DE2606378A1 - Verfahren und vorrichtung zur genauen lagebestimmung eines werkzeuges in einer bohr- oder stanzmaschine - Google Patents

Description

Patentanwälte Dr. Hugo Wüoken Dipl.-Ing. Thoma* Wückeft DipL-Chem. Dn V/o%ang Lauf«* t ή c_ßk '4

24 Lübeck, Breite Straße 62-54 ' '* ' ^ew'

Anmelder: PROTOCOL ENGINEERING LIMITED ZbUbo/O

North Bridge Road, Berkhamsted, Herfordshire HP4 IEJ (Großbritannien)

Verfahren und Vorrichtung zur genauen Lagebestimmung eines Werkzeuges in einer Bohr- oder Stanzmaschine

Die Erfindung betrifft Bohr- und Stanzmaschinen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sicherstellen, daß der schneidende Teil eines Werkzeuges (Arbeitsteil) genau hinsichtlich seiner Lage bestimmt oder festgelegt werden kann, wenn mit der betreffenden Maschine ein Loch innerhalb eines begrenzten Bereichs gebohrt oder gestanzt werden soll.

Die Erfindung kann in Verbindung mit der Bohrvorrichtung benutzt werden, die in der Beschreibung des DT-Patentes 1 302 963 erläutert ist, jedoch wird angeführt, daß die Erfindung auch bei Bohrmaschinen anderer Arten angewendet werden kann, wie dies auch im gleichen umfang für Stanzmaschinen zutrifft.

Im allgemeinen werden Bohr- und Stanzmaschinen, die an Durchlaufoder Schlitteneinrichtungen angeordnet sind, dazu benutzt, um ein Werkstück entsprechend der auf der Oberfläche des Werkstückes befindlichen Markierungen zu bohren oder zu stanzen. Nach der Beschreibung des vorgenannten Patentes besteht das Werkstück aus einer oder mehreren Filmschichten, die im Verlaufe eines graphischen Reproduktionsverfahrens gebohrt werden sollen. Das Verfahren

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und die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht nur auf diesen Änwendungszweck beschränkt, sondern können auch beim Bohren und Stanzen aller anderen Materialarten verwendet werden, insbesondere wo Präzision schwierig zu erzielen ist.

Bei der Verwendung von Bohr- oder Stanzmaschinen entsteht ein Problem oft dort, wo Löcher in einen Raum oder einen Rand gebohrt oder gestanzt: werden müssen, der sehr eng an einem Bereich liegt, der unter keinen Umständen verdorben oder beschädigt werden darf. Zum Beispiel müssen bei graphischen Reproduktionsverfahren und insbesondere bei Anordnungen, auf die in der Beschreibung des vorgenannten deutschen Patentes bezug genommen ist. Löcher durch eine Folie oder Folien gebohrt werden, die ganz dicht an einem fotografischen Bild liegen, dessen Wert mit Sicherheit zerstört werden würde, wenn der Bohrer zufällig auf die Bildfläche auftreffen würde.

Beim Arbeiten in solchen engen Grenzen ist es bisher üblich gewesen, den Bohr- oder Stanzbetätigungshebel zu betätigen, um das Werkzeug bzw. dessen Arbeitsteil zu veranlassen, sich erst in dichte Nähe zum Werkstück und in den Bereich abzusenken, der zu bohren oder zu stanzen gewünscht wird, worauf der Bohr- oder Stanzkopf und sein Führungsschlitten bewegt wird, bis gesichert ist, daß der Arbeitsteil des Werkzeuges den verbotenen Bereich verschont. Es ist natürlich wichtig, daß die Werkzeugspitze die Oberfläche des Werkstückes während einer derartigen Einstellbewegung nicht berühren

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sollte, weil die benutzten Werkzeuge, insbesondere die im graphischen Verfahren benutzten Bohrer> im allgemeinen extrem scharf sind. Wenn ihnen erlaubt würde, das Werkstück, wie z.B. ein Film, der sehr teuer ist, an der falschen Stelle zu berühren, würde das einen beträchtlichen Geldverlust bedeuten.

Eine der Schwierigkeiten besteht darin, daß es nur möglich ist, die Werkzeugspitze in einem Winkel anzusehen, was das Positionieren des Werkzeuges, ohne daß dabei die Werkzeugspitze das Werkstück tätsächlich berührt, sehr unbeholfen und umständlich macht.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum genauen Positionieren der Werkzeugspitze durch einen Nichtfachmann und in nur einem Bruchteil derjenigen Zeit, die bei den bisher angewendeten Verfahren erforderlich

Die Lösung der Aufgabe besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur genauen Lagebestimmung eines Werkzeuges einer Bohr- oder Stanzmaschine in bezug auf eine gewünschte Bohr- oder Stanzstelle, bei dem auf die Oberfläche des Werkstückes ein Lichtfleck projiziert wird, der die Stelle-anzeigt,, welche die Werkzeugspitze berühren wird, wenn der Kopf der Maschine auf das Werkstück abgesenkt wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß sie eine Einrichtung zur Projektion eines Lichtstrahles auf einen

