DE2829242B2

DE2829242B2 - Vorrichtung zum Markieren eines Materials

Info

Publication number: DE2829242B2
Application number: DE2829242A
Authority: DE
Inventors: Sinya Kobe Takeuchi (Japan)
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1977-07-05
Filing date: 1978-07-04
Publication date: 1980-07-03
Also published as: DE2829242C3; BR7804293A; DE2829242A1; US4239000A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Markieren eines Materials, mit einer Spritzpistole zum VerspritzeE von Farbe und einer Schablone mit mehreren öffnungen, die während des Aufspritecns der Farbe auf das Material teilweise abzudecken sind.

Eine bekannte Markiervorrichtung dieser Gattung (DD-PS 92 389) weist drehbar gelagerte scheibenförmige Schablonen auf, welche an ihrem Rand mit einer Anzahl von Durchbrüchen in Form von einzelnen Symbolen wie Zahlen oder Buchstaben versehen sind, weiche für den Markiervorgang in eine bestimmte Position gebracht werden müssen, so daß beispielsweise eine vierstellige Markierung auf ein Materia?, aufgespritz werden kann. Jede der Schablonen ist nur mit einer begrenzten Anzahl von Symbolen versehen und muß von Hand vor jedem Markiervorgang in die richtige Position gebracht werden, was zeitaufwendig ist und besondere Sorgfalt erfordert Die für die Markierung verwendete Farbe wird aber auch durch öffnungen der Schablonen hindurchgespritzt die für den jeweiligen Markiervorgang nicht benötigt werden, so daß überschüssig.; Farbe auf der Rückseite der Schablonen und/oder an einer Abdeckmaske herabläuft und eine Verschmutzung der zu markierenden Materialien durch herabtropfende Farbe auf die Dauer nicht zu vermeiden ist Auch kann man die Farbe nicht in den jeweils vorliegenden Betriebsgegebenheiten angepaßten Mengen auf das zu markierende Material aufspritzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Markiervorrichtung zu schaffen, die mit einer einzigen Schablone in der Lage ist, eine Vielzahl von Symbolen in schneller Folge sauber und den jeweiligen Betriebsgegebenheiten ec'sprechend auf ein zu markierendes Material mittels aufgespritzter Farbe aufzutragen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruches gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Markiervorrichtung benötigt nur eine einzige Schablone mit einer begrenzten Anzahl von Öffnungen, welche für jeden Markiervorgang entsprechend dem auf das zu markierende Material aufzutragenden Markierzeichen in unterschiedlichen Kombinationen freigegeben oder abgeschirmt werden. Die Abschirmung kann entweder mit Abschirmplatten oder mit Luftstrahlen erfolgen. Die einzelnen Abschirmplatten oder die Luftstrahlen werden automatisch gesteuert, so daß mit der Schablone auch mehrere Markierzeichen nacheinander sowohl auf ruhendes als _auch auf wanderndes Material aufgetragen werden können. Wird beispielsweise heißes Material wie noch warme MetaÜcoiis markiert, kan.i man vor dem Markieren den Oberflächenzunder vom Material entfernen und die Menge der aufzuspritzenden Farbe nach der Obcrflächentemperatur des Materials steuern. Die verspritzte Farbe wird in einem Kreislauf gehalten, der einen Farbsammclbchältcr enthält, so daß die Farbe nicht stehen bleibt und daher auch nicht antrocknen

kann.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat insbesondere folgende Vorteile:

1. Sie hat einen extrem einfachen Aufbau, läßt sich leicht warten und überwachen, arbeitet wenig störanfällig und läßt sich wirtschaftlich herstellen. Z Das Einstellen der einzelnen Markierzeichen läßt sich äußerst schnell durchführen, wobei mit einer einzigen Schablone eine Vielzahl von Markierzeichen eingestellt werden kann.

3. Die Vorrichtung hat wegen ihrer Arbeitsgeschwindigkeit auch eine große Markierkapazität

4. Mit der Vorrichtung können Markierungen auch auf sich bewegendem Material angebracht werden.

5. Die Schablone besteht aus Metall und hat selbst keine beweglichen Teile, so daß sie sine große Wärmebeständigkeit aufweist Sie kann einwandfrei Oberflächentemperaturen des zu markierenden Materials von mehr als 700 bis 800⁰C widerstehen.

