EP1541287A1

EP1541287A1 - Method for engraving

Info

Publication number: EP1541287A1
Application number: EP04405208A
Authority: EP
Inventors: Böbbi Schiess
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2004-04-05
Publication date: 2005-06-15
Also published as: CH696759A5

Abstract

A process engraves the surface of stone, metal or ceramics with a legend or decoration. The engraving process is effected by computer-controlled direction of a high-pressure water jet bearing an abrasive agent e.g. sand.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Bearbeitung von Stein, Keramik und Metall. Sie hat ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gravieren von Stein, Keramik und Metall sowie ein mit dem Verfahren herstellbares Produkt zum Inhalt.The invention relates to the field of stone, ceramic and metal processing. It has a method and a device for engraving stone, ceramics and Metal as well as a product that can be produced by the process.

Die herkömmliche Bearbeitung von Stein, z.B. in der Grabmalkunst, erfolgt durch Meissel und Hammer. Schriften und Ornamente werden mittels Handarbeit in den Stein graviert. Diese traditionelle Bearbeitungsmethode ist sehr zeitaufwändig. Zudem können nur Schriften mit einer bestimmten Grösse in den Stein gehauen werden. Die Grösse der Gravuren mit herkömmlicher Technik ist durch die Grösse der Werkzeuge nach unten limitiert. Ausserdem ist nur eine beschränkte Tiefe der eingravierten Schriften und Ornamente möglich. Um die fehlende Tiefenwirkung zu kompensieren, werden eingravierte Schriftzüge oft noch mit Farben ausgemalt.The conventional machining of stone, e.g. in the tomb art, done by Chisel and hammer. Writings and ornaments are made by hand in the Stone engraved. This traditional editing method is very time consuming. In addition, only fonts of a certain size can be carved into the stone become. The size of the engraving with conventional technique is the size the tools down limited. Moreover, only a limited depth of engraved fonts and ornaments possible. To the missing depth effect too compensate, engraved lettering are often still painted with colors.

Bekannt sind ausserdem Verfahren, die die Verwendung einer Maske und das Ab-Erodieren von nicht durch die Maske bedeckten Flächen beinhalten. Das Erodieren kann bspw. durch meist chemische, abrasiv wirkende Mittel geschehen. Nachteilig sind der Aufwand zum Herstellen einer Maske und zum Aberodieren von Stein, die nur geringe erreichbare Tiefe sowie in vielen Fällen die fehlende Umweltverträglichkeit. Diese Verfahren haben sich daher nicht durchgesetzt. Also known are methods which include the use of a mask and the erosion off of surfaces not covered by the mask. The eroding can happen, for example, by mostly chemical, abrasive agent. adversely are the effort to make a mask and to undode stone that only small achievable depth and in many cases the missing Environmental compatibility. These methods have therefore not prevailed.

Im Gegensatz zum Gravieren werden für die Herstellung von Intarsien in Stein auch moderne technische Hilfsmittel verwendet. Man bedient sich bspw. des bekannten Wasserstrahl-Schneideverfahrens (,water jet cutting'), um aus einer Steinplatte gezielt Muster scherenschnittartig auszuschneiden. In die entstandenen Aussparungen werden Elemente eines zweiten Materials eingelegt, welche bspw. ebenfalls mit dem Wasserstrahl-Schneideverfahren hergestellt wurden. Beim Wasserstrahl-Schneidverfahren ist das wesentliche zu lösende Problem, dass der Wasserstrahl für dicke durchzuschneidende Körper genügend kollimiert ist. Am besten können die sich stellenden Aufgaben bei Betriebsdrücken von mindestens 1500 bar, am besten 4000 bar und mehr gelöst werden.In contrast to engraving are used for the production of inlays in stone too used modern technical aids. One uses, for example, the well-known Water jet cutting ('water jet cutting') to remove from a stone slab to cut out patterns in a cut-and-cut manner. In the resulting Recesses are inserted elements of a second material, which, for example. were also prepared by the water jet cutting method. At the Water jet cutting process is the main problem to be solved that the Water jet is sufficiently collapsed for thick body to be cut through. At the The tasks that can be performed best at operating pressures of at least 1500 bar, best 4000 bar and more to be solved.

