DE202009006483U1 - Vorrichtung zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche durch Prägen - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
- 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).
- 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.
- 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. - 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.
- 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.
- Gelöst wird dieses Problem erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
- 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.
- Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen in unterschiedlichen Maßstäben:
-
1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Prägeeinheit zur Durchführung von Ritzmarkierungen; -
2 eine perspektivische Ansicht eines Nadelkopfes der Prägeeinheit nach1 ; -
3 den Nadelkopf nach2 in einer teilweise aufgebrochenen und geschnittenen Darstellung; -
4 eine perspektivische Darstellung einer mit einem optischen Sensor versehenen Einrichtung zur Erfassung von Relativbewegungen zwischen der Prägeeinheit und den Werkstück; -
5 und6 das der Erfindung zugrundeliegende Messprinzip für die Prägestufe anhand je einer Vorderansicht der Prägenadel und eines Abstandssensors; -
7 eine Regeleinrichtung zur Regelung der Prägetiefe mittels der Prägeeinheit nach1 bis5 ; -
8 eine Einrichtung zur Überwachung der Bewegung der Prägenadel parallel zu einer Werkstückoberfläche; und -
9 und10 eine perspektivische Darstellung und eine Vorderansicht einer mit einem mechanischen Taster versehenen Einrichtung zur Erfassung von Relativbewegungen zwischen der Prägeeinheit und dem Werkstück. -
1 zeigt eine Vorrichtung in Form einer Prägeeinheit1 zum Herstellen von Kennzeichnungen nach dem Verfahren des so genannten Ritzmarkierens. Die Prägeeinheit1 enthält einen Grundrahmen, von dem in1 nur eine obere Deckplatte2 , eine dazu parallele Seitenwand2a und eine Seitenwand3 dargestellt sind. Der Grundrahmen wird in üblicher Weise an einem Handlingsystem wie z. B. einem Roboterarm montiert, um die Prägeeinheit1 auf diejenige Stelle einer Werkstückoberfläche aufsetzen zu können, an der eine Markierung angebracht werden soll. An der Zwischenwand2a des Grundrahmens ist wenigstens eine parallel zu einer Y-Achse eines gedachten Koordinatensystems erstreckte Führung4 befestigt, längs derer ein nur schematisch angedeuteter Y-Schlitten5 hin- und herbewegbar ist. An einer Unterseite des Y-Schlittens5 ist wenigstens eine parallel zur X-Achse des gedachten Koordinatensystems erstreckte Führung6 montiert, längs derer ein X-Schlitten7 hin- und herbewegbar gelagert ist. Die Bewegung des Y-Schlittens5 erfolgt z. B. mit Hilfe eines am Grundrahmen befestigten Schrittmotors8 , der mittels einer Zahnriemenscheibe9 und eines nicht dargestellten Zahnriemens eine Zahnriemenscheibe10 antreibt, die auf einer Gewindespindel sitzt, die eine Gewindebohrung des Y-Schlittens5 durchragt. In entsprechender Weise wird der X-Schlitten7 z. B. mit Hilfe eines Schrittmotors11 angetrieben, der mittels einer Montageplatte12 am Y-Schlitten5 befestigt ist und eine Zahnriemenscheibe14 aufweist, die mittels eines nicht dargestellten Zahnriemens eine Zahnriemenscheibe15 in Umdrehungen versetzen kann. Diese ist auf einer in der Montageplatte11 drehbar gelagerten Gewindespindel16 befestigt, die eine Gewindebohrung des X-Schlittens7 durchragt. - An der Unterseite des X-Schlittens
7 ist ein Präge- oder Nadelkopf17 befestigt, in dem eine Prägenadel18 beweglich gelagert ist und parallel zur Z-Achse des gedachten Koordinatensystems hin- und herbewegt werden kann. - Die insoweit beschriebene Prägeeinheit
1 kann im Übrigen so ausgebildet sein, wie dem allgemeinen Stand der Technik entspricht. Daher können insbesondere die Schrittmotoren8 und11 , wie dies bei XY-Tischen allgemein üblich ist, mit nicht dargestellten Steuereinheiten derart in Umdrehungen versetzt werden, dass die Prägenadel18 in X- und Y-Richtung entlang der Oberfläche eines in1 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. -