In der Zeichnung sind zur weiteren Erläuterung der Erfindung Ausführungsformen der Markiervorrichtung dargestellt.und zwar zeigt

Fig. l(A) eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Markiervorrichtung,

Fig. l(B) eine Seitenansicht dieser Markiervorrichtung in Richtung des Pfeiles ßaus F i g. 1(A),

Fig. l(C) eine Seitenansicht dieser Markiervorrichtung in Richtung des Pfeiles Caus F i g. l(A),

Fig.2(A) eine Draufsicht auf die Schablone einer abgewandelten Ausführungsform der Markiervorrichtung,

Fig.2(B) einen Längsschnitt dieser Schablone nach Linieß-ÄausFig. (A),

F i g. 2(C) einen Schnitt nach Linie C-Caus F i g. 2(A),

Fig.3(A) eine Gesamtansicht der Markiervorrichtung,

F i g. 3(B) eine Draufsicht auf die Markiervorrichtung aus F i g. 3(A),

Fig.3(C) eine Seitenansicht der Markiervorrichtung aus F i g. 3(A),

Fig.4 eine Darstellung von mit der Markiervorrichtung herzustellenden Markierzeichen,

Fig.5 ein Diagramm der Arbeitsweise der Markiervorrichtung,

Fig.6 eine Draufsicht auf noch eine andere abgewandeile Ausführungsform der Markiervorrichtung,

F i g. 7(A) eine schematische Teilansicht der Markiervorrichtung aus F i g. 6,

F i g. 7(B) ein Kurvendia^ramm, welches das optimale Verhältnis zwischen der Oberflächentemperatur eines zu markierenden Materials und der Zeitdauer jedes Farbspritzvorganges zeigt,

F i g. 7(C) ein Blockdiagramm des Steuermechanismus der Markiervorrichtung und

Fig.8 eine schematische Ansicht einer die Markiervorrichtung enthaltenden Anlage.

Die in den Fig. l(A), l(B) und l(C) dargestellte Markiervorrichtung hat eine Schablone 1 mit einer viereckigen Platte 2 aus Metall, die sieben längliche Öffnungen 3 (3Λ — 3G) enthält, welche etwa in Form einer »8« angeordnet sind. An der Oberseite der Platte 2 sind diesen öffnungen sieben Absehirmplatten 4 {4A — 4G) zugeordnet, um diese von der Oberseite aus abzuschirmen. Jede Abschirmplatte 4 (44 — 4C7J ist am abgebogenen Finde eines Annes 5 (5A — 5G) befestigi, der in einem an einer Stü .»platte 6 befestigten Lager 7

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gelagert ist. Durch Verdrehen des Armes 5 wird die Abschirmplatte 4 aus ihrer in der Zeichnung dargestellten Öffnungslage in ihre Schließtage überführt, in der sie die entsprechende öffnung 3 (3A—3Gj abdeckt. Am geraden Abschnitt eines jeden Armes S ist zwischen den Lagern 7 und einem an der Stützplatte 6 angebrachten Luftzylinder 9 ein radialer Ansatz 8 vorgesehen. Der Kolben 10 des Luftzylinders 9 wird gegen das Ende des Ansatzes 8 gedruckt, und eine Blattfeder 11 liegt an der entgegengesetzten Seite des Ansatzes 8 an. Da der Ansatz 8 somit am Kolben 10 und an der Blattfeder 11 anliegt, wird er, wenn der Kolben 10 aufgrund der Zufuhr von Druckluft in den Luftzylinder 9 in Pfeilrichtung bewegt wird, gegen die Blattfeder 11 verschwenkt und der Arm 5 dementsprechend verdreht Dadurch wird die Abschirmplatte 4 in ihre Schließlage bewegt Wird die Luftzufuhr unterbrochen, bewegt die Blattfeder 11 den Ansatz 8 zurück, so daß der Arm S die Abschirmplatte 4 in die Öffnungslage bringt Ein Luftschlauch 13 führt von einer Druckluftquelle 30 zu jedem Luftzylinder 9, wobei ein elektromagnetisches Ventil 14 im Luftschlauch angeorunet ist, das die Luftzufuhr zur Mündung 12 des Luftzylinders 9 unterbrechen kann.

Die in den Fig.2(A), 2(B) und 2(C) dargestellte Schablone 1 weist zwei übereinander angeordnete Platten t und 2' aus Metall auf, von denen jede sieben längliche ölfnungen 3 bzw. 3' {3A-3G, 3A'—3G') enthält und jeweils zwei Öffnungen miteinander fluchten, wenn die beiden Platten 2, 2' aufeinander liegen. In der Oberseite der unteren Platte 2' befindet sich eine Nut 31 mit einem abgeschrägten Abschnitt 31a, dessen Querschnitt in Richtung zur öffnung 3' zunehmend schmaler wird und der mit seinem äußeren Ende von rechts oder links in die öffnung 3' mündet. In der Unterseite der oberen Platte 2 befindet sich eine Nut 32, deren Querschnitt mit demjenigen eines äußeren, größeren Teiles 31 b der oben erwähnten Nut 31 übereinstimmt. Wenn beide Platten 2 und 2' übereinandergelegt sind, befinden sich die Nuten 31, 32 in gegenseitiger Strömungsverbindung und bilden ein ä'ißrres Luftreservoir 35 sowie eine Luftdüse 33, die mit dem Luftreservoir 35 und mit den öffnungen 3 und 3' verbunden ist.

