Vorrichtung zum Bohren von Uhrenbestandteilen mittels Laserstrahlung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bohren von Uhrenbestandteilen, insbesondere Uhrensteinen, mittels Laserstrahlung, mit einem Revolver, der mehrere zur Aufnahme von Bestandteilen bestimmte Spannvorrichtungen aufweist, die schrittweise in eine Ladestation, eine Bohrstation und eine Entladestation fortschaltbar sind. Vorrichtungen dieser Art sind bekannt für das klassische mechanische Bohren von Uhrensteinen. Sie müssen jedoch zum Bohren von Uhrenbestandteilen, insbesondere Uhrensteinen, mittels Laserstrahlung mit einer dieser Bearbeitungsart angepassten Steuerschaltung versehen werden.
Bei einer bekannten Anordnung dieser Art (schweizerische Patentschrift Nr. 309 262) erfolgt die Steuerung des Rcvolvers mechanisch mittels einer Nockenwelle.
Jede Anderung der Bearbeitungsbedingungen bedingt eine Änderung der Nockenwelle und somit eine erhebliche Standzeit der Maschine und kann nur durch Fachpersonal ausgeführt werden.
Eine weitere bekannte Maschine zum Bohren von Uhrensteinen (schweizerische Patentschrift Nr. 366 232) wird ebenfalls mechanisch mittels einer Nockenwelle gesteuert. Es ist zwar eine elektrische tAberwachungs- und Alarmvorrichtung vorgesehen, die aber nur im Störungsfalle eingreift und normalerweise keinen Einfluss auf die Maschinensteuerung hat. Auch in diesem Falle ergeben sich die oben erwähnten Nachteile.
Es ist auch bekannt, Uhrensteine mittels Laserstrahlung zu bohren (zum Beispiel französische Patentschrift Nr. 1382 275). Es sind jedoch keine Automaten bekannt, die sich ohne weiteres zur Durchführung von Bohrarbeiten mittels Laserimpulsen eignen.
Eine rein mechanische Steuerung ist jedenfalls ausgeschlossen, weil das Lasergerät in jedem Falle elektrisch gesteuert werden muss. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere Uhrensteine vorzugsweise mittels mehrerer aufeinanderfolgender Laserimpulse gebohrt werden, wobei die Impulszahl je nach Grösse oder Art der zu erstellenden Bohrung variiert. Es genügt daher nicht oder führt jedenfalls zu keiner wirtschaftlichen Arbeitsweise, wenn eine Steuerung der Maschine nach einem durch Drehung einer Nockenwelle fest vorgegebenen Programm erfolgt, weil eine stark unterschiedliche Bearbeitungszeit je nach der erforderlichen Zahl von Laserimpulsen vorgewählt werden soll. Es ist beim Bohren mittels Laçerimpulsen erforderlich, Gewissheit darüber zu haben, dass die Laserimpulse auch wirklich ausgelöst worden sind und auf das Werkstück gewirkt haben.
Diese besonderen Aufgaben werden nun gemäss vorliegender Erfindung gelöst durch eine elektrische, sowohl durch den Laserimpulsen entsprechende als auch durch die Revolverstellung charakterisierende elektrische Eingangsimpulse steuerbare Schaltung zur zyklischen Steuerung des Bohr- und Ladevorgangs. Die Steuerung erfolgt daher nicht mehr in der bekannten Weise starr von einer Nockenwelle aus, sondern elektrisch in Abhängigkeit von der erreichten Stellung des Revolvers bzw. von der Impulsabgabe durch das Lasergerät. Es ist dabei möglich, mittels eines Zählers bestimmte Impulszahlen auszuzählen und nach ihrer Abgabe den Zyklus des Automaten weiterlaufen zu lassen. Durch Einstellen des Zählers lässt sich das Programm sehr einfach abändern.
Unbekümmert um die Dauer einzelner Vorgänge des Bearbeitungsprogramms kann dasselbe in allen Fällen ohne unnötige Wartezeiten durchlaufen. Da die Steuerung unter anderem durch Laserimpulse entsprechende Ein gangsimpulve erfolgt, ist Gewähr dafür geboten, dass das Programm immer erst weiterläuft, wenn die Bearbeitung durch Laserimpulse wirklich erfolgt ist.
Im folgenden ist die Erfindung anhand einer Vorrichtung zum Bohren von Uhrensteinen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine teilweise schematische Seitenansicht der Vorrichtung.
Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Spannzange der Vorrichtung.
Fig. 3 und 4 zeigen die Ladestation der Vorrichtung, und
Fig. 5 ist ein Blockschema der elektrischen Ausrüstung der Vorrichtung.
In einem in Fig. 1 nur teilweise dargestellten Gehäuse 1 befindet sich der Laserstab mit der Blitzbeleuchtung, die von einem in Fig. 5 dargestellten Speisegerät 2 mit den erforderlichen Hochspannungsimpulsen vorwählbarer Energie gespeist werden kann. Die Laserstrahlung tritt am unteren Ende des Gehäuses 1 durch ein Fenster in einen in einem Träger 3 drehbar gelagerten Tubus 4 ein, der über einen Riemen 5 von einem nicht dargestellten Motor kontinuierlich angetrieben werden kann. Am oberen Ende des Tubus 4 ist eine gezahnte Scheibe 6 aus ferromagnetischem Material befestigt, deren Rand in den Luftspalt eines magnetischen Impulsgebers 7 greift. Die nicht Gegenstand des vorliegenden Patentes bildende Laseroptik befindet sich am unteren Ende des Tubus 4.