2 und3 zeigen Einzelheiten des am X-Schlitten7 befestigten Nadelkopfes17 . Dieser enthält in einem oberen Teil eine Halteplatte19 , an deren Unterseite ein Gehäuse20 befestigt ist, das einen vorzugsweise zylindrischen Hohlraum21 umgibt. In dem Hohlraum21 ist als Mittel zum Eindrücken der Prägenadel18 in die Werkstückoberfläche ein ebenfalls vorzugsweise zylindrischer Kolben22 in Z-Richtung verschiebbar gelagert, der zusammen mit dem Gehäuse20 eine Zylinder/Kolben-Anordnung bildet. Ein in3 oberes Ende des Hohlraums21 ist mit einer eine durchgehende Öffnung23 aufweisenden Deckwand24 verschlossen. Die Öffnung23 dient dazu, über eine mit ihr verbundene, nicht dargestellte Leitung ein Druckmedium, vorzugsweise Druckluft in den Hohlraum21 einzuführen und dadurch auf den Kolben22 einzuwirken. - Auf der von der Öffnung
23 abgewandten Seite des Kolbens22 ist ein Bodenteil25 befestigt, das eine mit dem Kolben22 koaxiale, in Z-Richtung erstreckte Führungsbohrung26 aufweist. In der Führungsbohrung26 sind mit Gleitsitz Führungsansätze27 verschiebbar gelagert, die an einer am Kolben22 befestigten Kolbenstange28 vorgesehen sind, an deren unterem Ende die Prägenadel18 vorzugsweise leicht auswechselbar befestigt ist (vgl. auch5 und6 ). Ein die Kolbenstange28 lose umgebender Ring29 liegt auf einer an einem Übergang vom Hohlraum21 zur Führungsbohrung26 ausgebildeten Schulter auf und stützt das untere Ende einer Druckfeder30 ab, deren oberes Ende am Kolben22 anliegt. Dadurch wird der Kolben22 in3 nach oben in eine Ausgangslage vorgespannt, aus welcher er mittels des durch die Öffnung23 in den Hohlraum21 eingeführten Druckmediums in Z-Richtung und in3 nach unten vorgeschoben werden kann. - In einem unteren Abschnitt der Kolbenstange
28 ist eine radial erstreckte Halterung31 befestigt, die durch eine seitliche Aussparung32 (2 ) des Bodenteils25 nach außen ragt. In dieser Halterung31 ist ein parallel zur Prägenadel18 erstreckter Abstandsensor33 befestigt, wobei die Aussparung32 so ausgebildet ist, dass die Halterung31 und damit auch der Abstandsensor33 alle in Z-Richtung erfolgenden Bewegungen der Prägenadel18 mitmachen kann. Das untere Ende des Abstandsensors33 weist von der Unterseite bzw. Spitze18a der Prägenadel18 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 Prägespitze18a beim Gebrauch entspricht. Dadurch wird erreicht, dass der Abstandsensor33 stets oberhalb einer Werkstückoberfläche angeordnet ist und diese daher nicht berührt, selbst wenn die Prägenadel18 mit der maximalen Prägetiefe in die Werkstückoberfläche eingedrückt wird. -
4 zeigt ein Werkstück34 mit einer zu beschriftenden Oberfläche34a und in starker Vereinfachung das Absetzen der Prägeeinheit1 mittels eines Roboterarms od. dgl. auf der Oberfläche34a derart, dass die Prägenadel18 mit Hilfe der hier nicht dargestellten X- und Y-Schlitten7 bzw.5 parallel zur Oberfläche34a längs einer mit Zeichen zu versehenen Beschriftungszone35 hin- und herbewegt werden kann. Das Bodenteil25 durchragt dazu zweckmäßig eine in einem Boden des Grundrahmens ausgebildete Aussparung36 . An einer der Seitenwand3 gegenüberliegenden weiteren Seitenwand3a des Grundrahmens der Prägeeinheit1 ist ein Sensor37 angeordnet, der z. B. ein optischer Sensor ist, ein auf die Oberfläche34a gerichtetes Lichtbündel aussendet und ein von der Oberfläche34a reflektiertes Lichtbündel empfängt. Anhand der auf diese Weise erhaltenen Sensorsignale lässt sich nach Art eines Bewegungsmelders feststellen, ob sich die Prägeeinheit1 während einer Prägephase in X- und/oder Y-Richtung relativ zum Werkstück34 bewegt oder ob wie erforderlich keine solche Relativbewegung stattfindet. Bei Bedarf kann der Prägevorgang unterbrochen und für eine verschiebungsfreie Lagerung der Prägeeinheit1 auf dem Werkstück34 gesorgt werden. -
