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Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen von Zeichen, Marken u. dgl.
auf gleichartigen Gegenständen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum
Aufbringen von Zeichen, Marken, Aufschriften u. dgl. auf gleichartige Gegenstände,
vorzugsweise zum Signieren von Massenartikeln, durch einen elektrolytischen Vorgang
der bei Wanderanoden und -kathoden bekannten Art sowie auf eine zur Ausübung des
Verfahrens dienende Vorrichtung.
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Die bekannten Wanderanoden oder Wanderkathoden zum Aufbringen von
Verzierungen und Zeichen auf Metallgegenstände, gegebenenfalls unter Verwendung
von besonders geformten Elektroden, dienen einem grundsätzlich anderen Zweck, als
die Erfindung ihn verfolgt. Zwar bildet auch bei ihnen der Metallgegenstand die
eine Elektrode, und die zweite Elektrode (das Werkzeug) wird in Verbindung mit einem
Elektrolyten so zur Anwendung gebracht, daß beim Stromdurchgang die elektrochemischen
Reaktionen sich auf einen bestimmten Flächenteil des Metallgegenstandes beschränken,
aber es handelt sich entweder um das Auftragen von verzierenden galvanischen Niederschlägen,
gegebenenfalls um die Verzierung von Formen oder Zeichen, die an dem Gegenstande
bereits- vorhanden sind, oder aber um Ausbesserungsarbeiten. Die Werkzeuge (zweite
Elektroden) sind Handgeräte einfachster Form: eine spitze Metallfeder, ein Besen-
oder pinselartiges Werkzeug, eine einfache Scheibe oder ein einfacher Zylinder.
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Demgegenüber soll gemäß der Erfindung die elektrochemische Reaktion
dazu benutzt werden, um Massenartikel, z. B. Weißblechbüchsen für Nahrungsmittel
o. dgl., in einem dem Stempeln oder Drucken gleichartigen Arbeitsvorgang mit einer
Auszeichnung oder Signierung zu versehen. Während es sich bei den bekannten Wanderwerkzeugen
um die Befriedigung eines ästhetischen Bedürfnisses handelt, wird durch die Erfindung
ein ausschließlich praktisches Bedürfnis befriedigt, bei dein es wesentlich darauf
ankommt, daß die Kosten des Arbeitsverfahrens möglichst niedrig sind.
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Der angestrebte Erfolg wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht,
daß einer druckstempelartig oder schablonenartig ausgebildeten
oder
mit einem besonderen Signiermittel zusammenwirkenden, mit dem einen Pol der Stromquelle
verbundenen Elektrode, die sich an einem festen Arbeitsplatze befindet, die auszuzeichnenden
und mit dezli' anderen Pol der Stromquelle verbundene' Gegenstände fortlaufend von
Hand oder mechanisch zugeführt werden, wobei im Augenblick des Eintreffens jedes
Gegenstandes vor bzw. unter der Elektrode diese von Hand oder mechanisch dem Gegenstand
genähert und der Stromkreis selbsttätig mittels eines elektrolytgetränkten Stoffes
oder durch einen pastenförmigen oder flüssigen Elektrolyten geschlossen wird.
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Es handelt sich also jetzt um ortsfeste Elektroden, die zwar dem zu
signierenden Gegenstande genähert und von ihm entfernt werden können, aber nicht
beliebig von Hand bewegbar sind, sondern einen festen Arbeitsplatz haben. Im allgemeinen
«erden die zu bearbeitenden Gegenstände zur Elektrode hinbewegt und von ihr aus
wieder weiterbewegt.
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Gemäß der Erfindung werden die Gegenstände, z. B. Behälter, wie Kannen,
Büchsen usw., im wesentlichen in Fließarbeit -behandelt, und zwar nicht, um .Zeichen
o. dgl. zu erhalten, deren Ausführung wie bei der Wanderelektrode eine große Geschicklichkeit
der Hand erfordert. Zur Anbringüng gelangen -vielmehr Marken, Buchstaben, Worte
usw., deren Umriß oder Zeichnung durch eine stempelartige oder schablonenartige
Ausbildung der Elektroden festgelegt ist, aus Buchstaben zusammengesetzte Zeichen
oder der Name einer Herstellerfirma oder der Name des Ursprungslandes der Ware usw.
