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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Gattung.
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Die
Erzeugung von Zeichen wie z. B. alphanumerischen Zeichen in Werkstückoberflächen
dient beispielsweise in der Automobilindustrie dem Zweck, Werkstücke
wie Fahrgestelle, Motoren od. dgl. mit weitgehend fälschungssicheren
Markierungen in Form von Beschriftungen oder sonstigen Kennzeichnungen
zu versehen. Als Prägewerkzeuge werden hierfür
insbesondere Prägenadeln verwendet, die die Zeichen entweder
matrixförmig aus einer Mehrzahl von Punkten zusammensetzen
(Nadelprägen) oder in Klarschrift darstellen, indem die
Prägenadel in die Werkstückoberfläche
gedrückt und dann quer dazu bewegt wird (Ritzmarkieren
oder Prägen durch Druckumformen).
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In
den beiden zuletzt genannten Fällen, in denen die einzelnen
Zeichen als durchgehende, im Wesentlichen V-förmige Ritzlinien
oder Rillen ausgebildet sind, wird zur Erzielung eines gut lesbaren, gleichförmigen
Schriftbildes zunehmend gefordert, dass die Zeichen eine durchgehend
gleichförmige, nachfolgend kurz als Prägetiefe
bezeichnete Ritz- oder Rillentiefe aufweisen, die z. B. 0,2 mm beträgt. Da
eine visuelle Endkontrolle der Prägetiefe praktisch unmöglich
ist und die üblicherweise verwendeten Prägevorrichtungen
nicht sicherstellen, dass eine vorgegebene Prägetiefe auch
tatsächlich erreicht und eingehalten wird, werden Vorrichtungen
der eingangs bezeichneten Gattung benötigt, mittels derer die
Prägetiefe automatisch ermittelt und die Einhaltung einer
vorgewählten Prägetiefe automatisch sichergestellt
werden kann.
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Bekannte
Vorrichtungen der eingangs bezeichneten Gattung verwenden zur Ermittlung
der Prägetiefe durchweg optische Mittel (z. B.
DE 199 30 272 A1 ,
DE 10 2005 037 411
A1 ), die mit Laserlicht arbeitende Sensoren od. dgl. aufweisen.
Als Nachteil ergibt sich hierbei, dass eine Messung der tatsächlich erzielten
Prägetiefe erst in einem auf die Prägung folgenden
Arbeitsgang möglich und anfällig gegenüber Verschmutzung,
insbesondere dem beim Ritzmarkieren unvermeidlichen Auswurf des
verdrängten Materials ist. Die erhaltenen Prägetiefen
entsprechen daher nicht ausreichend sicher den vorgegebenen Sollwerten.
Bekannt ist es außerdem, zunächst den Abstand
der Prägenadel von der Werkstückoberfläche mittels
eines kapazitiven Näherungssensors zu ermitteln und die
Prägenadel dann in Richtung der Werkstückoberfläche
vorzuschieben. Auch diese Methode erlaubt keine hohe Genauigkeit,
weil sich das Werkstück, falls es z. B. als Blech ausgebildet
ist, während des Prägevorgangs verbiegen kann
und dann zu einer Prägetiefe führt, die kleiner
als die gewünschte Prägetiefe ist.
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Möglich
wäre schließlich eine Überprüfung der
geprägten Kennzeichnungen mit Hilfe einer Kamera. Hierdurch
kann jedoch in der Regel nur festgestellt werden, ob die gewünschten
Zeichen tatsächlich vorhanden sind. Außerdem wirken
sich z. B. vorhandene Schmutzteilchen (Auswurf), wechselnde Lichtverhältnisse
und unterschiedliche Farben der Werkstücke ungünstig
auf die Messergebnisse aus, weshalb auch mit solchen Verfahren und
Vorrichtungen eine schlechte Verfügbarkeit erzielt wird.
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Ausgehend
davon liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, die Vorrichtung
der eingangs bezeichneten Gattung so weiterzubilden, dass eine schnelle,
während des Prägevorgangs und mit hoher Genauigkeit
erfolgende Ermittlung der Prägetiefe möglich ist
und dadurch fehlerhaft gekennzeichnete Werkstücke weitgehend
vermieden werden.
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Gelöst
wird dieses Problem erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1.
