwähnten Patentanmeldung von Heyman beschriebene Vorrichtung enthält einen Werkstücktisch 31 und eine Bühne 33, die gegeneinander bewegbar sind. Dabei ist der Tisch 31 fest und die Bühne 33 kann ihm gegenüber in gesteuerter Weise seitlich verschoben werden. Die von oben gezeigte Platte 11 von Fig.1 liegt auf dem Tisch 31, wobei ihre Anschmelzfläche 17 auf der Tischoberfläche liegt und das Fenster 13 nach oben zeigt. Mit der Bühne ist eine Düse so verbunden, daß sie sich gegenüber der Bühne 33 bewegen kann. Das Ausgangsende der Düse 35 befindet sich in dichtem Abstand von der Seitenwand 15 der Platte 11 in dem für die Markierung

interessierenden Bereich

35

Es gibt eine große Vielzahl von Korngrößen und Abtragmaterialien, aus welchen Optimalwerte für einen gegebenen Anwendungsfall ausgewählt werden können. Die Härte der Oberfläche ist in Betracht zu ziehen, v/ei-

ti

-ta- 2 2 4

] terhin die für das Verfahren benötigte Zeit, die auf die Einrichtung einwirkende Abnutzung und Beanspruchung, die zu entfernende Materialmenge.und die Auflösung des gewünschten Musters. Zur Abtragung von Balkencodes mit minimalen Baikenbreiten von etwa.0,63 mm soll die Kantenrauhheit jedes Balkens höchstens etwa 0,05 mm betragen. Dies läßt sich üblicherweise erreichen mit einer Partikelgröße von 27 Mikron. Aluminiumoxid (Al₂O₃) in Partikelform ist zu bevorzugen, weil es Glas schnell abträgt und die Einrichtung nur wenig abnutzt.

Das Einlaßende der Düse ist ein Rohr oder Hals, dem eine Mischung aus Luft und Beschußmaterial zugeführt wird. In einem Mischer 36 wird die Luft von einer Quelle A und die die Abtragung bewirkenden Partikel von einer Quelle P vereinigt. Die Mischung wird durch einen ersten Schlauch 37, dann durch ein Steuerventil 39, mit Hilfe dessen sich der Strom aus Luft und Abtragpartikeln an- oder abstellen läßt, und dann durch einen zweiten Schlauch 41 zum Eingangsende der Düse 35 geführt. Die Düse 35 ist von einer Schutzhaube 43 umschlossen, die angrenzend an die Seitenwand 15 eine Staubdichtung 45 aufweist und mit einem· zu einem Absaugschlauch 49 führenden Abzug 47 zum Aussaugen des Inne-, ren der Haube 43 versehen ist. Die Bühne 33 ist über ein mechanisches Verbindungsglied 51 mit einer Verschiebungseinrichtung 53 zur Bewegung der Bühne in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Tisches 31 und der Seitenwand 15 verbunden. Die Verschiebungseinrichtung kann die Bühne schrittweise oder kontinuierlich, wie gewünscht, bewegen.- Sowohl die Verschiebungseinrichtung 53 als auch das Mischventil 39 werden gleichzeitig von einer elektrischen Steuereinrichtung 55 über elektrische Verbindungen gesteuert.

Die Düse 35 weist einen· Körper auf, der am Einlaßende konisch und am Auslaßende meißeiförmig ausgebildet ist. Innerhalb des Körpers befindet sich ein Kern. Die Innenwand des Körpers und Nuten im Kern sind so geformt, daß sie Kanäle zur Durchführung der Luft-Partikel-Mischung um den Kern bilden, wobei der kreisförmige Strom aus Luft und Partikeln in einen linienförmigen Strom an der Auslaßöffnung umgeformt wird. Die abtragenden Partikel im Strom sind im wesentlichen gleichmäßig über die Auslaßoberfläche der Düse verteilt. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist die Auslaßöffnung etwa 19 mm hoch und etwa 0,5 mm breit. Die Auslaßöffnung definiert Höhe und Breite des schmal-

• s'ten, von dem Werkstück abzutragenden Balkens. Bei richtiger Handhabung können nacheinander balkenförmige Marken der einfachen und dreifachen Breite sowie einfacher und dreifache Abstände ausgebildet werden, ohne daß für die Herstellung der Marken eine Schablone oder Maske erforderlich wäre.

Im Betrieb befindet sich die Auslaßöffnung der Düse etwa 0,76 bis 1,27 mm von der zu markierenden Oberfläche. Der Abstand wird durch einen Kompromiß zwischen zwei Forderungen bestimmt. Die erste Forderung besteht darin, daß genug Raum zwischen Düse und Werkstück vor- . handen ist, so daß die austretende Luft und die abtragenden Teilchen austreten können, ohne·daß ein nennenswerter Gegendruck auf die Auslaßöffnung erzeugt wird. Das zweite Erfordernis liegt darin, daß die Düse nahe genug an der Werkstückoberfläche sein muß, damit der aus-

5 tretende Strom nicht übermäßig aufgeweitet wird, ehe er auf die Oberfläche auftrifft. Der optimale Abstand hängt zum Teil auch von weiteren Parametern ab, wie Düsenausbildung, Austrittsdruck und Durchflußgeschwindigkeit der Partikel. Die Düsenöffnung ist so ausgerichtet, daß sie in Höhenrichtung senkrecht zur Oberfläche des Tisches 31 und