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Im Sinne der Erfindung soll der Signiereorgang sehr rasch verlaufen,
und ferner sollen die Elektroden bzw. Stempel oder Schablonen leicht aus-,vechselbar
sein. Das rasche Arbeiten verlangt Stromdichten, bei denen sich die Ausfällung von
unerwünschten Reaktionsprodukten nicht vermeiden läßt, weshalb zwecks Ausschaltung
von Störungen durch diese Niederschläge erfindungsgemäß beispielsweise als Elektrolytträger
ein fortlaufend poriges Band verwendet wird und dieses auf einer Stelle seines Weges
mit dem Elektrolyten getränkt, sodann beim Fortschreiten z. B. durch Ausqu-ets-chen
vom Überschuß an Elektrolyten befreit und im Bereich der Elektrode so bewegt wird,
daß für jede neu aufzubringende Marke o. dgl. eine neue Bandfläche zur Wirkung kommt,
worauf nach der Vornahme der Elektrolyse die bei dieser entstandenen Reaktionsprodukte
wieder aus dem Bande entfernt werden.
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Das den Elektrolyten enthaltende Band kann entweder ein endloses,
sich dauernd gleichsinnig bewegendes Band oder ein nach Art der Schreibmaschinenbänder
hin und zurück wanderndes Band sein, und es wird nur während der Vornahme der Elektrolyse
.ischen die Elektrode und den auszuzie-.henden Gegenstand gebracht.
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`.Manche Zeichen (Datum o. dgl.) wechseln häufig, und man müßte mit
jedem Zeichenwechsel das porige Band ablegen oder wegwerfen, wenn an ihm die Zeichenform,
Schablone o. dgl. angebracht ist: In solchen Fällen empfiehlt es sich daher, die
Elektrode als Stempel oder Schablone auszubilden, wozu man einzelne Buchstaben vorrätig
halten kann, die man nach Bedarf zusammenklammert. Ein Bandwechsel -ist dann erst
erforderlich, wenn das Band verbraucht ist. Für das Anbringen von immer gleichbleibenden
Zeichen kann die Zeichenform sich am Bande befinden.
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Gemäß der Erfindung kann das Signieren der Gegenstände auch dadurch
erfolgen, daß man einen flüssigen, gegebenenfalls mit einem Verdickungsmittel versehenen
Elektrolyten durch schablonenartige Ausschnitte eines Gefäßes auf den auszuzeichnenden
Gegenstand überträgt und dabei gleichzeitig die über den Schablonenausschnitten
angeordnete Elektrode zur Wirkung bringt.
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Bei der Schablonenarbeit mit einem in einem Gefäß untergebrachten
Elektrolyten kann dieser dünnflüssig bzw. leichtflüssig sein, wenn die Durchgangsöffnungen
für ihn sehr eng sind. In diesem Falle dient der gegebenenfalls verwendete Zusatz
eines Verdickungsmitt@els in entsprechend geringer Menge lediglich zur Regelung
des Flüssigkeitsgrades des Elektrolyten. Man kann aber auch mit einem stark verdickten,
also pastenförmigen Elektrolyten arbeiten, wenn die Schablonenöffnungen für dessen
Austritt entsprechend groß sind.
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Um haltbare Zeichen zu erzielen, können die zu signierenden Gegenstände
Anode sein, wobei je nach der Art des Elektrolyten eine festhaftende Schicht eines
unlöslichen Reaktionsproduktes gebildet wird oder aber das Metall in Lösung geht,
die Fläche also geätzt wird. Die Gegenstände können aber auch Kathode und der Elektrolyt
eine Metallsalzlösung sein, dessen Metall als dünner Niederschlag einen Farbgegensatz
gegenüber dein Behältermetall hervorruft.
