DE19930272A1

DE19930272A1 - Production of a security mark on a workpiece or sheet, that is to be deep drawn, by use of a needle tool controlled using a positioning sensor such as a CCD camera sensor enabling precise surface parameters to be determined

Info

Publication number: DE19930272A1
Application number: DE1999130272
Authority: DE
Inventors: Mahmoud Al-Obaidi
Original assignee: Flemming G & Pehrsson H
Current assignee: Flemming G & Pehrsson H
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2001-01-04
Anticipated expiration: 2019-06-26
Also published as: DE19930272C2

Abstract

Procedure in which a needle type tool (1) is moved to the contact point on the surface of the workpiece (1) using automatic positioning with the surface and contact point measured using a measurement device and adjustments and alterations, to the tool parameters made using the measurements. The tool is then displaced to generate the appropriate security mark (11) with chosen depth and width. An Independent claim is made for a device for generation, without cutting, of a characterizing security mark on the surface of a workpiece.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur spanlosen Erzeugung einer fälschungssicheren Kennzeichnung auf einem Werkstück, insbesondere auf einem tiefziehfähigen Blech, gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 9.The invention relates to a method and a device for chipless production forgery-proof marking on a workpiece, in particular on 9 a deep-drawn sheet, according to the preamble of claims 1 and 9 respectively.

Zur fälschungssicheren Kennzeichnung von Werkstücken eignen sich Verfahren, die im Oberflächenbereich des Werkstücks einen bleibenden, die Funktion des Werkstücks nicht behindernden Eindruck erzeugen. Neben den sichtbaren plas tischen Verformungen im Oberflächenbereich kommt es hierbei auch zu nachweis baren Gefügeverzerrungen im den Eindruck benachbarten Bereich des Werkstücks, so daß die Kennzeichnung auch dann noch nachgewiesen werden kann, wenn der eigentliche Eindruck durch spanende oder rückformende Bearbeitung entfernt wurde.Processes are suitable for the forgery-proof marking of workpieces a permanent function in the surface area of the workpiece Do not create a hindrance to the workpiece. In addition to the visible plas table deformations in the surface area, there is also evidence of this visible structural distortions in the area of the workpiece that is adjacent to the impression, so that the marking can still be demonstrated if the actual impression removed by machining or reshaping processing has been.

Aus der DE 297 05 745 U1 der Anmelderin geht ein derartiges Verfahren zur fälschungssicheren Kennzeichnung eines Werkstücks hervor. Zur Ausführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung beschrieben, die ein in einer Positioniervorrichtung eingespanntes nadelartiges Werkzeug mit einer beweglichen Kugel im Spitzenbe reich oder einem konisch massiv ausgeformten Spitzenbereich aufweist. Der Spit zenbereich wird durch eine Zustellbewegung in die Werkstückoberfläche einge drückt und durch eine anschließende Vorschubbewegung parallel zur Werkstück oberfläche eine rillenförmige Vertiefung mit seitlichen Werkstoffaufwerfungen hinterlassend verschoben, so daß mit Hilfe einer die Positioniervorrichtung ansteuernden Steuereinrichtung eine Kennzeichnung - beispielsweise ein Schriftzug - auf dem Werkstück abbildbar ist. Die Parameter der Kennzeichnung lassen sich als Stellgrößen für die Werkzeugparameter Zustellbewegung und Vorschubbewe gung zuvor mit der Steuereinrichtung durch den Anwender festlegen. Als Werkstück, auf dem eine Kennzeichnung aufgebracht werden soll, eignet sich insbesondere ein tiefziehfähiges Blech, das wegen seiner relativ weichen Materialeigenschaft einen hohen Umformgrad zuläßt. Das Blech ist in einer ein Ausweichen gegenüber dem Werkzeug verhindernden Blechhaltevorrichtung fixiert. Die Steuereinrichtung steuert die Positioniervorrichtung mittels der vom Anwender eingegebenen Daten und mittels eines Näherungssensors, der den Abstand des Spitzenbereichs des Werkzeugs von der Oberfläche des fixierten Werkstücks durch elektrische Kapazitätsmessung bestimmt. Ist der Anfangsabstand von Werkstück zu Werkzeug zu Beginn des Kennzeichnungsvorganges überwunden, so wird über die eingegebenen Daten die Zustellbewegung ausgeführt, mit der die Eindringtiefe des Werkzeugs festgelegt ist. Danach folgt über oberflächenparallele Vorschubbe wegungen die Herstellung der Kennzeichnung.Such a method is known from the applicant's DE 297 05 745 U1 forgery-proof marking of a workpiece. To execute the The method describes a device that is in a positioning device clamped needle-like tool with a movable ball in the tip rich or has a conical solid tip area. The Spit zenbereich is entered into the workpiece surface by a feed movement presses and by a subsequent feed movement parallel to the workpiece surface a groove-shaped depression with material projections on the side left behind so that with the help of a positioning device controlling control device a label - for example a lettering - Can be mapped on the workpiece. The parameters of the marking can be as manipulated variables for the tool parameters infeed movement and feed movement Determine beforehand with the control device by the user. As Workpiece on which marking is to be applied is suitable especially a deep-drawn sheet, which because of its relatively soft Material property allows a high degree of deformation. The sheet is in one Dodge fixed to the tool-preventing sheet metal holding device. The control device controls the positioning device by means of the user entered data and by means of a proximity sensor that the distance of the Tip area of the tool from the surface of the fixed workpiece electrical capacitance measurement determined. Is the initial distance from the workpiece to overcome the tool at the start of the labeling process, then the entered data executes the infeed movement with which the penetration depth of the tool is fixed. This is followed by feeds parallel to the surface the manufacture of the label.

