DE102019100964A1

DE102019100964A1 - Verfahren zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen und Verfahren zum Vermessen der Ritzprägetiefe und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen

Info

Publication number: DE102019100964A1
Application number: DE102019100964.2A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: ATN Hoelzel GmbH
Current assignee: ATN Hoelzel GmbH
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2019-01-15
Publication date: 2019-07-18

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung eines Zeichens oder einer Zeichenfolge einzelner oder zusammenhängender Zeichen in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen und Verfahren zum Vermessen der Ritzprägetiefe und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Erzeugung eines Zeichens oder einer Zeichenfolge einzelner oder zusammenhängender Zeichen in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen zu schaffen, wobei ein einfacher und kostengünstiger Aufbau für einen Prägevorgang und eine Prägetiefenkontrolle und zugleich eine Nadelbruchkontrolle ermöglicht werden soll. Verfahren zur Erzeugung eines Zeichens (13) in einer Werkstückoberfläche (1) durch Ritzprägen, indem eine Prägenadel (2) in die zur Kennzeichnung vorgesehene Werkstückoberfläche (1) eindrückt und entlang der Werkstückoberfläche (1) bewegt wird, wobei in einem Prägekopf (3) ein Prägenadelkopf (4) mit der Prägenadel (2) in x-Richtung (10) und y-Richtung (11) verfahrbar ist und dass die Prägenadel (2) in z-Richtung (12) mittels einer Linearantriebseinheit (5) im Prägenadelkopf (4) verschiebbar ist, wobei die Lage und Bewegung der Prägenadel (2) in z-Richtung (12) mittels eines Sensors und die Anpresskraft der Prägenadel (2) über die Linearantriebseinheit (5) erfasst werden, wobei die Prägenadel (2) mittels einer ersten Anpresskraft auf die Werkstückoberfläche (1) gesetzt wird und die Lage der Prägenadel (2) relativ zum Prägenadelkopf (4) beim Aufsetzen der Prägenadel (2) auf die Werkstückoberfläche (1) mittels eines Sensors (6) erfasst wird, dass die erste Anpresskraft auf eine Prägeanpresskraft erhöht wird und die Prägenadel (2) an einem Startpunkt (14) in die Werkstückoberfläche (1) eindrückt und entlang der Werkstückoberfläche (1) bewegt wird, wobei der Sensor (6) die Lageänderung der Prägenadel (2) in z-Richtung erfasst und an eine Steuer- und Auswerteeinheit übermittelt.

Description

Verfahren zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen und Verfahren zum Vermessen der Ritzprägetiefe und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen, insbesondere für Kennzeichnungen auf Oberflächen, wie beispielweise auf Metalloberflächen, wie der eines Fahrzeuges.
Zeichen können hierbei beispielsweise und nicht abschließend Buchstaben, Schriftzeichen, Zahlen, Sonderzeichen, Figuren oder beliebige andere zweidimensionale Darstellungen sein.
Bekannt sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche. Hierfür wird zur Erzeugung des Zeichens in der Werkstückoberfläche durch Ritzprägen eine Prägenadel in die zur Kennzeichnung vorgesehene Werkstückoberfläche eindrückt und entlang der Werkstückoberfläche bewegt.
So beschreibt die EP 2 110 266 A2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche durch Prägen als Ritzmarkieren oder plastisches Druckumformen. Hierbei wird die sich ergebende Prägetiefe dadurch gemessen und/oder konstant geregelt, indem ein an der Prägenadel befestigter und zusammen mit dieser bewegbarer Abstandsensor verwendet wird. Die Prägenadel wird vor Beginn der Prägung auf die Werkstückoberfläche aufgesetzt, wodurch ein erster Abstand des Abstandsensors von der Werkstückoberfläche erhalten wird. Während des nachfolgenden Prägevorgangs und bei in die Werkstückoberfläche eingedrückter Prägenadel wird ein zweiter Abstand des Abstandsensors von der Werkstückoberfläche erhalten. Die Prägetiefe ergibt sich dann aus der Differenz der beiden Abstände.
Weiterhin offenbart die DE 20 2006 002 052 U1 eine Vorrichtung zum Markieren eines Werkstückes, wobei eine Werkzeugspitze des Druckumformwerkzeuges unter Druck auf das Werkstück entlang eines vorgegebenen, der gewünschten Markierung entsprechenden und in einem Markierungswegspeicher gespeicherten Markierungsweges über das Werkstück zu führen und so die die Markierung bildende Vertiefung im dem Werkstück durch Materialumformung zu erzeugen, wobei die Vorrichtung eine Markierungsprüfeinheit umfasst, die mit dem Vorschubantrieb verbunden ist und einen Messfühler und eine mit dem Messfühler verbundene Steuer- und Auswerteeinheit aufweist, die ausgebildet ist, den Messfühler entlang des Markierungsweges zu führen und vom Messfühler erfasste Messwerte mit wenigstens einem eingestellten oder gespeicherten Referenzwert zu vergleichen und ein vom Ergebnis des Vergleichs abhängiges positives oder negatives Prüfsignal zu erzeugen.
Die DE 10 2016 120 603 A1 Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen und zur Simultan-Überwachung der Ritzprägetiefe, wobei die Überwachung der Ritzprägetiefe durch Differenzmessung zweier Sensoren erfolgt.
So offenbart die DE 199 30 272 A1 Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer Kennzeichnung auf der Oberfläche des Werkstücks mittels eines nadelartigen Werkzeugs, bei welchem eine Abtastungen und Vermessungen der erzeugte Kennzeichnung auf dem Werkstück mittels Laser erfolgt, wobei mindestens ein Oberflächenstrukturparameter des Werkstücks im Eingriffsbereich des nadelartigen Werkzeugs messtechnisch erfasst wird und aus den Messergebnissen Stellgrößen zur Einstellung oder Veränderung mindestens eines Werkzeugparameters abgeleitet werden.
So beschreibt die DE 10 2005 037 411 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vermessung der Prägetiefe von Markierungen an einem Werkstück, die einen an einer Markiervorrichtung mit NC-Steuerung angebrachten Sensor für die Erfassung der Prägetiefe umfasst, wobei die NC-Steuerung mit der Elektronik des Sensors integriert ist, so dass die Steuerdaten der NC-Steuerung ebenfalls für die Positionierung und wahlweise Parametrierung des Sensors sowie zur positionsabhängigen Bewertung der Messwerte zur Verfügung stehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung eines Zeichens oder einer Zeichenfolge einzelner oder zusammenhängender Zeichen in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen und ein Verfahren zum Vermessen der Ritzprägetiefe und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Erzeugung eines Zeichens oder einer Zeichenfolge einzelner oder zusammenhängender Zeichen in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen zu schaffen, wobei ein einfacher und kostengünstiger Aufbau der Vorrichtung zur Realisierung eines Prägevorgangs und eine Prägetiefenkontrolle und zugleich eine Nadelbruchkontrolle ermöglicht werden soll.