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Bei Weißblechbehältern kann man für das zuerst genannte Verfahren
einen Elektrolyten anwenden, der auf der Anode Zinnoxyd entstehen läßt, z. B. eine
etwa z°/oige oder stärkere alkalische oder neutrale oder saure Lösung von Ammoniumcarbonat,
Natriumcarbonat, Natriumhydroxyd, Natriumdihydrophosphat, Kaliumdihydrophosphat,
ein äquimolares Gemisch der beiden letzten Stoffe,
Natriumcitrat,
Rochelle-Salz. Beim zweiten Verfahren kommt eine 5- bis io°/oige Lösung von Natriumchlorid
oder Ammoniumchlorid oder Ammoniumnitrat in Betracht. Für das dritte Verfahren kann
der Elektrolyt ein lösliches Kupfersalz, z. B. Kupfersulfat, enthalten oder vorzugsweise
ein Salz, in dem Kupfer einen Teil eines komplexen Ions bildet (leicht alkalische
Lösung von Kupfertartrat oder Kupfercitrat).
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Bei dem erfindungsgemäßen Auszeichnen einer ununterbrochenen Folge
gleicher Weißblechbehälter mit einem porigen Bande als Elektrolytträger wurden z.
B. folgende Ergebnisse erzielt. Während gewöhnlich erst in 2o Sekunden eine befriedigende
Zinnofy dschicht erhalten wird, ergab sich bei geeigneter Elektrolytkonzentration
und Stromdichte eine deutliche Auszeichnung in weniger als i Sekunde. Für verzinntes
Blech wurden bei dem anodischen Ätzverfahren eine Lösung mit 5 bis io °1a Natriumchlorid
oder Ammoniumchlorid oder vorzugsweise Ammoniumnitrat und 6 bis 12 Volt Spannung
verwendet sowie bei dem kathodischen Niederschlagsverfahren Lösungen mit o,2 bis
3 °/o Kupfersulfat in alkalischen Tartrat- oder Citratlösungen bei derselben Stromspannung.
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Dein Elektrolyten können eine oder mehrere Verbindungen einverleibt
sein, die die bei der Elektrolyse entstehenden unerwünschten Reaktionsprodukte wieder
lösen. Zu diesem Zweck kann man bei dem anodischen Ätzverfahren dem Elektrolyten
5 °/o oder mehr Weinsteinsäure oder ein Alkalimetalltartrat oder Citronensäure oder
ein Alkaliinetallcitrat zusetzen, um ausgefällte Zinnverbindungen wieder zu lösen.
Bei dem kathodischen Niederschlagsverfahren ausgefällte Kupferchlorüre lösen sich
wieder, wenn der Elektrolyt einen Überschuß an Alkaliinetalltartrat oder -citrat
bis zu etwa 5 bis i o °/o enthält.
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Ausführungsbeispiele von Signiervorrichtungen zum forlaufenden Auszeichnen
von Behältern, wie Blechbüchsen o. dgl., sind in der Zeichnung dargestellt. Es bedeuten:
Fig. i eine Seitenansicht mit Teilschnitten, Fig.2 eine Endansicht mit Teilschnitten,
Fig. 3 einen Grundriß zu Fig. 2, Fig. 4 bis 8 weitere Ausführungsbeispiele. Die
geschlossene Büchse wird z. B. von der Falzvorrichtung einer Doppel-Revolver-Büchsenschließmaschine
durch einen drehbaren Arm i (Fig. 2) einer Welle 2 ausgeworfen, die mit einem Zahnrad
3 ein zweites Zahnrad 4 mit doppelter Drehzahl antreibt. An dem Stirnrad 4' sitzt
ein Kegelrad 5, das ein zweites gleiches Kegelrad 6 (Fig. i) einer Welle und damit
über ein Stirnrad 24 (Fig. 2) ein Stirnrad 9 treibt, an dem eine Kurbelscheibe 8
befestigt ist. Der Kurbelzapfen io ist durch einen einstellbaren Lenker i i mit
einem hin und her gehenden Schlitten 12 verbunden, der zwei federnde Greifer
13 und 13a (Fig. 2) trägt und sich an Stangen 14 innerhalb eines Schlitzes
der Grundplatte 15 entlang bewegt.
