Bei der Markierung von Werkstücken, insbesondere von metallischen Werkstücken, ist es erfor- derlich, die zu markierende zweidimensionale Oberfläche vor der Markierung von Rauheiten und Unebenheiten zu befreien, um Lesefehler zu vermeiden, wenn diese Markierung später mit Kamera-Systemen automatisch gelesen werden soll.

Dieses Problem tritt insbesondere bei Matrix-Codes oder Data-Matrix- (DM)-Codierungen auf, die in Form von vertieft eingeschlagenen Punkten (wie Körner-Punkte in codierender Matrix- Anordnung) in den für diese Markierung vorgesehenen Bereichen (Feld für die Matrix) gebildet werden. Aber auch Klarschrift-Markierungen, die bekannterweise beispielsweise in Form einer 5x7 Punkte-Matrix oder mit einem"nadelnden"Kopf mit selbststeuernder Nadel erzeugt werden, gewinnen auf stark strukturierten Werkstück-Oberflächen deutlich an Lesbarkeit, wenn der zu markierende Bereich, zuvor von Rauheiten und Unebenheiten befreit wird. Das gilt sowohl für das visuelle Lesen, als auch für das auch bei Klarschriften angewandte automatische Lesen mittels Kamera-Systemen.

Insbesondere zum automatischen Lesen derartiger Data-Matrix-Codierungen müssen die unter- schiedlichen Lichtreflexe der einzelnen Punkte im Vergleich zu denjenigen Reflexen in der die Matrix umgebenden"Ruhezone", den Zwischenräumen zwischen den sich nicht berühren dürfenden Punkten innerhalb der Matrix und denjenigen Bereichen des Codefeldes ohne solche Punkte, unterschieden werden. Deshalb ist es wichtig, dass die zu markierenden Bereiche eine möglichst ebene, gleichmäßige Material-Oberfläche mit sehr gleichmäßigen Reflexions-Eigen- schaften aufweisen, von deren Reflexion diejenigen Reflexionen, die durch die Codierungs- punkte erzeugt werden,'eindeutig unterschieden werden können.

Darüber'hinaus ist es allgemein für die Qualität der Markierungen eines Markiersystems wün- schenswert im Vorlauf zur eigentlichen Markierung, und zwar unabhängig davon, ob diese mit einer DM-Codierung oder mit Klarschrift erfolgt, eine möglichst glatte zu markierende Ober- fläche zu realisieren.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Markiersystem für Werkstücke mit einer integrierbaren Glättungseinheit zur Verfügung zu stellen, die auf eine einfache Art und Weise eine im Wesentlichen ebene, gleichmäßige Oberfläche einer Markiereinheit des Markier- systems vor der Markierung der Oberfläche des Werkstücks bereitstellt.

Im Rahmen der obigen Aufgabe ist es eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Markiersystem für Werkstücke mit einer Glättungseinheit zur Verfügung zu stellen, die gleich- zeitig mit einer Markiereinheit zum Einsatz gebracht werden kann und leicht auf bestehende Markiersysteme nachrüstbar ist. Das bietet den Vorteil, dass das Werkstück nicht neu trans- portiert, positioniert und fixiert werden muss.

Diese und weitere der nachstehenden Beschreibung zu entnehmenden Aufgaben werden von einem Markiersystem für Werkstücke gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Merkmale der Er- findung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie die Wirkungsweise verschie- dener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten mit Bezug auf die beglei- tenden Zeichnungen beschrieben. Die begleitenden Zeichnungen veranschaulichen die vorlie- gende Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung weiterhin dazu, die Grundsätze der Erfindung zu erklären und einem Fachmann auf dem betreffenden Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden. Dabei zeigen : Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt eines Markiersystems für Werkstücke mit einer Glättungseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ; Fig. 2 eine isometrische Ansicht von unten teilweise im Schnitt des Markiersystems für Werkstücke mit der Glättungseinheit gemä# der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 eine isometrische Ansicht von oben des Markiersystems für Werkstücke mit der Glättungseinheit einschließlich der Koordinateneinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Steuerung mittels einer Steuereinheit schematisch angedeutet ist.

