DE102004004827B4 - Labeling device and labeling method - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Etikettiervorrichtung sowie ein Etikettierverfahren, insbesondere zum Etikettieren metallischer Gegenstände.The The present invention relates to a labeling apparatus as well a labeling method, in particular for labeling metallic Items.
Bei der Etikettierung von Gegenständen mit selbstklebenden Etiketten ist häufig beabsichtigt, eine möglichst dauerhafte Verbindung zwischen Etikett und zu etikettierendem Gegenstand zu erzielen. So soll sichergestellt werden, daß die Text- und/oder Bildinformation, mit welcher das Etikett versehen ist, auch bei andauerndem Gebrauch des Gegenstands noch unmittelbar am Gegenstand verfügbar ist. Dies ist beispielsweise bei Typenschildern oder Etiketten mit Warnhinweisen der Fall.at the labeling of objects Using self-adhesive labels is often intended as one as possible permanent connection between label and article to be labeled to achieve. This is to ensure that the text and / or image information with which the label is provided even with continued use of the article available directly on the item is. This is for example with nameplates or labels with Warnings the case.
Um eine gut haftende Verbindung zwischen Etikett und Untergrund zu erzielen, werden häufig Etikettiervorrichtungen eingesetzt, bei welchen jedes anzubringende Etikett mittels eines Anpreßstempels mit hoher Kraft an den jeweiligen zu etikettierenden Gegenstand angedrückt wird.Around a good bond between label and substrate too achieve, become common Labeling used in which each to be attached Label by means of a pressure stamp with high force is pressed against the respective object to be labeled.
Manche Haftklebstoffe entwickeln erst nach Einwirkung höherer Temperaturen ihre beste Haftkraft zum Untergrund, etwa weil aufgrund der Erweichung oberhalb eines bestimmten Temperaturbereichs eine bessere Anpassung des Haftklebstoffs an die Oberflächenstruktur und somit eine erhöhte Adhäsion erreicht wird. Nach dem Erkalten auf Zimmertemperatur wird dann eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen äußere Einflüsse erzielt, was sich beispielsweise in einer hohen erreichbaren Dampfstrahlbeständigkeit äußert.Some Pressure-sensitive adhesives develop their best only after exposure to higher temperatures Adhesive force to the ground, because because of the softening above a certain temperature range, a better adaptation of the pressure-sensitive adhesive to the surface structure and thus an increased adhesion is reached. After cooling to room temperature is then a high resistance achieved against external influences, which manifests itself, for example, in a high achievable steam jet resistance.
Die beschriebene Erhöhung der Beständigkeit einer Haftklebeverbindung durch Erwärmung macht man sich in der Praxis auf zweierlei Arten zunutze. Entweder wird der zu etikettierende Untergrund vor dem Aufbringen des Etiketts erwärmt, oder aber es erfolgt eine Wärmelagerung des Gegenstands nach dem eigentlichen Etikettiervorgang. Beide Ansätze besitzen den Nachteil, daß es sich um zeitintensive Vorgänge handelt, und daß die Einrichtungen zum Erwärmen zusätzlichen Raum beanspruchen.The described increase the resistance a pressure-sensitive adhesive bond by heating makes you in the Take advantage of practice in two ways. Either the one to be labeled becomes Substrate heated before applying the label, or there is a heat storage of the article after the actual labeling process. Both approaches own the disadvantage that it about time-consuming processes act, and that the Facilities for heating additional Claim space.
Besondere Relevanz besitzt das angesprochene Problemfeld bei der Etikettierung metallischer Gegenstände, da in vielen technischen Gebieten gerade Bauteile, welche schwierigen Umgebungseinflüssen ausgesetzt sind, aus Metallen bzw. Legierungen gefertigt werden. Insbesondere das Etikettieren metallischer Gegenstände, etwa bei der Teilekennzeichnung im Maschinenbau, erfordert somit häufig besondere Maßnahmen zur Verbesserung der Haftkraft zwischen Etikett und Untergrund.Special Relevance possesses the addressed problem area with the labeling metallic objects, because in many technical fields straight components, which difficult environmental influences are made of metals or alloys. In particular, the labeling of metallic objects, such as in parts labeling in mechanical engineering, thus often requires special activities to improve the adhesion between label and substrate.