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Der Schlitten 12 bringt die auszuzeichnende Blechbüchse zeitweilig
unter den Signierstempel16. Dieser sitzt gleitend, aber elektrisch isoliert an einem
Konsol 17 (Fig. i), das an zwei in Führungen i9 gleitenden Stangen 18 befestigt
ist. Die Fußenden der Stangen 18 sitzen fest in einem Holm 2o mit einer auf einer
Hubscheibe 2 2 der Welle 7 reitenden Rolle 21. Die Hubscheibe 22 macht bei jedem
Hinundhergang des Schlittens 12 eine Umdrehung.
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Unter dem Signierstempe116 befindet sich ein endloses Band 25, das
mit dem Elektrolyten getränkt wird, indem es um die Walze 26 eines Elektrolytbades
27 herumgeht. Der Benetzungsgrad des Bandes wird beim Durchgange zwischen Rollen
28, 29 geregelt, die unter dem Druck einer mittels Schraube 30 einstellbaren Feder
zusammenwirken. Von dem Signierstempel 16 kehrt das Band 25 über gleichfalls federnd
aneinander gedrückte Rollen 31, 32 und über Leerrollen 33, 34 in das Bad zurück.
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Die Rollen 28 und 32 werden durch in' Schalträder 37 und 38 (an den
Rollen 28 und 32) eingreifende Klinken 35 und 36 gedreht, die auf durch einen Lenker
41 gekuppelten Schwingen 39 und 40 sitzen, von denen die erstere über eine Stange
42 durch einen bei 44 drehbaren Hebel 43 betätigt wird. Eine Rolle 45 des Hebels
43 liegt auf einer Hubscheibe 46 (Fig. 2), die von der Welle 7 gedreht wird, und
eine Feder 47 drückt die Rolle 45 an die Hubscheibe 46.
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Die Leerrolle 34 sitzt an einem Winkelhebel 48, der durch eine Feder
49 belastet ist und das Band 25 gespannt hält. Sein zweiter Arm trägt einen Kontakt
5o, der sich beim Bruch des Bandes 25 auf Kontakte 51 legt, die einen Stromkreis
schließen, der den Antriebsmotor der Maschine ausschaltet.
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Das Konsol 17 hat einen Anschlag 52 (Fig.2), dessen Abwärtsbewegung
die auszuzeichnende Büchse daran hindert, mit dem Schlitten 12 zurückzugehen. Der
Druck zwischen dem Signierstempel 16 und der Büchse wird mittels einer Feder 53
geregelt.
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Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende: Eine von der Dosenschließmaschine
mittels des Armes i ausgeworfene Kanne oder Büchse gelangt hinter den Greifer 13
in seiner äußersten linken Stellung (Fig. a). Bei der Bewegung des Schlittens 12
nach
rechts wird die Büchse in die Signierstellung gebracht, und
bei der Rückkehr des Schlittens nach links bleibt die Büchse stehen. Arbeitsvorgänge:
I. Die Stange 42 wird von der Hubscheibe 46 gehoben und bewegt die Klinken 35 und
36. Die Klinke 35 dreht das Schaltrad 37 und die Rolle 28, aber das Schaltrad 38
und die Rolle 32 stehen still, da die Klinke 36 leer geht. Das Band 25 hängt also
unter der Elektrode durch.
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II. Während des Durchgangs des Bandes wird der Signierstempel 16 unter
der Einwirkung der Hubscheibe 22 so gesenkt, daß das Band bei der Berührung mit
dem Signierstempel nicht unter Spannung kommt.
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III. Infolge der angegebenen Bewegungen wird das Band 25 zwischen
den Stempel 16 und den Büchsendeckel gedrückt und dadurch der Elektrolytstromkreis
für eine bestimmte Zeitdauer geschlossen.
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IV. Der Vorgang II wiederholt sich in umgekehrter Richtung, wobei
der Elektrolytstromkreis unterbrochen wird.
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V. ,. Während des Vorgangs IV sinkt die Stange 42 und dreht mittels
der Klinke 36 und des Schaltrades 38 die Rolle 32, während das Schaltrad 37 und
die Rolle 28 stillstehen. Das Band 25 wird infolgedessen wieder angeholt, und zwar
ist es bei den angegebenen Bewegungen vorwärts geschaltet.