Fig. 4 eine isometrische Ansicht einer Glättungsnadel gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung, und zwar in einer ersten Ausführung Fig. 4A, die plan mit verrun- deten Kanten ist, und in einer zweiten Ausführung Fig. 4B mit ballig ausgebildetem Kopf des Glättungs-Werkzeuges.

Fig. 5 einen mechanischen Antrieb für das Markiersystem über einen rotierenden Exzenter gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 wird eine derzeit bevorzugte erste Ausführungsform eines Markiersystems mit einer Glättungseinheit beschrieben. Das allgemein mit Bezugszeichen 1 bezeichnete Markiersystem umfasst eine Markiereinheit 2 und eine Glättungseinheit 3, die als separate Köpfe ausgeführt sind. In der Ausführungsform der Figuren 1-4 ist die Markiereinheit 2 als DM-Codierkopf 2 ausgeführt und die Glättungseinheit 3 ist als zusätzlicher Glättungskopf 3 ausgeführt und neben dem DM-Codierkopf 2 auf einer einzigen Koordinateneinheit 4 (siehe Fig.- 3) montiert. Die Markiereinheit kann auch für die Klarschrift-Beschriftung in Form eines ent- sprechenden Markierkopfs ausgeführt werden, worin die Zeichen in Form einer 5x7 Punkte- Matrix (analog zu einem Matrixdrucker) dargestellt werden. Weitere Markierköpfe für Klar- schrift sind beispielsweise die sogenannten Nadelköpfe mit selbststeuernder Nadel (über 100 Hz), die eine ganz dichte Folge von Punkten in das Werkstück nadelt und somit ein Zeichen darauf als Nadel-Schrift"schreibt". In der nachstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen wird die Bezeichnung"Markierkopf'in Alleinstellung als Oberbegriff für den DM-Codierkopf und für den Markierkopf für Klarschrift, die als Punkte-Matrix oder Nadel-Schrift ausgeführt ist, verwendet. Markiersysteme mit einer Markiereinheit und einer Koordinateneinheit sowie dem entsprechenden Antrieb und der entsprechenden Steuerung eines Markierkopfes, der als DM- Codierkopf oder als Markierkopf für Klarschrift ausgebildet ist, sind an und für sich für dem Fachmann bekannt, und werden nicht weiter ausgeführt. Typisches Markiersysteme dieser Art nach dem Stand der Technik sind die Ritz-, Nadel-und Data-Matrix-Markiersysteme, die von der Borries Markier-Systeme aus D-72124 Pliezhausen unter den Typenbezeichnungen 310, 315, 320, 322, 323,325, 326,330 usw. hergestellt und vertrieben werden.

Es ist jedoch denkbar, dass erfindungsgemäß der DM-Codierkopf 2 der ersten Ausführungsform durch einen nicht gezeigten Markierkopf für die Klarschrift-Beschriftung ersetzt wird, oder dass der DM-Codierkopf selbst alternativ oder zusätzlich zur Erzeugung von Klarschrift-Markierun- gen eingesetzt wird. Ein DM-Codierkopf könnte auch zusammen mit einem separaten Markier- kopf für die Klarschrift und einem Glättungskopf zum Einsatz gebracht werden, so dass eine dreiköpfige Vorrichtung entsteht.