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Die
Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass der Abstandssensor,
da er zusammen mit der Nadel senkrecht und parallel zur Werkstückoberfläche
bewegt wird, während des Prägevorgangs ständig
seinen Abstand von der Werkstückoberfläche anzeigt,
der unter Einbeziehung eines zu Beginn des Prägevorgangs
und beim Aufliegen der Prägenadel auf der Werkstückoberfläche
ermittelten Referenzwertes gleichzeitig ein genaues Maß für
die aktuelle Prägetiefe liefert. Je näher der
Abstandssenor an der Prägenadel angeordnet wird, umso genauer
ist die ermittelte Prägetiefe, da auf diese Weise eine
etwaige Durchbiegung des Werkstücks neutralisiert wird. Schließlich
kann der Einfluss eines etwaigen Verschleißes der Prägenadel
dadurch weitgehend kompensiert werden, dass vor der Erzeugung eines
jeden Zeichens ein neuer Referenzwert ermittelt wird.
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Weitere
vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen in unterschiedlichen Maßstäben:
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1 eine
schematische, perspektivische Ansicht einer Prägeeinheit
zur Durchführung von Ritzmarkierungen;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Nadelkopfes der Prägeeinheit
nach 1;
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3 den
Nadelkopf nach 2 in einer teilweise aufgebrochenen
und geschnittenen Darstellung;
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4 eine
perspektivische Darstellung einer mit einem optischen Sensor versehenen
Einrichtung zur Erfassung von Relativbewegungen zwischen der Prägeeinheit
und den Werkstück;
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5 und 6 das
der Erfindung zugrundeliegende Messprinzip für die Prägestufe
anhand je einer Vorderansicht der Prägenadel und eines
Abstandssensors;
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7 eine
Regeleinrichtung zur Regelung der Prägetiefe mittels der
Prägeeinheit nach 1 bis 5;
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8 eine
Einrichtung zur Überwachung der Bewegung der Prägenadel
parallel zu einer Werkstückoberfläche; und
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9 und 10 eine
perspektivische Darstellung und eine Vorderansicht einer mit einem
mechanischen Taster versehenen Einrichtung zur Erfassung von Relativbewegungen
zwischen der Prägeeinheit und dem Werkstück.
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1 zeigt
eine Vorrichtung in Form einer Prägeeinheit 1 zum
Herstellen von Kennzeichnungen nach dem Verfahren des so genannten
Ritzmarkierens. Die Prägeeinheit 1 enthält
einen Grundrahmen, von dem in 1 nur eine
obere Deckplatte 2, eine dazu parallele Seitenwand 2a und
eine Seitenwand 3 dargestellt sind. Der Grundrahmen wird
in üblicher Weise an einem Handlingsystem wie z. B. einem
Roboterarm montiert, um die Prägeeinheit 1 auf
diejenige Stelle einer Werkstückoberfläche aufsetzen
zu können, an der eine Markierung angebracht werden soll.
An der Zwischenwand 2a des Grundrahmens ist wenigstens
eine parallel zu einer Y-Achse eines gedachten Koordinatensystems
erstreckte Führung 4 befestigt, längs
derer ein nur schematisch angedeuteter Y-Schlitten 5 hin-
und herbewegbar ist. An einer Unterseite des Y-Schlittens 5 ist
wenigstens eine parallel zur X-Achse des gedachten Koordinatensystems
erstreckte Führung 6 montiert, längs
derer ein X-Schlitten 7 hin- und herbewegbar gelagert ist.
Die Bewegung des Y-Schlittens 5 erfolgt z. B. mit Hilfe
eines am Grundrahmen befestigten Schrittmotors 8, der mittels
einer Zahnriemenscheibe 9 und eines nicht dargestellten
Zahnriemens eine Zahnriemenscheibe 10 antreibt, die auf
einer Gewindespindel sitzt, die eine Gewindebohrung des Y-Schlittens 5 durchragt.
In entsprechender Weise wird der X-Schlitten 7 z. B. mit
Hilfe eines Schrittmotors 11 angetrieben, der mittels einer
Montageplatte 12 am Y-Schlitten 5 befestigt ist
und eine Zahnriemenscheibe 14 aufweist, die mittels eines
nicht dargestellten Zahnriemens eine Zahnriemenscheibe 15 in
Umdrehungen versetzen kann. Diese ist auf einer in der Montageplatte 11 drehbar
gelagerten Gewindespindel 16 befestigt, die eine Gewindebohrung
des X-Schlittens 7 durchragt.