5 und6 zeigen, wie mittels des Abstandsensors33 eine exakte Messung der Prägetiefe vorgenommen werden kann, wenn die Oberfläche34a durch Ritzen mit einem Zeichen34b (6 ) versehen werden soll. Vor Beginn des Ritzvorgangs wird die Prägenadel18 zunächst dadurch, dass der Kolben22 (3 ) durch die Öffnung23 hindurch mit einem ersten, vergleichsweise geringen Druck beaufschlagt wird, in Z-Richtung soweit vorgeschoben, dass sie sich mit ihrer Spitze18a auf die Oberfläche34a 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 Spitze18a und der Oberfläche34a anzeigenden Kontaktsensors od. dgl., überwacht werden, der dem Kolben22 oder der Kolbenstange28 zugeordnet wird und ein Signal abgibt, wenn die Geschwindigkeit v = 0 entsprechend dem Stillstand der Prägenadel18 erreicht ist oder eine Berührung stattfindet. Alternativ kann der Druck des Druckmediums auch so gewählt werden, dass zwar eine Berührung, aber kein Eindringen der Prägenadel18 in die Oberfläche34a möglich ist, und eine vorgegebene Zeitlang abgewartet werden, innerhalb von der die Prägenadel18 mit Sicherheit auf die Werkstückoberfläche34a aufgesetzt ist. Der erhaltene Endzustand ist in5 dargestellt, wonach der Abstandsensor33 (bzw. seine der Oberfläche34a zugewandte Unterseite) einen ersten Abstand L1 von der Werkstückoberfläche34a aufzeigt. - In einem nächsten Verfahrensschritt wird jetzt der Druck des durch die Öffnung
23 eingeführten Druckmediums so stark vergrößert, dass die Spitze18a der Prägenadel18 entsprechend6 bis zu einer gewünschten Prägetiefe L3 in die Oberfläche34a eindringt. Ist diese Prägetiefe L3 erreicht, gibt der Abstandsensor33 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 Prägenadel18 auf der Oberfläche34a gemessene Abstand L1 als Referenzwert bei der nachfolgenden Ausbildung eines Zeichens34b durch Ritzen verwendet, dann gibt die Differenz L3 = L1 – L2 an jeder Stelle des sich bildenden Zeichens34b 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 Kolben22 wirkenden Drucks zu verändern. Eine Rückstellung der Prägenadel18 in einer von der Werkstückoberfläche34a abgewandten Richtung wird jeweils durch die Druckfeder30 bewirkt. - 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, in7 vereinfacht dargestellte Regeleinrichtung verwendet. Die Regeleinrichtung enthält einen Regler38 , eine an diesen angeschlossene Stelleinrichtung39 , beispielsweise in Form eines Druckregelventils, das in eine mit der Öffnung23 (1 ) verbundene Leitung geschaltet ist und den Druck des auf den Kolben22 einwirkenden Druckmediums steuert, und die von der Stelleinrichtung39 beaufschlagte Prägenadel18 , die fest mit dem Abstandsensor33 verbunden ist. Das vom Abstandsensor33 abgegebene Signal wird einem Vergleicher40 zugeführt, in dem es mit einem vorgebenen, von einem Sollwertgeber41 abgegebenen Sollwert verglichen wird. Das aus dem Vergleich resultierende Differenzsignal wird dem Regler38 zugeführt. - Beim Betrieb der Prägeeinheit
1 arbeitet die Regeleinrichtung vorzugsweise wie folgt:
Vor Beginn der Prägung eines Zeichens34b wird die Prägenadel18 zunächst unter Steuerung der Schrittmotoren8 und11 wie beschrieben vorzugsweise dort auf die Werkstückoberfläche34a aufgesetzt, wo der Prägevorgang beginnen soll. Der sich dabei gemäß5 ergebende Abstand L1 (z. B. 1 mm), wird als Referenzwert in den Sollwertgeber41 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 nach7 eingeschaltet wird, wodurch das aktuelle Ausgangssignal des Abstandsenors33 im Vergleicher40 mit dem Sollwert L1 – L3 verglichen wird. Das dem Regler38 zugeführte Differenzsignal steuert die Stelleinrichtug39 , z. B. das Druckregelventil für die Zylinder/Kolben-Anordnung 21,22 (3 ), in der Weise, dass die Prägenadel18 bis zur gewünschten Prägetiefe L3 (6 ) in die Werkstückoberfläche34a eindringt. Sobald der Abstandsensor33 dies dadurch anzeigt, dass sein Ausgangswert dem Abstand L2 entspricht, werden die Y- und X-Motoren8 und11 (1 ) eingeschaltet, um das betreffende Zeichen34b in die Oberfläche34a zu schreiben. - Nach Beendigung des Prägevorgangs wird die Prägenadel