Mit der Erfindung wird im angegebenen Anwendungsfall erreicht, dass ein Verfahren zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen geschaffen wird, indem eine Prägenadel in die zur Kennzeichnung vorgesehene Werkstückoberfläche eindrückt und entlang der Werkstückoberfläche bewegt wird, wobei in einem Prägekopf ein Prägenadelkopf mit der Prägenadel in x-Richtung und y-Richtung verfahrbar ist und dass die Prägenadel in z-Richtung mittels einer Linearantriebseinheit im Prägenadelkopf verschiebbar ist, wobei die Lage und Bewegung der Prägenadel in z-Richtung mittels eines Sensors und die Anpresskraft der Prägenadel über die Linearantriebseinheit beispielsweise mittels Druckmessung oder Motorstrommessung erfasst werden, die Prägenadel mittels einer ersten Anpresskraft auf die Werkstückoberfläche gesetzt wird und die Lage der Prägenadel relativ zum Prägenadelkopf beim Aufsetzen der Prägenadel auf die Werkstückoberfläche mittels eines Sensors erfasst wird und die Anpresskraft auf eine Prägeanpresskraft erhöht wird und die Prägenadel an einem Startpunkt in die Werkstückoberfläche eindrückt und der Prägevorgang durchgeführt wird, indem die Prägenadel entlang der Werkstückoberfläche bewegt wird, wobei der Sensor die Lageänderung der Prägenadel zumindest in z-Richtung erfasst und an eine Steuer- und Auswerteeinheit übermittelt. Hierbei sind die Umgebungsparameter, wie die Lage des Prägekopfes und des Prägenadelkopfes zum Werkstück oder zur Werkstückoberfläche sowie die Lage und Dimensionen und Abmessungen des Werkstückes und der Werkstückoberfläche durch entsprechende Vorgaben und Konfiguration der jeweiligen Anlagentechnik an der Produktionsstätte bekannt. Weiterhin ist die Länge einer voll funktionstüchtigen Prägenadel bekannt, so dass diese hochpräzise auf der Werkstückoberfläche platziert bzw. abgesetzt werden kann, ohne einen Schaden oder eine Fehlprägung zu verursachen. Die Ermittlung der entsprechenden Abstände zur Werkstückoberfläche wird dabei durch die Absolutposition des Prägenadelkopfes und damit des Sensors zur Werkstückoberfläche realisiert. So wird sichergestellt, dass sich der Prägenadelkopf mit der Prägenadel zunächst an der für das Ritzprägen jeweils erforderlichen Ausgangslage über der Werkstückoberfläche befindet und ausgehend von dieser Ausgangslage jede Lage der Prägenadel in z-Richtung zur Werkstückoberfläche erfasst und überwacht wird.
Der Startpunkt ist der Punkt, an dem das Prägen eines Zeichens beginnt und welcher zugleich Bestandteil des jeweiligen geprägten Zeichens ist. Der Startpunkt kann vom Prägestartpunkt abweichen. Der Prägestartpunkt definiert den Beginn des Prägebereichs in Prägehauptrichtung, während der Prägeendpunkt das Ende des Prägebereichs definiert.
Je nach Werkstoff des Werkstücks oder der Werkstückoberfläche kommen naturgemäß unterschiedliche Kräfte beim Aufsetzen und beim Prägenvorgang zum Einsatz.
Weiterhin ist eine Ermittlung des Längenverschleißes oder eines Längendefektes an einer Prägenadel für das Verfahren zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen erforderlich, da somit ein schleichender oder abrupter Verschleiß der Prägenadel oder verbliebenes Material an der Prägenadel erkannt werden. Hierbei wird mittels einer Referenzmessung, welche in Abständen oder vor oder nach jedem Prägevorgang erfolgt, der Längenverschleiß oder der Längendefekt der Prägenadel überwacht, wobei die Referenzmessung durch das Aufsetzen der Prägenadel auf eine Referenzoberfläche erfolgt, wobei zuvor die Linearantriebseinheit mit maximalen Druck oder maximaler Kraft für einen maximale Hub oder Weg, also bis zum vollständigem Ausfahren der Linearantriebseinheit ausgefahren wird und die damit vollständig ausgefahrene Prägenadel auf eine Referenzfläche aufgesetzt wird, wobei der zurückgelegte Weg der Prägenadel in z-Richtung bis zum Aufsetzen der Prägenadel auf die Referenzoberfläche mittels des Sensors erfasst und an eine Steuer- und Auswerteeinheit übermittelt wird und ausgehend von einer Anfangslänge der Prägenadel Abweichungen gegenüber dem zurückgelegten Weg bis zum Aufsetzen der Prägenadel auf die Referenzoberfläche ausgegeben werden. Vorteilhaft besteht hierbei die Möglichkeit ohne weiterem Aufwand mit der gleichen Anordnung an einer vorbestimmten Referenzfläche die Prägenadel auf Verschleiß, Verschmutzungen und andere Defekte zu testen, welche sich jeweils auf die Länge der Prägenadel auswirken.
Zur Sicherstellung der Qualität und Genauigkeit der im Verfahren zur Erzeugung eines Zeichens oder Zeichenfolge in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen mittels einer Prägenadel hergestellten Zeichen oder Zeichenfolgen wird ein Verfahren zum Vermessen mittels Abtastung durch einen Sensor geschaffen, wobei beim Ritzprägevorgang die jeweils äußersten Punkte des jeweiligen Zeichens oder der jeweiligen Zeichenfolge auf einer Messlinie in Prägehauptrichtung als Prägestartpunkt und Prägeendpunkt erfasst und an eine Steuer- und Auswerteeinheit übermittelt werden und die Vermessung des Zeichen oder Zeichenfolge zumindest bereichsweise in zur Prägehauptrichtung entgegengesetzter Richtung zum Ritzprägevorgang zumindest zwischen Prägeendpunkt als Messstartpunkt und Prägestartpunkt als Messendpunkt mittels eines Sensors erfolgt, wobei vor dem Vermessen der Ritzprägevorgang des jeweiligen Zeichens oder der jeweiligen Zeichenfolge vollständig erfolgt ist oder das Prägen und Vermessen parallel oder abwechselnd parallel erfolgen. Somit wird sichergestellt, dass das Vermessen im relevanten Bereich kontinuierlich und unterbrechungsfrei erfolgen kann.
In der Anordnung zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen, indem eine Prägenadel in die zur Kennzeichnung vorgesehene Werkstückoberfläche eindrückt und entlang der Werkstückoberfläche bewegt wird, ist in einem Prägekopf ein Prägenadelkopf mit der Prägenadel in x-Richtung und y-Richtung verfahrbar angeordnet und die Prägenadel ist mittels einer Linearantriebseinheit, wie beispielsweise eines Pneumatikzylinders oder eines Elektrohubzylinder in z-Richtung verschiebbar. Die jeweiligen Linearantriebseinheiten erzeugen eine entsprechende Druckkraft oder Anpresskraft für den Prägevorgang bzw. für Referenzmessung. Hierbei ist am Prägenadelkopf ein Sensor so angeordnet, dass er mit der Prägenadel zum Messen in Wirkverbindung, beispielsweise durch eine mechanische und/oder visuelle und/oder elektromagnetische Kopplung, steht und der Sensor mit einer Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist. Mit den präzisen und/oder definierten Umgebungsbedingen beim Einsatz der Vorrichtung im automatisierten Umfeld, beispielsweise bezogen auf sowie unter Einsatz einer präzisen Konfiguration auf Werkzeug, Werkstück, Werkstückoberfläche und Produktionsstätte, wird eine einfache und zudem genaue Vorrichtung schaffen, welche mit nur einem Sensor die Lage und Bewegung der Prägenadel überwacht. Zudem wird auch die Anpresskraft der Prägenadel auf die jeweilige Oberfläche über die Linearantriebseinheit, wie beispielsweise durch eine Luftdruckveränderung in einer Anordnung mit Pneumatikzylinder oder bei Elektrohubzylindern über den Motorstrom, in Bezug auf die Bewegung der Prägenadel in z-Richtung durch die Steuer- und Auswerteeinheit überwacht. Die weiteren Antriebe des Prägenadelkopfes werden entsprechend den Anforderungen der flächigen Ausdehnung der jeweiligen Zeichenfolge in x- und y-Richtung von der Steuer- und Auswerteeinheit angesteuert.