Darüber hinaus ist in einer weiteren erfindungsgemäßen Alternative zur Lösung mit den sepa- raten Köpfen denkbar, beide Einheiten für Glättung und Codierung bzw. Klarschrift mechanisch in einem Kombi-Kopf d. h. in einem einzigen Gehäuse zusammenzufassen. Die Kombi-Kopf- Lösung bietet den Vorteil eines geringen Platzbedarfs, ist aber insofern von Nachteil, dass sie weniger Kombinationsmöglichkeiten mit unterschiedlichen Köpfen für Klarschrift-Markierung erlaubt. Auch ist erfindungsgemäß als weitere Alternative zur Lösung mit separaten Köpfen und einer einzigen Koordinateneinheit beabsichtigt, dass der Glättungskopf 3 und der DM-Codier- kopf 2 (bzw. der Markierkopf für die Klarschrift) mit getrennten Koordinateneinheiten innerhalb des Markiersystems montiert werden, wobei die separaten Koordinateneinheiten für die Bewe- gung des Glättungskopfes an der Oberfläche des Werkstücks selbstverständlich die Komplexität des Markiersystems erhöhen.

Mit weiterer Bezugnahme auf die Figuren 1-4 umfasst der Markierkopf, insbesondere der DM- Codierkopf 2, eine Markiernadel 21 und der Glättungskopf 3 umfasst eine Glättungsnadel 31.

Für den Fall, dass ein besonderer Markierkopf für die Klarschrift anstatt des oder zusätzlich zum DM-Codierkopf eingesetzt wird, umfasst dieser Markierkopf für die Klarschrift eine geeignete Nadel.

Die Markiernadel 21 ist vorne spitz, um möglichst präzise DM~Codierungen auf dem Werkstück anzubringen. Ausbildung und Steuerung des Markierkopfes können analog zur DE-A-102 57 532 realisiert werden, deren Inhalt durch die Bezugnahme vollständig hierin eingeschlossen wird.

Hingegen ist die erfindungsgemäße Glättungsnadel 31, wie in der Fig. 4A und 4B. gezeigt, vor- zugsweise vorne nicht spitz, sondern plan mit Verrundungen an der Außenkontur der Planfläche zur Vermeidung scharfer Abdrücke auf dem Werkstück oder ballig mit sehr flacher Wölbung ebenfalls zur Vermeidung scharfer Abdrücke. Die Glättungsnadel 31 hat außer der Eigen-Masse am anderen Ende eine zylinderförmige Verdickung, zur Erhöhung der Masse bzw. zur Erhöhung der beim Hämmern auf der Oberfläche des Werkstücks frei werdenden kinetischen Energie.

Diese Energie kann durch entsprechende Abstimmung von Abstand zur Oberfläche des Werk- stücks, Masse der Glättungsnadel 31 einschließlich Verdickung und Antriebs-Kraft bzw. Ener- gie-Einbringung sehr fein dosiert und auf den individuellen Bedarf eines Werkstücks angepasst werden.

Beim Auftreffen der Glättungsnadel 31 auf eine raue Oberfläche des Werkstücks wird die kineti- sche Energie der als"Hammer"wirkenden Glättungsnadel 31 in Verformungsarbeit in der ober- sten Ebene des Werkstücks umgesetzt. Hervorstehende"Spitzen"oder Erhebungen einer rauen Oberfläche, z. B. bei unbearbeitetem Aluminium Sand-Guss, werden hierdurch flach gedrückt, auch kleinere Lunker werden von den Seiten her zusammengedrückt und verkleinert. Die Steue- rung der erfindungsgemäßen"hämmernden"Glättungsnadel 31 erfolgt, wie später ausführlicher erörtert, mit Einzelsteuerung oder Selbststeuerung.

Insgesamt entsteht eine wesentlich ebenere, glattere Oberfläche, von der sich die Licht-Refle- xionen der anschließend eingeschlagenen, vertieften Punkte der DM-Codierung des DM-Codier- kopfes 2 sehr deutlich unterscheiden, wenn sich die Zonen der von jedem"Hammerschlag"ge- troffenen Fläche jeweils überlappen, aber infolge der Bahn-Bewegung beim Abfahren des zu glättenden Bereiches jeweils versetzt sind.