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Die während der obigen Arbeitsvorgänge eintretende Rückwärtsbewegung
des Schlittens i2 bringt den Greifer 13d hinter die Kanne oder Büchse, die beim
nächsten Vorwärtshub des Schlittens über den Signierplatz hinausgeschoben wird,
wobei der Greifer 13 eine neue Kanne in die Signierstellung bringt. Der Strom kann
der auszuzeichnenden Büchse durch das Maschinengestell und dem Signierstempel durch
eine Klemme 54 zugeführt werden.
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Man kann auch ein fortlaufendes durchbrochenes Band aus festem Werkstoff
benutzen, dessen Rückseite mit einem die Durchbrechungen überdeckenden Textilstoff
bekleidet ist. Dabei können die im Elektrolytbade laufende Walze und andere Rollen
des Bandkreislaufes gerippte Flächen besitzen, die den Durchbrechüngen des endlosen
Bandes entsprechen. Ferner kann man eine Trommel benutzen, die selbst durchbrochen
und mit Textilstoff o. dgl. überzogen ist. Der Überzug kann durch Auftragerollen
mit dem Elektrolyten getränkt und die Elektrode von der Innenseite der Trommel her
durch eine Durchbrechung in deren Mantel so betätigt werden, daß der Textilstoff
mit der Kanne oder Büchse in Berührung kommt.
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An Stelle einer Elektrode mit einem einzigen Zeichen können auch mehrere
Signiereinheften am Umfang der Trommel angeordnet sein und nacheinander benutzt
werden. Statt einer Trommel läßt sich auch eine waagerechte Platte verwenden, deren
Durchbrechungen mit tränkbarem Stoff überzogen sind. Weiterhin kann eine mit Textilstoff
o. dgl. überzogene Signierelektrode gegen eine Sektorscheibe drücken, die durch
Auftragerollen mit dem Elektrolyten feucht gehalten wird. Der Sektor kann sich dauernd
drehen und eine Lücke das Niederdrücken des Signierwerkzeuges zu einer durch die
Umdrehungsgeschwindigkeit der Sektorscheibe geregelten Zeit gestatten.
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Bei der Verwendung eines nicht endlosen Bandes, das sich wie ein Schreibmaschinenband
hin und zurück bewegt, sind zwei Elektrolytbäder und eine Umschalteinrichtung für
das Band erforderlich.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf Vorrichtungen mit getränkten
porigen Bändern, sondern der Elektrolyt kann sich in einem Kessel befinden, dessen
Boden die Form einer Schablone hat, durch die der Elektrolyt nach Bedarf der Signierstelle
zugeführt wird (s. z. B. Fig. ¢ und 5).
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Gemäß Fig. 4 trägt eine Stange ioo zwei Konsole io2 und io3, von denen
das erstere io2 an der Führungsstange ioo auf und ab bewegt werden kann, und zwar
mittels eines Lenkers ioi, der mit nicht dargestellten Antriebsmitteln verbunden
ist. Das Konsol io3 sitzt fest an der Führungsstange ioo und trägt auf einer im
Konsol io3 drehbaren Spindel io5 Zahnräder 104 und io6. Letzteres kämmt mit einem
Zahnrade io6ä, dessen Nabe 107 .als Mutter für eine Gewindespindel io8 mit
ebener Anschlagfläche iog ausgebildet ist. Das Gleitkonsol 102 trägt einen durch
eine Leitung 116 in den Stromkreis eingeschalteten Metallbehälter 112 mit einem
dicht schließenden isolierten Kolben i i i und einer Kolbenstange i i o, die im
Behälter i 12 gleiten können,-bei i 17 vom Konsol i o2 isoliert ist und an
seinem Boden eine Isolierschicht 115 trägt. Boden und Isolierschicht zusammen bilden
eine Schablone, und der Elektrolyt 113 geht durch die Schablonenausschnitte 114
hindurch.
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Zwischen dem Kolben i i i und der Schablone 114 befindet sich ein
pastenartiger Elektrolyt. Am Ende jedes Hubes der Signiervorrichtung trifft die
Kolbenstange iio gegen die Unterfläche iog der Spindel io8.