Die Messwerte bzw. Erfassungswerte des Sensors und damit die Position zumindest der Prägenadel in z-Richtung sowie die Messwerte der Anpresskraft ausgehend vom jeweiligen Linearantrieb und den Stellungen der jeweiligen Antriebe zur Erfassung der x- und y-Richtungen werden in einer Steuer- und Auswerteeinheit erfasst, welche die Bewegung bzw. Lage des Prägenadelkopfes sowie der Prägenadel und auch des Prägekopfes steuert und überwacht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verfahren und der Anordnung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Vorteilhaft erfolgt eine Messung der Lage in z-Richtung der Prägenadel relativ zum Prägenadelkopf vor und/oder während der Erzeugung des Zeichen bzw. der Zeichenfolge, so dass eine sequentielle oder simultane Überwachung der Prägetiefe ermöglicht wird. Der Sensor ist zur Erfassung der Lageänderung der Prägenadel dazu vorteilhaft auf eine mit der Prägenadelaufnahme verbundene Messfläche gerichtet.
Indem eine Messung der Prägetiefe während der Erzeugung des Zeichens erfolgt, wird die Taktzeit zur Erzeugung des Zeichens oder der Zeichenfolge verkürzt, so dass ein nachfolgendes Vermessen entfallen kann, sofern dies der Prozess nicht erfordert.
Indem die Prägenadel zumindest ein weiteres Mal den Startpunkt eines einzelnen Zeichens anfährt und/oder ihn im Verlauf des Prägezugs der Zeichenbildung des jeweiligen Zeichens überfährt wird sichergestellt, dass die Prägenadel vollständig in die Werkstückoberfläche eindringt, so dass eine gegebenenfalls unzureichende Prägetiefe insbesondere im Bereich des Startpunktes, der sich durch ein im räumlichen und/oder zeitlichen Verlauf des Prägezugs der Zeichenbildung verzögertes Eindringen in den Werkstückoberfläche zu Beginn der jeweiligen Bewegung entlang der Werkstückoberfläche ergeben kann, vermieden wird. Erfolgt zwischen einzelnen Zeichen oder innerhalb einer Zeichenkette kein Abheben oder Absetzen und erneutes Aufsetzen der Prägenadel, so genügt ein Startpunkt. Bei jedem erneuten Aufsetzen der Prägenadel wird ein neuer Startpunkt definiert. Der Startpunkt liegt vorzugsweise im Verlauf des Prägezugs des jeweiligen Zeichens.
Indem der Sensor die Lageänderung der Prägenadel an der Prägenadel, der Prägenadelaufnahme oder mittels einer mit Prägenadel beziehungsweise Prägenadelaufnahme verbundenen Messfläche erfasst, werden unmittelbar alle die Prägenadel und damit den Prägevorgang betreffenden Einflüsse, wie beispielsweise das Nachgeben des Werkstücks oder ein Nadelbruch unmittelbar an oder im Bereich der Prägenadel erfasst. Toleranzen seitens der Linearantriebseinheit und der jeweiligen gegebenenfalls zusätzlich vorhandene Gestänge zur Kraftübertragung sind somit bereits berücksichtigt und müssen daher nicht mehr zusätzlich in die Erfassung der Lageänderung der Prägenadel einbezogen werden. Der Sensor ist dabei am Prägenadelkopf so angeordnet, dass dieser von der Linearantriebseinheit und dem Antriebsstrang der Prägenadel unbeeinflusst ist. Dazu ist der Sensor so angeordnet, dass er den Abstand zur Werkstückoberfläche und/oder zur Messfläche ermitteln kann. Dementsprechend ist der Sensor an der Unterseite oder seitlich des Prägenadelkopfs zur Werkstückoberfläche hin orientiert angeordnet.
Indem eine Kraftkontrolle beim Aufsetzen der Prägenadel und/oder während der Erzeugung eines Zeichens und/oder bei der Verschiebung der Prägenadel in z-Richtung erfolgt, werden jegliche bei der Bewegung der Prägenadel auftretenden Hindernisse und somit auch die Werkstückoberfläche, welche durch eine gegebenenfalls eintretende Hemmung der Linearantriebseinheit, welche beispielsweise bei Verwendung eines Pneumatikzylinders einen Druckanstieg im Pneumatikzylinder bewirkt oder bei Verwendung eines Elektrohubzylinders zu einem Motorstromanstieg führt oder welche mittels eines Kraftsensors erfasst werden, erkannt und zusammen mit der Lageerfassung der Prägenadel in Bezug zur Werkstückoberfläche die zu erreichende Prägetiefe danach eingestellt wird. Die Kraftkontrolle erlaubt es zudem, eine Referenzkraft zu erfassen, bevor die Prägenadel in die Werkstückoberfläche gedrückt wird und das Ritzprägen beginnt und somit eine erforderliche Prägeanpresskraft während des Ritzprägens erfassen und überwachen zu können.
Indem das Vermessen am Prägeendpunkt der jeweiligen Zeichenfolge startet und am Prägestartpunkt der jeweiligen Zeichenfolge endet, wird erreicht, dass das Zeichen oder die Zeichenfolge vollständig erfasst wird. Dadurch, dass die Messrichtung der Prägehauptrichtung entgegengesetzt orientiert ist, kann die Vermessung unmittelbar nach dem Beenden des Prägevorgangs erfolgen ohne das dazu der Prägenadelkopf zum Prägestartpunkt zurück verfahren werden muss. Damit kann diese Zeit eingespart werden.
Vorteilhaft wird für den Messstartpunkt am Prägeendpunkt und/oder für den Messendpunkt am Prägestartpunkt um einen Weg nach außerhalb des Zeichens oder der Zeichenfolge der Prägehauptrichtung für den Messstartpunkt bzw. entgegen der Prägehauptrichtung für den Messendpunkt verschoben, welcher vorzugsweise der Hälfte der Prägebreite entspricht. Das Addieren des Weges für die Verschiebung erfolgt vorzugsweise in der Steuereinheit. Das Messen beginnt also mit entsprechendem Abstand vom Zeichen oder von der Zeichenfolge entfernt und erfolgt entlang einer über die Zeichen oder der Zeichenfolge verlaufenden Messlinie in entgegengesetzter Richtung zur Prägehauptrichtung bis über das Zeichen oder die Zeichenfolge mit dem entsprechenden Abstand oder Weg hinaus.