Angesichts der beschriebenen Problematik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Etikettiervorrichtung zu schaffen, welche eine Erhöhung der Haftkraft zwischen Etikett und Untergrund ohne platzaufwendige vor- oder nachgeschaltete Heizeinrichtungen gestattet. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere mit dieser Vorrichtung ausführbares Etikettierverfahren bereitzustellen, welches eine Erhöhung der Haftkraft zwischen Etikett und Untergrund ohne zeitaufwendige vor- oder nachgeschaltete Heizeinrichtungen gestattet. Dabei liegt das Augenmerk auf der Etikettierung metallischer Gegenstände.in view of the problem described, it is an object of the present invention to provide a labeling device which increases the Adhesion between label and substrate without space consuming or downstream heaters allowed. Furthermore, lies the Invention the task is based, in particular with this device executable To provide a labeling method, which increases the Adhesion between label and substrate without time-consuming or downstream heaters allowed. That's it Pay attention to the labeling of metallic objects.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Etikettiervorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Unter einem elektrisch leitenden Gegenstand wird dabei erfindungsgemäß ein Gegenstand verstanden, der zumindest an der Stelle, die etikettiert werden soll, oberflächennah bei Raumtemperatur einen spezifischen elektrischen Widerstand kleiner 100 μΩ·m aufweist. Hierunter fallen in erster Linie metallische Gegenstände.According to one Aspect of the present invention achieves this object by a Labeling device according to claim 1 solved. Under an electric conductive object is understood according to the invention an object at least at the point to be labeled, near the surface at room temperature a specific electrical resistance smaller 100 μΩ · m. These include primarily metallic objects.
Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Etikettiervorrichtung können gemäß den Ansprüchen 2–10 gestaltet sein.advantageous embodiments the labeling device according to the invention can designed according to claims 2-10 be.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 11 gelöst, wofür bevorzugt eine erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt wird.According to one Another aspect of the present invention is achieved by the task a method according to claim 11 solved, for which preferably a device according to the invention is used.
Mittels des im Anpreßstempel integrierten Induktors kann der zu etikettierende Gegenstand während des Andrückens eines Etiketts lokal induktiv erwärmt werden. Induktive Aufheizung gestattet eine gegenüber herkömmlichen Heizmethoden um Größenordnungen höhere Leistungsübertragung pro Fläche. So liegt die induktiv maximal pro Flächeneinheit übertragbare Leistung um etwa zwei Zehnerpotenzen höher als die flächenbezogene Heizleistung eines Infrarot-Punktstrahlers. Gegenüber der Heizung mittels eines herkömmlichen Elektro-Heizstrahlers beträgt der Unterschied etwa eine weitere Zehnerpotenz. Entsprechend sind durch die induktive Erwärmung sehr kurze Aufheizzeiten möglich, so daß auch bei hohen Taktzeiten der Etikettiervorrichtung und entsprechend kurzen Anpreßzeiten letztere für eine hinreichende Oberflächenerwärmung der zu etikettierenden Gegenstände ausreichen. Etikettierung und Erwärmung des Untergrunds können zeitgleich erfolgen. Lange Vorwärm- oder Warmlagerzeiten der zu etikettierenden bzw. frisch etikettierten Gegenstände entfallen.through of the in the stamp integrated inductor, the object to be labeled during the pressing of a label locally heated inductively. Inductive heating allows one opposite usual Heating methods by orders of magnitude higher power transmission per area. Thus, the maximum inductive maximum per unit area is transferable Performance about two orders of magnitude higher than the area-related Heating power of an infrared spotlight. Opposite the Heating by means of a conventional Electric radiant heater is the difference about one more power of ten. Corresponding through inductive heating very short heating times possible, so that too at high cycle times of the labeling and accordingly short contact times the latter for one sufficient surface heating of the to be labeled objects suffice. Labeling and heating of the substrate can take place at the same time. Long preheating or warm storage times of the labeled or freshly labeled objects omitted.