18 durch Entlüftung der Zylinder/Kolben-Anordnung21 ,22 mittels der Druckfeder30 von der Werkstückoberfläche34a 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 Prägenadel18 beim Prägen eines Zeichens geringfügig abnutzt oder sich der Abstand zwischen der Spitze18a und der Unterseite des Sensors33 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 Sollwertgeber41 gebildete Differenzwert entsprechend angepasst wird. Auf diese Weise kann die Prägetiefe L3 zumindest solange absolut konstant gehalten werden, bis die Prägenadel18 auf einen nicht mehr tolerierbaren Wert abgenutzt ist. - Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich dadurch, dass in die Bildung des Referenzwertes L1 auch etwaige Durchbiegungen des Werkstücks
34 eingehen. Sollte das Werkstück34 nämlich von der Prägenadel18 , bevor diese in die Oberfläche34a eindringt, geringfügig durchgebogen werden, dann ändert sich dadurch der für die Regelung benötigte Referenzwert L1 nicht, da der Abstandsensor33 die Bewegungen der Prägenadel18 ständig mitmacht. Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn der Abstandsensor33 möglichst dicht, d. h. so dicht, wie es die Einbauverhältnisse zulassen, neben der Prägenadel18 angeordnet wird. Etwaige Verformungen des Werkstücks34 wirken sich dann allenfalls in vernachlässigbarer Weise auf den Referenzwert L1 aus. - Durch die Erfindung kann somit bereits während einer Prägephase sichergestellt werden, dass eine vorgebene 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 Werkstückoberfläche34a grundsätzlich auszuschließen. - Die anhand der
4 beschriebene Überwachung von Bewegungen der Prägeeinheit1 relativ zum Werkstück34 stellt weiterhin sicher, dass der Prägevorgang nicht durch eine mangelhafte Montage der Prägeeinheit1 auf dem Werkstück34 gestört wird. - 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 und6 selbst oder einem dazu parallelen Teil des Grundrahmens oder des Y-Schlittens5 , wie in8 für die Führung6 beispielhaft dargestellt ist, einen z. B. durch Strichmarkierungen42 oder sonstwie skalierten Maßstab43 anzubringen und diesem einen am entsprechenden Schlitten, hier dem X-Schlitten7 , befestigten Sensor44 zuzuordnen. Bei der Verschiebung des X-Schlittens7 zählt der Sensor43 z. B. die vorbeiwandern den Strichmarkierungen42 . Die erreichte Zahl der Strichmarkierungen wird mit der Sollwertvorgabe für den X-Schlitten7 verglichen, so dass bei Gleichheit sichergestellt ist, dass der X-Schlitten7 die richtige Position erreicht hat. Entsprechend wird im Hinblick auf den Y-Schlitten5 vorgegangen. -
9 und10 zeigen schließlich ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Erfassung von Relativbewegungen zwischen der Prägeeinheit1 und dem Werkstück34 während eines Prägevorgangs. Im Gegensatz zu4 weist die Einrichtung nach9 und10 einen z. B. an der Seitenwand3a befestigten, mechanischen Taster45 auf. Dieser ist mit einem Kugelgelenk46 schwenkbar in einer mit der Seitenwand3a verbundenen Halterung47 befestigt und bei auf die Werkstückoberfläche34a abgesenkter Prägenadel18 mittels eines Gummipuffers48 auf der Werkstückoberfläche34a abgestützt. Gleichzeitig ist die Prägeeinheit1 mittels wenigstens eines Stützfußes49 auf der Werkstückoberfläche34a abgestützt. Relativverschiebungen der Prägeeinheit1 und des Werkstücks34 in X- und/oder Y-Richtung haben daher eine Verschwenkung des Tasters45 im Kugelgelenk46 zur Folge. Diese Verschwenkung wird mittels eines z. B. induktiv wirkenden, der Oberseite des Tasters45 zugeordneten Sensors50 abgetastet und bei Überschreiten des vorgewählten Toleranzbereichs zur Abschaltung des Prägevorgangs genutzt. - 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 Abstandsensors33 an der Prägenadel18 " in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen natürlich auch den Fall einschließen, dass der Abstandsensor33 nicht mit der Prägenadel18 selbst, sondern mit einer diese aufnehmenden Halterung, z. B. der Kolbenstange28 (3 ), verbunden ist. Weiter kann es zweckmäßig sein, am Umfang der Prägenadel18 zwei oder mehr Abstandsensoren33 ver-teilt anzuordnen. - Dadurch können Fehler erkannt und kompensiert werden, die sich dadurch ergeben könnten, dass der Abstandsensor