Die Prägehauptrichtung ist vom Zeichen oder von der Zeichenfolge abhängig. Sie kann beispielsweise als die Richtung mit der längsten Erstreckung in einer der x- oder y-Richtungen angesehen werden. Bei gebogenen Verläufen der Zeichen oder Zeichenfolge folgt die Prägehauptrichtung
Durch die dadurch resultierende Vermessungswegverlängerung in der Prägehauptrichtung wird erreicht, dass der beim Prägevorgang um die Zeichen herum entstehende Aufwurf als in der Fläche liegender die Zeichen begrenzender Überstand nicht als Fehlerquelle bei der Vermessung berücksichtigt wird und der Messstartpunkt und der Messendpunkt zuverlässig außerhalb des Aufwurfs liegen. Das Vermessen erfolgt dementsprechend mit Bezug zur Werkstückoberfläche. Dabei werden die Werkstücküberfläche bzw. die Zeichen ohne Störungen erfasst und vermessen.
Eine den Aufwurf berücksichtigende bzw. auf dem Aufwurf beginnenden Messung ist möglich, jedoch ist dabei zu berücksichtigen, dass der Aufwurf gegebenenfalls unterschiedliche Höhen aufweist und es damit zu einer Messungenauigkeit kommen kann.
Indem das Prägen mit der dem Durchmesser der Prägenadel entsprechenden Prägebreite erfolgt, wird erreicht, dass der Messstartpunkt und der Messendpunkt und damit die Vermessungswegverlängerung zuverlässig außerhalb des Aufwurfs und somit der beim Prägevorgang um die Zeichen herum entstehende Aufwurf, aufgrund der ansonsten nicht auszuschließenden Erfassung des Auswurfs, ausgeschlossen bleibt.
Indem das Vermessen und/oder die Abtastung außermittig, beispielsweise in Bezug auf eine Zeichenhöhe in einer der x- oder y-Richtungen bzw. quer zur Prägehauptrichtung, der erzeugten Zeichenfolge erfolgt, lassen sich Fehler, welche durch ungünstige typografische Gegebenheiten entstehen können, vermeiden, wodurch das Vermessungsergebnis verbessert wird. Zudem erfolgen das Vermessen und/oder die Abtastung entlang einer Linie, wodurch das Vermessen und/oder die Abtastung durch eine damit verbundene Mittelung schneller erfolgen.
In einer Weiterbildung der Vorrichtung ist die Prägenadel mittelbar oder unmittelbar mit der Hubstange der Linearantriebseinheit verbunden, wodurch die Bewegungen der Linearantriebseinheit und die die Kraft auch unmittelbar auf die Prägenadel übertragen werden. Dabei kann die Prägenadel die Hubstange linear verlängern oder parallel zur Hubstange geführt und mit dieser über Stege und andere Verbindungselemente quer verbunden sein. Damit wir die Genauigkeit des Prägevorgangs erhöht, da in Bezug auf die Bewegung der Prägenadel in z-Richtung zumindest die Toleranzen der Linearantriebseinheit minimiert werden.
Mit einer Weiterbildung der Erfindung ist an der Prägenadel oder an der Hubstange der Linearantriebseinheit oder an einer Prägenadelaufnahme eine Messfläche angeordnet. Der Sensor steht mit der Messfläche in Wirkverbindung. Es ist eine berührungslose Messung oder eine Messung mit Berührung möglich. Es ist somit verbessert möglich, dass frei von Einflüssen der Toleranzen der Linearantriebseinheit mittels des Sensors die Lage und die Bewegung der Prägenadel in z-Richtung und damit die Prägetiefe erfasst werden. Der Sensor ist dabei bevorzugt am Prägenadelkopf zur Messfläche und/oder Werkstückoberfläche hin orientiert angeordnet.
Indem der Sensor ein Abstandssensor, ein Wegesensor, ein optischer Sensor oder ein Näherungssensor ist, lässt sich berührungslos die Lage der Prägenadel relativ zur Werkstückoberfläche erfassen und überwachen. Damit kann auch an weniger geeigneten oder unübersichtlichen Stellen oder auf engsten Raum die Lage zuverlässig ohne Auflagefläche des Sensor auf der Werkstückoberfläche erfasst und überwacht werden. Vorteilhaft kommen Laser zum Einsatz, da diese an sich platzsparend sind und im Einsatz in Bezug auf die beteiligten Komponenten nur einen geringen Raum beanspruchen. Die Laser senden einen Laserstahl auf die Werkstückoberfläche und/oder die Messfläche aus. Dort wird der Laserstrahl reflektiert, durch den Sensor wieder erfasst und dabei die Entfernung ermittelt.
Indem der Sensor und/oder die Messfläche vorzugsweise quer zur z-Richtung der Prägenadel schwenkbar und/oder verfahrbar ist, lassen sich der Prägevorgang und die damit einhergehende Überwachung und Erfassung der Lage der Prägenadel und das Vermessen des erzeugten Zeichen nacheinander mit demselben Sensor durchführen. Es ist auch möglich durch ein schnelles Umschalten, dass die Überwachung und die Erfassung und das Vermessen simultan oder abwechselnd erfolgen. Da beim Vermessen der Sensor die Werkstückoberfläche und damit die Prägung abtastet und die durch das Prägen erzeugten Abweichungen als Prägetiefe darin und als Aufwurf darauf erfasst, ist es erforderlich, dass der Sensor an der Messfläche bzw. Prägestelle vorbei die Werkstückoberfläche erreicht. Hingegen erfolgt die Überwachung und Erfassung der Lage der Prägenadel unabhängig von der Werkstückoberfläche an der Messfläche, so dass dafür die Messfläche zwischen Sensor und Werkstückoberfläche und/oder der Sensor über die Messfläche geschwenkt oder geschoben wird, so dass diese zwischen Sensor und Werkstückoberfläche angeordnet ist. Alternativ können auch zwei Sensoren vorhanden bzw. angeordnet sein, welche die Überwachung und Erfassung der Lage der Prägenadel und das Vermessen des erzeugten Zeichens zeitgleich ermöglichen.