Der Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zum Gravieren von Stein zur Verfügung zu stellen, welches den Einsatz von technischen Hilfsmitteln erlaubt und rationeller als das traditionelle handwerkliche Gravieren, dabei aber die Nachteile der Maskentechnik nicht aufweist.The invention has as its object to provide a method for engraving stone for To provide, which allows the use of technical aids and more rational than the traditional artisanal engraving, but the disadvantages of Masking technique does not have.

Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, einen gebündelten Flüssigkeitsstrahl auf die Oberfläche des Steins, Keramik- oder Metallkörpers auftreffen zu lassen, so dass am Auftreffpunkt des Flüssigkeitsstrahles auf den Stein Keramik- oder Metallkörper Material abgetragen wird, und den Flüssigkeitsstrahl so gezielt über die Oberfläche des Steines zu führen, dass die gewünschte Gravur entsteht, der Stein aber nicht durchdrungen oder zertrennt wird.The invention is based on the idea of a bundled liquid jet on the Surface of the stone, ceramic or metal body to impinge, so that on Impact point of the liquid jet on the stone Ceramic or metal body Material is removed, and the liquid jet so targeted over the surface lead the stone that the desired engraving arises, the stone but not is penetrated or severed.

Ein "gebündelter" Flüssigkeitsstrahl ist in diesem Kontext ein Flüssigkeitsstrahl, welcher einen definierten Durchmesser hat, der deutlich kleiner ist als die Abmessungen der zu bearbeitenden Steinoberfläche. Der Durchmesser kann bspw. zwischen einem Zehntelmillimeter und einigen Millimetern, vorzugsweise bei maximal 2 mm liegen. Häufig ist der Bereich zwischen 0,5 und 1,2 mm oder zwischen 0,5 mm und 1,1 mm ideal. Ausserdem ist ein gebündelter Flüssigkeitsstrahl kollimiert in dem Sinn, dass er auf einer Strecke von der typischen Eingraviertiefe ― bspw. zwischen 1 mm und 40 mm ― nicht substantiell auseinanderläuft sondern immer noch einen definierten Durchmesser aufweist, also fokussiert bleibt.A "bundled" liquid jet in this context is a liquid jet, which has a defined diameter which is significantly smaller than that Dimensions of the stone surface to be worked. The diameter can, for example. between a tenth of a millimeter and a few millimeters, preferably at maximum 2 mm. Often the range is between 0.5 and 1.2 mm or between 0.5 mm and 1.1 mm ideal. In addition, there is a bundled liquid jet collapses in the sense that he is on a stretch of the typical engraved depth - For example, between 1 mm and 40 mm - not substantially diverges but still has a defined diameter, so it remains focused.

Der gebündelte Flüssigkeitsstrahl wird bspw. mittels einer (Saphir-) Düse und einem Fokussierrohr hergestellt. Der Düsendurchmesser beträgt beispielsweise zwischen 0.2 mm und 0.5 mm, der Durchmesser des Fokussierrohrs typischerweise das zweibis dreifache des Düsendurchmessers.The bundled liquid jet is, for example. By means of a (sapphire) nozzle and a Focusing tube made. The nozzle diameter is for example between 0.2 mm and 0.5 mm, the diameter of the focusing tube typically zweibis three times the nozzle diameter.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass durch das gezielten Führen des Wasserstrahls eine genügend definierte und damit gewünschte Gravur - auch mit vergleichsweise hohen Aspektverhältnissen ― entstehen kann, obwohl bspw. Naturstein nicht vollständig definierbare Eigenschaften hat. Während man das Wasserstrahlschneiden als "brute force"-Methode ohne Weiteres auf Stein anwenden kann, ist solches beim Gravieren als Einbringen von den Stein nicht durchdringenden Strukturen nicht a priori zu erwarten.The invention is based on the surprising finding that by the targeted Guiding the water jet a sufficiently defined and thus desired engraving - even with comparatively high aspect ratios - can arise, although, for example. Natural stone does not have completely definable properties. While you do that Apply water jet cutting as a brute force method to stone without further ado In the case of engraving, such is not permeable as an introduction of the stone Structures can not be expected a priori.