33 beim Eindringen der Prägenadel18 in die Werkstückoberfläche34a 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 Zeichens34b durch Ritzen oder durch plastische Verformung der Werkstückoberfläche34a erfolgt. Weiter ist es zweckmäßig, den Abstandsensor33 , da er berührungslos arbeiten muss, mit seiner Unterseite zumindest um so viel oberhalb der Spitze18a der Prägenadel18 anzuordnen, dass die Abstandsmessung auch dann noch funktioniert, wenn die Prägenadel18 um ein maximal tolerierbares Maß abgenutzt ist. Die Regelvorrichtung nach7 kann z. B. dadurch abgewandelt werden, dass zwischen dem Abstandsensor 33 und dem Vergleicher40 eine gestrichelt angedeutete Subtraktionsstufe51 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 Sollwertgeber41 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. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19930272 A1 [0004]
- - DE 102005037411 A1 [0004]
Claims (14)
- Vorrichtung zur Erzeugung eines Zeichens (
34b ) in einer Werkstückoberfläche (34a ) durch Prägen, enthaltend eine auf die Werkstückoberfläche (34a ) aufsetzbare und parallel zu dieser bewegbare Prägenadel (18 ), Mittel (21 ,22 ) zum Eindrücken der Prägenadel (18 ) in die Werkstückoberfläche (34a ) zwecks Durchführung von Prägungen und einen Abstandsensor (33 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandsensor (33 ) an der Prägenadel (18 ) befestigt und zur Ermittlung der während des Prägevorgangs erhaltenen Prägetiefe (L3) eingerichtet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandsensor (
33 ) unmittelbar neben der Prägenadel (18 ) und mit seiner Unterseite zumindest um so viel oberhalb einer äußeren Spitze (18a ) der Prägenadel (18 ) angeordnet ist, wie einer gewünschten Prägetiefe (L3) entspricht. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägenadel (
18 ) in einen Nadelkopf (17 ), der an einem in zwei Richtungen (X, Y) und parallel zur Werkstückoberfläche (34a ) verschiebbaren Schlitten (7 ) montiert ist, in einer dritten Richtung (Z) hin- und herbewegbar gelagert ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (
21 ,22 ) zur Eindrückung der Prägenadel (18 ) in die Werkstückoberfläche (34a ) eine in einer dritten Richtung (Z) auf die Prägenadel (18 ) einwirkende Zylinder/-Kolben-Anordnung enthalten. - Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Stelleinrichtung (
39 ) zur Einstellung des Drucks in der Zylinder/Kolben-Anordnung (21 ,22 ) derart aufweist, dass die Prägenadel (18 ) mit einer vorgewählten Prägetiefe (23 ) in die Werkstückoberfläche (34a ) eindringt. - Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (
39 ) ein Bestandteil einer Regeleinrichtung für den Druck ist. - Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Regelgröße der Regeleinrichtung die Prägetiefe (L3) verwendet wird, die sich aus der Differenz eines Abstands (L1) des Abstandsensors (
33 ) von der Werkstückoberfläche (34a ) bei auf dieser aufsitzender Prägenadel (18 ) und eines Abstands (L2) des Abstandsensors (33 ) von der Werkstückoberfläche (34a ) bei in diese eingedrückter Prägenadel (18 ) ergibt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung (
32 ,45 ) zur Erfassung von Relativbewegungen zwischen der Prägeeinheit (1 ) und dem Werkstück (34 ) während eines Prägevorgangs aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen optischen Sensor (
32 ) enthält. - Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen mechanischen Taster (
45 ) enthält. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei, am Umfang der Prägenadel (
18 ) verteilt angeordnete Abstandsensoren (33 ) enthält. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel (
42 ,43 ,44 ) zur Überwachung der in X- und/oder Y-Richtung erfolgenden Bewegungen der Prägenadel (18 ) aufweist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Abstandsensoren (
33 ) an einer Kolbenstange (28 ) befestigt sind, in der die Prägenadel (18 ) leicht auswechselbar montiert ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung des Zeichens (
34b ) abgebrochen wird, wenn die Prägetiefe (L3) einen außerhalb eines vorgewählten Toleranzbereichs liegenden Wert annimmt.
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