Vorteilhaft ist die Messfläche als eine rotierende Scheibe ausgeführt, wobei in der Scheibe Durchbrechungen oder Öffnungen vorhanden sind. Damit wird erreicht, dass auf einfache Weise in schnell wechselnder Abfolge die Überwachung, Erfassung und das Vermessen simultan abwechselnd erfolgen kann, ohne dass der Sensor bewegt zu werden braucht. Das Messen kann somit unmittelbar beim oder nach dem Prägen erfolgen.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

1 einen Prägenadelkopf mit Prägenadel,
2 einen Ausschnitt eines Prägekopfes mit durch Linearantrieb und Führungsschienen verschiebbarem Prägenadelkopf mit Laser-Sensor-Einheit und Messfläche ,
3 einen an einem Prägekopf angeordneten Prägenadelkopf mit Prägenadel, Laser-Sensor-Einheit und rotierender Messfläche,
4 einen Prägenadelkopf mit Prägenadel, Laser-Sensor-Einheit und schwenkbaren Laser beim Prägen eines Zeichens,
5 einen Prägenadelkopf mit Prägenadel, Laser-Sensor-Einheit und schwenkbaren Laser beim Vermessen eines Zeichens,
6 die Seitenansicht eines Prägenadelkopfes mit Prägenadel und Laser-Sensor-Einheit sowie schwenkbarer Messfläche an der Prägenadel,
7 die Seitenansicht eines Prägenadelkopfes mit Prägenadel und schwenkbarer bzw. verschiebbarer Laser-Sensor-Einheit,
8 die Ansicht von unten eines Prägenadelkopfes mit Prägenadel und Laser-Sensor-Einheit sowie der schematischen Darstellung einer an der Prägenadel angeordneten schwenkbaren Messfläche,
9 die Ansicht von unten eines Prägenadelkopfes mit Prägenadel und Laser-Sensor-Einheit sowie der schematischen Darstellung einer als Scheibe ausgebildeten rotierenden Messfläche an der Prägenadel bzw. der Prägenadelaufnahme und
10 die schematische Darstellung eines Prägebildes mit Prägeablauf und Messablauf

Die 1 zeigt einen Prägenadelkopf 4 mit Prägenadel 2. Die Prägenadel 2 ist durch eine Linearantriebseinheit 5 in z-Richtung 12 - hier in der Höhe - verschiebbar. Dazu ist die Linearantriebseinheit 5 durch eine Hubstange 8 und eine Querstrebe 30 mit der Prägenadel 2 beziehungsweise einer Prägenadelaufnahme 9 verbunden. Um die Prägenadel 2 auswechseln zu können, ist die Prägenadel 2 in der Prägenadelaufnahme 9 befestigt. Die Linearantriebseinheit 5 kann vorzugsweise als Pneumatikzylinder 5 oder Elektrohubzylinder 5 ausgebildet sein. Die auf die Prägenadel 2 aufgebrachten, den Prägedruck realisierenden Kräfte können über den Arbeitsdruck des Pneumatikzylinders 5 oder die Leistung des Elektrohubzylinders 5 vorgegeben beziehungsweise ermittelt und an die Steuer- und Auswerteeinheit übertragen werden.
Dementsprechend kann die Prägenadel 2 zum Werkstück 1 durch die Linearantriebseinheit 5 hinbewegt werden, um dort die Prägung vorzunehmen. Je weiter die Prägenadel 2 in z-Richtung 12 ausgefahren wird, um so tiefer erfolgt die Prägung der Zeichen (nicht dargestellt) in der Werkstückoberfläche 1. Am Prägenadelkopf 4 ist weiterhin ein zum Werkstück 1 hin orientierter Sensor 6 angeordnet, der insbesondere zur Vermessung des Prägeergebnisses dient. Der Sensor 6 ermittelt dazu mittels Reflexion eines Laserstrahls 6 auf der Werkstückoberfläche 1 den Abstand der jeweiligen Werkstückoberfläche 1 zum Sensor 6 und damit zum Prägenadelkopf 4. Der den Laserstrahl 6 aussendende Laser 6, der Laserstrahl 6 und der Sensor 6 werden im Weiteren als Laser-Sensor-Einheit 6 bezeichnet.
In 2 ist ein Ausschnitt eines Prägekopfes 3 mit daran angeordnetem Prägenadelkopf 4 gezeigt, der im Wesentlichen aus 1 bekannt ist. Der Prägekopf 3 ist beispielsweise an einem Roboterarm (nicht dargestellt) befestigt und realisiert die Verschiebung des Prägenadelkopfes 4 durch entsprechende Antriebe 10, 11 und entsprechende Führungsschienen 10, 11 in x-Richtung 10 und y-Richtung 11. Mittels dieser Antriebe 10, 11 werden die Zeichen (nicht dargestellt) in die Werkstückoberfläche (nicht dargestellt) ritzend eingeprägt beziehungsweise der Prägenadelkopf 4 zur Realisierung der entsprechenden Messungen in x-Richtung 10 und y-Richtung 11 verfahren.
In 2 ist die Laser-Sensor-Einheit 6 im Unterschied zu 1 verschiebbar 23 am Prägenadelkopf 4 angeordnet.
Weiterhin ist hier zusätzlich eine als Messblech 7 ausgebildete Messfläche 7 mit der Prägenadelaufnahme 9 verbunden. Durch die Positionierung der an der Unterseite des Prägenadelkopfes 4 angeordneten Laser-Sensor-Einheit 6 kann die Messung des Abstandes zur Werkstückoberfläche 1 oder zur mit der Prägenadel 2 verbundenen Messfläche 7 erfolgen. Der Abstand zur Messfläche 7 gibt Auskunft über die Lage der Prägenadel 2 in z-Richtung 12. Damit kann dieser Wert genutzt werden, um die Eindringtiefe der Prägenadel 2 in die Werkstückoberfläche 1 und/oder den Verschleiß der Prägenadel 2 zu ermitteln beziehungsweise eine Nadelbruchkontrolle zu realisieren. Anstelle der verschiebbaren Laser-Sensor-Einheit 6 können auch zwei fest angeordnete Laser-Sensor-Einheiten 6 am Prägenadelkopf 4 entsprechend angeordnet sein, wobei eine Laser-Sensor-Einheit 6 auf die Werkstückoberfläche 1 und die zweite Laser-Sensor-Einheit 6 auf die Messfläche 7 gerichtet ist, um gleichzeitig beide Werte erfassen zu können.
Die 3 zeigt einen an einem Prägekopf 3 angeordneten Prägenadelkopf 4 mit Prägenadel 2 und Laser-Sensor-Einheit 6 in einer zu 2 abweichenden Ausführung. Der Unterschied besteht darin, dass hier die an der Prägenadelaufnahme 9 angeordnete Messfläche 7 um die Prägenadel 2 rotierbar 23 ausgebildet ist. Die entsprechende Messfläche 7 ist dazu als Messscheibe 7 ausgeführt und mit Öffnungen 21 oder Durchbrechung 21 versehen, die in 8 mit der Messscheibe 7 in der Draufsicht gezeigt sind. Die Öffnungen 21 oder Durchbrechung 21 ermöglichen den Durchtritt des Laserstrahls 6 zur Oberfläche des Werkstücks 1. Damit ist es möglich, wechselweise die Lage der Prägenadel 2 in z-Richtung 12 und den Abstand zur Werkstückoberfläche 1 mit der Laser-Sensor-Einheit 6 zu ermitteln und in einer Auswerteeinheit (nicht dargestellt) auszuwerten.
Die 4 zeigt einen Prägenadelkopf 4 mit Prägenadel 2 und Laser-Sensor-Einheit 6 beim Prägen eines Zeichens 13 durch Ritzen mit der Prägenadel 2 in der Oberfläche des Werkstücks 1. Der Prägenadelkopf 4 ist aus den 1 bis 3 bekannt. Im Unterschied zu den 1-3 ist hier die Messfläche 7 an der Prägenadelaufnahme 9 in der x-/y-Ebene 10, 11 verschwenkbar 23 angeordnet. Damit kann durch entsprechende Verschwenkung 23 die Messfläche 7 in den Erfassungsbereich der Laser-Sensor-Einheit 6 gebracht werden, um die Lage der Prägenadel 2 bezüglich der z-Richtung 12 zu erfassen. Durch Herausschwenken der Messfläche 7 aus dem Erfassungsbereich der Laser-Sensor-Einheit 6 kann der Abstand zur Werkstückoberfläche 1 und damit die Prägetiefe mittels der Laser-Sensor-Einheit 6, wie in 5 gezeigt, bestimmt werden.