Obwohl derzeit"hämmernde"Glättungsnadeln 31 bevorzugt sind, ist es auch denkbar im Glät- tungskopf 3 statt der hämmernden Glättungsnadel 31 ein rollendes Glättungswerkzeug (nicht gezeigt) in Form einer Kugel oder Rolle einzusetzen. Das Glättungswerkzeug bleibt während des gesamten Glättungsvorgangs im Eingriff mit der Oberfläche des Werkstücks, auf die es mit ent- sprechender Kraft gedrückt wird. Mit der Kugel kann hierbei in jeder beliebigen Richtung gerollt werden. Die Rolle kann entsprechend der Achsen-Ausrichtung nur in zwei Richtungen gerollt werden ; allerdings ist eine automatische Ausrichtung, wie bei einer Lenkrolle möglich. Die Al- ternative mit Kugel oder Rolle hat einen hohen statischen Kraft-Bedarf, um die Verformungs- arbeit zum Glätten aufzubringen, und erfordert eine entsprechend stabile Ausführung sowohl des Markiersystems 1 als auch der Werkstück-Fixierung. Weiterhin erfordert diese Alternative eine hohe Stabilität des Werkstücks selbst, die nicht immer gegeben ist.

Darüber hinaus kann die Glättung anstatt der Lösung mit der"hämmernden"Glättungsnadel mittels"Zusammendrücken"erfolgen, wobei mit einem ähnlichen Glättungswerkzeug, wie beim Hämmern, nämlich einer schwach balligen Fläche gearbeitet wird, die jedoch ähnlich wie beim Rollen mit konstantem Anpressdruck seitlich über die zu glättende Oberfläche des Werkstücks gezogen wird. Die Glättung mittels"Zusammendrücken"hat einen noch höheren Kraftbedarf als das Rollen.

Im Glättungskopf 3 kann als weitere Alternative zur"hämmernden"Glättungsnadel auch ein Material-abtragendes Werkzeug eingesetzt werden, z. B. ein Fräs-oder Schleif-Kopf. Der Vorteil einer derartigen Lösung besteht unter Umständen in der Möglichkeit, durch entsprechend hohen Material-Abtrag (gegebenenfalls in mehreren Arbeitsgängen) auch größere Unebenheiten einzu- ebnen, ebenso in der potenziellen Möglichkeit, eine besonders einheitliche Struktur der Ober- fläche zu erzeugen. Bei diesem Ansatz ist jedoch das abgetragene Material zu entsorgen und in der Regel ein höherer Zeitbedarf zu erwarten.

Als weitere Alternative für eine"hämmernde"Glättungsnadel kann auch mit einer Kugelstrahl- Vorrichtung geglättet werden. Dafür muss der Arbeitsbereich des Kugelstrahl-Kopfes in der Regel mit einem elastischen Element so gegen das Werkstück abgedichtet werden, dass die Kugeln trotz der Höhen-Unterschiede von ungeglätteter zu geglätteter Werkstück-Oberfläche nicht seitlich austreten. Außerdem ist eine separate Zustellmöglichkeit zum Werkstück hin erfor- derlich, ebenso wie eine Möglichkeit, die Kugeln beim nicht zugestellten, offenen Werkzeug am Herausfallen zu hindern (beispielsweise durch Magnet-Kraft). Die Bewegung der Kugeln kann pneumatisch erzeugt werden.

Erfindungsgemäß kann das Markiersystem besonders vorteilhaft mit einem pneumatischen An- trieb ausgestattet werden. In der Ausführungsform mit einem Glättungskopf 3 und einem DM- Codierkopf 2 kann der dem Fachmann bekannte Antrieb für den DM-Codierkopf 3 auf den Glät- tungskopf übertragen werden. Dabei werden einzeln von der Steuerung ausgelöste Schläge durch den Glättungskopf 3 ausgeführt, was exakt dem Antrieb für den DM-Codierkopf 2 entspricht, wie z. B. jener der vorstehend aufgezählten Modelle der Borries Markier-Systeme aus D-72124 Pliezhausen.