In die Nut 32 der oberen Platte 2 führt eine öffnung 34, an die der Luftschlauch 13 angeschlossen ist 1st das Ventil 14 geöffnet, strömt unter Druck stehende Luft aus der Luftdüse 33 in den durch Pfeilen angedeuteten Richtungen zu den Öffnungen 3 und 3' und bildet eine Luftstrahlschicht. Der Luftdüse 33 gegenüberliegend befindet sich an der inneren Wand jeder öffnung 3, 3' eine nach oben geneigte bzw. schräge Luftleitfläche 36, welche die öffnung erweitert, so daß die aus der Luftdüse 33 ausgeblasene Luft nach oben streicht.

Gemäß den F i g. 3(A), 3(B) und 3(C) ist die Schablone 1 zusammen mit einr*r Spritzpistole (nicht dargestellt) in ein Spritzbehältnis 15 eingebaut, wobei die Spritzpistole an der Oberseite der Schablone 1 befestigt ist. Das Spritzbehältnis 15 ist am freien Ende eines Arms 16 angelenkt, der in d,r Nähe seines anderen Endes über einen Bolzen 19 an einer Stützwelle 18 angelenkt ist, die über einen Rahmen 17 vorragt und um ihre Achse drehbar ist. Ein Motor 20 ist an dem R ihmen 17 so angebracht, daß er die Stiit/.welle 18 drehen kann. Durch Drehen der Stützwelle 18 wird der Arm 16 mit dem Spritzbehiiltnis ,5 um einen kleinen Winkel in eine erwünschte Position verschwenkt. Am Rahmen 17 ist ein Luftzylinder 21 für Schwenkbewegungen des Armes

16 angebracht und über seine Kolbenstange 22 mit dem hinteren Ende des Armes 16 verbunden. Durch Hin- und Herbewegungen der Kolbenstange 22 werden somit der Ann 16 um den Bolzen 19 verschwenkt und das Spritzbehältnis 15 gehoben und gesenkt. Der Rahmen

17 ist auf einem in horizontaler Ebene drehbaren Grundglied 23 angebracht. Zum Verdrehen desselben dient ein Luftzylinder 24, dessen Kolbenstange 25 über einen Bolzen 27 mit einem Hebel 26 verbunden ist, der am Rahmen 17 befestigt ist. Durch Aus- und Einfahren der Kolbenstange 25 wird der Rahmen 17 um 90° verdreht und der Arm 16 zwischen einer Ruhe- und einer Markierposition verstellt. Ein zu markierendes Material 28 wird über einen Rollentisch 29 befördert.

Zum Markieren wird zunächst das freie Ende des Armes 16 vom Hubzylinder 21 hochgeschwenkt und dadurch das Spritzbehältnis 15 angehoben. Danach wird der Arm vom Luftzylinder 24 aus der Ruhe- in die Markierpostion gedreht. Gleichzeitig wird das zu markierende Material 28 auf dem Rollentisch 29 in die vorbestimmte Arbeitsposition überführt. Danach wird der Arm 16 abgesenkt, so daß sich das Spritzbehältnis 15 dem zu markierenden Material 28 nähert. Der Motor 20 dreht den Arm 16 über die Stützwelle 18 um einen kleinen Winkel, wodurch das Spritzbehältnis 15 in die vorbestimmfle Position gelangt.

Um mit der Schablone 1 beispielsweise das Zeichen »3« auf das zu markierende Material 28 aufzubringen, wird dann das Ventil 14 der mit den Öffnungen 3G und 3f verbundenen Luftschläuche 13 geöffnet, um die Druckluft in den Luftzylinder 9 zu leiten. Wenn die Kolben 10 dann in Pfeilrichtung bewegt und die Ansätze 8 geschwenkt werden, bewegen sich die Abschirmplatten 4G, 4f über die Öffnungen 3G und 3£ Beim nachfolgenden Spritzvorgang spritzt die Spritzpistole farbe nur durch die Öffnungen 3A, 3ß, 3C, 3D und 3F auf das zu markierende Material 28, auf dem das Zeichen »3« erscheint. Nach dem Aufspritzen der Farbe werden die offenen Ventile 14 geschlossen und dadurch die Luftzufuhr zum Luftzylinder 9 beendet, so daß die Blattfeder 11 den Ansatz 8 zuriickgeschwenkt und die Abschirmplatten 4G und AE in ihre Ruhelage zurückkehren.