Die Prägung beginnt am Startpunkt 14, der vorzugsweise nicht an einem Endabschnitt des zu prägenden Zeichens 13 liegt.
Zu Beginn wird die Prägenadel 2 durch die Linearantriebseinheit 5 auf die Werkstückoberfläche 1 zubewegt und mit geringem, vom Werkstoff abhängigen Anpressdruck auf das Werkstück 1 aufgesetzt. Nach dem Aufsetzen der Prägenadel 2 auf die Werkstückoberfläche 1 wird am Startpunkt 14 zu Beginn der Prägung des Zeichens 13 der Bauteilreferenzwert (0-Punkt auf der Oberfläche des Werkstücks 1 zum Prägenadelkopf 4 als Bezugsgröße) mittels der Laser-Sensor-Einheit 6 aufgenommen. Die Abweichung vom Bauteilreferenzwert gibt später die Tiefe des Prägezuges an. Nachfolgend wird der durch die Linearantriebseinheit 5 aufgebrachte (Anpress-)Druck auf einen vom Werkstoff abhängigen Arbeitsdruck erhöht, so dass die Prägenadel 2 in die Werkstückoberfläche 1 eindringt und nachfolgend das Prägen durch Verschieben des Prägenadelkopfes 4 in x- und y-Richtung 10, 11 erfolgt.
Dabei kann am Startpunkt 14 durch die Prägenadel 2 nicht sofort die volle Eindringtiefe realisiert bzw. nicht zuverlässig gewährleistet werden. Das vollständige Eindringen wird erst durch die Bewegung der Prägenadel 2 parallel zur Werkstückoberfläche 1 in x- und y-Richtung 10, 11 zuverlässiger gewährleistet. Deshalb ist es zweckmäßig, bei der Prägung den Startpunkt 14 erneut mit der Prägenadel 2 zu überfahren oder anzufahren, um sicherzustellen, dass die Prägenadel 2 auch am Startpunkt 14 die vorgegebene Prägetiefe realisiert.
Die Bewegung der Prägenadel 2 in z-Richtung 12 wird mittels der Laser-Sensor-Einheit 6 durch Messung des Abstandes zur Messfläche 7 erfasst. Gleichzeitig wird der aufgebrachte Prägedruck durch die Linearantriebseinheit 5 durch Messung des Arbeitsdrucks beziehungsweise der elektrischen Leistung bzw. des Stroms erfasst. Dementsprechend kann ein möglicher Verschleiß der Prägenadel 2 oder ein Nachgeben des Werkstücks 1 kompensiert werden, indem die Prägenadel 2 weiter in z-Richtung 12 zur Werkstückoberfläche 1 bewegt wird, so dass der Prägedruck und damit die Prägetiefe konstant bleibt. Auch ein möglicher Nadelbruch kann so erfasst werden. Wenn gleichzeitig der Abstand zur Werkstückoberfläche 1 und zur Messfläche 7 durch zwei entsprechend angeordnete Laser-Sensor-Einheiten 6 oder eine rotierende Messfläche 7, wie in 9 gezeigt, erfasst wird, kann während des Prägens direkt ermittelt werden, ob ein weiteres Vorschieben der Prägenadel 2 auf dem Verschleiß der Prägenadel 2 oder auf einem Nachgeben der Werkstückoberfläche 1 resultiert. Verschleiß oder im Extremfall Nadelbruch ist dann zu verzeichnen, wenn der ermittelte Abstand zur Messfläche 7 stärker oder abrupt ansteigt als der Abstand zur Werkstückoberfläche 1. Somit ist eine Nadelbruchkontrolle auch während des Prägens möglich. Die Prägehauptrichtung 17 ist entsprechend der beispielshaften Abfolge der Zeichen 13 durch den Pfeil angegeben.
Zusätzlich kann eine Nadelbruchkontrolle über den Sensor 6 vorgenommen werden. Dabei wird die Linearantriebseinheit 5 bis zu ihrem jeweiligen maximalen Hub oder Endanschlag ausgefahren. Dies erfolgt mit maximalen Druck oder maximaler Kraft, um zuverlässig sicherzustellen, dass die Prägenadel 1 maximal ausgefahren ist. Die damit einhergehenden Wege, Entfernungen und Längen sowie Lagen sind für eine funktionsfähige Prägenadel 1 bekannt. Beim Aufsetzen der so ausgefahrenen Prägenadel 1 auf ein Referenzblech (nicht dargestellt) bekannter Stärke und Verhaltens werden ein Verschleiß oder Bruch als Differenz zu bekannten Wegen und Längen zuverlässig erkannt. Die Prägenadel 2 muss hier einen definierten Weg, gemessen durch den Sensor 6, zurücklegen. Ist der Weg in z-Richtung 12 zu lang oder ein Abstand zu kurz, bedeutet dies, dass die Prägenadel 2 gebrochen oder verschlissen ist und getauscht werden muss.
Die 5 zeigt einen Prägenadelkopf 4 mit Prägenadel 2, Laser-Sensor-Einheit 6 und schwenkbarer Messfläche 7 beim Vermessen eines bereits geprägten Zeichens 13.
Das gemäß 4 in die Werkstückoberfläche 1 geprägte Zeichen 13 wird nachfolgend vermessen, insofern die Vermessung nicht bereits parallel zur Herstellung erfolgt ist. Auch wenn eine parallele Vermessung erfolgte, kann nachfolgend eine hier beschriebene Kontrollmessung vorgenommen werden. Die Messung der Tiefe der Prägung erfolgt nach dem Prägen mittels der Laser-Sensor-Einheit 6, ohne dass die Prägenadel 2 im Eingriff mit der Werkstückoberfläche 1 steht. Es wird somit nachgelagert geprüft, ob die Prägung erfolgreich war. Zur Messung wird die Messfläche 7 entsprechend verschwenkt, so dass der Laserstrahl 6 bis auf die Werkstückoberfläche 1 gelangt, dort reflektiert und so der aufgrund der Prägung veränderliche Abstand zur Werkstückoberfläche 1 durch den Sensor 6 ermittelt werden kann. Vorzugsweise ist der Verlauf der Messrichtung 18 der Prägehauptrichtung 17 entgegengesetzt orientiert. Bei der Messung fährt die Laser-Sensor-Einheit 6 entlang der Messrichtung 18 über das Zeichen 13 beziehungsweise Zeichenfolge 13 hinweg. Die Messung bezieht sich auf die durch die Prägung veränderte Werkstückoberfläche 1 entlang der Messrichtung 18. Es ist dabei nicht unbedingt erforderlich, die Zeichenzüge 13 im Einzelnen abzufahren. Die Vermessung erfolgt nur entlang des Verlaufs der Messlinie 22 in zur Prägehauptrichtung 17 entgegengesetzter Messrichtung 18, um die Kontrolle des Prägeergebnisses 19 quasi stichprobenartig durchzuführen. Aus der zur Prägehauptrichtung 17 entgegengesetzten Messrichtung 18 ergibt sich der Vorteil, dass der Prägenadelkopf 4 mit der Laser-Sensor-Einheit 6 nicht erst zum Beginn der Zeichenfolge 13 zurückgefahren werden muss und somit die Messung unmittelbar nach dem Prägevorgang beginnen kann. Daraus resultiert vorteilhaft eine Zeitersparnis. Die Ergebnisse der Messung werden in der Auswerte- und Steuereinheit ausgewertet und gespeichert. Bei Ermittlung fehlerhaft geprägter Zeichen 13 beziehungsweise Zeichenfolgen 13 werden diese entsprechend durch die Steuereinheit gemeldet, um weitere Fehlprägungen zu vermeiden. Die Messergebisse sind beispielhaft in 10 dargestellt.