Das erfindungsgemässe Verfahren bewährt sich insbesondere dort, wo konventionelle Verfahren (Meissein in der Grabmal- und Beschriftungskunst) nur eine eingeschränkte Auswahl an Motiven und Schriften und eine unzureichende Wirtschaftlichkeit bieten kann. Bis anhin wurden die Schriften in zeitaufwändiger Arbeit vom Bildhauer in Stein geschlagen. Die Schrift musste in einer bestimmten Mindestgrösse gehauen werden. Nach der Bearbeitung des Steins wurden die Tiefen mit einer Farbe ausgemalt. The inventive method is particularly useful where conventional methods (Meissein in tomb and inscription art) only a limited selection of motifs and fonts and an inadequate Can offer economic efficiency. Until now, the writings in time-consuming Work by the sculptor struck in stone. The writing had to be in a certain Minimum size to be hewn. After working the stone became the depths painted with a color.

Mit der neuen Technik können verschiedene Natursteine und auch steinähnliche Materialien wie Keramik, und auch Metalle in einer sehr ökonomischen und wirtschaftlichen Art und Weise mit kleinem Schriftfont oder beliebigen Bildern graviert werden. Durch die relativ hohe Einschnitttiefe müssen keine Nachzeichnungen vorgenommen werden. Ein idealer Schatten-Licht Effekt wird bei einem Aspektverhältnis von bspw. mindestens 2:1 allein durch die Schnitttiefe erreicht.With the new technique can be different natural stones and also stone-like Materials like ceramics, and also metals in a very economical and economical way with small font or any pictures engraved. Due to the relatively high incision depth no need Tracing be made. An ideal shadow-light effect will be added an aspect ratio of, for example, at least 2: 1 solely by the depth of cut reached.

Da beim Gravieren weder Gase noch giftige Dämpfe entstehen, ist das Verfahren sicher, sauber und umweltschonend.Since engraving produces neither gases nor toxic fumes, this is the process safe, clean and environmentally friendly.

Da keine Hitzeeinwirkung auftritt, entstehen beispielsweise bei der Gravur von Metallen am Rand der Gravur weder Gefügeveränderungen, Randzonenaufhärtungen noch Mikrorisse.Since no heat occurs, arise for example in the engraving of Metals at the edge of the engraving neither microstructural changes, edge zone hardening still microcracks.

Ein weiterer, gewichtiger Vorteil des Verfahrens ist, dass es mit Wasserstrahlschneidemaschinen mit Druckerzeuger und NC-Steuerung ausführbar ist. Es können also bereits erhältliche Technologien verwendet werden, was sehr rasch eine rationelle Verwendung des Verfahrens ermöglicht.Another significant advantage of the process is that it uses waterjet cutting machines with pressure generator and NC control is executable. It So already available technologies can be used, which is very fast rational use of the method.

Das Verfahren eignet sich zum Gravieren unterschiedlichster Motive und Schriften in verschiedene Natursteine, Keramik oder Metalle in der Grabmalkunst, Bildhauerei und in der Beschriftungsindustrie. Verwendete Steine sind bspw. Sandstein, Granit oder Gneis, Muschelkalkstein Porphyr, Basalt, Kalkstein, Marmor, Syenit, Andesit, Melaphyr, Schiefer, Grauwacke, Kirtschevit, und jegliche weitere in der Grabmalkunst, Bildhauerei und Beschriftungsindustrie verwendete Steine, dazu auch Keramiken und Metalle wie Bronze, Messing, Aluminium, Eisen, Kupfer Silber und weitere elementare Metalle und Legierungen. Wenn Steine graviert werden sollen, wirkt die Erfindung besonders vorteilhaft bei Steinen, die nicht geschichtet aufgebaut oder brüchig sind.The method is suitable for engraving a wide variety of subjects and fonts in various natural stones, ceramics or metals in the tomb art, sculpture and in the lettering industry. Used stones are, for example, sandstone, granite or gneiss, shell limestone porphyry, basalt, limestone, marble, syenite, andesite, Melaphyr, slate, greywacke, Kirtschevit, and any other in the Gravestones, sculpture and inscriptions used stones, as well Ceramics and metals such as bronze, brass, aluminum, iron, copper and silver other elemental metals and alloys. If stones are to be engraved, The invention is particularly advantageous for stones that are not stacked or are fragile.