Es sei lediglich er währt, dass diese Optik im allgemeinen eine leichte radiale Versetzung der optischen Achse der Laserstrahlung gegenüber der mechanischen Drehachse des Tubus 4 bewirkt, so dass sich der Fokus der Laserstrahlung auf einem Kreis von vorwählbarem Radius um die geometrische Achse des Tubus 4 bewegt.
Vor dem Austrittsende des Tubus 4 befindet sich ein achtteiliger Revolver 8, der mittels einer horizontal angeordneten Welle in einer Montageplatte 9 drehbar gelagert ist. Über eine Rutschkupplung oder eine magnetische Kupplung wirkt auf den Revolver 8 ständig ein Drehmoment im Uhrzeigersinn, so dass der Revolver in diesem Drehsinn fortgeschaltet wird, wenn seine Verklinkung in später beschriebener Weise ausgelöst wird.
Der Revolverkörper weist acht Vorsprünge 10 auf.
Radiale Bohrungen ]1 des Revolverkörpers durchsetzen die Vorsprünge 10 nur teilweise, so dass in diese Bohrungen eingesetzte Spannhülsen 12 an der in Fortschaltrichtung vorne liegenden Seite der Vorsprünge 10 seitlich über dieselben vorstehen, wie insbesondere Fig. 2 zeigt. Die Hülsen 1 2 sind am äusseren Ende mit einem Spannkonus 13 versehen, in welchen der entsprechende Konus 14 einer Spannzange 15 greift. Das hintere Ende jeder Spannzange sitzt spielfrei in einem verjüngten Ende der Bohrung 11 und ist darin fest verschraubt oder verstiftet. Die Spannzangen sitzen somit radial unbeweglich im Revolverkörper 8.
Auf jede Spannhülse 12 wirkt eine Druckfeder 16 und hält die Spannhülse 12 in der in Fig. 2 dargestellten äusseren Spannstellung, in welcher die darin sitzende Spannzange 15 gespannt ist und einen in ihrer Aufnahme 17 befindlichen Uhrenstein festhält.
Die koaxial zum Tubus 4 stehende Spannhülse 12 liegt mit dem frei aus dem Vorsprung 10 vorstehenden Teil gegen die Stirnfläche einer Verriegelungsklinke 18 an, die an der Montageplatte 9 schwenkbar gelagert ist.
Sie befindet sich normalerweise unter der Wirkung einer Feder 19 in der dargestellten Verriegelungslage und bestimmt damit nicht nur sehr genau die Lage der gegen sie anliegenden Spannhülse 12 und der darin befindlichen Spannzange 15, sondern zugleich des ganzen Revolvers 8. Durch Erregung eines Elektromagneten 20 kann die Verriegelungsklinke 18 zwecks Fortschaltung des Revolvers 8 ausgerückt werden. Der Elektromagnet 20 und die Feder 19 können vorzugsweise auf der Rückseite der Montageplatte 9 angeordnet sein.
Gegenüber der Klinke 18 um 900 versetzt ist ein der Klinke 18 ähnlicher Betätigungshebel 21 auf der Montageplatte 9 schwenkbar gelagert. Die Ruhestellung dieses Hebels ist so gewählt, dass die Spannzangen und die Vorsprünge 10 unter dem Hebel 21 durchlaufen können. Der Hebel ist so angeordnet, dass sein freies Ende nur über dem aus dem Vorsprung 10 vorstehenden Teil der Spannhülse 12 liegt, so dass durch Schwenkung des Betätigungshebels 2 ] im Gegenuhrzeigersinn die Spannhülse 12 entgegen dem Druck der Feder 16 nach innen verschoben werden kann. Diese Bewegung kann durch einen Elektromagneten 22 gesteuert werden, der ebenfalls auf der Rückseite der Montageplatte 9 angeordnet sein kann.
Auf der Vorderseite der Montageplatte 9 ist vor der durch den Hebel 21 lösbaren Spannzange eine nicht dargestellte Auffangvorrichtung für ausgeworfene Uhrensteine vorgesehen.
Gegenüber dem Betätigungshebel 21 um weitere 45 " verschoben ist ein gleichartiger Betätigungshebel 23 vorgesehen, der durch einen Elektromagneten 24 betätigt werden kann. Er wirkt in gleicher Weise auf die Spannhülse 12 in seinem Bereich, um die zugeordnete Spannzange zu öffnen und das Einsetzen eines neuen unbearbeiteten Uhrensteins zu gestatten. Die Ladestation zum Einsetzen des Uhrensteins, die auch in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, weist einen Eintrittskanal 25 für Uhrcnsteine S auf. Die Uhrensteine treten aus einem nicht dargestellten Fördervibrator durch diesen Kanal ein. Quer zu diesem Eintrittskanal 25 liegt ein Ladekanal 26 in welchem ein Ladestössel 27 längsbeweglich angeordnet ist.
