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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur direkten Herstellung von Matrizen zum Warmprägen von
Skalen aus Kunststoffen, wie Zelluloid od. dgl., für Lineale, Rechenschieber od. dgl. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und eine Hilfsschablone zur Durchführung des Verfahrens.
Die Herstellung der Massteilungen auf Rechenschiebern und Linealen durch Photographieren auf das mit einer lichtempfindlichen Schicht versehene Zelluloid wird nicht mehr durchgeführt, da die solcherart hergestellte
Beschriftung leicht verwischt werden kann.
Heute werden diese Massteilungen durch Prägen mittels die Teilstriche mit Hochrelief tragenden
Messingmatrizen hergestellt. In die zu bedruckenden Lineale od. dgl., welche entweder mit Zelluloidfolien beklebt sind oder zur Gänze aus Kunststoff bestehen, wird das Hochrelief der Matrize bei einer Temperatur von 80 bis
900C mit Hilfe einer elektro-pneumatischen Planpresse unter einem bis zu einem vorgegebenen Maximalwert stetig anwachsenden Druck eingepresst.
Die hiezu notwendigen Matrizen bestehen aus Weichmessing. Die Herstellung des Hochreliefs erfolgt durch
Kaltstanzen mittels einer stählernen Patrize, die ihrerseits durch Fräsen vermittels einer Pantograph-Fräsmaschine und anschliessendes Härten hergestellt werden.
Bei diesen bekannten Verfahren besteht die Matrize aus weichem, sich schnell abnutzenden Metall, deren
Herstellung Spezialwerkzeuge sowie viel Handarbeit erfordert. Die nach diesem Verfahren hergestellten Skalen od. dgl. weisen Längenunterschiede auf, welche zum Teil auf die ungenügende Genauigkeit des Fräs-Pantographen, die Formänderungen infolge der Härtung der Patrize und auf ungenaues Stanzen zurückzuführen sind. Bei
250 mm langen Skalen können diese Unterschiede in einem Bereich von 0, 2 bis 0, 3 mm liegen. Derart grosse
Unterschiede beeinflussen jedoch bei Mess- und Rechenskalen für technische Zwecke, insbesondere bei
Rechenschieberskalen, die Genauigkeit in unzulässiger Weise.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur direkten Herstellung von Matrizen zum Warmprägen von Skalen auf aus Kunststoff bestehenden Gegenständen vermeidet die Nachteile der bekannten Verfahren und besteht im wesentlichen darin, dass eine Metallplatte, vorzugsweise eine Platte aus Walzmessing, durch zahlreiche Erhitzungen mit darauffolgenden langsamen Abkühlungen einer Alterung unterzogen wird, dass bei Prägetemperatur die Skalenteilstriche auf einer Längenteilungsmaschine vorangerissen werden, dass dann bei
Raumtemperatur durch einen eine die Skalenteilstriche im Hochrelief tragende Hilfsschablone abtastenden
Fräspantograph die Skalenteilstriche im Relief gefräst werden,
dass darauffolgend durch Feinbearbeitung des
Reliefs die Lage jedes einem Skalenteilstrich entsprechenden Reliefsteges in bezug auf die Lage des ihm zugeordneten vorangerissenen Skalenteilstriches korrigiert wird und dass vorzugsweise die fertige Metallplatte hartverchromt wird, wobei eine Chromschicht von nicht mehr als 1 bis 2 mm abgeschieden wird.
Durch das Voranreissen der Teilstriche auf der auf Prägetemperatur erwärmten Platte, liegen diese Teilstriche mit Tausendstel-Millimeter-Genauigkeit auf ihren vorbestimmten Stellen, ohne dass eine Korrektur erforderlich ist. Durch das Grobfräsen mittels des eine Hilfsschablone abtastenden Fräspantographen wird der Hauptanteil des zu entfernenden Metalls entfernt, so dass das Feinfräsen, welches zweckmässig unter einem Messmikroskop erfolgt, nur mehr einen geringen Arbeitsaufwand erfordert und auf die Lagekorrektur der Reliefstege beschränkt ist. Auf diese Weise kann bei einer 250 mm langen Skala ein Fehler von etwa 0, 3 mm korrigiert werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens umfasst eine Längenteilungsmaschine und besteht gemäss der Erfindung darin, dass auf dem Tisch der Längenteilungsmaschine über einer wärmeisolierenden Platte eine mit elektrischen Heisswiderständen versehene Platte angeordnet ist, auf der sich die Metallplatte beim Voranreissen befindet.
