DE19757535B4 - Vorrichtung zum selbsttätigen Bearbeiten von Mustern auf Oberflächen von Werkstücken - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum selbsttätigen Bearbeiten eines zwei oder dreidimensionalen Musters (32) auf der Oberfläche mindestens eines knopfförmigen Werkstückes (2), das zur Bearbeitung in einer Befestigungsvorrichtung, insbesondere einem Revolverkopf, eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Muster (32) in einem Programmspeicher eines PC (16) gespeichert und durch Betätigen von Programmwähltasten (17) an dem PC abrufbar sind, dass das auf die das Werkstück (2) aufnehmende Befestigungsplatte zustellbare Werkzeug von einem Werkzeugträger (1) aufgenommen ist, der in den x-, y- und z-Richtungen eines Koordinatensystems einstellbar und gegenüber dem positionierten Werkstück (2) verfahrbar angeordnet ist, dass die Einstellbewegung durch Antriebsmotoren (6, 8, 10) entsprechend der Programmsteuerung erzeugt wird, dass das Programm die Steuerungsdaten für die Motorsteuerungen entsprechend den unterschiedlichen, zu bearbeitenden Mustern des gewählten Werkstückes (2) enthält, und dass die Bewegungen des Werkzeugs (3) in den x-, y- und z-Richtungen unmittelbar an der PC-Tastatur (17) eingebbar sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum selbsttätigen Bearbeiten von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, insbesondere von Knöpfen, Knopfrohlingen und dgl., und nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 6.
• Aus der JP 08281534 A sind ein Verfahren und eine Einrichtung für eine Schablonensteuerung bekannt. Hierbei wird ein zweidimensionales Bildmuster von einem Gerät abgetastet bzw. ausgelesen. Diese Informationen werden in ein Bildschirmgerät bzw. einen Prozessor eingegeben, der entsprechend diesen Informationen Signale an ein Werkzeug in Form einer Schneidvorrichtung oder dessen Antriebsmotor gibt und analog der Abtastung die Schneidvorrichtung in der x-y-Ebene verschiebt. Zusäztlich wird in der z-Achse eine Bewegung des Werkzeuges durchgeführt, z. B. ein Abheben von der zu bearbeitenden Fläche oder ein Aufsetzen auf diese Fläche. Die Bewegung in der z-Achse entspricht dabei lediglich einem Ein-Aus-Betrieb für das Werkzeug.
• Desweiteren ist aus der DE 44 10 762 A1 ein Beschriftungssystem zum Bearbeiten einer Beschriftungsfläche für das Beschriften von gefertigten oder geprüften Produkten mit Klartext oder einem Code bekannt, wobei ein Schreibgriffel über zwei zueinander exzentrisch gelagerte Arme gesteuert wird. Die Bewegung des Griffels erfolgt dabei in einer zweidimensionalen Fläche, also im x-y-Koordinatensystem. Hierbei wird mit dem Griffel auf einer Beschriftungsoberfläche innerhalb eines x-y-Koordinatenfeldes eine Beschriftung ausgeführt, und der hierfür erforderliche Bewegungsablauf wird durch zwei miteinander exzentrisch gekoppelte Arme erzielt, die jeweils um 360° drehbar sind.
• Die Herstellung von knopfförmigen Werkstücken mit einem auf der Oberfläche ausgebildeten zwei- oder dreidimensionalen Muster erfordert ein Bearbeiten, insbesondere Fräsen, in der x-, y- und z-Richtung. Eine derartige Bearbeitung wird derzeit mit von Hand geführtem oder wahlweise über Schablonen gesteuertem Fräser oder dergl. Werkzeug vorgenommen. Da Handarbeit aus Kostengründen nur in Ausnahmefällen in Frage kommt, werden in der Regel für industriell hergestellte Knöpfe Schablonen erstellt, über die die erforderlichen Bearbeitungsvorgänge für die Durchführung der Frässchritte vorgenommen werden. Auch diese Methode ist relativ aufwendig und kompliziert, da die Herstellung der Schablonen selbst sehr kostenintensiv ist und da die Schablonensteuerung für die Bearbeitung von Knöpfen hoher Präzision sehr genau gearbeitete Schablonen und Übertragungen erforderlich macht und für jede Abweichung der Knopfform bzw. des zu bearbeitenden Musters eine gesonderte Schablone notwendig ist. Bei der Vielzahl von unterschiedlichen Knopfmustern bedeutet dies eine große Anzahl von Schablonen mit all dem Aufwand, den das Herstellen, Aufbewahren und Auswählen dieser Schablonen mit sich bringt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, das Bearbeiten, insbesondere Fräsen von Oberflächen von Knöpfen bzw. Knopfrohlingen in zwei oder drei Dimensionen, d.h. ein flächiges oder räumliches Muster bzw. Design der Oberfläche, auf einfache, schnelle und kostengünstige Weise vorzunehmen und insbesondere unterschiedliche, beliebige räumliche Muster und Darstellungen zu fräsen.