Wie Fig. 1 zeigt, kann dieser Stössel 27 vom Tauchanker eines Elektromagneten 28 über eine Feder 29 angetrieben werden. Gegenüber der Ein;ijttss!elle des Kanals 25 in den Ladekanal 26 ist in der Wandung des Kanals 26 ein Schlitz 30 vor gesehcn, der gebildet wird durch ein flache Nut 31 in einem Unterteil 32 der Ladestation. Dieser Kanal 31 wird von einem nur in Fig. 3 dargestellten Deckel 33 verschlos-en, dessen eine Kantenfläche die eine Begrenzung des Ladekanals 26 bildet. Der Kanal 3 1 steht mit einer Vakuumquelle in Verbindung. Der Eintrittskanal 25 kann auf eine beliebige gewünschte Länge mit einem leicht entfcrnbaren Deckel abgeschlossen werden.
In jeder Bohrung 11 mündet unterhalb der Spannhülse 12 eine Querbohrung 34, die an der in Fig. 1 vorne liegenden, zugänglichen Stirnseite des Revolverkörpers mündet. Über dieser Stirnseite des Revolverkörpers liegt eine ringförmige deckelartige Kammer 35, die über eine nicht dargestellte Leitung mit einer Druckluftquelle in Verbindung steht. Die Kammer ist auf der vorstehenden Achse des Revolverkörpers drehbar gelagert und damit zentriert.
Eine wegschwenkbare Blattfeder 36 sichert die Kammer 35 gegen axiale Verschiebung und drückt ihre Innenseite gegen die Stirnfläche des Revolverko rpers. Im Bereiche der Entladestation, d. h. im Bereiche der in Fig. 1 horizontal nach rechts gerichteten Spannzange, weist die Kammer 35 eine Öffnung 37 mit einem sie umgebenden Dichtungsring 38 auf, welche Öffnung mit der vor ihr liegenden Querbohrung praktisch dicht in Verbindung steht. Es gelangt somit aus der Kammer 35 durch die Öffnung 37 und die Bohrung 34 Druckluft in jede in die Entladestation gelandende Bohrung 11, welche Druckluft durch die Schlitze der Spannzange in dieselbe eintreten und nach dem Öffnen der Spannzange den darin befind lichen Uhrenstein in den oben erwähnten Behälter ausblasen.
Zugleich werden eventuell in der Zange ver bliebene Verunreinigungen und Rückstände ausgeblasen.
Zwischen der Ladestation und der unter dem Tubus 4 befindlichen Bohrstation kann an einer beliebigen Stelle ein Anwesenheitsprüfgerät 39 vorgesehen sein, welches festzustellen hat, ob sich in der vor ihm befindlichen Spannzange ein Uhrenstein befinde und welches beim Fehlen eines Uhrensteins entweder die Lasereinrichtung für den nächsten Bohrvorgang sperrt oder aber die Anlage vollständig stillegt und einen Alarm auslöst.
Zwischen der Bohrstelle und der Entladestelle kann ein Prüfgerät 40 vorgesehen sein, welches die bearbeiteten Uhrensteine prüft und bei auftretenden Mängeln die Anlage stillsetzen und einen Alarm auslösen kann.
Die bisher beschriebene Anlage wird durch die elektrische Schaltung nach einem vorbestimmten Zyklus automatisch gesteuert. Wie bereits erwähnt, greift die Zahnscheibe 6 mit ihrem gezahnten Rand in den Luftspalt eines magnetischen Impulsgebers 7, welcher bei Drehung der Scheibe 6 entsprechend dem Durchlauf der Zähne Impulse abgibt. Die Scheibe 6 weist eine durch möglichst viele Zahlen teilbare Zahl von Zähnen, beispielsweise 24 oder 36 Zähne auf. Die vom Impulsgeber 7 ausgehenden Impulse werden in einem Verstärker 41 verstärkt und gelangen in einen Impulsteiler 42.
Die Ausgangsimpulse dieses Impulsteilers gelangen zu einem Tor 43, das über eine Leitung 44 steuerbar ist und welches in geöffnetem Zustand die empfangenen Impulse an das Speisegerät 2 weiterleitet, welches seinerseits die Blitzröhre 45 des Lasergerätes 1 mit entsprechenden liochspannungsimpulsen speist. Das Licht der Blitzröhre 45 wirkt auf eine Photodiode 46 oder ein entsprechendes lichtempfindliches Schaltelement, welches über einen Verstärker und Impulsformer 47 für jeden Laserimpuls einen Eingangsimpuls an einem Impulszähler 48 überträgt. Dieser Impulszähler weist drei Einheiten oder Stufen 48a-48c auf, jede der Zählerstufen 48a-48c wirkt über einen Zwischenausgang auf ein zugeordnetes Steuergerät 49a, 49b bzw. 49c zur Vorwahl der Impulsintensität.