Die vom Fräspantographen beim Grobfräsen des Reliefs abgetastete Hilfsschablone besteht erfindungsgemäss darin, dass die Skalenteilstriche auf der Hilfsschablone aus Walzaluminium im Vergrösserungsmassstab von 3 : l bis 10 : l angebracht sind.
Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. In diesen zeigt Fig. l eine Längenteilungsmaschine zum Warmvoranreissen der Skalenteilung auf einer vorbereiteten Metallplatte, Fig. 2 schematisch eine Pantographen-Anordnung in Draufsicht zum Fräsen und Nachbearbeiten der Skalenteilstrichreliefs und Fig. 3 im Blickfeld eines Mikroskops die genau nachgefrästen Skalenteilstrichflanken.
Zur Herstellung der Matrize dient eine hartgewalzte Metallplatte aus Messing mit erhöhtem Kupfergehalt (z. B. 63%), die auf Fertigmasse feingehobelt und deren Arbeitsseite plangeschliffen und spiegelfein nachgeschliffen wird.
Vor dem Abhobeln und Schleifen wird die Metallplatte --1--, um einer späteren Formänderung vorzubeugen, einer Entspannungs- und Alterungs-Warmbehandlung unterzogen, die darin besteht, dass die Metallplatte zunächst für 16 h in einen auf eine Temperatur von etwa 550 C eingestellten Ofen eingebracht wird. Anschliessend erfolgt eine Abkühlung auf 20 bis 240C während 8 h. Praktisch wird dieser Vorgang 15 bis 20 mal wiederholt.
Ein mit einer Reihe feiner Merkzeichen alle 5 h vorgenommener dilatometrischer Versuch im Bereich der Metallplatte, wo die Skalenteilung eingefräst werden soll, muss ergeben, dass die unter den Bedingungen der zu erfolgenden Voranreissung erwärmte und luftgekühlte Platte in ihrer Gesamtlänge im Verlaufe von zweckmässig zehn Versuchen dieser Art dimensionsbeständig ist, d. h. sich die Abstände zwischen
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den Merkzeichen praktisch nicht ändern. Dann kann die Platte als materialentspannt und insbesondere in ihrer Länge als stabil angesehen werden und ist für eine Weiterbearbeitung geeignet. Eine derart vorbehandelte Platte wird bei einer Erwärmung im Zuge der weiteren Bearbeitung keine bleibende Formänderung mehr erfahren, zufolge welcher sich die Abstände zwischen den Teilstrichen verändern.
Auf der in dieser Weise vorbehandelten Metallplatte-l--werden sodann die Teilstriche der verschiedenen Skalen mittels eines am beweglichen Arm--3--einer Längenteilungsmaschine befestigten Anreissmessers--2--mit einer Genauigkeit von einem Tausendstel-Millimeter vorangerissen.
Zum Zwecke des Voranreissens wird die Metallplatte-l-auf eine metallische heizbare Platte-4gelegt, die im Innern elektrische Heizwiderstände-5-aus gleichförmig verteilten Drahtwendeln besitzt, die gegen die Platte --4-- durch Asbestplatten isoliert, und durch ein Kabel-6-am Netz angeschlossen sind.
Eine weitere wärmeisolierende Platte--8--trennt die Bodenfläche der Platte--4--von einem verschiebbaren Tisch--7--der Längenteilungsmaschine, deren Vorschubbewegung durch einen Pfeil angedeutet ist. Mittels der Heizwiderstände --5-- wird die Platte --4-- erwärmt und auf der durch das Thermometer --9-- laufend angezeigten Temperatur von 860C gehalten. Die Heizvorrichtung kann in an sich bekannter Weise durch Thermostaten weiter verbessert werden. Versuche mit Oberflächenthermometer haben gezeigt, dass die Metallplatte--l--auf diese Weise auf einer Temperatur von 85 bis 86 C verbleibt.
Das Voranreissen der Teilstriche auf der Metallplatte-l--erfolgt bei einer Temperatur von 86 C, die der
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Arbeitstemperatur, so dass die durch die Maschine eingestellten Abstände zwischen den voranzureissenden Teilstrichen der Skala bei normaler Arbeitstemperatur, welche im allgemeinen der Umgebungstemperatur entspricht, gelten. Dies ist insbesondere bei Rechenschieberskalen von Bedeutung, bei welchen die Abstände zwischen den aufeinanderfolgenden Teilstrichen einer Skala logarithmisch mit einer Genauigkeit von Tausendstel-Millimeter berechnet werden.