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An
der Unterseite des X-Schlittens 7 ist ein Präge-
oder Nadelkopf 17 befestigt, in dem eine Prägenadel 18 beweglich
gelagert ist und parallel zur Z-Achse des gedachten Koordinatensystems
hin- und herbewegt werden kann.
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Die
insoweit beschriebene Prägeeinheit 1 kann im Übrigen
so ausgebildet sein, wie dem allgemeinen Stand der Technik entspricht.
Daher können insbesondere die Schrittmotoren 8 und 11,
wie dies bei XY-Tischen allgemein üblich ist, mit nicht
dargestellten Steuereinheiten derart in Umdrehungen versetzt werden,
dass die Prägenadel 18 in X- und Y-Richtung entlang
der Oberfläche eines in 1 nicht
dargestellten Werkstücks bewegt wird, um ein oder mehrere
Zeichen zu schreiben und durch einen Ritzvorgang in der Werkstückoberfläche
auszubilden. Da derartige Steuerungen dem Fachmann geläufig
sind, wird auf ihre nähere Beschreibung verzichtet.
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2 und 3 zeigen
Einzelheiten des am X-Schlitten 7 befestigten Nadelkopfes 17.
Dieser enthält in einem oberen Teil eine Halteplatte 19,
an deren Unterseite ein Gehäuse 20 befestigt ist,
das einen vorzugsweise zylindrischen Hohlraum 21 umgibt.
In dem Hohlraum 21 ist als Mittel zum Eindrücken
der Prägenadel 18 in die Werkstückoberfläche ein
ebenfalls vorzugsweise zylindrischer Kolben 22 in Z-Richtung
verschiebbar gelagert, der zusammen mit dem Gehäuse 20 eine
Zylinder/Kolben-Anordnung bildet. Ein in 3 oberes
Ende des Hohlraums 21 ist mit einer eine durchgehende Öffnung 23 aufweisenden
Deckwand 24 verschlossen. Die Öffnung 23 dient
dazu, über eine mit ihr verbundene, nicht dargestellte
Leitung ein Druckmedium, vorzugsweise Druckluft in den Hohlraum 21 einzuführen
und dadurch auf den Kolben 22 einzuwirken.
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Auf
der von der Öffnung 23 abgewandten Seite des Kolbens 22 ist
ein Bodenteil 25 befestigt, das eine mit dem Kolben 22 koaxiale,
in Z-Richtung erstreckte Führungsbohrung 26 aufweist.
In der Führungsbohrung 26 sind mit Gleitsitz Führungsansätze 27 verschiebbar
gelagert, die an einer am Kolben 22 befestigten Kolbenstange 28 vorgesehen
sind, an deren unterem Ende die Prägenadel 18 vorzugsweise
leicht auswechselbar befestigt ist (vgl. auch 5 und 6).
Ein die Kolbenstange 28 lose umgebender Ring 29 liegt
auf einer an einem Übergang vom Hohlraum 21 zur
Führungsbohrung 26 ausgebildeten Schulter auf
und stützt das untere Ende einer Druckfeder 30 ab,
deren oberes Ende am Kolben 22 anliegt. Dadurch wird der
Kolben 22 in 3 nach oben in eine Ausgangslage
vorgespannt, aus welcher er mittels des durch die Öffnung 23 in
den Hohlraum 21 eingeführten Druckmediums in Z-Richtung
und in 3 nach unten vorgeschoben werden kann.
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In
einem unteren Abschnitt der Kolbenstange 28 ist eine radial
erstreckte Halterung 31 befestigt, die durch eine seitliche
Aussparung 32 (2) des Bodenteils 25 nach
außen ragt. In dieser Halterung 31 ist ein parallel
zur Prägenadel 18 erstreckter Abstandsensor 33 befestigt,
wobei die Aussparung 32 so ausgebildet ist, dass die Halterung 31 und
damit auch der Abstandsensor 33 alle in Z-Richtung erfolgenden
Bewegungen der Prägenadel 18 mitmachen kann. Das
untere Ende des Abstandsensors 33 weist von der Unterseite
bzw. Spitze 18a der Prägenadel 18 einen
Abstand A auf, (3), der wenigstens so groß ist,
wie der gewünschten Prägetiefe der herzustellenden
Zeichen entspricht. Vorzugsweise ist der Abstand A außerdem
um so viel größer als die Prägetiefe,
wie einer tolierbaren Abnutzung der Prägespitze 18a beim
Gebrauch entspricht. Dadurch wird erreicht, dass der Abstandsensor 33 stets
oberhalb einer Werkstückoberfläche angeordnet
ist und diese daher nicht berührt, selbst wenn die Prägenadel 18 mit
der maximalen Prägetiefe in die Werkstückoberfläche
eingedrückt wird.