Das Verhältnis zwischen Graviertiefe und Flüssigkeitsstrahldurchmesser ist bspw. immer grösser als 1 und kann mindestens 3, mindestens 5 oder mindestens 10, 15, 20 etc. betragen.The relationship between engraving depth and liquid jet diameter is, for example. always greater than 1 and can be at least 3, at least 5 or at least 10, 15, 20 etc. amount.

Beim Eingravieren von Schriften beträgt das Aspektverhältnis der entstehenden Gravur, also das Verhältnis zwischen der Tiefe der Strukturen und deren Breite beträgt bspw. mindestens 1:1, mindestens 3:2 oder sogar mindestens 2:1, 3:1 oder 4:1.When engraving fonts, the aspect ratio of the resulting Engraving, ie the relationship between the depth of the structures and their width is, for example, at least 1: 1, at least 3: 2 or even at least 2: 1, 3: 1 or 4: 1.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, den Flüssigkeitsstrahl aus einer flüssigen Komponente, bspw. Wasser und einem Abrasivmittel, bspw. scharfkantigen Natursand, aufzubauen. Der vor einer Düse, durch welche der Flüssigkeitsstrahl ausgestossen wird, herrschende Betriebsdruck ist je nach zu bearbeitendem Material markant kleiner als derjenige für das Wasserstrahlschneiden, bspw. zwischen 100 bar und 1000 bar oder zwischen 300 bar und 1000 bar für die Gravur von Stein oder zwischen ca. 1000 bar und 2500 bar für die Gravur von Metall. Generell hängt der Betriebsdruck von der Kompaktheit der zu bearbeitenden Materialien ab: Je spröder, körniger oder "schichtiger" das Material, desto kleiner ist der Betriebsdruck zu wählen. Bei sehr kompakten Materialien wie bspw. Metallen kann er theoretisch bis zu 3000 bar oder mehr betragen.Be particularly advantageous has been found, the liquid jet from a liquid component, for example. Water and an abrasive, for example. sharp-edged natural sand, build up. The front of a nozzle through which the Liquid jet is ejected, prevailing operating pressure is depending on working material significantly smaller than that for water jet cutting, For example, between 100 bar and 1000 bar or between 300 bar and 1000 bar for the Engraving of stone or between about 1000 bar and 2500 bar for the engraving of Metal. In general, the operating pressure depends on the compactness of the work to be processed Materials: The brittle, grainy or "layered" the material, the smaller it is to select the operating pressure. For very compact materials such as metals theoretically, it can be up to 3000 bar or more.

Auch die Verwendung von Abrasivmitteln ist aus der Technik des Wasserstrahlschneidens an sich bekannt. Durch die Beigabe von Abrasivmitteln entwickelt der Strahl eine enorme Schneidkraft und vermag fast alle Materialien zu trennen. Mittels abrasivem Wasserstrahlschneiden lassen sich bspw. nebst Naturstein Aluminium, CrNi-Stahl, Buntmetalle, Titan, hochlegierter Stahl, Thermo- und Duroplaste, Verbundmaterialien, Keramik, Glas, Waben- und Hohlkammer-Materialien und viele Sonder-Werkstoffe bearbeiten.Also the use of abrasives is from the technique of Water jet cutting known per se. By the addition of abrasives The jet develops an enormous cutting force and is capable of almost all materials separate. By means of abrasive water jet cutting, for example, in addition to natural stone Aluminum, stainless steel, non-ferrous metals, titanium, high-alloy steel, thermo-and Thermosets, composite materials, ceramics, glass, honeycomb and hollow chamber materials and many special materials edit.