Von Nachteil ist hierbei, daß über die Abstandsbestimmung mittels Näherungs sensor kein Rückschluß über die Qualität der erzeugten Kennzeichnung möglich ist. Zwar ist die Qualität der Kennzeichnung auch von einer genauen anfänglichen Positionierbarkeit zwischen Werkzeug und Werkstück abhängig, die über den Näherungssensor erfolgt; Unterschiede in der Maßhaltigkeit des Werkstückes im Kennzeichnungsbereich während des Kennzeichnungsvorganges oder auch der Verschleißzustand des Werkzeuges bleiben jedoch unberücksichtigt. Der Ver schleißzustand muß daher ständig manuell durch Sichtprüfung kontrolliert werden. Die Maßhaltigkeit des Werkstückes im Kennzeichnungsbereich ist in engen Toleranzen sicherzustellen. Insbesondere bei einer Serienfertigung kann somit die Qualität der Kennzeichnung von Werkstück zu Werkstück variieren oder nur durch erhöhten Aufwand gewährleistet werden.The disadvantage here is that the distance is determined by means of approximation sensor no conclusion about the quality of the generated marking is possible. Although the quality of the labeling is also of an exact initial one Positionability between tool and workpiece depends on the Proximity sensor takes place; Differences in the dimensional accuracy of the workpiece Marking area during the marking process or also the However, the tool's state of wear is not taken into account. The Ver wear condition must therefore be constantly checked manually by visual inspection. The dimensional accuracy of the workpiece in the marking area is narrow Ensure tolerances. In series production in particular, the The quality of the marking varies from workpiece to workpiece or only through increased effort can be guaranteed.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs vorgestellte Verfahren und die Vorrichtung dahingehend weiter zu verbessern, daß auf einfache Weise eine Kennzeichnung reproduzierbarer Qualität herstellbar ist. It is therefore the object of the present invention to introduce the one presented at the beginning The method and the device further improve in that simple How a mark of reproducible quality can be produced.

Die Aufgabe wird verfahrensgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und vorrichtungsgemäß durch die im Anspruch 9 angegebenen Merkmale gelöst.The object is procedurally with the features of claim 1 and solved according to the device by the features specified in claim 9.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, daß eine Kennzeichnung re produzierbarer Qualität auf einfache Weise herstellbar ist, wenn mindestens ein Oberflächenstrukturparameter des Werkstücks im Eingriffsbereich des nadelartigen Werkzeugs meßtechnisch erfaßt wird und daraus Stellgrößen zur Einstellung/Ver änderung mindestens eines Werkzeugparameters abgeleitet werden. Durch dieses Verfahren wird eine Rückkopplung von Informationen über die Qualität der erzeugten Kennzeichnung möglich, die zur Justierung oder zur Korrektur für die Werkzeugansteuerung verwendet werden.The invention includes the technical teaching that a labeling right producible quality is easy to manufacture if at least one Surface structure parameters of the workpiece in the engagement area of the needle-like Tool is metrologically recorded and from it manipulated variables for setting / ver change of at least one tool parameter can be derived. Because of this Process is a feedback of information about the quality of the generated marking possible for adjustment or correction for the Tool control can be used.

Als Oberflächenstrukturparameter, die Aufschluß über die Qualität der erzeugten Kennzeichnung geben, eignen sich vorzugsweise die Tiefe und die Breite der Kennzeichnung sowie die Konturschärfe im Übergangsbereich zwischen der Oberfläche des Werkstücks zur Kennzeichnung.As surface structure parameters, the information about the quality of the generated Provide labeling, the depth and width of the are preferably suitable Marking and the contour sharpness in the transition area between the Surface of the workpiece for identification.

Es ist vorteilhaft, wenn auch derjenige Bereich der Oberfläche des Werkstücks als Oberflächenstrukturparameter gemessen wird, der unmittelbar vor Eingriff des Werkzeugs steht. Damit sind die Werkzeugparameter während des Kennzeichnungs vorganges besser korrigierbar und es können sogar Werkstücke mit gewölbter Oberfläche gekennzeichnet werden, weil eine kontinuierliche Anpassung der Werkzeugparameter an die Wölbung möglich ist.It is advantageous if that area of the surface of the workpiece is also used as Surface structure parameter is measured, which is immediately before the intervention of the Tool stands. So the tool parameters are during the marking process can be corrected better and even workpieces with a curved Be marked because of a continuous adjustment of the surface Tool parameters to the curvature is possible.

Als einstell- oder veränderbare Werkzeugparameter sind vorzugsweise die Zustellbewegung (z), die Vorschubbewegung (v) und/oder der Neigungswinkel (α) des Werkzeugs in Vorschubrichtung vorgesehen.The tool parameters that can be set or changed are preferably Infeed movement (z), the feed movement (v) and / or the angle of inclination (α) of the tool in the feed direction.