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4 zeigt
ein Werkstück 34 mit einer zu beschriftenden Oberfläche 34a und
in starker Vereinfachung das Absetzen der Prägeeinheit 1 mittels
eines Roboterarms od. dgl. auf der Oberfläche 34a derart, dass
die Prägenadel 18 mit Hilfe der hier nicht dargestellten
X- und Y-Schlitten 7 bzw. 5 parallel zur Oberfläche 34a längs
einer mit Zeichen zu versehenen Beschriftungszone 35 hin-
und herbewegt werden kann. Das Bodenteil 25 durchragt dazu
zweckmäßig eine in einem Boden des Grundrahmens
ausgebildete Aussparung 36. An einer der Seitenwand 3 gegenüberliegenden
weiteren Seitenwand 3a des Grundrahmens der Prägeeinheit 1 ist
ein Sensor 37 angeordnet, der z. B. ein optischer Sensor
ist, ein auf die Oberfläche 34a gerichtetes Lichtbündel
aussendet und ein von der Oberfläche 34a reflektiertes
Lichtbündel empfängt. Anhand der auf diese Weise
erhaltenen Sensorsignale lässt sich nach Art eines Bewegungsmelders
feststellen, ob sich die Prägeeinheit 1 während
einer Prägephase in X- und/oder Y-Richtung relativ zum
Werkstück 34 bewegt oder ob wie erforderlich keine
solche Relativbewegung stattfindet. Bei Bedarf kann der Prägevorgang
unterbrochen und für eine verschiebungsfreie Lagerung der
Prägeeinheit 1 auf dem Werkstück 34 gesorgt
werden.
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5 und 6 zeigen,
wie mittels des Abstandsensors 33 eine exakte Messung der
Prägetiefe vorgenommen werden kann, wenn die Oberfläche 34a durch
Ritzen mit einem Zeichen 34b (6) versehen
werden soll. Vor Beginn des Ritzvorgangs wird die Prägenadel 18 zunächst
dadurch, dass der Kolben 22 (3) durch
die Öffnung 23 hindurch mit einem ersten, vergleichsweise
geringen Druck beaufschlagt wird, in Z-Richtung soweit vorgeschoben, dass
sie sich mit ihrer Spitze 18a auf die Oberfläche 34a aufsetzt,
ohne in diese einzudringen. Das Erreichen dieses Zustandes kann
z. B. mit Hilfe eines nicht dargestellten Sensors, z. B. eines Geschwindigkeitssensors,
eines elektrischen, die Berührung zwischen der Spitze 18a und
der Oberfläche 34a anzeigenden Kontaktsensors
od. dgl., überwacht werden, der dem Kolben 22 oder
der Kolbenstange 28 zugeordnet wird und ein Signal abgibt,
wenn die Geschwindigkeit v = 0 entsprechend dem Stillstand der Prägenadel 18 erreicht
ist oder eine Berührung stattfindet. Alternativ kann der
Druck des Druckmediums auch so gewählt werden, dass zwar
eine Berührung, aber kein Eindringen der Prägenadel 18 in
die Oberfläche 34a möglich ist, und eine
vorgegebene Zeitlang abgewartet werden, innerhalb von der die Prägenadel 18 mit
Sicherheit auf die Werkstückoberfläche 34a aufgesetzt
ist. Der erhaltene Endzustand ist in 5 dargestellt,
wonach der Abstandsensor 33 (bzw. seine der Oberfläche 34a zugewandte
Unterseite) einen ersten Abstand L1 von der Werkstückoberfläche 34a aufzeigt.
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In
einem nächsten Verfahrensschritt wird jetzt der Druck des
durch die Öffnung 23 eingeführten Druckmediums
so stark vergrößert, dass die Spitze 18a der
Prägenadel 18 entsprechend 6 bis zu
einer gewünschten Prägetiefe L3 in die Oberfläche 34a eindringt.