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Punkt unterhalb des Werkzeugkopfes und in axialer Flucht mit der Spitze des Werkzeuges umfaßt und daß die Einrichtung einem Teil der Maschine zugeordnet ist. Diese Einrichtung kann so aufgebaut sein, um einen Strahl in gerader Linie von einer Lichtquelle direkt auf den Bezugspunkt zu projizieren oder alternativ kann eine Lichtstrahl-Umlenkeinrichtung eingeschlossen sein, damit die Positionierungseinrichtung leichter an der Maschine angebracht.werden kann und um die Genauigkeit der Anordnung zu verbessern.

Das vorgeschlagene Verfahren ist insbesondere in Verbindung mit der gleichfalls vorgeschlagenen Vorrichtung sehr einfach und schnell durchzuführen, so daß ein Nichtfachmann die erforderlichen Arbeitsgänge in wesentlich kürzerer Zeit als bisher durchführen kann.

Die Erfindung ist nachstehend mit bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 die Unterseite eines Bohrkopfes mit einer daran befestigten Vorrichtung nach der Erfindung,

Figur 2 eine Fadenkreuzplatte, die ein geeignetes Muster zur Bildung eines Bildes trägt, welches auf die Werkstückoberfläche projiziert werden soll, und zwar gesehen in Richtung des Pfeiles A in Figur 1,

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Figuren alternative Anordnungen in schematischer Darstellung. 3 + 4

Figur 1 zeigt einen Bohrkopf 1, der auf einem nicht dargestellten Wagen oder Schlitten montiert ist, damit der Bohrkopf über eine Arbeitsfläche 2 bewegt werden kann, während ein Bohrer 3 in einer Winkelstellung von 90° zur Arbeitsfläche gehalten wird. Der Bohrer 3 ist in einem Futter 4 eingespannt, das in Lagern eines Spindelgehäuses 5 läuft. Die Tiefe, bis zu der sich der Bohrer absenkt, wird durch eine untere Stopanordnung 6 gesteuert; derartige Anordnungen sind wohlbekannt und brauchen daher nicht näher beschrieben zu werden.

Zusätzlich zu dem vorstehend erwähnten Bohrmechanismus weist die Maschine einen Klemmfuß 7 auf, der am Bohrkopf 1 befestigt ist und sich in bezug auf den Bohrer 3 im voraus absenkt, um das Werkstück 8 auf der Arbeitsfläche 2 während des Bohrens festzuklemmen. Ein Loch 9 in der Basis des Fußes 7 wurde bisher als eine grobe Führung benutzt-,—um -die- Spitze—iO-des-Bohrers-3—in- Stellung -zu-bri-ogen, indem der Kopf 1 abgesenkt wird, so daß der Fuß 7 das Werkstück berührt, bevor der Bohrer betätigt wird.

Eine derartige Bohrvorrichtung ist konventionell und bildet für sich keinen Teil der vorliegenden Erfindung, es ist daher nicht notwendig, sie in weiteren Einzelheiten zu beschreiben.

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Eine Fadenkreuzplatte, die in einer möglichen Form in Figur 2 dargestellt ist und die in Figur 1 bei 11 im Querschnitt gezeigt ist, ist durch eine Lampe 12.beleuchtet, die in einem Lampengehäuse 13 befestigt ist, welches in einer Projektionsgehäuseeinheit 14 bewegbar ist, so daß die Lampe fokussierbar ist, wobei das Gehäuse 13 durch eine Schraube 15 festgelegt ist. Die Lampe 12 ist über ein Kabel 16 an eine elektrische Versorgungsquelle angeschlossen. Ein Linsensystem 17 ist am Vorderende der Projektionsgehäuseeinheit 14 montiert, wobei das Gehäuse an einer universellen Halterung 18 bekannter Art befestigt ist. Die Halterung 18 ist wiederum an der Unterseite des Bohrkopfes 11 befestigt, um eine Einstellung der Projektionsgehäuseeinheit 14 zu erlauben, um zu sichern, daß das Bild in die korrekte Position auf der Oberfläche des Werkstückes 8 projiziert wird.

An dem Klemmfuß 7 ist ein- Spiegel 19 mit einem zentralen Loch 20 befestigt, um dem Bohrer 3 rundherum Spielraum zu geben. Der Spiegel reflektiert das projizierte Bild vertikal und konzentrisch zum Bohrer 3 nach unten, so daß geringfügige Veränderungen in der Dicke des Werkstückes nur unbedeutende Veränderungen im Lichtfleckdurchmesser bewirken und keinen Positionierungsfehler zur Folge haben.

Um den Betrag an Streulicht zu reduzieren, welches vom Spiegel 19 reflektiert wird, ist eine Maske 21 im Linsensystem 17 vorgesehen.