Eine das erfindungsgemäße Verfahren verbessernde Maßnahme besteht darin, daß zur erstmaligen Einrichtung aktuelle Werkzeugparameter solange verändert werden, bis vorgegebene Oberflächenstrukturparameter erreicht sind, wobei die zugeord neten Werkzeugparameter zur weiteren Verwendung abgespeichert werden.One measure improving the method according to the invention is that current tool parameters are changed for the first time, until predetermined surface structure parameters are reached, with the assigned Tool parameters can be saved for further use.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe, ist neben dem Verfahren eine Vorrichtung vorgesehen, die Sensormittel zur Erfassung mindestens eines Oberflächenstrukturparameters des Werkstücks im Eingriffsbereich des nadelartigen Werkzeugs aufweist und deren Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Positionier einrichtung des Werkzeugs aus den erfaßten Oberflächenstrukturparametern Stellgrößen für die Einstellung/Veränderung mindestens eines Werkzeugparameters ermittelt.To solve the problem on which the invention is based, in addition to the method a device is provided, the sensor means for detecting at least one Surface structure parameters of the workpiece in the engagement area of the needle-like Has tool and their control device for controlling the positioning Setup of the tool from the detected surface structure parameters Control variables for setting / changing at least one tool parameter determined.

Die Aufgabe des Näherungssensors kann vollständig von den erfindungsgemäßen Sensormitteln übernonmen werden und insoweit durch diese ersetzt werden. Da der Näherungssensor aufgrund einer Kapazitätsmessung den Abstand zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück bestimmt, sind zu seinem Einsatz elektrisch leitfähiger Materialien für Werkstück und Werkzeug erforderlich. Die erfindungs gemäße Lösung ist dagegen frei von dieser Voraussetzung und ist insoweit materialunabhängig einsetzbar. Somit ist es beispielsweise auch möglich als Werkstück einen Kunststoffkörper zu verwenden.The task of the proximity sensor can be completely different from that of the invention Sensor means will be taken over and replaced to this extent. Since the Proximity sensor based on a capacitance measurement the distance between the The tool and the workpiece are electrical for use conductive materials required for workpiece and tool. The fiction however, the appropriate solution is free from this requirement and is so far Can be used regardless of material. It is therefore also possible as Workpiece to use a plastic body.

Als Sensormittel zur Erfassung von Oberflächenstrukturparametern eignen sich vorzugsweise berührungslos arbeitende Sensormittel, wie beispielsweise eine Lasersensorik, ein Ultraschallprüfkopf oder eine Bildverarbeitungseinrichtung. Derartige Sensormittel können nicht die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück bei der Kennzeichnung behindern und unterliegen im Gegensatz zu einer berührend arbeitenden Sensorik keinem Reibungsverschleiß.Suitable sensor means for detecting surface structure parameters preferably non-contact sensor means, such as one Laser sensors, an ultrasound probe or an image processing device. Such sensor means can not the relative movement between the tool and In contrast to a workpiece, they hinder and are subject to marking touching sensors no friction wear.

Im Falle einer Lasersensorik kann mit zwei beabstandet an der Positioniereinrichtung ortsfest gegenüber dem Werkzeug angeordneten Lasersensoren gearbeitet werden, die auf dieselbe Stelle der Oberfläche des Werkstücks ausgerichtet sind und aus deren Differenzsignal die Oberflächenstruktur des Werkstücks und somit auch die Kontur der erzeugten Kennzeichnung hinsichtlich Tiefe, Breite und Konturschärfe ermittelbar ist. Im Falle eines Ultraschallprüfkopfes als Sensormittel ergeben sich diese Oberflächenstrukturparameter durch Messung der Laufzeit des vom Prüfkopf emittierten Signals bis zum Empfang des von der Werkstückoberfläche reflektierten Signals. Laufzeitdifferenzen entsprechen dabei der Oberflächenstrukturierung. Mit den beiden vorstehend näher erläuterten Sensormitteln ist es möglich, die Oberflächenstruktur zeilenförmig als Profilschnitt durch die Kennzeichnung oder unter Hinzunahme der Vorschubbewegung auch dreidimensional zu erfassen. Zu diesem Zwecke sind die Sensormittel ortsfest gegenüber dem Werkzeug angeord net. Eine zweidimensionale Erfassung der Oberflächenstruktur ermöglicht der Einsatz einer Bildverarbeitungseinrichtung, die die Oberfläche als flächiges Bild aufnimmt. Damit sind insbesondere die Oberflächenstrukturparameter Breite und Konturschärfe der Kennzeichnung durch Auswertung des Grauwertverlaufs im Bild feststellbar. Je nach Anordnung einer Beleuchtungsquelle sind auch Rückschlüsse über die Tiefe der Kennzeichnung möglich. Zur Aufnahme kann hier eine CCD- Kamera als Zeilen- oder Matrixkamera verwendet werden. Wird eine Zeilenkamera verwendet, so kann diese ebenfalls ortsfest gegenüber dem Werkzeug angeordnet sein, so daß durch Hinzunahme der Vorschubbewegung auch ein flächiges Bild erzeugbar ist.In the case of a laser sensor system, two can be spaced apart on the positioning device laser sensors arranged stationary with respect to the tool, aligned on and off the same location on the surface of the workpiece whose difference signal the surface structure of the workpiece and thus the Contour of the generated marking with regard to depth, width and contour sharpness can be determined. In the case of an ultrasound probe as sensor means, these surface structure parameters by measuring the transit time of the test head emitted signal until reception of the reflected from the workpiece surface Signal. Runtime differences correspond to the surface structuring. With the two sensor means explained in more detail above, it is possible to Surface structure line-shaped as a profile cut through the marking or can also be recorded three-dimensionally with the addition of the feed movement. To for this purpose, the sensor means are arranged in a fixed position with respect to the tool net. The two-dimensional detection of the surface structure enables Use of an image processing device that shows the surface as a flat image records. In particular, the surface structure parameters are width and Contour definition of the marking by evaluating the gray value curve in the image noticeable. Depending on the arrangement of a lighting source, conclusions can also be drawn possible via the depth of the marking. A CCD Camera can be used as a line or matrix camera. Becomes a line scan camera used, it can also be arranged stationary with respect to the tool be so that by adding the feed movement also a flat image can be generated.