Als Abrasivmittel kann feinkörniger Sand verwendet werden. Die minimale Härte der Partikel hängt von der Art des zu bearbeitenden Materials ab und beträgt bspw. mindestens 5 Mohs oder mindestens 7 Mohs und bspw. zwischen 7,5 und 8,5 Mohs. Die Körnung kann je nach Düsendurchmesser bspw. mindestens 30, mindestens 50 oder 60 Mesh oder mindestens 80 Mesh und bspw. maximal 120 Mesh betragen (Mesh: Anzahl Maschen eines Maschensiebs pro Zoll). Die Abrasivmittel können Metall- und Halbleiteroxide, -karbide oder -nitride als wesentliche Bestandteile beinhalten. Ein Beispiel für ein bewährtes und günstiges Abrasivmittel ist Granatsand, welcher Quarz, Eisen- und Aluminiumoxide sowie je nach dem weitere Metalloxide enthält.As abrasive fine-grained sand can be used. The minimum hardness The particle depends on the type of material to be processed and is, for example. at least 5 Mohs or at least 7 Mohs and, for example, between 7.5 and 8.5 Mohs. The grain size can, depending on the nozzle diameter, for example, at least 30, at least 50 or 60 mesh or at least 80 mesh and, for example, a maximum of 120 mesh (Mesh: number of stitches of a mesh screen per inch). The abrasives can Metal and semiconductor oxides, carbides or nitrides as essential components include. An example of a proven and inexpensive abrasive is Garnet sand, which quartz, iron and aluminum oxides and depending on the other Contains metal oxides.

Im Folgenden werden Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens anhand von Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Aufbau einer Vorrichtung zum Gravieren von Naturstein
Fig. 2 die Oberfläche eines Natursteins mit einem eingravierten Schriftzug.

Embodiments of the method according to the invention will be described below with reference to figures. Show it:

Fig. 1 shows a schematic structure of an apparatus for engraving natural stone
Fig. 2 shows the surface of a natural stone with an engraved lettering.

Die Vorrichtung von Figur 1 dient dem Eingravieren von Schriftzügen, Ornamenten oder Figuren in Naturstein 1. Der aus einer Fokussiereinheit 2 eines Gravierkopfes 3 austretende Flüssigkeitsstrahl 4 erzeugt rillenartige Vertiefungen 5 im Stein. Mittels NC-Steuerung und Servomotoren oder anderen Mitteln wird der Gravierkopf der Anlage entlang der X-, Y-, (entlang der Steinoberfläche; in der Figur dargestellt durch Pfeile) und ggf. der Z-Achse bewegt. In der Figur schematisch dargestellt ist eine zentrale Steuerungseinheit 8. Der Graviervorgang ist vergleichbar mit einem Plottvorgang. Die Graviertiefe kann durch die Geschwindigkeit der Bewegung in der X-Y-Ebene beeinflusst werden.The apparatus of Figure 1 is used for engraving lettering, ornaments or figures in natural stone 1. The emerging from a focusing unit 2 of an engraving head 3 liquid jet 4 generates groove-like depressions 5 in the stone. By means of NC control and servomotors or other means, the engraving head of the system is moved along the X, Y, (along the stone surface, represented by arrows in the figure) and possibly the Z axis. Shown schematically in the figure is a central control unit 8. The engraving process is comparable to a plotting operation. The engraving depth can be influenced by the speed of movement in the XY plane.

Die Fokussiereinheit besitzt bspw. eine Düse und ein Fokussierrohr.The focusing unit has, for example, a nozzle and a focusing tube.

Mit Hilfe einer Hochdruckpumpe 9 wird Wasser auf 300-2500 bar aufbereitet. Über einen flexiblen Hochdruckschlauch 10 wird das Druckwasser zum Gravierkopf 3 geleitet. Es können auch mehrere, bspw. synchron bewegte Gravierköpfe verwendet werden (nicht gezeichnet).With the help of a high-pressure pump 9 water is processed to 300-2500 bar. about a flexible high-pressure hose 10, the pressurized water to the engraving head. 3 directed. It can also several, for example. Synchronously moving Engraving used be (not drawn).