Ebenso ist auch keine platzaufwendige zusätzliche Aufheizeinheit oder Warmlagereinheit mehr erforderlich. Der in Form einer oder mehrerer Leiterschleife(n), Leiterspule(n) oder auch mäander- oder spiralförmig ausführbare, vorzugsweise hauptsächlich aus Kupfer bestehende Induktor benötigt bei seiner Integration in den Anpreßstempel nur sehr wenig Bauraum.Likewise, no space-consuming additional heating unit or warm storage unit is more required. In the form of one or more conductor loop (s), conductor coil (s) or meandering or spiral executable, preferably mainly consisting of copper inductor requires in its integration into the pressure pad very little space.
Induktoren können vorteilhafterweise wassergekühlt sein, beispielsweise in Form innengekühlter Kupferröhren.inducers can advantageously water-cooled be, for example in the form of internally cooled copper tubes.
Die für den Betrieb des Induktors erforderliche Wechselspannung kann je nach Frequenzbereich vorteilhafterweise mittels eines statischen Frequenzumrichters, Thyristor-Umrichters, Transistor-Umrichers oder Hochfrequenzumrichters (z.B. Röhrengenerator) erzeugt werden. Weitere Komponenten einer geeigneten Induktionsheizung sind eine Netzeinspeisung, welche im allgemeinen direkt an das Wechselstrom- bzw. Drehstromnetz angeschlossen werden kann, eine Übertragungsstrecke, ggf. ein Kompensationskondensator, sowie eine Regel- bzw. Steuereinheit.The for the Operation of the inductor required AC voltage may vary Frequency range advantageously by means of a static frequency converter, Thyristor converter, transistor inverter or high-frequency converter (e.g., tube generator) be generated. Other components of a suitable induction heater are a grid feed, which are generally directly connected to the AC or three-phase network can be connected, a transmission path, if necessary, a compensation capacitor, as well as a control unit.
Die Wärme entsteht durch Induktion von Wirbelströmen im zu etikettierenden Gegenstand selbst. Daher sind Heizleistungsverluste gering und der Wirkungsgrad entsprechend hoch. Auch entstehen keine Wärmeverluste auf einem Förderweg, wie dies bei einer Vorheizung des zu etikettierenden Gegenstandes beim Vorschub von der Aufheizeinheit zur Etiketten-Applikationseinheit der Fall ist.The Heat arises by induction of eddy currents in the object to be labeled itself. Therefore, heating power losses low and the efficiency correspondingly high. Also, none arise heat loss on a conveyor, as with a preheating of the object to be labeled when feeding from the heating unit to the label application unit the case is.
Weiterhin ist vorteilhaft, daß die Eindringtiefe der induzierten Ströme gering ist – bei Raumtemperatur und einer Wechselspannungsfrequenz von 500 Hz etwa 1,4 mm für Stahl und 4 mm für Aluminium, bei höheren Frequenzen deutlich geringer, so etwa kleiner 1 mm für beide genannten Werkstoffe bei 10 kHz. Die gößte Stromdichte wird an der Oberfläche erreicht und fällt in Richtung des Inneren des zu etikettierenden Gegenstands exponentiell ab. Die Wärme wird also dort erzeugt, wo sie für die Behandlung des Etikettenklebstoffs benötigt wird, nämlich oberflächennah.Farther is advantageous that the Penetration depth of the induced currents is low - at room temperature and an AC frequency of 500 Hz about 1.4 mm for steel and 4 mm for Aluminum, at higher Frequencies much lower, such as less than 1 mm for both mentioned materials at 10 kHz. The largest current density is at the Surface reached and falls towards the interior of the object to be labeled exponentially from. The heat is thus generated where it is for the treatment of the label adhesive is needed, namely near the surface.
