DE19758083A1 - Verfahren und Anordnung zum Beschriften der Oberfläche eines Körpers - Google Patents

Verfahren und Anordnung zum Beschriften der Oberfläche eines Körpers

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschriften einer Oberfläche eines Körpers mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Es ist bekannt mit einem Laserstrahl auf der Oberfläche eines Metall- oder Kunst­ stoffkörpers Markierungen aufzubringen. Ohne vorherige Zusatzmaßnahmen am Grundwerkstoff wird hierbei nur ein geringer Kontrast zum Grundmaterial erreicht und damit nur eine schlechte Lesbarkeit erzielt. Daher ist man genötigt in den Grund­ werkstoff, mindestens aber in der Oberfläche bestimmte Materialien dauerhaft ein- bzw. aufzubringen. Oft werden auch nachträglich Kontrastmittel in die z. B. gravierte Oberfläche eingebracht, um sichtbare Kennzeichnungen zu erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen größeren und gezielten Kontrast und damit eine bessere Lesbarkeit bei der Beschriftung zu erzielen, ohne besondere Maßnahmen am Grundwerkstoff zu treffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche enthalten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens.
Durch die Erfindung können unterschiedliche Grautöne oder Farben vorbestimmt werden. Die Energiebündelung an der Oberfläche des Körpers (Kunststoff, Metall) wird sowohl für die Einbringung bzw. Umwandlung der Körperoberfläche, als auch für die Umwandlung des zugeführten Stoffes und Interaktion (z. B. Mischung oder Legie­ rung) benutzt. Dadurch erreicht man die gewünschte "Dauerbeschriftung" einer an sich vorher und nachher nicht speziell dauerhaft behandelten Oberfläche, bzw. eines Werkstoffes und hat gleichzeitig die Wahl der Grauton- bzw. Farbauswahl der Mar­ kierung.
Bei Kunststoffoberflächen sind vorteilhaft Polymer -Teilchen (ähnlich dem "Toner" in Laserdruckern mit Teilchendurchmesser von ca. 6-15 µm) mit z. B. eingelagerten Farbpigmenten trocken aufzubringen. Kleinere Partikel ≦ 5. . .6 µm neigen zu "Staubbildung" und sind daher mit Zusatzmaßnahmen auf die gewünschte Beschriftungsoberfläche aufzubringen. Vielfach werden hierzu die Partikel in eine mehr oder weniger dickflüssige und bevorzugt transparente Trägerflüssigkeit eingebettet, (gleichmäßig verteilt), die leicht aufzubringen und zu entfernen ist. Mit solchen Maßnahmen sind Partikel bis zu "Nanometer"-Größe handhabbar und bieten viele Möglichkeiten bei der erfindungsgemäßen Beschriftung (Markierung). Günstigerweise werden die trockenen Partikel mit elektrischen Ladungen in der Zu­ führeinrichtung versehen und durch entsprechende elektrische Felder wird das Zufüh­ ren und Halten während des Beschriftungsvorganges auf der Oberfläche unterstützt. Elektrische Feldkräfte können dann auch beim Entfernen der geladenen Partikel (die nicht beim "Beschriften" verbraucht wurden) vorteilhaft eingesetzt werden. Der nicht betroffene Stoffanteil wird zweckmäßigerweise abgesaugt (oder abgestreift oder abgebürstet). Im Beschriftungsvorgang schmelzen beide Stoffe, d. h. die Körperoberfläche und der Zufuhrstoff zusammen und bilden damit die dauerhafte Markierung auf (in) der Oberfläche.
Bei Metalloberflächen sind z. B. mit entsprechenden Gaszusammensetzungen und entsprechenden Laserstrahlen (entsprechender Wellenlängen oder Pulsmoden) an der Oberfläche dünne Schichten in unterschiedlichen Farben herstellbar, so daß die Beschriftung beliebig gestaltet werden kann und sich durch extrem dünne Schichten und große Haltbarkeit auszeichnet.
Natürlich sind auf der Metalloberfläche ähnlich den Kunststoffschichten auch Polymer- Markierungen aufbringbar, die in der Regel nicht die extreme Haltbarkeit aufweisen jedoch vorteilhaft durch Spezialreinigungen entfernbar sind. Dies ist dann zweckmä­ ßig, wenn durch dieses Verfahren im Anwendungseinsatz die Haltbarkeit der Markie­ rung ausreicht. Zusätzlich läßt sich die Beschriftung dann auf Wunsch durch Spezial­ reinigung entfernen und neu beschriften.
Vorteilhaft sind auch Metallpulver mit unterschiedlichen Zusätzen ähnlich den Kunst­ stoffschichten zu verwenden, die sich durch hohe Haltbarkeit der Beschriftung aus­ zeichnen.
Mit dieser Stoff/Gas-Zufuhr in den Energiestrahl auf der Oberfläche sind beliebige Werkstoffe (z. B. Metall, Glas, Kunststoff) in unterschiedlichen Grau- und Farbstufen markierbar, ohne besondere Werkstoffeigenschaften am Grundwerkstoff bezüglich der gewünschten Farbtönung zu fordern. Dies erleichtert nicht nur die Gestaltung der Schriftkennzeichnung (Grauton, Farbe), vielmehr sind auf einer großen Zahl von Werkstoffen ohne besondere Maßnahmen vor bzw. nach der Beschriftung zu beliebi­ gem Zeitpunkt (z. B. auf bereits existierenden Teilen in einer Maschine), also auch außerhalb der Produktionsstätte, dauerhafte Markierungen aufbringbar.