• Gemäß der Erfindung wird dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie mit den Merkmalen des Patentanspruches 6 erreicht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Die mit der Erfindung zu bearbeitenden Knöpfe bzw. Knopfrohlinge haben in der Regel Scheibenform (rund, oval, eckig) und werden vorzugsweise auf ihrer Oberfläche so bearbeitet, daß ein dreidimensionales Muster entsteht, das in unterschiedlichster Weise ausgebildet sein kann. Zum Beispiel kann dieses Muster die Form eines Sternes haben, der gegenüber der Grundfläche erhaben ist, d.h., daß das gesamte Material entfernt bzw. weggefräst werden muß, das nicht zur Ausbildung des Sternes beiträgt. Weiterhin kann der Stern beispielsweise von den Zacken nach innen zur Mitte zu muldenförmig vertieft sein, so daß mit dem Fräserwerkzeug aus dem Knopfrohling das Material zwischen Scheibenumfang und Stern weggefräst wird, und entweder im gleichen oder in einem getrennten Arbeitsgang die Mulde im Stern gefräst wird. Wahlweise kann letzterer Vorgang durch ein getrenntes Werkzeug, z.B. ein Schleifwerkzeug, vorgenommen werden. Grundsätzlich kann mit der Erfindung jedes beliebige Muster bzw. jede beliebige Form in dreidimensionaler (oder auch zweidimensionaler) Ausführung erstellt werden, wobei der Bearbeitungsvorgang ein Fräsen, Schleifen, Bohren, Hämmen und dergl. einschließen kann.
• Der Knopf bzw. Knopfrohling wird in herkömmlicher Weise auf einem Trägerkopf festgelegt, z.B. werden auf einem Revolverkopf mehrere Knöpfe in Umfangsrichtung aufgesetzt und verspannt, damit durch schrittweises Weiterschalten des Revolverkopfes eine rationelle Bearbeitung erfolgen kann. Die Knöpfe werden zur Bearbeitung an einer Aufgabestelle selbsttätig auf den Revolverkopf aufgesetzt, der Revolverkopf wird in eine Bearbeitungsposition gedreht, an der der jeweilige Knopf mit Hilfe des Werkzeuges bearbeitet wird, und die fertig bearbeiteten Knöpfe werden an einer Abgabestelle nacheinander selbsttätig abgenommen und durch neu aufgesetzte, zu bearbeitende Knöpfe ersetzt.
• Das Zustellen des Bearbeitungswerkzeuges, z.B. eines Fräsers, eines Schleifwerkzeuges oder dgl. zum Werkstück, nämlich den Knopf bzw. Knopfrohling oder z.B. einen zu einem Schmuckstück zu verarbeitenden Stein erfolgt im Falle der Erfindung dadurch, daß der Werkzeugträger entsprechend den Bewegungen, die das Werkzeug bzw. der Fräser gegenüber dem Werkstück, nämlich dem Knopf bzw. Knopfrohling, ausführen muß, um das gewünschte Muster auf der Oberfläche zu erzeugen, durch getrennte motorische Antriebe in der x-, y- und z-Achse eines Koordinatensystems, dessen Nullpunkt in der Längsachse des die Ausgangsposition einnehmenden Werkzeuges liegt, gegenüber dem zu bearbeitenden Knopf verschoben wird. Die entsprechenden Bewegungen der motorischen Antriebe werden durch elektrische Signale gesteuert, die aus einem PC- Programm stammen, das über die Tastatur des PC aktiviert wird. Beispielsweise wird über die Tastatur ein bestimmtes Knopfmuster als Ganzes angewählt und damit programmgesteuert der Fräser zur Ausführung der für dieses Muster erforderlichen vollständigen Bewegungsabläufe in x-, y- und z-Richtung relativ zum Knopf bewegt, bis das Muster fertig herausgearbeitet ist. Dies bedeutet, daß mit einem einzigen Tastendruck über die Programmsteuerung die gesamte Bearbeitung der Oberfläche des Knopfes erfolgt und selbsttätig abläuft. Hierfür ist jedem Muster eine Taste bzw. Tastenkombination zugeordnet.