Ein weiterer Vorteil ist die hohe Genauigkeit, mit welcher die Wärmezufuhr und damit die Aufheiztemperatur des zu etikettierenden Gegenstands regulierbar ist. Im Zusammenhang mit der Erwärmung vom Untergrund her können bei entsprechender Regelung mitunter sogar thermisch empfindliche Etikettenfolien eingesetzt werden, da im. Bereich der Etikettenfolie die Temperatur niedriger ist als am Übergang zwischen Untergrund und Etikettenklebstoff. Durch geeignete Wahl von Taktzeit und Energieeintrag sind die Verklebeparameter sehr gut einstell- und einhaltbar, so daß eine Anpassung an andere Untergründe oder anderweitig veränderte Rahmenbedingungen einfach möglich ist.One Another advantage is the high accuracy with which the heat and thus the heating temperature of the object to be labeled is adjustable. In connection with the heating from the ground can be at appropriate regulation sometimes even thermally sensitive label films be used, as in. Area of the label film the temperature is lower than at the transition between substrate and label adhesive. By a suitable choice of cycle time and energy input, the gluing parameters are very high good adjustable and maintainable, so that an adaptation to others substrates or otherwise changed Framework conditions easily possible is.
Das erfindungsgemäße Verfahren, wie auch die erfindungsgemäße Vorrichtung, eignet sich auch bei der Verwendung von Etiketten mit thermisch aktivierbarem Klebstoff (beispielsweise herkömmlicher Hotmelt) anstelle eines Haftklebstoffs. Hierbei ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei der Anwendung für haftklebstoffbeschichtete Etiketten, nämlich keine zusätzlichen Aufheiz- bzw. Nachwärmzeiten sowie das Entfallen platzaufwendiger separater Heizeinheiten.The inventive method, as well as the device according to the invention, Also suitable when using labels with thermal activatable adhesive (for example, conventional hotmelt) instead a pressure-sensitive adhesive. This results in the same advantages as with the application for Pressure-sensitive adhesive coated labels, namely no additional Heating or reheating times and the elimination of space-consuming separate heating units.
Durch die Effektivität der induktiven Heizung wird mit thermisch aktivierbaren Klebstoffen eine weitere Klebstoffklasse für die Teilekennzeichnung im Maschinenbau zugänglich gemacht. Überhaupt erweitert die Erfindung das Spektrum einsetzbarer Klebstoffe. Es können geringere Klebstoffmengen verwendet und damit die Neigung zum Klebstoffaustritt am Etikettenrand vermindert sowie die Scherstabilität erhöht werden. Die oft problematische Haftung von Etiketten auf Grauguß wird verbessert. Generell wird eine sehr gute Anfangshaftung der Etiketten erreicht.By the effectiveness The inductive heater is made with thermally activated adhesives another class of adhesives for Parts identification made accessible in mechanical engineering. Ever the invention extends the spectrum of usable adhesives. It can used smaller amounts of adhesive and thus the tendency for adhesive leakage reduced at the edge of the label and the shear stability can be increased. The often problematic adhesion of gray cast iron labels is improved. In general, a very good initial adhesion of the labels is achieved.
Ferner ermöglicht die Erfindung die exakte Anpassung und Verklebung von Etiketten aus Schrumpffolie auf Oberflächenreliefs, Bauteilwölbungen, auf Maschinenwellen zum Korrosionsschutz etc. Durch die vorzugsweise gummielastische Ausführung des Vorderteils des Anpreßstempels wird eine hohe Flexibilität bezüglich Untergrundwölbungen erreicht.Further allows the invention the exact adaptation and bonding of labels made of shrink film on surface reliefs, Component bulges on machine shafts for corrosion protection, etc. By preferably rubber-elastic design the front part of the pressure stamp becomes a high flexibility in terms of Underground vaults reached.
Ferner kann die Anpreßfläche vorteilhafterweise der Form des Untergrunds angepaßt sein, auf welchen das Etikett aufgebracht werden soll. Bei einer derart gewissermaßen (annähernd) als Negativ des Untergrunds ausgebildeten Anpreßfläche bietet sich sowohl eine starre als auch eine elastische Ausführung des Vorderteils des Anpreßstempels an.Further can the contact surface advantageously adapted to the shape of the ground be on which the label is to be applied. At a in a sense (nearly) as a negative of the subsurface formed pressure surface offers both a rigid as well as an elastic design of the front part of the pressure ram at.