Auch eine Kombination von verschiedenartigen Sensoriken untereinander, beispielsweise eines Lasersensors zur Tiefenstrukturermittlung mit einer Bildver arbeitungseinrichtung zur Ermittlung des Breite und Konturschärfe der Kenn zeichnung, ist im Rahmen der Möglichkeiten und je nach Anforderungen und Randbedingungen wählbar.Also a combination of different types of sensors, for example a laser sensor for depth structure determination with an image ver Work device for determining the width and contour sharpness of the characteristic drawing, is within the possibilities and depending on requirements and Boundary conditions selectable.

Eine die Erfindung verbessernde Maßnahme besteht darin, daß zur Kontrolle des Werkzeugverschleißzustandes die Steuereinrichtung eine einen erforderlichen Werkzeugwechsel signalisierende Ausgabeeinheit umfaßt. Ist das nadelartige Werkzeug beidseitig verwendbar, d. h. an beiden Enden mit einer beweglichen Kugel im Spitzenbereich oder mit einem konisch massiv ausgeformten Spitzenbereich versehen, kann die Steuereinrichtung derart weitergebildet sein, daß die Aus gabeeinheit ein Drehen desselben Werkzeugs um 180° oder einen Werkzeugtausch signalisiert, falls das Werkzeug bereits gedreht wurde. Die Mittel zur Verschleißzu standskontrolle können auch dafür genutzt werden, einen Stop der Positioniervor richtung herbeizuführen, falls die erzeugte Kennzeichnung nicht den Vorgaben entspricht. Eine derartige Fehlfunktion kann nicht allein einen Werkzeugverschleiß als Ursache haben; sie kann auch auf einer losen Einspannung des Werkzeugs/- Werkstücks beruhen. Die wie auch immer geartete Fehlfunktion der Vorrichtung kann hier sofort erkannt und behoben werden. Eine Produktion von Ausschußwerk stücken wird somit gänzlich vermieden.A measure improving the invention is that to control the Tool wear condition, the control device a one required Tool change signaling output unit includes. Is that needle-like Tool can be used on both sides, d. H. with a movable ball at both ends in the tip area or with a conically solid tip area provided, the control device can be developed such that the off unit rotates the same tool by 180 ° or changes tools signals if the tool has already been turned. The means to wear Level control can also be used to stop the positioning direction if the generated label does not meet the requirements corresponds. Such a malfunction cannot result in tool wear alone as the cause; it can also be loosely clamped on the tool / - Workpiece. Any malfunction of the device can be recognized and corrected here immediately. A production of rejects pieces is thus completely avoided.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:Further measures improving the invention are in the subclaims are identified or described below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to the figures shown. It shows:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in beispielhafter Tischgerät-Ausführung, Fig. 1 is a perspective view of a device according to the invention in an exemplary table device version,

Fig. 2 eine Darstellung eines nadelartigen Werkzeugs zur Aufbringung der Kennzeichnung, Fig. 2 is an illustration of a needle-like tool for application of the marking,

Fig. 3 eine Detaildarstellung des Spitzenbereichs vom Werkzeug nach Fig. 2, Fig. 3 is a detailed view of the tip portion of the tool according to Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Kennzeichnungsvorganges eines Werkstücks mittels des in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Werk zeugs, Fig. 4 is a schematic representation of the marking process zeugs a workpiece by means of the plant shown in Figure 3 in Fig. 2 and Fig.

Fig. 5 eine schematische Darstellung von einstellbaren Werkzeugparametern an einem sich im Eingriff mit dem Werkstück befindlichen Werkzeug und Fig. 5 is a schematic representation of adjustable tool parameters on a tool in engagement with the workpiece and

Fig. 6 ein Blockschaltbild über die Signalverarbeitung der in Fig. 4 dargestellten und Oberflächenstrukturparameter ermittelnden Sensormittel. FIG. 6 shows a block diagram of the signal processing of the sensor means shown in FIG. 4 and determining surface structure parameters.

Mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ist auf einem Werkstück 1 unter Verwendung eines nadelartigen Werkzeugs 2 eine fälschungssichere Kennzeichnung erzeugbar. Das Werkzeug 2 ist zu diesen Zwecke mit einem konisch ausgeformten Spitzenbe reich 3 versehen.With the device according to FIG. 1, a forgery-proof marking can be generated on a workpiece 1 using a needle-like tool 2 . The tool 2 is rich for this purpose with a conically shaped Spitzenbe 3 .