Die Ausgänge der Steuergeräte 49a-49c wirken über eine gemeinsame Steuerverbindung 50 auf einen Eingang des Speisegerätes 2 zur Steuerung der von diesem Gerät an die Blitzröhre 45 abgegebenen Hochspannung und somit der Intensität oder Energie des Impulses. Der Zähler 48 weist an der Stufe 48c einen Endausgang 51 auf, der über eine Leitung 52 die Rückstellung aller Zählerstufen in die Ausgangsposition steuert. Der Ausgang ist ferner mit dem einen Eingang eines bistabilen Multivibrators 53 verbunden, dessen Ausgang über die Leitung 44 das Tor 43 steuert. Der Ausgang 51 wirkt schliesslich über einen monostabilen Multivibrator 54 und einen Verstärker 55 auf den Elektromagneten 20 der Verriegelungsklinke 18.
Die Verriegelungsklinke 18 ist selbst als Kontakt eines Steuerschalters ausgebildet. Diese Klinke ist vom übrigen Gerät elektrisch isoliert angeordnet und ist mit einem zweiten Eingang des bistabilen Multivibrators 53, dem Eingang eines monostabilen Multivibrators 56 und dem Eingang einer Verzögerungsschaltung 57 verbunden. Der monortabile Multivibrator 56 wirkt über einen Verstärker 58 auf die beiden Elektromagnete 22 und 24, welche zum Öffnen der Spannzangen in der Entladestation bzw. Ladestation dienen. Durch die Verzögerungsschaltung 57 gelangen die Impulse mit einer bestimmten einstellbaren Verzögerung zu einem monostabilen Multivibrator 59, dessen Ausgangsimpulse über einen Verstärker 60 auf den Elektromagneten 28 der Ladestation wirken.
Der automatische Arbeitszyklus der dargestellten Vorrichtung läuft wie folgt ab: Während der Bearbeitung eines in der Bohrstation befindlichen Steines ist das Tor 43 geöffnet und lässt Steuerimpulse an das Speisegerät 2 durchtreten, welches durch jeden Steuerimpuls zur Abgabe eines Hochspannungsstosses an die Blitzröhre 45 gesteuert wird. Der Geber 7 gibt pro Umdrehung des Tubus 4 eine Anzahl von Impulsen ab, die der Zähnezahl der Scheibe 6 entspricht, beispielsweise 24 Impulse. Diese Zahl wird nun durch Einstellung des Impulsteilers auf ein entsprechendes Teilungsverhältnis auf die gewünschte Zahl herabgesetzt, wobei im allgemeinen je nach Grösse der zu erstellenden Bohrung und Dicke des zu bohrenden Uhrensteins drei bis acht Impulse pro Umdrehung abgegeben werden.
Entsprechend der Anzahl tatsächlich aufgetretener Laserimpulse gelangen Zählimpulse von der Photodiode 46 über den Verstärker 47 an den Eingang des Zählers 48. Dieser Zähler ist so ausgebildet, dass jede Zählstufe 48a-48c für sich als Vorwahlzähler ausgebildet ist, d. h. die auszuzählende Anzahl impulse pro Zähler werden voreingestellt. Im allgemeinen werden die eingestellten Impulszahlen der Zahl von pro Umdrehung auftretenden Laserimpulsen entsprechen oder ein ganzzahliges Vielfaches dieser Anzahl betragen, so dass je eine Zählerstufe für eine ganze Anzahl von Umdrehungen der Laseroptik im Tubus 4 wirksam ist. im vorliegenden Fall ist angenommen, dass die eingehenden Impulse nacheinander von den Zählerstufen 48a-48c ausgezählt werden, d. h.
dass jede Stufe wirksam wird, wenn die vorangehende in die Stellung gelangt, die der dort eingestellten vorgewählten Zahl entspricht. Es wird weiter angenommen, dass jede der Stufen 48a-48c das zugeordnete Steuergerät 49a-49c wirksam werden lässt, solange in der entsprechenden Zählerstufe Impulse eingezählt werden.
Die Zählerstufe 48a und das zugeordnete Steuergerät 49a sind also beispielsweise während einer ersten eingestellten Zahl von 8 Impulsen, die Zählerstufe 48b und das zugeordnete Steuergerät 49b während einer weiteren Anzahl von 8 Impulsen und die Zählerstufe 48c und das zugeordnete Steuergerät 49c während einer letzten Anzahl von 8 Impulsen wirksam, wenn zur Erstellung einer Bohrung total 24 Impulse benötigt werden. Selbstverständlich kann aber die totale Impulszahl und die Aufteilung derselben auf die verschiedenen Zählerstufen eine andere sein. Je nach der Einstellung der Steuergeräte 49a-49c können nun die Intensitäten der auftretenden Impulsserien abgestuft werden, wobei im allgemeinen mit verhältnismässig schwachen Impulsen begonnen wird, während gegen das Ende der Bearbeitung Impulse höherer Energie ausgelöst werden.
Wenn die letzte Zählerstufe 48c in die der voreingestellten Zahl entsprechende Stellung gelaufen ist, wird über den Endausgang 51 ein Impuls abgegeben, welcher den bistabilen Multivibrator 53 umsteuert, der über die Leitung 44 das Tor 43 schliesst, so dass keine Steuerimpulse mehr an das Speisegerät 2 abgegeben werden. Damit ist die Bearbeitung mit Laserimpulsen beendet. Gleichzeitig gelangt ein Rückstellimpuls über die Leitung 52 an alle Zählerstufen, die somit in ihre Ausgangspositionen gelangen. Der Endausgang 51 gibt schliesslich über den monostabilen Multivibrator 54 und den Verstärker 55 einen auf die gewünschte Dauer etn- gestellten Impuls an den Elektromagneten 20 ab, wodurch die Verriegelungsklinke 18 ausgerückt wird. Das ständig auf den Revolver 8 wirkende Antriebsdrehmoment im Uhrzeigersinn bewirkt sogleich eine Fortschaltung des Revolvers.