Zweckmäßig ist es bei diesem Verfahren, die "Stoff/Gaszufuhr", die "Energiezufuhr" und die "Stoff/Gasabführung", d. h. Reinigung in einem Gerät zu installieren. Damit hat man einem kompletten Schreibkopf für Grau und Farbtöne und ist in der Lage, die Dauerbeschriftung am beliebigen Ort und zum beliebigen Zeitpunkt auf fast beliebig viele Werkstoffe aufzubringen. Dies hat auch Vorteile dort, wo andere Verfahren bei großen Stückzahlen (z. B. Drucken) zur Anwendung gelangen, jedoch eine flexible, nachträgliche Beschriftung situationsbedingt gewünscht wird (z. B. Länder- Schildchen, Bedienpulte, Chip-Karten usw.).
Unter Stoff wird hier verstanden: feste kleine Partikel (Polymere bzw. Metalle), Gas oder Gasgemische, Partikel (Polymere, bzw. Metalle) in einer flüssigen Trägersub­ stanz.
Man kann den Energiestrahl in X und Y-Richtung ablenken. Es ist jedoch auch mög­ lich, ihn nur in eine Richtung (z. B. X) und den Schreibkopf selbst translatorisch in die andere Richtung (Y) auszulenken. Damit ist man flexibler in der Schreibkopfgestal­ tung. Die Beschriftungslänge ist in diesem Fall nur vom Transportweg des Gerätes abhängig und der Beschriftungsgegenstand braucht nicht bewegt zu werden.
Man wird zweckmäßigerweise die Zufuhr-Abfuhr/Reinigungs-Einrichtung als Linien- Element ausbilden, d. h. die Zufuhr/Abfuhr-Einrichtung arbeitet über die gesamte Schreibbreite.
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung,
Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise eines Beschriftungskopfs.
In Fig. 1 ist mit 1 ein auf einer Oberfläche 2 zu beschriftender Körper bezeichnet. Auf die Oberfläche 2 wirkt ein Laserstrahl 3 eines Laserstrahlerzeugers 4 (oder ein ge­ bündeltes elektromagnetisches Feld) ein. Zusätzlich wird auf die Umgebung der Stelle, auf die der Laserstrahl einwirkt, ein Gas oder pulverförmige Partikel (z. B. Po­ lymer oder Metallpulver) geblasen (Stoffzufuhr und Gebläse 5). Gegenüber liegt eine Absaugeinrichtung 6, die den nicht verbrauchten "Stoff" absaugt. An der Auftreffstelle des Laserstrahls wird durch diesen und den zugeführten Stoff eine dauerhafte Be­ schriftung erzielt.
Durch Bewegung des Körpers 1 in zwei Koordinaten zu dem Beschriftungskopf 4, 5 und 6 oder des Kopfes 4, 5 und 6 relativ zum Körper 1 wird eine beliebige Beschrif­ tung erzeugt.
Fig. 2 zeigt einen Körper 11, der im Schriftfeld 12 mit der Feldbreite b zu beschriften ist. Man kann nun den Laserstrahl in bekannter Weise in der Richtung der Pfeile 13 ablenken. In diesem Falle ist es zweckmäßig die Zufuhr- und Abfuhreinrichtung/Rei­ nigungseinrichtung als Linienelement auszubilden, d. h. sie wirken auf die Schreibzeile des Lasers und zwar auf die gesamte Feldbreite. Die andere Koordinate (Pfeil 14) wird durch Verschiebung des gesamten Beschriftungskopfs bewerkstelligt.
Schließlich ist es auch möglich, den Laserstrahl in beide Koordinatenrichtungen ab­ zulenken. Hier muß dann das ganze, vom Laserstrahl erreichbare Beschriftungsfeld gleichzeitig mit Stoff versorgt und gereinigt werden.

Claims (12)

1. Verfahren zum Beschriften der Oberfläche eines Körpers unter Verwendung von gebündelter Energie, dadurch gekennzeichnet, daß an die Stelle des Kör­ pers auf die die gebündelte Energie gerichtet ist, ein die Beschriftung bewir­ kender Stoff zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein Gas/Gasgemisch ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff aus staubförmigen Partikeln besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff aufgeblasen/aufgestrahlt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff aus Partikeln besteht, die im flüssigen Trägermittel eingelagert sind, das aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß überschüssiger Stoff entfernt (abgesaugt abgebürstet oder abgewischt) wird.
7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gebündelte Energie ein Laserstrahl ist.
8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gebündelte Energie ein elektrisches Feld ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieerzeuger und die Stoffzufuhr in einem Beschriftungskopf zusammengefaßt sind.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Reini­ gungseinrichtung im Beschriftungskopf untergebracht ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet daß die gebündelte Energie in einer Koordinatenrichtung und der Beschriftungskopf in die andere Koordinatenrichtung abgelenkt wird.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffzufuhr- und die Reinigungs/Absaugeinrichtung als Linienelement mit einer Breite, we­ nigstens gleich der Schreibbreite, ausgebildet ist.
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