Die Fig. 1 zeigt die Vorrichtung in Ausgangsposition des Werkzeugs 2, das sich hier nicht im Eingriff mit dem Werkstück 1 befindet. Eine Werkstückfixiervorrichtung hält das Werkstück 1 durch Krafteinwirkung gegenüber einem Fundament 5 fest. Die Fixierung erfolgt über ein form- und kraftschlüssiges Spannen des Werkstücks 1, über ein Winkelstück 4.1, das mit einem U-förmigen Auflagekörper 4.2 zusammenwirkt und mit einem gegenüberliegend dem Winkelstück 4.1 angeord neten druckmittelbetriebenen Spannstempel 4.3. Der Formschluß, der bereits einen Teil der Freiheitsgrade des Werkstücks 1 einschränkt, erfolgt über das der Werktückform angepaßte Winkelstück 4.1, während durch den druckmittel betriebenen Spannstempel 4.3 eine kraftschlüssige Verbindung des Werkstücks 1 mit dem Auflagekörper 4.2 hergestellt wird. Durch die dabei auftretende Reibung ist das Werkstück 1 an einer Relativbewegung zum ortsfest gegenüber dem Fundament 5 angeordneten Auflagekörper 4.3 gehindert, so daß ein sicheres Spannen erfolgt. Zur Werkstückfixiervorrichtung gehören bei der Tischgerät- Ausführung demnach das Winkelstück 4.1, der Auflagekörper 4.2 und der Spannstempel 4.3. Fig. 1 shows the apparatus in the starting position of the tool 2, which is not here in engagement with the workpiece 1. A workpiece fixing device holds the workpiece 1 by force against a foundation 5 . The fixation takes place via a positive and non-positive clamping of the workpiece 1 , via an angle piece 4.1 , which interacts with a U-shaped support body 4.2 and with a pressure element-operated clamping punch 4.3 arranged opposite the angle piece 4.1 . The positive connection, which already restricts a part of the degrees of freedom of the workpiece 1 , takes place via the angle piece 4.1 adapted to the workpiece shape, while a force-fit connection of the workpiece 1 with the support body 4.2 is produced by the pressure-operated clamping plunger 4.3 . Due to the friction that occurs, the workpiece 1 is prevented from moving relative to the support body 4.3 which is arranged in a stationary manner with respect to the foundation 5 , so that a secure clamping takes place. The workpiece fixing device in the table-top version therefore includes the elbow 4.1 , the support body 4.2 and the clamping punch 4.3 .

Weiterhin umfaßt die Vorrichtung nach Fig. 1 eine Positioniervorrichtung, mit deren Hilfe das Werkzeug 2 räumlich relativ zum fixierten Werkstück 1 positioniert und bewegt wird. Im räumlichen kartesischen Koordinatensystem (x, y, z) ist eine Werkzeugbewegung in z-Richtung als Zustellbewegung Z sowie in x- und y- Richtung als Vorschubbewegung Vx und Vy möglich. Weiterhin ist auch eine Neigung des Werkzeuges um einen Neigungswinkel α als Neigung um die x- und y- Achse vorgesehen (αx, αy). Diese Neigbarkeit des Werkzeugs 2 gestattet eine optimale Eingriffsgeometrie am Werkstück 1. Zur Ausführung dieser trans latorischen und rotatorischen Bewegungen verfügt die Positioniervorrichtung über zwei Linearantriebe 6 und 7 mit Schlittenführungen sowie einem kombinierten Linear/Schwenkantrieb 8, über den auch der Neigungswinkel α einstellbar ist. Die Antriebe 6, 7, 8 werden über eine als Bedienrechner ausgeführte Steuereinrichtung 9 angesteuert. Die Positioniervorrichtung kann über die Steuereinrichtung 9 eine räumlich überlagerte Bewegung des Werkzeugs 2 ausführen, beispielsweise eine gleichzeitige Veränderung von Vorschubrichtung und Neigungswinkel. Die Steuereinrichtung 9 steuert die Positioniervorrichtung mittels vom Anwender eingegebener Daten und durch Sensormittel 10, die Oberflächenstrukturparameter - wie Tiefe und Konturschärfe der erzeugten Kennzeichnung - am Werkstücks 1 im Eingriffsbereich des nadelartigen Werkzeugs 2 auch während des Kennzeichnungs vorgangs meßtechnisch erfassen. Als Sensormittel 10 ist bei diesem Ausführungs beispiel eine Bildverarbeitungseinrichtung mit CCD-Kamera vorgesehen. Die Signalverarbeitung der Ansteuerung wird an späterer Stelle näher beschrieben.Furthermore, the device according to FIG. 1 comprises a positioning device, with the aid of which the tool 2 is positioned and moved spatially relative to the fixed workpiece 1 . In the spatial Cartesian coordinate system (x, y, z), a tool movement in the z direction is possible as the infeed movement Z and in the x and y direction as the feed movement Vx and Vy. Furthermore, an inclination of the tool by an inclination angle α is also provided as an inclination around the x and y axes (αx, αy). This inclinability of the tool 2 allows an optimal engagement geometry on the workpiece 1 . To perform these trans latory and rotary movements, the positioning device has two linear drives 6 and 7 with slide guides and a combined linear / swivel drive 8 , via which the angle of inclination α can be adjusted. The drives 6 , 7 , 8 are controlled via a control device 9 designed as an operating computer. The positioning device can carry out a spatially superimposed movement of the tool 2 via the control device 9 , for example a simultaneous change in the feed direction and angle of inclination. The control device 9 controls the positioning device by means of data entered by the user and by sensor means 10 , which also measure the surface structure parameters - such as depth and contour definition of the generated marking - on the workpiece 1 in the engagement area of the needle-like tool 2 during the marking process. An image processing device with a CCD camera is provided as sensor means 10 in this embodiment. The signal processing of the control will be described in more detail later.