Die für jeden Markiervorgang erforderliche Zeit ist extrem kurz. Sie beträgt etwa 30 bis 50 Millisekunden für das Aufspritzen der Farbe und bis zu 0,1 Sekunden für das Zuführen der Druckluft. Auch ist die Betätigungszeit für die Abschirmplatten 4 extrem kurz und beträgt nur bis zu 50 Millisekunden, um eine Abschirmplatte 4 vom Zuführen des Ventilöffnungssignals zum elektromagnetischen Ventil 14 in die Schließlage über einer Öffnung 3 zu bewegen, und bis zu 100 Millisekunden ab dem Ventilschließsignal, um die Öffnung 3 wieder zu öffnen. Daher kann man die Markierzeichen mit einem Betriebszyklus von 0,2 Sekunden pro Zeichen anbringen.

Da die Spritzzeit der Farbe extrem kurz ist, kann auch markiert werden, wenn zwischen dem zu markierenden Material und der Schablone zum Markierzeitpunkt eine Relativgeschwindigkeit von nicht mehr als 1 m/Sekunde vorliegt Somit kann auch sich bewegendes Material markiert werden. In diesem Fall wird der Abstand L (Fig.4) zwischen den aufgetragenen Markierzeichen größer als beim Markieren von ruhendem Material. Das Abschirmen der öffnungen mittels der Druckluft kann in derselben Weise wie bei den oben erwähnten mechanischen Mittein durchgeführt werden.

Wenn es sich bei dem zu markierenden Material um

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heißes Material wie heiße Brammen, Barren oder Knüppel handelt, sollte vor dem Markieren von der Oberfläche dieser Materialien Zunder entfernt werden, um eine dauerhafte Markierung zu erzielen. Fig. 6 zeigt, wie Zunder vor dem Markiervorgang entfernt werden kann. Hierbei weist die Markiervorrichtung zwei Spritzbehältnisse 15, Spritzpistolen 30', und eine Entzunderungsdüse 3Γ auf. Sie ist in Pfeilrichtung mittels Rollen 33' verfahrbar. Zunder wird von der zu markierenden Oberfläche hauptsächlich durch einen aus der Entzunderungsdüse 31' austretenden Wasserstrahl entfernt. Gleichzeitig wird die zu markierende Oberfläche gekühlt, um einen stabilen Markiervorgang sicherzustellen.

Es sei nunmehr angenommen, daß ein warmgewalzter Coil in Abhängigkeit von seiner Größe und der Wärmebahndlung eine Temperatur im Bereich von 200 bis 600°C hat. Wenn die Oberflächentemperatur ansteigt, muß die Menge der beim Markieren aufzuspritzenden Farbe größer werden. Bleibt nämlich die von einer Spritzpistole ausgespritzte Farbmenge konstant, muß die Zeitdauer des Farbspritzvorganges verlängert werden. Wenn gemäß F i g. 7(A) ein auf einem Förderer 35 bewegter heißer Coil 28 (zu markierendes Material) mittels des Spritzbehältnisses 15' und der Spritzpistole 30' markiert werden soll, wird zuerst die Oberflächentemperatur der heißen Coils durch ein die Wärmestrahlung erlassendes Meßgerät 34' festgestellt. Das zu erfaßte Temperatursignal wird durch einen in Fi g. 7(C) dargestellten Temperatur-Spannung-Umsetzer 45 in einen Spannungswert Vi umgewandelt. Dieser wird einer Verhältniseinstellschaltung 46 zugeführt, in der ein optimaler Wert nach einer in Fig. 7(B) in voller Linie dargestellten Kurve eingestellt wird. Da diese Kurve ohne irgendeinen wesentlichen Nachteil zu der gestrichelten Linie zu simulieren ist, kann V₂ so betrachtet werden, daß hierdurch ein optimaler Einstellwert dargestellt wird. Das Ausgangssignal V₂ der Verhältniseinstellschaltung 46 wird in einen Komparator 47 eingegeben, um mit einem Ausgangssignal Vj einen CR-Ladeschaltung 48 verglichen zu werden. Diese in weitem Umfang für Zeitglieder benutzte Schaltung besteht allgemein aus einem Kondensator und einem Widerstand. An dem linken oberen Teil aus F i g. 7(C) ist eine Beziehung zwischen dem Ausgangssignal V₃ und der Zeit t dargestellt.