Die Dauer des auf den Magneten 20 wirkenden Impulses ist so eingestellt, dass die Verriegelungklinke 18 bereits wieder wirksam wird, wenn die nächste Spannhülse 12 gegen dieselbe anläuft, so dass der Revolver stets um l/8 einer Umdrehung fortgeschaltet wird. Damit ist bereits ein neuer Uhrenstein in die Bearbeitungsstation gelangt, so dass die Bearbeitung beginnen kann. Dieser Beginn wird ausgelöst durch Schliessen eines Steuerstromkreises beim Anlaufen der Spannhülse 12 gegen die elektrisch isoliert angeordnete Verriegelungsklinke 18, wodurch ein Steuerimpuls an den zweiten Eingang des bistabilen Multivibrators 53 abgegeben wird. Dadurch kippt derselbe in seine frühere Stellung zurück und öffnet das Tor 43, so dass die Steuerimpulse wieder an das Speisegerät 2 durchtreten können, um Laserimpulse auszulösen.
Durch das Schliessen des über die Verriegelungsklinke 18 führenden Stromkreises werden über den monostabilen Multivibrator 56 und den Verstärker 58 die beiden Magnete 22 und 24 während einer bestimmten Zeit erregt, wodurch die Hebel 21 und 23 die Spannhülsen 12 in der Entladestellung und Ladestellung zurückschieben und ein Öffnen der Spannzangen bewirken. In der Entladestellung wird hierbei der bearbeitete Uhrenstein in der oben beschriebenen Weise in den Sammelbehälter ausgeblasen. Über die Verzöge rungsschaltung 57, den monostabilen Multivibrator 59 und den Verstärker 60 wird der Elektromagnet 28 mit einer gewissen Verzögerung erregt und schiebt über die Feder 29 den Stössel 27 nach vorne, wobei dieser den im Ladekanal 26 befindlichen Uhrenstein erfasst und in die davor liegende geöffnete Spannzange einsetzt und in derselben vorderhand sichert.
Die beiden monostabilen Multivibratoren 56 und 59 sind so eingestellt, dass nun vorerst die Elektromagnete 22 und 24 entregt werden, so dass die Spannzangen in der Entladestation und in der Ladestation geschlossen werden. Etwas später wird auch der Elektromagnet 28 entregt und lässt den Stössel 27 in die dargestellte Ruhestellung zurückgleiten.
Durch das am Schlitz 30 wirkende Vakuum wird sogleich ein neuer Uhrenstein in den Ladekanal angesogen und dort in der gewünschten Lage festgehalten.
Die soeben beschriebenen Entlade- und Ladevorgänge sind beendet, bevor alle Zählerstufen 48a-48c in der oben beschriebenen Weise wieder in ihre Endstellungen gelaufen sind, so dass bei der etwas später erfolgenden Beendigung der Bearbeitung alles für die nächste Fortschaltung vorbereitet ist, die jetzt durch den Aus gangsimpuls über die Leitung 51 in der beschriebenen Weise ausgelöst wird.
Verschiedene Einzelheiten des mechanischen und elektrischen Teils der Anlage können etwas anders ausgebildet werden. Anstelle eines Revolvers mit radial stehenden Spannzangen könnte gegebenenfalls ein Revolver mit axial stehenden Spannzangen verwendet werden. Der Impulsteiler 42 könnte gegebenenfalls weggelassen werden, wenn gezahnte Scheiben 6 mit verschiedenen Zähnezahlen leicht auswechselbar am oberen Ende des Tubus angebracht werden können. Die Stufen 48a-48c des Zählers brauchen nicht unbedingt als aufeinanderfolgende gewissermassen unabhängige Zähler ausgebildet zu sein, sondern ein einziger Zähler mit genügender Anzahl von Schaltschritten kann so ausgebildet sein, dass beliebige Gruppen von aufeinanderfolgenden Stellungen entsprechende Zählerausgänge zu einem Zwischenausgang zusammengefasst werden können, der auf eines der Steuergeräte 49-49c wirkt.
Man kann also im Falle des oben erwähnten Zahlenbeispiels einen einheitlichen Zähler während der ersten acht Schaltschritte auf das Steuergerät 49a während der folgenden acht Schaltschritte auf das Steuergerät 49b und während einer letzten Gruppe von acht Schaltschritten auf das Steuergerät 49c wirken lassen, während der Endausgang 5 1 mit dem Ausgang 24 > des Zählers verbunden ist.
Natürlich können auch andere Materialien als Naturoder Kunststeine, beispielsweise Hartmetalle und dergleichen, bearbeitet werden.