Die Metallplatte--l--mit den vorangerissenen Teilstrichen sämtlicher auf dem Rechenschieber gleichzeitig aufzudruckender Skalen wird im Hochrelief bei normaler Umgebungstemperatur gefräst, wodurch eine Druck- bzw. Prägematrize entsteht. Hiez dient ein mechanischer Fräspantograph --10--, welcher eine Arbeitsgenauigkeit von einem Zehntel-Millimeter aufweist.
Für die Pantographenarbeit wird eine metallische Hilfsschablone--II-aus Walzaluminium verwendet, auf der im Hochrelief die wiederzugebenden Teilstriche sowie zusätzliche Zeichen vorgesehen sind. Die
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Anschlussenden einige zusätzliche Teilstriche aufweisen.
Die zusätzlichen Zeichen, die aus Ziffern und Buchstaben bestehen, können aus einer thermoplastischen Masse, beispielsweise auf Basis von Polyacrylaten, durch Giessen in Aluminiumkokillen hergestellt werden. Sie werden neben den zu berechnenden Skalen in zu diesem Zweck gefräste Nuten der Aluminiumschablone eingesetzt.
Für das Fräsen der Metallplatte--l--wird der Pantograph auf einen Verkleinerungsmassstab 1 : 5 eingestellt, welcher Massstab jedoch unter Berücksichtigung der bei der Abkühlung der Matrize von der Voranreiss-Temperatur von 860C auf die normale Frästemperatur von 240C auftretenden Schrumpfung am Reduzierarm des Pantographen korrigiert wird.
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--13-- einer- im Hochrelief eingefräst.
Auf die gleiche Weise erfolgt das Fräsen der zusätzlichen Zeichen und der Skalenabschnitte der weiteren Teilstücke der Hilfsschablone, wobei nach Fräsen der dem einen Teil der Hilfsschablone zugeordneten Teilstriche, dieser Hilfsschablonenteil gegen den nächstfolgenden ausgetauscht wird.
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Hochreliefs in bezug auf eine vorgegebene Reliefbreite und symmetrische Lage des Hochreliefs jedes Skalenteilstriches zu den ihm jeweils zugeordneten vorangerissenen Teilstrich-b, c--usw. (Fig. 3).
Alle auf diese Weise im Hochrelief endbearbeiteten Teilstriche befinden sich mit Tausendstel-Millimeter-Genauigkeit an den Stellen der mit Hilfe der Längenteilungsmaschine vorangerissenen Teilstriche.
Nach dem Feinfräsen der Metallplatte-l-wird diese, vorzugsweise lediglich deren Arbeitsfläche, mit einer nicht mehr als 2 mm starken Chromschicht versehen. Diese Hartverchromung erhöht die Verschleissfestigkeit der aus hartgewalztem Messing hergestellten Metallplatte-l-um das Vierfache gegenüber einer nicht verchromten Matrize. Die verchromte Metallplatte--l-dient zum Prägen der Skalen
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stetigthermoplastisches Material dienen, wobei dann die diesem Material entsprechende optimale Arbeitstemperatur und optimaler Arbeitsdruck berücksichtigt werden muss. Ferner muss dann auch dafür Sorge getragen sein, dass beim Voranreissen der Teilstriche sich die Matrize auf derselben Temperatur befindet wie beim Drucken oder Prägen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur direkten Herstellung von Matrizen zum Warmprägen von Skalen auf aus Kunststoff bestehenden Gegenständen, dadurch g e kennzeich n. e t, dass eine Metallplatte (1), vorzugsweise aus Walzmessing, durch zahlreiche Erhitzungen mit darauffolgenden langsamen Abkühlungen einer Alterung unterzogen wird, dass bei Prägetemperatur die Skalenteilstriche mit Hilfe einer Längenteilungsmaschine vorangerissen werden, dass dann bei Raumtemperatur durch einen eine die Skalenteilstriche mit Hochrelief tragende Hilfsschablone (11) abtastenden Fräspantograph die Skalenteilstriche im Relief gefräst werden, dass darauffolgend durch Feinbearbeitung des Reliefs die Lage jedes einem Skalenteilstrich entsprechenden Reliefsteges in bezug auf die Lage des ihm zugeordneten,
vorangerissenen Skalenteilstriches korrigiert wird und dass vorzugsweise die fertige Metallplatte (1) hartverchromt wird, wobei eine Chromschicht von höchstens 1 bis 2 mm entsteht.
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