Im Gravierkopf 3 wir dem Wasserstrahl Abrasivmittel aus einem Abrasivmittel-Reservoir 11 zugeführt. Das Abrasivmittel kann ein konventioneller Granat- oder Olivinsand oder ein anderes, vergleichbares Mittel sein.In the engraving head 3 we the abrasive water abrasive from an abrasive reservoir 11 supplied. The abrasive can be a conventional garnet or Olivinsand or another comparable agent.

Der Flüssigkeitsstrahl aus Wasser und Abrasivmittel wird über das Fokussierrohr gebündelt und stösst als feiner Strahl von ca. 0,5 bis 1,2 mm kurz nach dem Austritt auf den Werkstoff. Die Folge ist ein gleichmässiges Gravieren in die Oberfläche, wobei die Graviertiefe mittels unterschiedlichen Maschinenparametern (Geschwindigkeit, Bündelung, Druck, Abrasivmitte-Konzentration etc.) verändert werden kann. Bei geeigneter Steuerung können anstelle von Schriften auch ganze 3D-Reliefbilder entstehen. The liquid jet of water and abrasive is through the Fokussierrohr bundles and pushes as a fine beam of about 0.5 to 1.2 mm shortly after exiting on the material. The result is even engraving in the surface, where the engraving depth using different machine parameters (Speed, bundling, pressure, Abrasivmitte concentration, etc.) changed can be. With suitable control, whole instead of fonts 3D relief images are created.

Beim Beginn einer neuen Gravurlinie wird vorzugsweise während einer Einstechzeit (typischerweise zwischen 0,1 s und 1,5) mit einem unter Umständen reduzierten Einstechdruck (beispielsweise um einen Faktor 1,1 bis 4 reduziert im Vergleich zum Gravierdruck) stillstehend verharrt, bis sich der Abrasivstrahl auf die gewünschte Tiefe eingefressen hat. Erst dann fährt man mit dem Graviervorschub und dem Gravierdruck der programmierten Linie entlang. Der Gravierdruck kann höher sein als der Einstechdruck, weil der Prozess des Einstechens viel heikler in Bezug auf Abplatzer und unkontrollierte Ausbrüche beim Material ist als beim Gravieren.At the beginning of a new engraving line is preferably during a piercing time (typically between 0.1 s and 1.5) with possibly reduced Piercing pressure (for example, reduced by a factor of 1.1 to 4 compared to Engraving pressure) remains stationary until the abrasive jet reaches the desired level Has deepened depth. Only then do you drive with the engraving feed and the Engraving pressure along the programmed line. The engraving pressure can be higher as the piercing pressure, because of the process of piercing much more delicate in terms of Chipping and uncontrolled breakouts in the material is as when engraving.

Falls die Breite der zu erzeugenden Linien oder Muster grösser ist als der Strahldurchmesser, wird der Strahl so oft parallel hin- und hergeführt, bis die im Verlauf des ganzen Gravierverfahrens durch den Strahl bearbeitete Fläche dem einzugravierenden Muster entspricht. Es kann aber sein, dass die jeweils nächste Parallelbahn um mehr als den Strahldurchmesser versetzt gewählt wird, damit der Strahl bei seinem Vortrieb im Material von beiden Seiten Widerstand hat. Beispielsweise wird die nächste Parallelbahn jeweils um ca. 0,07 bis 0,3 mm ― je nach zu bearbeitendem Material ― mehr als den Strahldurchmesser versetzt. Der Vorschub beträgt beispielsweise bei Stein zwischen 400 mm/min für sehr harten Stein und 2000 mm/min für weichere Gesteine. Bei Metallen nimmt er, ebenfalls je nach Härte und Gravurtiefe, Werte zwischen 200 mm/min und 5000 mm/min an.If the width of the lines or patterns to be created is greater than that Beam diameter, the beam is so often parallel back and forth until the im Course of the whole engraving process by the beam machined surface the pattern to be engraved. But it may be that the next one Parallel track is offset by more than the beam diameter, so that the Beam has resistance in its propulsion in the material from both sides. For example, the next parallel track will each be around 0.07 to 0.3 mm - each according to the material to be processed - more than the beam diameter offset. Of the For example, the feed rate for stone is between 400 mm / min for very hard Stone and 2000 mm / min for softer rocks. With metals he takes, also ever according to hardness and engraving depth, values between 200 mm / min and 5000 mm / min.