Device for drilling watch components by means of laser radiation
The present invention relates to a device for drilling watch components, in particular watch stones, by means of laser radiation, with a revolver which has several clamping devices intended for holding components, which can be incremented into a loading station, a drilling station and an unloading station. Devices of this type are known for the classic mechanical drilling of watch stones. However, for drilling watch components, in particular watch stones, they must be provided with a control circuit adapted to this type of processing by means of laser radiation.
In a known arrangement of this type (Swiss patent specification No. 309 262), the revolver is controlled mechanically by means of a camshaft.
Every change in the machining conditions requires a change in the camshaft and thus a considerable downtime of the machine and can only be carried out by qualified personnel.
Another known machine for drilling watch stones (Swiss Patent No. 366 232) is also controlled mechanically by means of a camshaft. An electrical monitoring and alarm device is provided, but only intervenes in the event of a fault and normally has no influence on the machine control. In this case, too, the disadvantages mentioned above arise.
It is also known to drill watch stones using laser radiation (for example French patent specification No. 1382 275). However, there are no known machines which are readily suitable for performing drilling work by means of laser pulses.
In any case, a purely mechanical control is excluded because the laser device must be controlled electrically in any case. It has been shown that watch stones in particular are preferably drilled by means of several successive laser pulses, the number of pulses varying depending on the size or type of the hole to be made. It is therefore not sufficient, or in any case does not lead to economical operation, if the machine is controlled according to a fixed program by rotating a camshaft, because a very different processing time should be preselected depending on the required number of laser pulses. When drilling using laser pulses, it is necessary to be certain that the laser pulses were actually triggered and that they had an effect on the workpiece.
These particular objects are now achieved according to the present invention by an electrical input pulses that can be controlled both by the laser pulses and by the turret adjustment for the cyclical control of the drilling and loading process. The control is therefore no longer carried out in the known manner, rigidly from a camshaft, but rather electrically as a function of the position reached by the turret or of the pulse output by the laser device. It is possible to use a counter to count certain numbers of pulses and to allow the machine to continue running after they have been issued. The program can be changed very easily by setting the counter.
Irrespective of the duration of individual processes in the machining program, the same can run through in all cases without unnecessary waiting times. Since the control is carried out, among other things, by laser pulses corresponding input pulses, there is a guarantee that the program will only continue to run when the laser pulse has actually been processed.
In the following the invention is explained in more detail using a device for drilling watch stones.
Figure 1 is a partially schematic side view of the device.
Fig. 2 is a section through a collet of the device.
3 and 4 show the charging station of the device, and
Fig. 5 is a block diagram of the electrical equipment of the apparatus.
In a housing 1, which is only partially shown in FIG. 1, there is the laser rod with the flash illumination, which can be fed with the required high-voltage pulses of preselectable energy from a feed device 2 shown in FIG. 5. The laser radiation enters at the lower end of the housing 1 through a window into a tube 4 which is rotatably mounted in a carrier 3 and which can be continuously driven via a belt 5 by a motor (not shown). A toothed disc 6 made of ferromagnetic material is attached to the upper end of the tube 4, the edge of which engages in the air gap of a magnetic pulse generator 7. The laser optics, which are not the subject of the present patent, are located at the lower end of the tube 4.
It is only accepted that these optics generally cause a slight radial offset of the optical axis of the laser radiation relative to the mechanical axis of rotation of the tube 4, so that the focus of the laser radiation moves on a circle of a preselectable radius around the geometric axis of the tube 4 .
In front of the exit end of the tube 4 there is an eight-part revolver 8 which is rotatably mounted in a mounting plate 9 by means of a horizontally arranged shaft. A clockwise torque acts continuously on the turret 8 via a slip clutch or a magnetic clutch, so that the turret is advanced in this direction of rotation when its latching is triggered in the manner described later.
The revolver body has eight projections 10.
Radial bores] 1 of the turret body penetrate the projections 10 only partially, so that clamping sleeves 12 inserted into these bores protrude laterally over the projections 10 on the side of the projections 10 which is at the front in the advancing direction, as FIG. 2 shows in particular. The sleeves 1 2 are provided at the outer end with a clamping cone 13 in which the corresponding cone 14 of a collet 15 engages. The rear end of each collet sits without play in a tapered end of the bore 11 and is firmly screwed or pinned into it. The collets are thus immovable in the radial direction in the turret body 8.
A compression spring 16 acts on each clamping sleeve 12 and holds the clamping sleeve 12 in the outer clamping position shown in FIG. 2, in which the collet 15 located therein is clamped and holds a watch stone located in its receptacle 17.
The clamping sleeve 12, which is coaxial to the tube 4, rests with the part protruding freely from the projection 10 against the end face of a locking pawl 18 which is pivotably mounted on the mounting plate 9.
It is normally under the action of a spring 19 in the locking position shown and thus not only very precisely determines the position of the clamping sleeve 12 resting against it and the collet 15 located therein, but also of the entire revolver 8. By energizing an electromagnet 20, the The locking pawl 18 can be disengaged for the purpose of advancing the turret 8. The electromagnet 20 and the spring 19 can preferably be arranged on the rear side of the mounting plate 9.