Ist diese Prägetiefe L3 erreicht, gibt der Abstandsensor 33 ein
Signal L2 ab, das dem Wert L2 = L1 – L3 entspricht. Daraus
folgt, dass die aktuelle Prägetiefe L3 stets gleich der
Differenz L1 – L2 ist. Wird daher der beim Aufsetzen der
Prägenadel 18 auf der Oberfläche 34a gemessene
Abstand L1 als Referenzwert bei der nachfolgenden Ausbildung eines
Zeichens 34b durch Ritzen verwendet, dann gibt die Differenz
L3 = L1 – L2 an jeder Stelle des sich bildenden Zeichens 34b den
aktuellen Istwert der Prägetiefe an. Folglich ist es erfindungsgemäß möglich, während
eines Prägevorgangs die aktuelle Prägetiefe L3
nicht nur permanent zu messen, sondern bei Bedarf auch durch Steuerung
des auf den Kolben 22 wirkenden Drucks zu verändern.
Eine Rückstellung der Prägenadel 18 in
einer von der Werkstückoberfläche 34a abgewandten
Richtung wird jeweils durch die Druckfeder 30 bewirkt.
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Bei
einem derzeit für am besten gehaltenen Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird die Differenz L3 = L1 – L2 als Regelgröße
für eine den Druck auf den Kolben 22 festlegende,
in 7 vereinfacht dargestellte Regeleinrichtung verwendet.
Die Regeleinrichtung enthält einen Regler 38,
eine an diesen angeschlossene Stelleinrichtung 39, beispielsweise
in Form eines Druckregelventils, das in eine mit der Öffnung 23 (1)
verbundene Leitung geschaltet ist und den Druck des auf den Kolben 22 einwirkenden Druckmediums
steuert, und die von der Stelleinrichtung 39 beaufschlagte
Prägenadel 18, die fest mit dem Abstandsensor 33 verbunden
ist. Das vom Abstandsensor 33 abgegebene Signal wird einem
Vergleicher 40 zugeführt, in dem es mit einem
vorgebenen, von einem Sollwertgeber 41 abgegebenen Sollwert
verglichen wird. Das aus dem Vergleich resultierende Differenzsignal
wird dem Regler 38 zugeführt.
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Beim
Betrieb der Prägeeinheit 1 arbeitet die Regeleinrichtung
vorzugsweise wie folgt:
Vor Beginn der Prägung eines
Zeichens 34b wird die Prägenadel 18 zunächst
unter Steuerung der Schrittmotoren 8 und 11 wie
beschrieben vorzugsweise dort auf die Werkstückoberfläche 34a aufgesetzt,
wo der Prägevorgang beginnen soll. Der sich dabei gemäß 5 ergebende
Abstand L1 (z. B. 1 mm), wird als Referenzwert in den Sollwertgeber 41 übernommen und
dort zu einem Sollwert für den Prägevorgang modifiziert,
der der Differenz L2 = L1 – L3 entspricht, worin L3 ein
fest vorgegebener Sollwert für die Prägetiefe
ist. Im Anschluss daran wird der Prägevorgang gestartet,
indem die Regelvorrichtung nach 7 eingeschaltet
wird, wodurch das aktuelle Ausgangssignal des Abstandsenors 33 im
Vergleicher 40 mit dem Sollwert L1 – L3 verglichen
wird. Das dem Regler 38 zugeführte Differenzsignal
steuert die Stelleinrichtug 39, z. B. das Druckregelventil
für die Zylinder/Kolben-Anordnung 21, 22 (3),
in der Weise, dass die Prägenadel 18 bis zur gewünschten
Prägetiefe L3 (6) in die Werkstückoberfläche 34a eindringt. Sobald
der Abstandsensor 33 dies dadurch anzeigt, dass sein Ausgangswert
dem Abstand L2 entspricht, werden die Y- und X-Motoren 8 und 11 (1)
eingeschaltet, um das betreffende Zeichen 34b in die Oberfläche 34a zu
schreiben.