Eine Programmierung, bzw. Datenaufbereitung kann bspw. mit Hilfe eines CAD-Programmes erfolgen. In Fig. 1 ist schematisch ein Datenverarbeitungsgerät 14 gezeichnet, über welches die zentrale Steuereinheit mit Daten versorgt werden kann. Wenn eine Inschrift erzeugt werden soll, wird bspw. ein vektorisierter Schriftfont als Basisdatensatz verwendet. Der Schriftfont kann an technologische Besonderheiten oder Notwendigkeiten des Verfahrens angepasst sein. So kann bspw. bei eher brüchigen Natursteinen der Schriftfont so ausgebildet sein, dass sich im Innern der Buchstaben keine Inseln bilden, ähnlich einer Schablonenschrift Vgl. Fig. 2. A programming or data processing can be done, for example. With the help of a CAD program. In Fig. 1, a data processing device 14 is schematically drawn, via which the central control unit can be supplied with data. If an inscription is to be generated, for example, a vector font is used as the basic data record. The typeface can be adapted to technological features or necessities of the process. Thus, for example, in the case of rather brittle natural stones, the font may be designed so that no islands form inside the letters, similar to a stencil font cf. FIG. 2.

Ein mit dem erfindungsgemässen Verfahren herstellbares Produkt zeichnet sich dadurch aus, dass einem Naturstein oder vergleichbaren Material an der Oberfläche nicht durchgehende Vertiefungen beigebracht sind, die einen Schriftzug, ein (Relief-) Bild oder ein Ornament bilden. Schriftzüge und Ornamente weisen bspw. Vertiefungen mit einem Aspektverhältnis von mindestens 1:1, 3:2, 2:1, 3:1, 4:1 oder 5:1 auf.A product which can be produced by the process according to the invention is characterized characterized by having a natural stone or comparable material on the surface non-continuous depressions are taught that a lettering, a (relief) Make picture or an ornament. Lettering and ornaments have, for example. Wells with an aspect ratio of at least 1: 1, 3: 2, 2: 1, 3: 1, 4: 1 or 5: 1 up.

Zusammenfassend wird beim Verfahren zum Gravieren von Schriften, Bildern und Ornamenten in Stein wird ein gebündelter Flüssigkeitsstrahl auf eine Oberfläche des Steines gerichtet, und durch die Einwirkung des Flüssigkeitsstrahls am Auftreffpunkt Material abgetragen. Eine Gravur entsteht, wenn ein Gravierkopf mit einer den Flüssigkeitsstrahl ausstossenden Düse bspw. elektronisch gesteuert über die Oberfläche bewegt wird. Vorzugsweise besteht der Flüssigkeitsstrahl aus einer flüssigen Komponente und einem Abrasivmittel, bspw. mit den bereits vorstehend spezifizierten Eigenschaften.In summary, the method for engraving fonts, images and Ornaments in stone becomes a bundled jet of liquid on a surface of the stone Steines directed, and by the action of the liquid jet at the point of impact Material removed. An engraving is created when an engraving head with a Fluid jet ejecting nozzle, for example, electronically controlled via the Surface is moved. Preferably, the liquid jet consists of a liquid component and an abrasive, for example, with the already above specified properties.

Die obige Ausführungsform wurde am Beispiel ,gravieren in Naturstein' erklärt. Anstelle von Naturstein kann aber auch Metall oder Keramik gewählt werden, wobei der Abrasionsvorgang ähnlich abläuft. Wesentlich ist das Abtragen von substantiellen Mengen Materials und daraus folgend das Entstehen von Vertiefungen.The above embodiment was explained using the example 'engraving in natural stone'. Instead of natural stone but can also be selected metal or ceramic, wherein the abrasion process is similar. Essential is the removal of substantial quantities of material and, consequently, the emergence of Wells.

Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung können ergänzt werden durch eine zusätzliche Kontrolle der Gravurtiefe. Beispielsweise kann die Gravurtiefe durch das Datenverarbeitungsgerät 14 genau vorgegeben sein. Mit dem Gravierkopf zusammenwirkend ist dann eine Einrichtung zum Kontrollieren der aktuellen Tiefe (also bspw. der z-Position des aktuellen Strahlauftreffpunktes) vorgesehen. Dafür geeignete Einrichtungen sind an sich bekannt; sie können auf optischen Verfahren (Triangulationsverfahren, Interferenz- Laufzeitmessungs- oder Stereoskopiebasiert etc.) oder anderen Verfahren (Echolot etc.) beruhen. Die Steuerung setzt bspw. den Graviervorgang aus, sobald eine vordefinierte Tiefe erreicht ist.The inventive method and the inventive device can be supplemented by an additional control of the engraving depth. For example the engraving depth can be specified by the data processing device 14 exactly. Cooperating with the engraving head is then a means of controlling the current depth (eg the z-position of the current beam impact point) intended. Suitable facilities are known per se; they can optical methods (triangulation method, interference propagation time measurement or Stereoscopic based etc.) or other procedures (sonar etc.). The For example, control suspends the engraving process as soon as a predefined depth is reached is reached.

Es soll auch noch erwähnt werden, dass die vorstehend beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens nicht die einzig mögliche Ausführungsform ist. Bspw. kann als Flüssigkeit anstelle von Wasser auch eine andere Flüssigkeit verwendet werden. Ausserdem ist eine Programmierung mittels CAD-Software keine Notwendigkeit. Anstelle von an sich konventionellen Wasserstrahschneidemaschinen können auch andere Vorrichtungen verwendet werden, bspw. eigens konzipierte Graviermaschinen. Diese können bspw. vorsehen, dass mittels einer Benutzeroberfläche direkt Schriften ausgewählt, Grafiken entworfen oder eingelesen und Texte geschrieben oder geladen werden können. Auch eine manuelle Steuerung ist möglich, bspw. mittels geeigneter Kontrollhebel oder ― direkt am Computer ― mittels Computermaus, Tastatur, 'Touch Screen', Joystick oder Ähnlichem.It should also be mentioned that the above-described Embodiment of the inventive method is not the only possible Embodiment is. For example. can also be a liquid instead of water other liquid can be used. In addition, a programming using CAD software no need. Instead of conventional ones Water jet cutting machines can also use other devices be, for example, specially designed engraving machines. These can, for example, provide that by means of a user interface directly selected fonts, graphics can be designed or read and texts written or loaded. A manual control is possible, for example by means of suitable control lever or - directly at the computer - using a computer mouse, keyboard, 'touch screen', Joystick or similar.

Claims

Method for engraving fonts, pictures or ornaments in stone Ceramic or metal, wherein a bundled liquid jet (4) on a Surface of the element to be engraved (1) and directed by the Influence of the liquid jet (4) at the point of impact Material removed will, so do not engrave with the stone, the ceramics or the metal penetrating structures arises.

A method according to claim 1, characterized in that the liquid jet solids of grain size mesh 50 or contains finer than abrasive, wherein the solids are preferably sharp-edged.

A method according to claim 2, characterized in that the solids are sand particles.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid jet is ejected from a focusing unit with a nozzle, wherein before the nozzle an operating pressure between 100 bar and 1500 bar prevails.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid jet has a diameter of not more than 2 mm, preferably not more than 1.2 mm, and for example at least 0.5 mm.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that an engraving head (3) which generates the liquid jet is automatically and electronically controlled so as to be displaced above the surface in such a way as to produce a lettering, image or ornament.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the aspect ratio of the engraved recesses is at least 1: 1.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at the beginning of an engraving line the liquid jet is kept stationary for piercing with a reduced pressure until a sufficiently deep depression has formed.

Apparatus for engraving writings, pictures and ornaments in stone, Ceramic or metal, comprising an engraving head (3) with a Focusing unit from which a liquid jet (4) can be ejected, and a Device for moving the engraving head over a surface and programmed control means (8, 14) for controlling the movement of the Engraving head (3), wherein the control means are programmed so that they after triggering by a user the engraving head the process one of claims 1 to 8 can perform.

Stone, ceramic element or metal element, having an engraving, preparable by the method according to one of claims 1 to 8.