Neben der in Fig. 1 gezeigten Tischgerät-Ausführung kann die Vorrichtung zur Erzeugung einer Kennnzeichnung auch eine roboterarmartige Handhabungsein richtung als Positioniereinrichtung oder eine Greifereinrichtung als Werkstückfixier vorrichtung oder andere geeignete äquivalente Mittel statt dessen aufweisen. Die Auswahl dieser Mittel ist insbesondere abhängig von Form und Größe des Werkstücks sowie von der Gestalt der zu erzeugenden Kennzeichnung.In addition to the table device version shown in FIG. 1, the device for generating a label can also have a robot-arm-like handling device as a positioning device or a gripper device as a workpiece fixing device or other suitable equivalent means instead. The selection of these means depends in particular on the shape and size of the workpiece and on the shape of the marking to be generated.

Das die Kennzeichnung erzeugende nadelartige Werkzeug 2, das detailliert in Fig. 2 dargestellt ist, besitzt einen zylindrischen Grundkörper aus Stahl mit beidseitig ausgeformten Spitzenbereichen 3, 3'. Es sind hier zwei Spitzenbereiche 3, 3' vorgesehen, damit bei einem Verschleiß oder Änderung der Kennzeichnungs geometrie ein schneller Wechsel zwischen den beiden gleichartig bzw. auch verschiedenartig ausgeformten Spitzenbereichen 3 möglich ist.The needle-like tool 2 producing the marking, which is shown in detail in FIG. 2, has a cylindrical base body made of steel with tip regions 3 , 3 'formed on both sides. Two tip areas 3 , 3 'are provided here, so that when the marking geometry wears or changes, a quick change between the two tip areas 3 of the same or different shape is possible.

Ein Spitzenbereich 3 ist als Detail Z in Fig. 3 näher dargestellt. Der Spitzenbereich 3 ist massiv und einteilig ausgeführt. Denkbar ist daneben beispielsweise auch eine Ausführungsform des Werkzeugs 2, bei der der Spitzenbereich 3 in eine drehend gelagerte Kugel ausläuft. Bei der gezeigten Ausführungsform hat der massive Spitzenbereich 3 die Form eines zweistufigen Kegels, womit hier ein zusammen gesetzter geometrischer Körper aus einem geraden Kreiskegel 3.1 und einem geraden Kreiskegelstumpf 3.2 mit unterschiedlichen Spitzenwinkeln gemeint ist, wobei der Spitzenwinkel des Kreiskegels 3.1 größer als der Spitzenwinkels 3.2 des Kreiskegelstumpfes 3.2 ist.A tip area 3 is shown in greater detail as detail Z in FIG. 3. The tip area 3 is solid and made in one piece. In addition, an embodiment of the tool 2 is also conceivable, for example, in which the tip region 3 ends in a rotating ball. In the embodiment shown, the massive tip region 3 has the shape of a two-stage cone, which here means a composite geometric body composed of a straight circular cone 3.1 and a straight circular truncated cone 3.2 with different apex angles, the apex angle of the circular cone 3.1 being greater than the apex angle 3.2 of the Circular frustum 3.2 is.

Mit diesem Werkzeug 2 ist eine Kennzeichnung 11 im Werkstück 1 gemäß der vergrößert schematischen Darstellung in Fig. 4 herstellbar. Hier sind die im Profilschnitt der Kennzeichnung 11 entstehenden Gefügeveränderungen im Werkstoff des Werkstücks 1 unterhalb der sichtbaren rillenförmigen Umformung, die aufgrund des Eingriffs des Spitzenbereiches 3 des Werkzeugs 2 entsteht, erkennbar. Diese durch Gitternetzlinien verdeutlichten Gefügeverzerrungen ermöglichen einen fälschungssicheren Nachweis der Kennzeichnung, auch wenn diese durch spanende Bearbeitung oder durch Rückformen entfernt wurde. Das Werkstück 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel als tiefziehfähiges Blech 1.2 ausgeführt, das zum Schutz vor Korrosion eine Zinkschicht 1.1 trägt. Mittels des speziellen vorstehend beschriebenen konisch ausgeformten Spitzenbereiches 3 des Werkzeugs 2 ist eine Kennzeichnung des verzinkten Blechs möglich, ohne daß die Verzinkung beschädigt wird.With this tool 2 , a marking 11 can be produced in the workpiece 1 in accordance with the enlarged schematic illustration in FIG. 4. The structural changes in the material of the workpiece 1 that arise in the profile section of the marking 11 can be seen below the visible, groove-shaped deformation that arises due to the engagement of the tip region 3 of the tool 2 . This structure distortion, illustrated by grid lines, enables tamper-proof proof of the identification, even if it has been removed by machining or reshaping. In this exemplary embodiment, the workpiece 1 is designed as a deep-drawing sheet 1.2 which has a zinc layer 1.1 for protection against corrosion. By means of the special conical tip area 3 of the tool 2 described above, the galvanized sheet can be identified without the galvanization being damaged.