Über einen kleinen Kolben 23, 33 am oberen Ende der jeweiligen Nadel 21, 31, mit oder ohne Dichtung zum umgebenden Zylinder-Gehäuse, wird die jeweilige Nadel 21, 31 durch Druckluft, die durch eine Ventilanordnung geschaltet wird, nach vorne beschleunigt bis zum Auftreffen auf die Oberfläche des Werkstücks.

Die Steuerung der Schläge des Glättungskopfes 3 kann durch Einzelsteuerung oder durch Selbst- steuerung erfolgen.

Im Falle der Einzelsteuerung muss die Steuerung der Schläge der Köpfe 2 und 3 asynchron über separate Ventile bewerkstelligt werden, die von einer Steuereinheit (CPU 7) voneinander getren- nt geschaltet werden können. Wie für den Fachmann verständlich, ist die asynchrone Steuerung des Glättungskopfes 3 möglich, da bei der Glättungsfunktion keine exakte Positionierung des Schlages in Bezug auf die Bahn auf der Oberfläche von Werkstücken erforderlich ist.

Die Rückstellung der Köpfe erfolgt dann entweder ebenfalls pneumatisch oder über eine jewei- lige Rückstellfeder 22,32, die entweder als gewickelte Feder oder durch ein elastisches, festes oder gasförmiges Medium ausgebildet ist.

Beim pneumatischen Antrieb des Glättungskopfes mit Selbststeuerung kann durch entsprechende Ausführung einer Luft-Führung, von Steuerkanten usw. eine permanente Oszillation der Glät- tungsnadel 31 samt Kolben 23 in Längsrichtung erzeugt werden. Der Energie-Gehalt des einzel- nen Schlages ist hierbei geringer als bei den einzeln ausgelösten Schlägen, dafür wird über die vergleichsweise hohe Oszillations-Frequenz im Bereich von in etwa 110 Hz und mehr eine ent- sprechend höhere Anzahl von Schlägen erzeugt. Auch in diesem Fall sind analog zur asyn- chronen Steuerung zwei separate Ventile erforderlich.

In bestimmten Einsatzfällen kann auch der Antrieb mit einem flüssigen Medium statt Druckluft sinnvoll sein, insbesondere wenn dieses Medium ohnehin im Markiersystem verwendet wird, in das die Glättungs-und Markiereinheit integriert wird. Hierbei ist sowohl die Erzeugung von einzeln gesteuerten Schlägen, als auch eine selbst-gesteuerte Oszillation möglich.

Eine weitere vorteilhafte Alternative zum pneumatischen Antrieb bzw. zum Antrieb mit einem flüssigen Medium bietet ein mechanischer Antrieb des Glättungskopfes 3 über einen rotierenden Exzenter 6 wie in der Fig. 5 dargestellt. Beim Exzenterantrieb kann die Bewegung des Glättungs- kopfes 3 zum Werkstück hin (s. Fig. 5) oder in die Gegenrichtung oder in beiden Richtungen über ein Pleuel (nicht gezeigt) erfolgen.

Für den Rückhub kann beim einseitigen Antrieb die Feder 32 eingesetzt werden, die entweder als gewickelte Feder oder durch ein elastisches, festes oder gasförmiges Medium ausgebildet ist. Der Antrieb der Rotation kann sowohl über einen Elektromotor, als auch über einen pneumatisch oder fluidisch angetriebenen Motor erfolgen.

Statt eines Exzenters 6 kann auch ein anders Element eingesetzt werden, um den Kopf periodisch gegen eine Kraft-Einrichtung abzuheben und dann im freien Flug wieder gegen das Werkstück schnellen zu lassen, um den Hammer-Effekt zu bewirken, beispielsweise ein Nocken, eine axial oder radial angebrachte Zähnung oder ähnliches.