In relation to the pawl 18, offset by 900, an actuating lever 21 similar to the pawl 18 is pivotably mounted on the mounting plate 9. The rest position of this lever is selected so that the collets and the projections 10 can pass under the lever 21. The lever is arranged so that its free end is only above the part of the clamping sleeve 12 protruding from the projection 10, so that the clamping sleeve 12 can be moved inward against the pressure of the spring 16 by pivoting the actuating lever 2] in a counterclockwise direction. This movement can be controlled by an electromagnet 22, which can also be arranged on the back of the mounting plate 9.
On the front of the mounting plate 9, a collecting device (not shown) for ejected watch stones is provided in front of the collet chuck which can be released by the lever 21.
A similar operating lever 23, which can be operated by an electromagnet 24, is provided opposite the operating lever 21, displaced by a further 45 ". It acts in the same way on the clamping sleeve 12 in its area to open the assigned collet and insert a new, unprocessed one The loading station for inserting the watch stone, which is also shown in FIGS. 3 and 4, has an entry channel 25 for watch stones S. The watch stones enter from a conveyor vibrator (not shown) through this channel is a loading channel 26 in which a loading ram 27 is arranged to be longitudinally movable.
As FIG. 1 shows, this plunger 27 can be driven by the plunger of an electromagnet 28 via a spring 29. Opposite the inlet of the channel 25 in the charging channel 26, a slot 30 is seen in the wall of the channel 26, which is formed by a flat groove 31 in a lower part 32 of the charging station. This channel 31 is closed by a cover 33, shown only in FIG. 3, one edge surface of which forms a boundary of the loading channel 26. The channel 3 1 is connected to a vacuum source. The inlet channel 25 can be closed to any desired length with an easily removable cover.
In each bore 11 opens below the clamping sleeve 12 a transverse bore 34 which opens at the accessible end face of the turret body located at the front in FIG. 1. Over this end face of the turret body lies an annular cover-like chamber 35 which is connected to a compressed air source via a line (not shown). The chamber is rotatably mounted on the projecting axis of the turret body and is thus centered.
A pivotable leaf spring 36 secures the chamber 35 against axial displacement and presses its inside against the face of the Revolverko rpers. In the area of the unloading station, i. H. In the area of the collet, which is directed horizontally to the right in FIG. 1, the chamber 35 has an opening 37 with a sealing ring 38 surrounding it, which opening is practically tightly connected to the transverse bore in front of it. It thus gets from the chamber 35 through the opening 37 and the bore 34 compressed air into each landing in the unloading bore 11, which compressed air enter through the slots of the collet in the same and after opening the collet the watch stone located therein in the above mentioned Blow out the container.
At the same time, any impurities and residues left in the tongs are blown out.
Between the loading station and the drilling station located under the tube 4 a presence detector 39 can be provided at any point, which has to determine whether there is a watch stone in the collet in front of it and which, if a watch stone is missing, either the laser device for the next drilling process blocks or completely shuts down the system and triggers an alarm.
A testing device 40 can be provided between the drilling point and the unloading point, which tests the machined watch stones and, if defects occur, can shut down the system and trigger an alarm.
The system described so far is automatically controlled by the electrical circuit according to a predetermined cycle. As already mentioned, the toothed disk 6 engages with its toothed edge in the air gap of a magnetic pulse generator 7, which emits pulses when the disk 6 rotates according to the passage of the teeth. The disk 6 has a number of teeth that can be divided by as many numbers as possible, for example 24 or 36 teeth. The pulses emanating from the pulse generator 7 are amplified in an amplifier 41 and reach a pulse divider 42.
The output pulses of this pulse divider reach a gate 43, which can be controlled via a line 44 and which, when open, forwards the received pulses to the power supply unit 2, which in turn feeds the flash tube 45 of the laser device 1 with corresponding hole voltage pulses. The light from the flash tube 45 acts on a photodiode 46 or a corresponding light-sensitive switching element which, via an amplifier and pulse shaper 47, transmits an input pulse to a pulse counter 48 for each laser pulse. This pulse counter has three units or stages 48a-48c, each of the counter stages 48a-48c acts via an intermediate output on an assigned control device 49a, 49b or 49c for preselecting the pulse intensity.
The outputs of the control devices 49a-49c act via a common control connection 50 on an input of the supply device 2 to control the high voltage delivered by this device to the flash tube 45 and thus the intensity or energy of the pulse. The counter 48 has a final output 51 at stage 48c, which via a line 52 controls the resetting of all counter stages to the starting position. The output is also connected to one input of a bistable multivibrator 53, the output of which controls gate 43 via line 44. The output 51 finally acts on the electromagnet 20 of the locking pawl 18 via a monostable multivibrator 54 and an amplifier 55.
The locking pawl 18 is itself designed as a contact of a control switch. This pawl is arranged electrically isolated from the rest of the device and is connected to a second input of the bistable multivibrator 53, the input of a monostable multivibrator 56 and the input of a delay circuit 57. The monortable multivibrator 56 acts via an amplifier 58 on the two electromagnets 22 and 24, which are used to open the collets in the unloading station or loading station. Through the delay circuit 57, the pulses reach a monostable multivibrator 59 with a certain adjustable delay, the output pulses of which act via an amplifier 60 on the electromagnet 28 of the charging station.