Die 6 zeigt die Seitenansicht eines Prägenadelkopfes 4 mit Prägenadel 2 und Laser-Sensor-Einheit 6 sowie an der Prägenadelaufnahme 9 angeordneter schwenkbarer Messfläche 7. Diese Ausführung der Erfindung ist bereits in 4 und 5 dargestellt und in der zugehörigen Beschreibung erläutert. Durch das Verschwenken der Messfläche 7 kann die Laser-Sensor-Einheit 6 zwischen der Messung des Abstands zur Werkstückoberfläche 1 und der Ermittlung der Positionierung der Prägenadel 2 wechseln.
In 7 ist die Seitenansicht eines im Wesentlichen aus den 1-6 bekannten Prägenadelkopfes 4 mit Prägenadel 2 und einer schwenkbaren bzw. verschiebbaren Laser-Sensor-Einheit 6 dargestellt. Diese Ausführung ist bereits in 2 gezeigt. Mit dieser Ausführung wird auf andere Weise der Wechsel zwischen der Messung des Abstandes zur Werkstückoberfläche 1 und damit auch der Prägetiefe und der Ermittlung der Position der Prägenadel 2 durch Bezugnahme der Messung auf die mit der Prägenadel 2 verbundene Messfläche 7 ermöglicht. Dementsprechend kann mit dieser Ausführung auch eine Vermessung während des Prägens erfolgen.
Die 8 zeigt die Ansicht eines Prägenadelkopfes 4 von unten mit Prägenadel 2 und Laser-Sensor-Einheit 6, wobei an der Prägenadelaufnahme 9 eine schwenkbare Messfläche 7 angeordnet ist. Diese Ausführung ist perspektivisch bereits in den 4 und 5 sowie von der Seite in 6 dargestellt.
In 9 ist ein Prägenadelkopf 4 mit Prägenadel 2 und Laser-Sensor-Einheit 6 sowie als Messscheibe 7 ausgebildeter rotierender Messfläche 7 in einer Ansicht von unten dargestellt. Die Messscheibe 7 ist an der Prägenadel 2 beziehungsweise Prägenadelaufnahme 9 befestigt, wie bereits in 3 gezeigt. Durch die Rotation der Messscheibe 7 trifft der Laserstrahl 7 wechselweise durch die Öffnungen 21 oder Durchbrechung 21 in der Messscheibe 7 auf die Werkstückoberfläche 1 und auf die Messscheibe 7. Somit kann mit entsprechender Drehzahl der Messscheibe 7 quasi zeitgleich die Position der Prägenadel 2 in z-Richtung 12 und der Abstand zur Werkstückoberfläche 1 und damit auch die Prägetiefe ermittelt werden.
Die 10 zeigt die schematische Darstellung eines Prägebildes mit Prägeablauf und Messablauf in einer Ansicht von oben. Darunter sind die Messergebnisse 19 dargestellt. Die Ansicht von oben zeigt die Zeichen 13 „A“, „B“, „C“ und „D“. Durch die Zeichenfolge 13 verläuft außermittig die Messlinie 22. Entlang dieser Messlinie 22 bewegt sich die Laser-Sensor-Einheit (nicht dargestellt), um die Werkstückoberfläche 1 einschließlich der Einprägungen in die Werkstückoberfläche 1 zu ermitteln.
Der Verlauf der Messergebnisse 19 in z-Richtung ist unterhalb der Zeichenfolge 13 dargestellt. Diese Ansicht entspricht einer Schnittdarstellung durch das Werkstück 1 entlang der Messlinie 22. Bei dieser Messung werden nur die Messergebnisse 19 entlang der Messlinie 22 ermittelt, so dass nicht die gesamten Prägezüge der Zeichenfolge 13 kontrolliert werden. Die Messung entlang der Messlinie 22 kann durchgängig vom Messstartpunkt 16b am Zeichen 13 „D“ bis zum Messsendpunkt 15b am Zeichen 13 „A“ vorgenommen werden. Die aus dieser Messung ermittelten Messwerte 19 in z-Richtung 12 sind als Messwerteverlauf 19 aufgetragen.
Alternativ dazu können die Messwerte 19 auch zeichenweise bzw. buchstabenweise für jedes Zeichen 13 separat bestimmt werden. Unabhängig davon, ob die Messwerte 19 durchgängig oder zeichenweise aufgenommen werden, ist vorgesehen, dass der jeweilige Messstartpunkt 16a mit dem jeweiligen Prägeendpunkt 16b und ebenso der jeweilige Messendpunkt 15b mit dem jeweiligen Prägestartpunkt 15a oder zumindest in einer Flucht liegend übereinstimmt, wie bei den Zeichen 13 „A“ und „B“ gezeigt.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Messstartpunkt 16a und der Prägeendpunkt 16b sowie der Messendpunkt 15b und der Prägestartpunkt 15a zueinander beabstandet sind, wie das an den Zeichen „C“ und „D“ ersichtlich ist. Um die Messung entsprechend ausführen zu können, werden die Prägestartpunkte 15a und Prägeendpunkte 16b jeweils durch die Auswerte- und Steuereinheit gespeichert. Die Beabstandung von Messstartpunkt 16a und Prägeendpunkt 16b sowie Messendpunkt 15b und Prägestartpunkt 15a ist als Weg 20 bezeichnet. Der Weg 20 wird durch den Prägenadelkopf (nicht dargestellt) zurückgelegt, um die Laser-Sensor-Einheit zur Vermessung nach außerhalb des jeweiligen Zeichens 13 zu verschieben. Durch diese Verschiebung wird der Messwert in z-Richtung in Bezug bzw. als Abstand zur Werkstückoberfläche 1 ermittelt und als Bauteilreferenzwert und somit als Bezugswert für die jeweilige Messung der Prägetiefe zugrunde gelegt. Durch die Verschiebung um den Weg 20 wird ausgeschlossen, dass die Messung im Bereich des aufgrund der Nadelprägung erfolgten Aufwurfs 31 des Materials beginnt und somit dieser als Bezugswert durch die Auswerteeinheit fälschlicherweise verwendet würde. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mindestens die Hälfte der Breite des Prägezuges als Weg 20 zurückgelegt wird, um mit der Messung zu beginnen beziehungsweise die Messung zu beenden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine zuverlässige Prägung mittels Ritzverfahren und eine Erkennung und Kontrolle der Ritztiefe.