Für den Antrieb eines hämmernden Kopfes mit Einzelsteuerung kann auch ein elektromagneti- scher Antrieb eingesetzt werden, der direkt oder indirekt über einen separaten Anker eine Kraft- wirkung auf das Werkzeug ausübt. Die Rückstellung kann dann ebenfalls entweder elektro- magnetisch, oder über eine Rückstellfeder erfolgen.

Darüber hinaus besteht bei einem elektromagnetischen Antrieb-der Köpfe die Möglichkeit, elek- tronisch die Frequenz und den zeitlichen Kraftverlauf zu steuern, wie in der DE-A-102 57 532 ausführlich beschrieben. Daher ist der Übergang von Einzelschlägen zu höher-frequenten Schlag- Folgen flie#end.

Die Steuerung der Glättung erfolgt wie in der Fig. 3 angedeutet, wobei, gemäß der derzeit bevor- zugten Ausführungsform der Erfindung, die zwei separate Köpfe 2,3 auf der selben Koordina- teneinheit 4 angeordnet werden. Die Koordinateneinheit 4 kann beispielsweise als herkömmliche Einheit ausgebildet werden, wie zur Zeit für die Steuerung von Markierköpfen in eines der oben erwähnten Systeme der Borries Markier-Systeme aus D-72124 Pliezhausen eingesetzt, wobei die Verstellung in der X-und Y-Richtung über nicht gezeigte Spindeln und Stellmotoren erfolgt, die in der Koordinateneinheit 4 vorhanden sind. Die Verstellung in der Z-Richtung erfolgt wie vor- stehend im Zusammenhang mit den diversen Antriebsarten beschrieben.

Die Anordnung der Fig. 3 erlaubt die Steuerung des Glättungsprozesses ohne Mehrkosten über die auch zur Markierung verwendeten Antriebe der Koordinateneinheit 4, einschließlich der elektronischen Steuerung (CPU) der Koordinateneinheit.

Die Anordnung des Markierkopfes und des Glättungskopfes kann, wie in den Figuren 1-3 ge- zeigt, versetzt oder auf derselben Gerade parallel zur X-Richtung liegend (nicht gezeigt) erfol- gen. Die zum Glätten erforderlichen Bahnbewegungen werden von der CPU gesteuert.

Die Glättung kann in einem Vorlauf zur Markierung (Codieren oder Beschriften mit Klarschrift) ausgeführt werden. Hierbei können die Lage der einzelnen"Bahnen"und die Bahn-Geschwin-- digkeit nach den Bedürfnissen einer optimalen Glättung durch die CPU parametriert werden.

Falls vorhanden kann der seitliche Versatz der beiden Köpfe 2 und 3 auch dazu verwendet wer- den, zunächst nur einen Teil-Bereich der zu markierenden Fläche zu Glätten und mit der Markie- rung durch den zweiten Kopf bereits dann zu beginnen, sobald dieser in den bereits geglätteten Bereich gelangt ist. Gleichzeitig mit der Markierung glättet dann der andere Kopf im Vorlauf den restlichen Bereich für die Markierung. Bei diesem Verfahren richtet sich die Bahn-Geschwin- digkeit ausschließlich nach den Erfordernissen einer präzisen Markierung (z. B. DM-Codierung), während zur Parametrierung einer optimalen Glättung immer noch die Schlag-Energie und die Schlagzahl benutzt werden können.

< Wenn in irgendeinem der Ansprüche erwähnte technische Merkmale mit einem Bezugszeichen versehen sind, wurden diese Bezugszeichen lediglich eingeschlossen, um die Verständlichkeit der Ansprüche zu erhöhen. Entsprechend haben diese Bezugszeichen keine einschränkende Auswirkung auf den Schutzumfang eines jeden Elements, das exemplarisch durch solche Bezugszeichen bezeichnet wird.