In Fig. 5 ist das während des Kennzeichnungsvorganges mit dem Werkstück 1 in Eingriff stehende Werkzeug 2 schematisch dargestellt. Die hierbei erzeugte Kennzeichnung 11 wird im Eingriffsbereich 12 des Werkzeugs 2 über eine hierauf ausgerichtete CCD-Kamera als Sensormittel 10 erfaßt. Das aufgenommene Bild gibt Aufschluß über Oberflächenstrukturparameter im Eingriffsbereich 12 und wird mittels einer nachfolgend erläuterten Signalverarbeitung ausgewertet. Aus dem Bild sind durch Auswertung des Grauwertverlaufs zumindest die Breite und die Konturenschärfe als Oberflächenstrukturparameter ermittelbar. Aus diesen Informationen kann korrigierend auf die Werkzeugparameter Vorschubbewegung Vx und Vy sowie auf die Zustellbewegung Z und Neigungswinkel α in Vorschubrich tung Einfluß genommen werden.In FIG. 5, the standing during the labeling process with the workpiece 1 in engagement tool 2 is shown schematically. The marking 11 generated in this way is detected in the engagement area 12 of the tool 2 by means of a CCD camera oriented thereon as sensor means 10 . The recorded image provides information about surface structure parameters in the engagement area 12 and is evaluated by means of a signal processing explained below. By evaluating the gray value curve, at least the width and the sharpness of the contours can be determined from the image as surface structure parameters. This information can be used to correct the tool parameters feed movement Vx and Vy as well as the feed movement Z and inclination angle α in the feed direction.

Durch ein zusätzliches vorgeschaltetes Abtasten des sich unmittelbar vor der Einwirkung des Werkzeugs 2 befindlichen Bereichs 13 durch Sensormittel 10.1, kann der Ausgangszustand - insbesondere die Maßhaltigkeit - vor Aufbringung der Kennzeichnung 11 in diesem Bereich 13 ermittelt und für die Bestimmung der Werkzeugparameter korrigierend berücksichtigt werden. Damit ist es beispielsweise möglich, auch auf eine unregelmäßige, nicht ebene Werkstückoberfläche eine Kennzeichnung 11 aufzubringen.By additionally scanning the area 13 located immediately before the action of the tool 2 by sensor means 10.1 , the initial state - in particular the dimensional accuracy - can be determined in this area 13 before the marking 11 is applied and can be corrected for the determination of the tool parameters. This makes it possible, for example, to apply a marking 11 to an irregular, non-flat workpiece surface.

Die in Fig. 6 dargestellte Signalverarbeitung findet innerhalb der Steuereinrichtung 9 statt. Die Signalverarbeitung dient hier der korrigierenden Einflußnahme auf Werkzeugparameter durch die von der Steuereinrichtung 9 angesteuerte Positionier vorrichtung 6, 7, 8. Die vom Sensormittel 10 aufgenommenen und die Oberflächen struktur im Eingriffsbereich 12 des Werkzeugs 2 beschreibenden IST-Daten werden als Oberflächenstrukturparameter der Steuereinrichtung 9 eingangsseitig zugeführt und gelangen in eine Vergleichereinheit 14. Relevante Oberflächenstrukturparameter sind die Tiefe, die Breite und/oder die Konturschärfe der erzeugten Kennzeichnung. Die Vergleichereinheit 14 vergleicht diese IST-Daten mit in einer Speichereinheit 15 hinterlegten SOLL-Daten, die vorgegebenen Oberflächenstrukturparameter entsprechen. Aus dem Vergleich wird ein Differenzsignal Δ erzeugt, das in einer Umwandlungseinheit 16 in geeignete Stellsignale für die Ansteuerung der nachgeschalteten Positioniervorrichtung 6, 7, 8 zur Positionierung und Bewegung des Werkzeugs 2 umgewandelt wird.The signal processing shown in FIG. 6 takes place within the control device 9 . The signal processing is used here for corrective influence on tool parameters by the positioning device 6 , 7 , 8 controlled by the control device 9 . The actual data recorded by the sensor means 10 and describing the surface structure in the engagement area 12 of the tool 2 are supplied as surface structure parameters to the control device 9 on the input side and arrive in a comparator unit 14 . Relevant surface structure parameters are the depth, the width and / or the sharpness of the contour of the marking generated. The comparator unit 14 compares this ACTUAL data with TARGET data stored in a storage unit 15 , which correspond to predetermined surface structure parameters. From the comparison, a difference signal Δ is generated, which is converted in a conversion unit 16 into suitable actuating signals for controlling the downstream positioning device 6 , 7 , 8 for positioning and moving the tool 2 .

Neben der vorstehend beschriebenen Funktion kann die Sensor-Signalverarbeitung der Steuereinrichtung 9 noch Zusatzfunktionen übernehmen. So ist vorgesehen, im Sinne einer Teach-In-Funktion eine erstmalige Ermittlung und anschließende Weiterverwendung von Werkzeugparametern zu ermöglichen, indem diese solange variiert werden, bis die gewünschten Oberflächenstrukturparameter im Bereich der Kennzeichnung - wie beispielsweise die Tiefe der Kennzeichnung - erreicht ist. Die so ermittelten Werkzeugparameter werden in der Speichereinheit 15 abgelegt und direkt innerhalb der Umwandlungseinheit 16 in Stellgrößen zur Ansteuerung der Positioniervorrichtung 6, 7, 8 für das Werkzeug 2 umgewandelt, was in der Fig. 6 durch eine verbindende Strichlinie angedeutet ist. Hierbei ist ein ständiger SOLL- IST-Abgleich von Oberflächenstrukturparametern nicht erforderlich.In addition to the function described above, the sensor signal processing of the control device 9 can also perform additional functions. In the sense of a teach-in function, it is provided that tool parameters can be determined for the first time and then used further by varying them until the desired surface structure parameters in the area of the marking - such as the depth of the marking - have been reached. The tool parameters determined in this way are stored in the storage unit 15 and converted directly within the conversion unit 16 into manipulated variables for actuating the positioning device 6 , 7 , 8 for the tool 2 , which is indicated in FIG. 6 by a connecting dashed line. A constant TARGET-ACTUAL comparison of surface structure parameters is not necessary.