^iKi an einem Ende der gewünschten Markierungsflache angeordnet ist. Auf einen Befehl von der Steuereinrichtung 55 wird die Bühne 33 durch die Verschiebungseinrichtung 53 schrittweise bewegt und dabei bewegt sich die Düse 35 schrittweise gegenüber der Seitenwand 15 linear von einem Ende der gewünschten Markierung zum anderen. Gleichzeitig wird der Strom aus Luft und Partikeln an- und abgestellt, wie es für die Ausbildung der gewünschten Markierung notwendig ist. Drückt man die Düsenbewegung in Einheiten aus, die gleich der minimalen Balkenbreite ist, was auch gleichzeitig der minimalen Abstandsbreite entspricht, dann ist der Strom aus Luft und Partikeln zur Ausbildung von Balken-

breiten (abgetragenen Flächen) einer Breite von einer und drei Einheiten für effektiv null oder bzw. zwei Balkenbreiten eingeschaltet, d.h. das Ventil 39 ist offen. Um Abstände (nicht abgetragene Bereiche) in Breiten von einer und drei Einheiten zu erhalten, ist der Strom aus Luft und Partikeln für Breiten von zwei bzw. vier Einheiten gesperrt, also das Ventil 39 ist geschlossen. Bei dieser Ausführungsform wird die Bühne 33 durch die Verschiebungseinrichtung 53 in Schritten bewegt, die etwa einem Fünfzigstel einer Einheitsbreite entsprechen.

. 2 2 4

Eine solche schrittweise Bewegung kann nahezu als kontinuierliche Bewegung angesehen werden.

Wenn man eine automatische Vorrichtung zur Beschickung und Entnahme des Werkstückes für den Tisch 31 und eine elektronisch programmierte Steuereinrichtung 55 vorsieht, dann können die Markierungen leicht zuverlässig und preiswert auf aufeinanderfolgenden Werkstücken angebracht werden. Zur Erhöhung der Markierungsgeschwindigkeit können η-Düsen gleichzeitig benutzt werden, von denen jede ihre eigene Zuführung von Luft und Partikeln sowie ein eigenes Steuerventil hat. Jede Düse wird unabhängig versorgt. Die η-Düsen wandern über die Markierungsbreite d als eine Einheit, wobei jede Düse von ihrer nä'chstliegenden um eine Distanz d/n getrennt ist. So besorgt jede Düsen-Steuerventil-Anordnung die Abtragung nur 1/n der gesamten Markierung.

Die Markierungen lassen sich mit einem handelsüblichen Leser zu Zeiträumen während und nach der Montage des Werkstückes zu einem fertig montierten Endprodukt lesen. Ein typischer Leser ist in der US-PS 3 801 182 (Ausgabetag 12. April 1974, Erfinder P.W. Jones) beschrieben, bei welchem ein polarisierter Lichtstrahl die Markierung in einer Richtung senkrecht zur Länge der Balken abtastet. Das reflektierte Licht wird abgefühlt und in elektrische Signale entsprechend der Markierung umgewandelt, die dann dekodiert und weiterverwendet werden, etwa für die Steuerung eines Herstellungsprozesses oder die Auflistung von Daten der Vorgeschichte.

Claims

1) Werkstück mit einem Hauptkörper, der auf einer Oberfläche eine maschinell lesbare Codemarkierung trägt, die eine Mehrzahl in Beziehung zueinander stehender Marken aufweist, welche in die Oberfläehe eingelassen sind, gekennzeichnet durch einen dünnen integralen Oberzug (18,28) im Bereich der Markierung (19,29), durch den hindurch die Marken ausgenommen sind, welche im wesentlichen unterschiedliche Lichtreflexionseigenschaften wie die umgebende Oberfläche des Hauptkörpers (15,23) haben.

2) Werkstück nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus Glas besteht und daß der Überzug ein Alkalisilikat enthält.

2 24 QA 3

Erf in dun gsarispruch :

3) Werkstück nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der

Überzug sich in direktem Kontakt mit dem Hauptkörper befindet und einstückig (integral) mit diesem ist.

4) Werkstück nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß in unmittelbarem Kontakt mit dem Überzug und dem Hauptkörper zwischen diesen eine Unterschicht vorgesehen ist, und daß der Überzug und die Unterschicht einstückig mit dem Hauptkörper sind.

5) Werkstück nach Punkt 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug und die Unterschicht im wesentlichen'verschiedene Lichtreflexionseigenschaften haben.

6) Werkstück nach Punkt 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Marke in aber nicht durch die Unterschicht eingetieft ist.

7) Verfahren zur Herstellung einer maschinell lesbaren Markierung in der Oberfläche eines starren Werkstückes mit einem Hauptkörper

durch selektive Materialentfernung von definierten Bereichen der Oberfläche unter Ausbildung einer Mehrzahl in Beziehung zueinanderstehender Marken, die in die Oberfläche eingelassen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünner Oberflächenüberzug (18,28) einstückig mit dem Hauptkörper (15,23) ausgebildet

wird und daß das Material in der Dicke des Überzugs abgetragen wird und daß die Marken und die umgebende Oberfläche im wesentlichen unterschiedliche Lichtreflexionseigenschaften haben.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen 25