• Wahlweise können programmgesteuert Einzelschritte eingegeben werden, die durch das Programm in entsprechende Bewegungen der Antriebsmotore in x-, y- und/oder z-Richtung umgesetzt werden, so daß damit beliebige und wiederholbare Änderungen der Muster vorgenommen werden können.
• Mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht, daß eine beliebige Anzahl von Mustern, Darstellungen oder dgl., jeweils bezogen auf beliebige Knopfformen und Knopfgrößen, in einem Programm gespeichert werden und durch entsprechenden Tastendruck programmgesteuert abgerufen werden können, damit auf einfachste, kostengünstigste und schnellste Weise einmal vorhandene Muster in beliebiger Weise reproduziert werden können, daß aber alternativ auch einzelne Bewegungsvorgänge durch Tastatur eingegeben und zu neuen Mustern, Darstellungen oder dgl. zusammengesetzt werden können. Damit entfällt das aufwendige Herstellen von Schablonen für jedes einzelne Muster, der damit in Verbindung stehende Aufwand für das Speichern derartiger Schablonen, und ferner auch der Aufwand für das Heraussuchen solcher Schablonen.
• Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt:
• 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung,
• 2 die Darstellung der vom Werkzeug auszuführenden Bewegungen,
• 3 eine Ausführungsform einer der Erfindung zugrundeliegenden Vorrichtung,
• 4 die Darstellung eines beispielsweisen, mit der Erfindung hergestellten Knopfes in Schrägansicht, und
• 5 die Darstellung nach 4 in Seitenansicht.
• Auf einem Werkstückträger 1, z.B. einem Revolverkopf, sind in Umfangsrichtung die zu bearbeitenden Knöpfe 2 aufgesetzt und in ihrer Position festgelegt. Ein Fräswerkzeug 3 auf einem Werkzeugaufnahmekopf 4 ist in einer Richtung Wy (längs) auf den Knopf 2 zu und über eine schlittenartige Anordnung 5, die den Werkzeugträger 4 aufnimmt, in Richtungen Wx1 und Wx2 (quer) sowie in vertikaler Richtung Wz verschiebbar angeordnet. Der Antrieb der den Fräser 3 bzw. die Fräserhalterung 4 aufnehmenden Supporte 5 erfolgt durch den Antriebsmotor 6 (Mx) über die Leitung 7, den Motor 8 (My) über die Leitung 9 und den Motor 10 (Mz) über die Leitung 11.
• Die Motoren werden über Leitungen 12, 13, 14 aus einer Programmanordnung 15 innerhalb eines PC 16 mit Tastatur 17 gespeist, so daß bei einer entsprechenden Betätigung der einem bestimmten Knopfmuster zugeordneten Taste oder Tastenfolge der Tastatur 17 der Bewegungsablauf des Fräsers 3 ausgelöst und durchgeführt wird, der das Muster am Knopf 2 bearbeitet. In 2 ist mit der Fräseraufnahme das Koordinatensystem, in welchem das Fräswerkzeug 3 bzw. die Fräseraufnahme 4 entsprechend bewegt wird, schematisch dargestellt.
• 3 zeigt die mechanische Vorrichtung zur Betätigung des Fräserwerkzeuges 3 und die Zuordnung zum Revolverkopf 1. Der Revolverkopf 1 besitzt einen zylinderförmigen Körper 18, auf dessen Umfangsfläche Knopfaufnahmen 19 in Umfangsrichtung im gleichen Abstand hintereinander angeordnet sind, die jeweils eine Knopfklemmvorrichtung 20 zur Festlegung des Knopfes bzw. Knopfrohlings 21 aufweisen. Die Klemmvorrichtung 20 nimmt selbsttätig über eine Zuführvorrichtung bekannter Bauart den Knopf 21 auf, hält ihn während des Bearbeitungsvorganges in seiner Position fest und gibt nach Beendigung der Bearbeitung den Knopf selbsttätig frei, während ein noch nicht bearbeiteter Knopf selbsttätig in die Klemmvorrichtung 20 eingesetzt wird. Eine derartige Festlegung von Knöpfen innerhalb eines Revolverkopfes ist in Hinblick auf die Einzelheiten der Ausbildung nicht Gegenstand vorliegender Erfindung.