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Figur 3 zeigt schematisch eine alternative Ausführungsform, bei der die Notwendigkeit eines 45°-Spiegels nicht gegeben ist.

Bei dieser Ausführungsform verläuft die optische Achse des Projektionssystems einschl. der Lampe 12, des Fadenkreuzes 11 und der Linse 17 in einem Winkel zu der zentralen Längsachse des Bohrkopfes und des Bohrers, wobei die beiden Achsen sich in einem gemeinsamen Punkt 21 treffen. Diese Ausführungsform ist somit nur dann einsetzbar, wenn die Höhe bzw. Dicke des Werkstückes 8 konstant ist.

Figur 4 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform, die weites tgehend derjenigen der Figur 1 gleicht, ausgenommen die Tatsache, daß der Spiegel 19 nach einer Seite des Bohrers 3 versetzt angeordnet ist. Diese Ausführungsform erzeugt ein helleres Bild gemäß der Abwesenheit eines zentralen Loches, das dem Bohrer 3 Spielraum geben soll. Auch diese Ausführungsform ist nur da anwendbar, wenn die Höhe bzw. Dicke des Werkstückes 8 konstant ist, und zwar gemäß der optischen Achse und der Bohrachse, die sich nur in einem Punkt 22 treffen..

Im Betrieb wird der Bohrer während der Lagebestimmung bzw. Einsteilens des Lichtfleckes auf dem Werkstück durch Bedienung des Bohrkopfes in der oberen Stellung gehalten und wird nur abgesenkt, wenn die exakte Position für den Bohrer gefunden worden ist. Somit ist eine zufällige Beschädigung an empfindlichen und teuren Werk-

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stücken durch die Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung vermeidbar.

Es sei erwähnt, daß die Erfindung lediglich im Wege eines Ausführungsbeispieles beschrieben worden ist und daß verschiedene Abänderungen an den erläuterten Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen, wie sie in den anliegenden Ansprüchen definiert ist. Obwohl in der Beschreibung nur auf das Bohren Bezug genommen ist, kann die Erfindung in gleicher Weise auch auf die Einstellung bzw. Lagebestiitmung der Spitze eines Werkzeuges einer Stanzmaschine angewendet werden.

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Claims (7)

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1. j Verfahren zur genauen Einstellung eines Werkzeuges einer Bohroder Stanzmaschine in bezug auf eine gewünschte Arbeitsstelle an einem Werkstück/ dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche des Werkstückes ein Lichtfleck projiziert wird, der die Stelle anzeigt, die die Werkzeugspitze beim Absenken des Kopfes der Maschine auf das Werkstück berühren wird.

2. Vorrichtung zur genauen Einstellung eines Werkzeuges einer Bohr- oder Stanzmaschine in bezug auf eine gewünschte Arbeitsstelle an einem Werkstück zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtunt zur Projektion eines Lichtstrahles auf einen Punkt unterhalb des Werkzeugkopfes und in axialer Flucht mit der Spitze des Werkzeuges umfaßt und daß die Einrichtung einem Teil der Maschine zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung derart ausgebildet ist, daß sie einen Lichtstrahl auf eine Lichtstrahlumlenkeinrichtung projiziert, mittels der der Strahl auf das Werkstück übertragen wird.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Licht-

gehäuse, die eine Lampe und eine ein Muster tragende Fadenkreuzplatte enthält, wobei das Licht der Lampe das Muster durchstrahlt, durch ein Projektionsgehäuse, das relativ zur Lampe bewegbar ist und an dessen Vorderende ein Linsensystem vorgesehen ist, durch Mittel zum universellen Befestigen des Projektionsgehäuses an einem Teil des Bohrkopfes und durch einen Spiegel mit einem zentralen Loch, der um den Bohrer herum so angeordnet ist, daß ein Bild vom Muster der Fadenkreuzplatte konzentrisch zum Bohrer vertikal nach unten und auf ein Werkstück unterhalb der Bohrerspitze reflektiert wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Maske auf dem Linsensystem vorgesehen ist, um den Betrag an vom Spiegel reflektierten Streulicht zu reduzieren.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Lampe, eine Fadenkreuzplatte mit einem Muster, durch welches das Licht von der Lampe hindurchtritt, durch ein Linsensystem, um ein Bild des Musters auf ein Werkstück zu fokussieren, wobei die optische Achse der Lampe und des Linsensystems im Winkel zur zentralen Längsachse des Bohrers verläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Lampe, ein Fadenkreuz mit einem Muster, durch welches Licht von der Lampe hindurchtritt, und durch ein Linsensystem, um ein Bild

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des Musters auf einen Spiegel zu fokussieren bzw. zu werfen, wobei der Spiegel gegenüber der zentralen Längsachse des Werkzeuges versetzt und weiter so angeordnet ist, um den vom Linsensystem ausgehenden Lichtstrahl umzulenken und auf einen Bereich unterhalb der Werkzeugspitze zu werfen.

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