Da die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr kompakt ausführbar ist, ergeben sich große Handhabungsvorteile. Exakt auf die jeweilige Untergrundwölbung und/oder Etikettenform und/oder -größe abgestimmte Induktoren und Anpreßflächen können in entsprechend angepaßte, einfach auf ein Basisgerät aufsteckbare Einheiten integriert sein.There the device according to the invention very compact executable is, great ones arise Handling advantages. Exactly to the respective underground curvature and / or Label shape and / or size matched Inductors and pressure surfaces can be adjusted accordingly adapted, easy attachable to a base unit Be integrated units.
Eine Etiketten-Spendevorrichtung, von welcher der Anpreßstempel die Etiketten aufnimmt, kann in die Vorrichtung integriert oder an diese modular ansteckbar sein.A Label dispenser, of which the pressure stamp The labels can be integrated into the device or be attached to this modular.
Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft als kompaktes Werkzeug ausgeführt sein, welches ähnlich wie ein pneumatischer Schlagschrauber zu handhaben ist. Die Versorgungsleitungen sind dann von einer zentralen Station aus z.B. an der Decke der Montagehalle geführt. Ein derartiges Werkzeug kann an einem Seilzugsystem aufgehängt sein, um die bei der Handhabung zu bewegenden Massen zu reduzieren.Furthermore, the device according to the invention may advantageously be designed as a compact tool which is similar to a pneumatic impact wrench to handle. The supply lines are then led from a central station, for example, to the ceiling of the assembly hall. Such a thing Tool may be suspended from a cable system to reduce the masses to be moved during handling.
Selbstverständlich können auch elektrische Zuleitungen und Vakuumzuleitungen für eine Ansaugeinheit, welche Etiketten von einer Vorlage aufnimmt, vorteilhafterweise von oben her zum Gerät geführt werden.Of course you can too electrical supply lines and vacuum supply lines for a suction unit, which Receiving labels from a template, advantageously from above be led forth to the device.
Bei manueller Bedienung der den Anpreßstempel enthaltenden Einheit können vorzugsweise visuelle (z.B. Leucht-) oder akkustische Anzeigen für den erwünschten bzw. tatsächlichen Anpreßdruck, den Betrieb des Induktors und das Ende der vorgesehenen Anpreßzeit vorgesehen sein.at manual operation of the unit containing the pressure stamp can preferably visual (e.g., light) or acoustic displays for the desired one or actual Contact pressure, the Operation of the inductor and the end of the intended Anpreßzeit provided be.
Neben halbautomatischer Etikettierung mit Mannbedienung kann auch eine vollautomatische Bedienung mit Sensorsteuerung im In-Line-Betrieb besonders effizient sein.Next Semi-automatic labeling with man control can also be a fully automatic operation with sensor control in in-line operation particularly be efficient.
Anhand der zugehörigen Zeichnungen werden Beispiele bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nachfolgend näher erläutert. Bei den Zeichnungen handelt es sich dabei um rein schematische, stark vereinfachte und nicht maßstäbliche Darstellungen, insbesondere ist die Dicke der Etiketten aus Anschaulichkeitsgründen stark übertrieben dargestellt. Einander entsprechende Elemente sind in den einzelnen Figuren mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen.Based the associated Drawings are examples of preferred embodiments of the present invention Invention in more detail below explained. at The drawings are purely schematic, strong simplified and not to scale illustrations, In particular, the thickness of the labels is greatly exaggerated for reasons of clarity shown. Corresponding elements are in the individual Figures are each provided with the same reference numerals.
Der
in
Ein
für eine
runde Etikettenform ausgebildetes Stempelvorderteil
Ein
für eine
im wesentlichen rechteckige Etikettenform ausgebildetes Stempelvorderteil
Wie
in
Anschließend drückt der
Anpreßstempel
Ebenso
wie eine verschiebliche Spendeeinheit
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