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Die Gewindenabe 107 wird durch das Getriebe 104, io6, io6d
so gedreht, daß die Anschlagfläche iog sich fortschreitend senkt, und zwar vorzugsweise
mit Unterbrechungen, d. h. während der Abwärtsbewegung der Signiervorrichtung. Nach
jeder Signierbewegung wird also der Kolben i i i um einen `
kleinen
Betrag tiefer in den Behälter i 12 geschoben und dadurch eine bestimmte Menge des
Elektrolyten 113 durch die Schablone 114 gedrückt. Ein nicht dargestellter umlaufender
Schaber streicht bei gehobener Signiervorrichtung den Elektrolyten mit der Fläche
115 glatt, und der abgestrichene Elektrolyt wird zwecks Wiederverwendung aufgefangen.
Bei der Berührung der auszuzeichnenden Kanne oder Büchse mit dem Elektrolyten und-
der anderen Elektrode 112 schließt-sich der Stromkreis, und der über 116 fließende
Strom erzeugt auf dem Büchsendeckel eine der Schablone 114 entsprechende Marke.
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Im Behälter 112 darf keine Gasbildung stattfinden, denn sonst würde
der Elektrolyt in ungeregelter Menge durch die Schablone 114 treten. Man kann auch
den Metallteil der Schablone 114 allein als Elektrode benutzen und den übrigen Behälter
112 aus Isolierstoff herstellen oder mit solchem auskleiden.
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Fig. 5 zeigt einen Behälter 12o aus Metall oder sonstigem Werkstoff
mit einem Füllstutzen 121 für den Elektrolyten und einem Ventil 122 zum Regeln des
Ausflusses sowie mit einer Metallelektrode 123. Letztere taucht in eine Elektrolytlösung
irgendeiner geeigneten Konsistenz und trägt an ihrem Fußende einen Kolben aus Isolierstoff,
z. B. Bakelit, der erhabene Flächen oder Vorsprünge 126 besitzt, die in den Schablonenboden
des Elektrolytbehälters passen und durch die Schablonenäffnungen hindurchgehen.
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Die auszuzeichnende Kanne oder Büchse gelangt unter, den Zylinder
120 und drückt die Vorsprünge 126 des Kolbens 125 gegen die Wirkung der Feder 124
aufwärts, so daß der Elektrolyt durch die Schablone hindurchsickert und ein durch
die Kolbenstange i23 und den Elektrolyten 127 zufließender elektrischer Strom die
gewünschte Marke gemäß der Schablone niederschlägt. Nach dem Signieren wandert die
Büchse weiter, und der Elektrolyt wird durch die Vorsprünge 126, die die Schablone
wieder schließen, selbsttätig abgesperrt. Fig.6 zeigt abgeänderte Schablonenausschnitte,
und Fig.7 ist eine Ansicht von unten gegen den Schablonenboden.
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Die Vorrichtung ist vorteilhaft, weil sie keines Schabers bedarf und
die Fließbarkeit des Elektrolyten in weiten Grenzen beliebig sein kann.
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Die Markenvorsprünge des Elektrodenkolbens brauchen nicht durch den
Schablonenausschnitt hindurchzuragen. In diesem Falle wird der Kolben 125 gemäß
Fig. 8 gehoben, die im ganzen der Fig.5 entspricht. Der Büchsenrand hebt die Kolbenstange
123 mittels eines Bügels, wobei ein Schaber zum Säubern der Schablonenfläche
benutzt werdeu kann.
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Eine Schablonensigniervorrichtung kann auch so gestaltet sein, daß
ein pastenförmiger Elektrolyt mittels einer Rolle durch die Schablone hindurchgedrückt
wird.
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Es wurde gefunden, daß außer Weißblechbehältern sich auch Schwarzblech-
oder Aluminiumbüchsen durch anodisches Ätzen mit einer Lösung eines löslichen Chlorides,
wie z. B. Natriumchlorid, auszeichnen lassen. Eisenblechbehälter lassen sich durch
Niederschlagen von Kupfer aus einer alkalischen Tartrat- oder Citratlösung auszeichnen.
Schließlich kann man die Erfindung zum Auszeichnen von Metallteilen an Behältern,
die teilweise aus Metall und teilweise aus anderem Werkstoff bestehen, oder aber
zum Auszeichnen von Metallblech vor seiner Verarbeitung zu Behältern anwenden.