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Nach
Beendigung des Prägevorgangs wird die Prägenadel 18 durch
Entlüftung der Zylinder/Kolben-Anordnung 21, 22 mittels
der Druckfeder 30 von der Werkstückoberfläche 34a abgehoben
und nacheinander an die Startpunkte für die nächsten
Zeichen gebracht, wobei die beschriebenen Verfahrensschritte jeweils
entsprechend wiederholt werden. Ein besonderer Vorteil der Erfindung
besteht daher darin, dass die Ermittlung des Referenzwertes L1 vor
der Prägung eines jeden einzelnen Zeichens neu vorgenommen
werden kann. Selbst wenn sich dabei die Prägenadel 18 beim
Prägen eines Zeichens geringfügig abnutzt oder
sich der Abstand zwischen der Spitze 18a und der Unterseite
des Sensors 33 aus irgendeinem Grund geändert
haben sollte, wird das nächste Zeichen dennoch mit der
vorgegebenen Prägetiefe geritzt, da sich in diesem Fall
der Referenzwert L1 entsprechend ändert und der im Sollwertgeber 41 gebildete
Differenzwert entsprechend angepasst wird. Auf diese Weise kann
die Prägetiefe L3 zumindest solange absolut konstant gehalten
werden, bis die Prägenadel 18 auf einen nicht
mehr tolerierbaren Wert abgenutzt ist.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich dadurch, dass in die
Bildung des Referenzwertes L1 auch etwaige Durchbiegungen des Werkstücks 34 eingehen.
Sollte das Werkstück 34 nämlich von der Prägenadel 18,
bevor diese in die Oberfläche 34a eindringt, geringfügig
durchgebogen werden, dann ändert sich dadurch der für
die Regelung benötigte Referenzwert L1 nicht, da der Abstandsensor 33 die Bewegungen
der Prägenadel 18 ständig mitmacht. Daher
ist es besonders vorteilhaft, wenn der Abstandsensor 33 möglichst
dicht, d. h. so dicht, wie es die Einbauverhältnisse zulassen,
neben der Prägenadel 18 angeordnet wird. Etwaige
Verformungen des Werkstücks 34 wirken sich dann
allenfalls in vernachlässigbarer Weise auf den Referenzwert
L1 aus.
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Durch
die Erfindung kann somit bereits während einer Prägephase
sichergestellt werden, dass eine vorgeben Prägetiefe L3
auch tatsächlich erreicht und eingehalten wird. Nimmt die
Prägetiefe L3 aus irgendeinem Grund einen außerhalb
eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegenden Wert an, was durch den
Vergleicher 40 überwacht werden kann, wird der Prägevorgang
vorzugsweise unterbrochen, um das Anbringen fehlerhafter Markierungen
auf der Werkstückoberfläche 34a grundsätzlich
auszuschließen.
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Die
anhand der 4 beschriebene Überwachung
von Bewegungen der Prägeeinheit 1 relativ zum
Werkstück 34 stellt weiterhin sicher, dass der Prägevorgang
nicht durch eine mangelhafte Montage der Prägeeinheit 1 auf
dem Werkstück 34 gestört wird.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung wird schließlich auch
sichergestellt, dass die verschiedenen Zeichen an den vorgegebenen
X- und Y-Positionen angebracht und wie vorgesehen ausgebildet werden.
Hierzu ist vorgesehen, an den Führungen 4 und 6 selbst
oder einem dazu parallelen Teil des Grundrahmens oder des Y-Schlittens 5,
wie in 8 für die Führung 6 beispielhaft
dargestellt ist, einen z. B. durch Strichmarkierungen 42 oder
sonstwie skalierten Maßstab 43 anzubringen und
diesem einen am entsprechenden Schlitten, hier dem X-Schlitten 7, befestigten
Sensor 44 zuzuordnen. Bei der Verschiebung des X-Schlittens 7 zählt
der Sensor 43 z. B. die vorbeiwandern den Strichmarkierungen 42.
Die erreichte Zahl der Strichmarkierungen wird mit der Sollwertvorgabe
für den X-Schlitten 7 verglichen, so dass bei
Gleichheit sichergestellt ist, dass der X-Schlitten 7 die
richtige Position erreicht hat. Entsprechend wird im Hinblick auf
den Y-Schlitten 5 vorgegangen.
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9 und 10 zeigen
schließlich ein alternatives Ausführungsbeispiel
einer Einrichtung zur Erfassung von Relativbewegungen zwischen der Prägeeinheit 1 und
dem Werkstück 34 während eines Prägevorgangs.
Im Gegensatz zu 4 weist die Einrichtung nach 9 und 10 einen
z. B. an der Seitenwand 3a befestigten, mechanischen Taster 45 auf.