Der Eingangsbereich der Vergleichereinheit 14 kann weiterhin einen - in der Fig. 6 durch eine an dieser Stelle befindliche Strichlinie angedeuteten - zusätzlichen Anschluß aufweisen, der zur Anbindung von weiteren Sensormitteln 10.1, wie in Fig. 5 beschrieben, vorgesehen ist.The input area of the comparator unit 14 can furthermore have an additional connection — indicated in FIG. 6 by a dashed line located at this point — which is provided for connecting further sensor means 10.1 , as described in FIG. 5.

Schließlich kontrolliert die Steuereinrichtung 9 über die erfaßten Oberflächen strukturparameter den Verschleißzustand des Werkzeugs 2 und ist zur Anzeige mit einer einen erforderlichen Werkzeugwechsel signalisierenden Ausgabeeinheit 17 verbunden.Finally, the control device 9 controls the wear state of the tool 2 via the detected surface structure parameters and is connected for display to an output unit 17 which signals a required tool change.

Wird ein beidseitig verwendbares nadelartiges Werkzeug 2 gemäß Fig. 2 verwendet, so signalisiert die Steuereinrichtung 9 über die Ausgabeeinheit 17 ein Drehen desselben Werkzeugs 2 um 180° oder erforderlichenfalls einen Werkzeug tausch.Is a reversible needle-like tool 2 of FIG. 2 is used as the control device 9 indicates a rotation of the same tool 2 to 180 or if necessary, a tool exchange on the output unit 17.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.The embodiment of the invention is not limited to the above specified preferred embodiment. Rather is a number of Variants conceivable, which of the solution shown also in principle makes use of different types.

Claims

1. A method for producing a tamper-proof marking on a workpiece, in particular on a deep-drawing sheet, by means of a needle-like tool, which is moved to produce the marking on the surface of the workpiece, the material structure of the workpiece being compressed to leave a visible impression, characterized in that that at least one surface structure parameter of the workpiece ( 1 ) in the engagement area of the needle-like tool ( 2 ) is recorded by measurement technology and control variables for setting / changing at least one tool parameter are derived from the measurement results.

2. The method according to claim 1, characterized in that the depth and / or the width of the generated marking ( 11 ) is measured as surface structure parameters.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the contour sharpness in the transition region between the surface of the workpiece ( 1 ) for identification ( 11 ) is measured as a surface structure parameter.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that area of the surface of the workpiece ( 1 ) is measured as a surface structure parameter which is immediately before engagement of the tool ( 2 ).

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized indicates that the infeed movement (Z) and / or the feed movement (Vx, Vy) is set or changed as a tool parameter.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the inclination angle (α) of the tool ( 2 ) in the feed direction is set or changed as a tool parameter.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized records that current tool parameters for the initial setup be changed until specified surface structure parameters can be achieved, the assigned tool parameters for further Usage.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for signaling a tool change when worn, a rotation of the same double-sided tool ( 2 ) is output if this tool ( 2 ) has not already been rotated.

9. Device for the non-cutting production of a forgery-proof identification drawing on a workpiece ( 1 ), in particular on a deep-drawing sheet, by forming using a needle-like tool ( 2 ), for its relative movement with respect to the surface of the workpiece ( 1 ), based on feed and infeed movements, a positioning device ( 6 , 7 , 8 ) having a plurality of degrees of freedom is provided, which is connected to a predeterminable control device ( 9 ), and a workpiece fixing device ( 4.1 ) holding the workpiece ( 1 ) relative to the tool ( 2 ). 4.2 , 4.3 ), characterized in that sensor means ( 10 ) for detecting at least one surface structure parameter of the workpiece ( 1 ) are provided in the engagement area ( 12 ) of the needle-like tool ( 2 ) and the control device ( 9 ) from the detected surface structure parameters are control variables for the Attitude / change at least one W tool parameters determined.

10. The device according to claim 9, characterized in that contactlessly working sensor means ( 10 ) are provided for detecting surface structure parameters.

11. The device according to claim 10, characterized in that the sensor means ( 10 ) are designed as a laser sensor or as an ultrasonic test head or as an image processing device.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the image processing device comprises an engaging area of the tool ( 2 ) on taking CCD camera.

13. Device according to one of claims 9 to 12, characterized in that additional sensor means ( 10.1 ) detect the area ( 13 ) of the surface of the workpiece ( 1 ) which is immediately before the tool ( 2 ) engages.

14. Device according to one of claims 9 to 13, characterized in that the control device ( 9 ) has a storage unit ( 15 ) for storing desired surface structure parameters and / or tool parameters.

15. The device according to one of claims 9 to 14, characterized in that to control the tool wear state, the control device ( 9 ) comprises a required tool change signaling unit ( 17 ).

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the needle-like tool ( 2 ) can be used on both sides ( Fig. 2) and the Steuereinrich device ( 9 ) via the output unit ( 17 ) signals a rotation of the same tool ( 2 ) or a tool change .