The automatic work cycle of the device shown is as follows: While a stone in the drilling station is being processed, the gate 43 is open and allows control pulses to pass through to the power supply 2, which is controlled by each control pulse to deliver a high-voltage surge to the flash tube 45. The transmitter 7 emits a number of pulses per revolution of the tube 4 which corresponds to the number of teeth on the disk 6, for example 24 pulses. This number is now reduced to the desired number by setting the pulse divider to a corresponding division ratio, with three to eight pulses per revolution generally being emitted depending on the size of the hole to be made and the thickness of the watch stone to be drilled.
In accordance with the number of laser pulses that actually occurred, counting pulses are sent from the photodiode 46 via the amplifier 47 to the input of the counter 48. This counter is designed so that each counting stage 48a-48c is designed as a preset counter, i. H. the number of pulses to be counted per counter is preset. In general, the set number of pulses will correspond to the number of laser pulses occurring per revolution or be an integer multiple of this number, so that a counter stage is effective for a whole number of revolutions of the laser optics in the tube 4. in the present case it is assumed that the incoming pulses are counted one after the other by the counter stages 48a-48c, i. H.
that each step becomes effective when the previous one reaches the position that corresponds to the preselected number set there. It is further assumed that each of the stages 48a-48c allows the assigned control unit 49a-49c to take effect as long as pulses are counted in the corresponding counter stage.
The counter stage 48a and the assigned control device 49a are thus, for example, during a first set number of 8 pulses, the counter stage 48b and the assigned control device 49b during a further number of 8 pulses and the counter stage 48c and the assigned control device 49c during a final number of 8 Pulses effective when a total of 24 pulses are required to create a hole. Of course, however, the total number of impulses and the distribution of the same to the various counter levels can be different. Depending on the setting of the control units 49a-49c, the intensities of the series of pulses that occur can now be graded, generally starting with relatively weak pulses, while pulses of higher energy are triggered towards the end of the processing.
When the last counter stage 48c has moved to the position corresponding to the preset number, a pulse is emitted via the final output 51, which reverses the bistable multivibrator 53, which closes the gate 43 via the line 44, so that no more control pulses are sent to the supply device 2 be handed in. Processing with laser pulses is now complete. At the same time, a reset pulse is sent via line 52 to all counter stages, which thus return to their starting positions. The final output 51 finally emits, via the monostable multivibrator 54 and the amplifier 55, a pulse set to the desired duration to the electromagnet 20, whereby the locking pawl 18 is disengaged. The clockwise drive torque constantly acting on the turret 8 immediately causes the turret to advance.
The duration of the pulse acting on the magnet 20 is set so that the locking pawl 18 is already effective again when the next clamping sleeve 12 runs against the same, so that the revolver is always advanced by 1/8 of a revolution. This means that a new watch stone has already entered the processing station so that processing can begin. This beginning is triggered by closing a control circuit when the clamping sleeve 12 starts up against the electrically insulated locking pawl 18, whereby a control pulse is delivered to the second input of the bistable multivibrator 53. As a result, the same tilts back into its previous position and opens the gate 43, so that the control pulses can again pass through to the supply device 2 in order to trigger laser pulses.
By closing the circuit leading via the locking pawl 18, the two magnets 22 and 24 are excited for a certain time via the monostable multivibrator 56 and the amplifier 58, whereby the levers 21 and 23 push the clamping sleeves 12 back in the unloading position and loading position and open it of the collets. In the unloading position, the machined watch stone is blown into the collecting container in the manner described above. Via the delay circuit 57, the monostable multivibrator 59 and the amplifier 60, the electromagnet 28 is excited with a certain delay and pushes the plunger 27 forward via the spring 29, which detects the clock stone located in the charging channel 26 and moves it into the open one in front of it Inserting the collet and securing it in the foreground.
The two monostable multivibrators 56 and 59 are set in such a way that the electromagnets 22 and 24 are de-energized for the time being, so that the collets in the unloading station and in the loading station are closed. A little later, the electromagnet 28 is also de-energized and allows the plunger 27 to slide back into the rest position shown.
Due to the vacuum acting on the slot 30, a new watch stone is immediately sucked into the loading channel and held there in the desired position.
The just described discharging and charging processes are finished before all counter stages 48a-48c have run to their end positions again in the manner described above, so that when the processing ends somewhat later, everything is prepared for the next step, which is now done by the Is triggered from the input pulse on line 51 in the manner described.
Various details of the mechanical and electrical part of the system can be designed somewhat differently. Instead of a revolver with radially positioned collets, a revolver with axially positioned collets could optionally be used. The pulse divider 42 could possibly be omitted if toothed disks 6 with different numbers of teeth can be attached to the upper end of the tube in an easily replaceable manner. The stages 48a-48c of the counter do not necessarily have to be designed as successive, to a certain extent independent counters, but a single counter with a sufficient number of switching steps can be designed so that any groups of successive positions corresponding counter outputs can be combined to form an intermediate output that is based on one of the control units 49-49c acts.
In the case of the numerical example mentioned above, one can have a uniform counter act on the control device 49a during the first eight switching steps on the control device 49b during the following eight switching steps and on the control device 49c during a last group of eight switching steps, while the final output 5 1 is connected to output 24> of the counter.
Of course, materials other than natural or artificial stones, for example hard metals and the like, can also be processed.