Dieser ist mit einem Kugelgelenk 46 schwenkbar in einer
mit der Seitenwand 3a verbundenen Halterung 47 befestigt
und bei auf die Werkstückoberfläche 34a abgesenkter
Prägenadel 18 mittels eines Gummipuffers 48 auf
der Werkstückoberfläche 34a abgestützt.
Gleichzeitig ist die Prägeeinheit 1 mittels wenigstens
eines Stützfußes 49 auf der Werkstückoberfläche 34a abgestützt.
Relativverschiebungen der Prägeeinheit 1 und des
Werkstücks 34 in X- und/oder Y-Richtung haben
daher eine Verschwenkung des Tasters 45 im Kugelgelenk 46 zur
Folge. Diese Verschwenkung wird mittels eines z. B. induktiv wirkenden,
der Oberseite des Tasters 45 zugeordneten Sensors 50 abgetastet
und bei Überschreiten des vorgewählten Toleranzbereichs
zur Abschaltung des Prägevorgangs genutzt.
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Die
Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt, das auf vielfache Weise abgewandelt werden
könnte. Das gilt insbesondere für die Art und
Ausbildung der verschiedenen Sensoren. Anstelle des Abstandsensors 33,
der besonders bevorzugt ein induktiv oder nach dem Wirbelstromprinzip
arbeitender Sensor ist, der analoge oder digitale Abstandssignale
liefert, könnte beispielsweise ein kapazitiv oder optisch
arbeitender Sensor vorgesehen werden. Dabei soll die Angabe ”Befestigung
des Abstandsensors 33 an der Prägenadel 18” in
der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen natürlich
auch den Fall einschließen, dass der Abstandsensor 33 nicht
mit der Prägenadel 18 selbst, sondern mit einer
diese aufnehmenden Halterung, z. B. der Kolbenstange 28 (3), verbunden
ist. Weiter kann es zweckmäßig sein, am Umfang
der Prägenadel 18 zwei oder mehr Abstandsensoren 33 ver-teilt
anzuordnen.
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Dadurch
können Fehler erkannt und kompensiert werden, die sich
dadurch ergeben könnten, dass der Abstandsensor 33 beim
Eindringen der Prägenadel 18 in die Werkstückoberfläche 34a über
einer Rille oder Nut eines bereits fertigen, vorher angebrachten
Zeichens oder Zeichenteils zu liegen kommt. Weiter ist klar, dass
die beschriebene Bestimmung der Prägetiefe L3 unabhängig
davon ist, ob die Prägung des Zeichens 34b durch
Ritzen oder durch plastische Verformung der Werkstückoberfläche 34a erfolgt.
Weiter ist es zweckmäßig, den Abstandsensor 33,
da er berührungslos arbeiten muss, mit seiner Unterseite
zumindest um so viel oberhalb der Spitze 18a der Prägenadel 18 anzuordnen,
dass die Abstandsmessung auch dann noch funktioniert, wenn die Prägenadel 18 um
ein maximal tolerierbares Maß abgenutzt ist. Die Regelvorrichtung
nach 7 kann z. B. dadurch abgewandelt werden, dass zwischen
dem Abstandsensor 33 und dem Vergleicher 40 eine
gestrichelt angedeutete Subtraktionsstufe 51 geschaltet
wird, in der die Differenz zwischen dem Referenzwert L1 und dem
nach dem Einschalten der Regelvorrichtung aktuell erhaltenen Abstand
L2 gebildet wird, der dem Istwert der Prägetiefe L3 entspricht.
In diesem Fall würde vom Sollwertgeber 41 lediglich
ein Sollwert für die Prägetiefe L3 vorgegeben.
In jedem Fall ist die Prägetiefe L3 die eigentliche Regelgröße,
die konstant zu regeln ist. Weiter ist klar, dass die beschriebene Überwachung
der verschiedenen Funktionen und die Regelung der Prägetiefe
L3 vorzugsweise mit Hilfe von Mikroprozessorsteuerungen od. dgl.
und damit vollautomatisch durchgeführt wird. Schließlich
versteht sich, dass die verschiedenen Merkmale auch in anderen als
den beschriebenen und dargestellten Kombinationen angewendet werden
können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19930272
A1 [0004]
- - DE 102005037411 A1 [0004]