Dementsprechend vergleicht der Komparator 47 das zeitlich veränderliche Ausgangssignal V₃ mit dem konstanten Wert V₂. Wenn die gesamte Schaltung so eingestellt ist, daß an der Ausgangsseite eines Fl'pflops 49 ein starkes Signal erzeugt wird, wenn V₂- ^ = O ist, wird ein Relais 50 betätigt, um ein elektromagnetisches Spritzventil 51 abzuschalten. Wenn nämlich die Temperatur klein ist (V₂ ist klein), kann V₃ klein sein (die Dauer des Ladevorgangs kann kurz sein), das heißt die Zeitdauer des Farbspritzvorganges kann kurz sein.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich ist, kann ein stabiler und dauerhafter Markiervorgang dadurch erreicht werden, daß die aufgespritzte Farbmenge in Abhängigkeit von der Oberflächentemperatur des zn markierenden heiSen Materials gewählt wird.

Unbenutzte Farbe, die nicht die Oberfläche des zu markierenden Materials erreicht hat, wird aufgefangen, um Farbe zu sparen und ein Abtropfen von Farbe vom Spritzbehältnis zu vermeisen. Gemäß F i g. 8 wird in einem Farbbehälter 36 gespeicherte Farbe mittels einer Pumpe 38 durch ein Saugfilter 37 und ein Filter 43 zu einer Spritzpistole 31V geleitet Die Farbe wird von der

Spritzpistole 30' in das Spritzbehältnis 15' gespritzt, um die Oberfläche des Materials 28 über eine am Kopfende des Spritzbehältnisses 15' befindliche Schablone 1 zu markieren. Unbenutzte Farbe wird über einen Schlauch 40, eine Membranpumpe 41 und ein Filter 42 in den Farbbehälter 36 zurückgeleitet und somit für eine Wiederverwendung im Kreislauf geführt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zum Markieren eines Materials, mit einer Spritzpistole ?um Verspritzen von Farbe und einer Schablone mit mehreren Öffnungen, die während des Aufspritzen der Farbe auf das Material teilweise abzudecken sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (1) eine Gruppe gleicher öffnungen (3) enthält, die in bestimmten Kombinationen einzelne Markierzeichen bilden und denen jeweils eine unabhängig von den anderen zu betätigende Abschirmung (4; 33) zugeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Schablone (1) und die Spritzpistole (30') an einem Spritzbehältnis (15, 15') angebracht sind, das an einem um eine horizontale und eine vertikale Achse verschwenkbaren Arm (16) gehalten ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß jeder Öffnung (3) eine Abschirmplatte &) zugeordnet ist die gegenüber der betreffenden Öffnung verschiebbar bzw. verschwenkbar gelagert ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß jede Abschirmplatte (4) an einem verschwenkbar gelagerten Arm (5) angeordnet ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß jeder Arm (5) mit einem radialen Ansatz (8) versehen ist an dessen einer Seite ein gesteuert zu betätigender Stellzylinder (9) und an dessen entgegengesetzter Seite eine Rückstellfeder (11) anliegt

6. Vorrichtung nach ,Anspru.n 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dit Schablone (1) für jede Öffnung (3) eine senkrecht in i.e von der Seite mündende Luftdüse (33) zum Bilden einer abschirmenden Luftstrahlschicht enthält, an die eine ein Steuerventil (14) enthaltende Luftzufuhrleitung (13) angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (1) aus zwei aufeinanderliegenden Platten 2 und 2') besteht und die in der oberen Platte (2) liegenden Abschnitte der Öffnungen (3) der jeweiligen Luftdüse (33) gegenüber eine zur Oberseite der Schablone führende Luftleifäche (36) enthält.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Luftdüsen (33) von in die aufcinanderliegenden Seiten der die Schablone (1) bildenden Platten (2 und 2') eingearbeiteten Ausnehmungen (31,32) gebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Wasserspritzdüse (3Γ) zum Entfernen von auf dem zu markierenden Material (28) befindlichen Zunder versehen ist, die sich neben dem Spritzbehältnis (15, 15') befindet.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Temperaturfühler (34') zum Ermitteln der Oberflächentemperaiurdeszu markierenden Materials (28) versehen ist, der Teil einer die Aufspritzzeit für jedes Symbol regelnden Steuerung ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 10, diii lurch gekennzeichnet, daß an das Spritz.behältnis (15, 15') zwischen der Spritzpistole (30') und der Schablone (1) eine Riickleitung (40) zum Rackfohren Qberschössiger Farbe in einem Sammelbehälter (36') der Farbe angeschlossen ist