• Das Fräserwerkzeug 3 ist mit seiner Aufnahme- und Antriebsvorrichtung 22 über starre Halter 23 mit einem horizontal auf den Knopfrohling 21 zu verstellbaren Support 24 (y-Achse, Pfeil 25) verschiebbar. Der Support 24 mit Fräser 3 ist in einer Führungsvorrichtung 26 in vertikaler Richtung auf- und abbewegbar (z-Achse, Pfeil 27), und der Support 24 ist in der Führungsanordnung in horizontaler Richtung senkrecht zur Zeichenebene in 3 und quer zur Pfeilrichtung 25, wie mit Punkt 28 angedeutet (x-Achse), verschiebbar. Die Führungsvorrichtung 26 ist an einer Trägerwand bzw. einem Gestell 29 befestigt und nimmt die Antriebsmotoren 6, 8, 10 für die Bewegungen in der x- y- und z-Richtung des Fräserwerkzeuges 3 auf. Die Antriebsmotoren werden über Signale gesteuert, die durch das Programm 15 im PC 16 aktiviert werden.
• In den 4 und 5 ist ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bearbeiteter Knopf 30 dargestellt, dessen Oberfläche 31 das zu bearbeitende bzw. aus dem Knopfmaterial herauszuarbeitende Muster 32 in Form eines hier beispielsweise dargestellten Sternes aufweist, der von den Spitzen 33 zur Mitte hin muldenartig vertieft ist, wie mit 34 angedeutet. Die Bearbeitung kann dabei durch Fräsen, Schleifen, Bohren, Hämmern oder dergl. vorgenommen werden.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum selbsttätigen Bearbeiten eines zwei oder dreidimensionalen Musters (32) auf der Oberfläche mindestens eines knopfförmigen Werkstückes (2), das zur Bearbeitung in einer Befestigungsvorrichtung, insbesondere einem Revolverkopf, eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Muster (32) in einem Programmspeicher eines PC (16) gespeichert und durch Betätigen von Programmwähltasten (17) an dem PC abrufbar sind, dass das auf die das Werkstück (2) aufnehmende Befestigungsplatte zustellbare Werkzeug von einem Werkzeugträger (1) aufgenommen ist, der in den x-, y- und z-Richtungen eines Koordinatensystems einstellbar und gegenüber dem positionierten Werkstück (2) verfahrbar angeordnet ist, dass die Einstellbewegung durch Antriebsmotoren (6, 8, 10) entsprechend der Programmsteuerung erzeugt wird, dass das Programm die Steuerungsdaten für die Motorsteuerungen entsprechend den unterschiedlichen, zu bearbeitenden Mustern des gewählten Werkstückes (2) enthält, und dass die Bewegungen des Werkzeugs (3) in den x-, y- und z-Richtungen unmittelbar an der PC-Tastatur (17) eingebbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungen des Werkzeuges (3) in der x-, y- und z- Richtung wahlweise unabhängig voneinander durch Tasteneingabe der Einzelbewegungen zur Erzielung beliebiger einzelner Muster (32) durch Tasteneingabe des jeweils gewünschten, fest vorgegebenen gesamten Musters über die PC-Tastatur programmsteuerbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Werkzeug mindestens ein weiteres Bearbeitungswerkzeug, z.B. ein Schneid-, Schleif- oder Bohrwerkzeug vorgesehen ist, das über einen getrennten motorischen Antrieb programmgesteuert ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (3) ein Fräser ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das knopfförmige Werkstück (2) ein Knopf oder ein Knopfrohling ist.
6. Verfahren zum selbsttätigen Bearbeiten von zwei oder dreidimensionalen Mustern auf der Oberfläche mindestens eines knopfförmigen Werkstückes, das zur Bearbeitung in einer Befestigungsvorrichtung, insbes.einem Revolverkopf eingespannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Muster in einem Programm eines PC gespeichert und durch Betätigen von Programmwähltasten am PC abgerufen werden, dass das auf die das Werkstück aufnehmende Befestigungsplatte zustellbare Werkzeug von einem Werkzeugträger aufgenommen wird, der in den x-, y- und z- Richtungen eines Koordinatensystems eingestellt und gegenüber dem positionierten Werkstück verfahren wird, dass die Einstellbewegung durch Antriebsmotoren programmgesteuert erzeugt wird, und dass die Steuerungsdaten für die Motorsteuerungen entsprechend den unterschiedlichen, zu bearbeitenden Mustern des gewünschten Werkstückes in das Programm eingegeben werden.