Bezugszeichenliste

1 -: Werkstückoberfläche, Werkstück, Bauteil
2 -: Prägenadel
3 -: Prägekopf
4 -: Prägenadelkopf
5 -: Linearantriebseinheit, Pneumatikzylinder, Elektrohubzylinder
6 -: Sensor, Laserstrahl, Laser-Sensor-Einheit
7 -: Messfläche, Messblech, Messcheibe
8 -: Hubstange, Kolbenstange
9 -: Prägenadelaufnahme
10 -: x-Richtung, Antrieb für x-Richtung, Führungsschiene für
x-: Richtung
11 -: y-Richtung, Antrieb für y-Richtung, Führungsschiene für y-Richtung
12 -: z-Richtung
13 -: Zeichen, Zeichenfolge, Zeichenfeld
14 -: Startpunkt
15a -: Prägestartpunkt
15b -: Messendpunkt
16a -: Prägeendpunkt
16b -: Messstartpunkt
17 -: Prägehauptrichtung
18 -: Messrichtung
19 -: Messergebnis, Messwert, Messwerteverlauf
20 -: Weg
21 -: Durchbrechung, Öffnung
22 -: Messlinie
23: Sensorverschiebung, Messblechverschwenkung, Messblechrotation, Verschwenkung
30 -: Querstrebe
31 -: Aufwurf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2110266 A2 [0004]
DE 202006002052 U1 [0005]
DE 102016120603 A1 [0006]
DE 19930272 A1 [0007]
DE 102005037411 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Zeichens (13) in einer Werkstückoberfläche (1) durch Ritzprägen, indem eine Prägenadel (2) in die zur Kennzeichnung vorgesehene Werkstückoberfläche (1) eindrückt und entlang der Werkstückoberfläche (1) bewegt wird, wobei in einem Prägekopf (3) ein Prägenadelkopf (4) mit der Prägenadel (2) in x-Richtung (10) und y-Richtung (11) verfahrbar ist und dass die Prägenadel (2) in z-Richtung (12) mittels einer Linearantriebseinheit (5) im Prägenadelkopf (4) verschiebbar ist, wobei die Lage und Bewegung der Prägenadel (2) in z-Richtung (12) mittels eines Sensors und die Anpresskraft der Prägenadel (2) über die Linearantriebseinheit (5) erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägenadel (2) mittels einer ersten Anpresskraft auf die Werkstückoberfläche (1) gesetzt wird und die Lage der Prägenadel (2) relativ zum Prägenadelkopf (4) beim Aufsetzen der Prägenadel (2) auf die Werkstückoberfläche (1) mittels eines Sensors (6) erfasst wird, dass die erste Anpresskraft auf eine Prägeanpresskraft erhöht wird und die Prägenadel (2) an einem Startpunkt (14) in die Werkstückoberfläche (1) eindrückt und entlang der Werkstückoberfläche (1) bewegt wird, wobei der Sensor (6) die Lageänderung der Prägenadel (2) in z-Richtung erfasst und an eine Steuer- und Auswerteeinheit übermittelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) die Lageänderung der Prägenadel (2) an der Prägenadel (2), der Prägenadelaufnahme (9) oder mittels einer Messfläche (7) erfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägenadel (2) zumindest einmal den Startpunkt (14) anfährt und/oder überfährt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messung der Prägetiefe während der Erzeugung des Zeichens (13) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messung der Lage der Prägenadel (2) relativ zum Prägenadelkopf (4) vor und/oder während der Erzeugung des Zeichens (13) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anpresskraftkontrolle beim Aufsetzen der Prägenadel (2) und/oder während der Erzeugung eines Zeichens (13) und/oder bei der Verschiebung der Prägenadel (2) in z-Richtung (12) erfolgt.
Verfahren zur Vermessung von nach dem Verfahren zur Erzeugung eines Zeichens (13) oder Zeichenfolge (13) in einer Werkstückoberfläche (1) durch Ritzprägen mittels einer Prägenadel (2) hergestellten Zeichen (13) oder Zeichenfolgen (13) mittels Abtastung durch einen Sensor (6), dadurch gekennzeichnet, dass beim Ritzprägevorgang die jeweils äußersten Punkte des jeweiligen Zeichens (13) oder der jeweiligen Zeichenfolge (13) als Prägestartpunkt (15a) und Prägeendpunkt (16a) erfasst und an eine Steuer- und Auswerteeinheit übermittelt werden, dass die Vermessung des Zeichen (13) oder Zeichenfolge (13) zumindest bereichsweise in entgegengesetzter Richtung zum Ritzprägevorgang zumindest zwischen Prägeendpunkt (16a) als Messstartpunkt (16b) und Prägestartpunkt (15a) als Messendpunkt (15b) mittels eines Sensors (6) erfolgt, wobei vor dem Vermessen der Ritzprägevorgang vollständig erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermessen am Prägeendpunkt (16a) des jeweiligen Zeichens (13) oder der jeweiligen Zeichenfolge (13) startet und am Prägestartpunkt (15a) des jeweiligen Zeichens (13) oder der jeweiligen Zeichenfolge (13) endet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstartpunkt (16b) vom Prägeendpunkt (16a) und/oder der Messendpunkt (15b) vom Prägestartpunkt (15a) um einen Weg (20) nach außerhalb des Zeichens (13) oder der Zeichenfolge (13) verschoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermessen und/oder die Abtastung außermittig der erzeugten Zeichenfolge erfolgt.
Anordnung zur Erzeugung eines Zeichens (13) in einer Werkstückoberfläche (1) durch Ritzprägen, indem eine Prägenadel (2) in die zur Kennzeichnung vorgesehene Werkstückoberfläche (1) eindrückt und entlang der Werkstückoberfläche (1) bewegt wird, wobei in einem Prägekopf (3) ein Prägenadelkopf (4) mit der Prägenadel (2) in x-Richtung (10) und y-Richtung (11) verfahrbar ist und dass die Prägenadel (2) mittels einer Linearantriebseinheit (5) in z-Richtung (12) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Prägenadelkopf (4) ein Sensor (6) angeordnet ist, wobei der Sensor (6) mit der Prägenadel (2) in Wirkverbindung steht und der Sensor (6) mit einer Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägenadel (2) mittelbar oder unmittelbar mit der Hubstange (8) der Linearantriebseinheit (5) verbunden ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der Prägenadel (2) oder an der Hubstange (8) der Linearantriebseinheit (5) oder an einer Prägenadelaufnahme (9) eine Messfläche (7) vorhanden ist, wobei der Sensor (6) mit der Messfläche (7) in Wirkverbindung steht.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) ein Wegesensor, ein Abstandssensor oder Näherungssensor oder ein optischer Sensor ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) und/oder die Messfläche (7) quer zur z-Richtung (12) schwenkbar und/oder verfahrbar ist oder das zwei Sensoren (6) angeordnet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 112 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfläche (7) als eine in der x-y-Ebene (10, 11) rotierende Scheibe (7) ausgeführt ist, wobei in der Scheibe (7) Durchbrechungen (21) oder Öffnungen (21) vorhanden sind.