DE29705745U1 - Marking device - Google Patents

Marking device

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DE29705745U1
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Description

Gerhard Flemming 18. März 1997Gerhard Flemming 18 March 1997

& Hermann Pehrsson GmbH 10969 Berlin& Hermann Pehrsson GmbH 10969 Berlin

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KennzeichnungsvorrichtungMarking device

18 Seiten Beschreibung18 pages description

5 Seiten mit 13 Ansprüchen 1 Seite Zusammenfassung5 pages with 13 claims 1 page summary

6 Seiten Zeichnungen6 pages of drawings

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BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft ein Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Es ist bekannt, daß sich zur fälschungssicheren Kennzeichnung von Werkstücken besonders die Umformverfahren eignen, die im Oberflächenbereich des Werkstücks einen bleibenden, die Funktion des Werkstücks nicht behindernden Eindruck erzeugen. Neben den sichtbaren plastischen Verformungen im Oberflächenbereich kann es zu nachweisbaren Gefügeverzerrungen im Grundwerkstoff unterhalb des Eindrucks kommen, so daß die Kennzeichnung auch dann noch nachgewiesen werden kann, wenn der eigentliche Eindruck durch spanende Bearbeitung entfernt wurde. Vorrichtungen, die frei wählbare lokale Umformungen im Oberflächenbereich erzeugen, arbeiten meist nach dem Rollierverfahren.It is known that the forming processes that are particularly suitable for forgery-proof marking of workpieces are those that create a permanent impression on the surface of the workpiece that does not impair the function of the workpiece. In addition to the visible plastic deformations in the surface area, there can be detectable structural distortions in the base material below the impression, so that the marking can still be detected even if the actual impression has been removed by machining. Devices that create freely selectable local deformations in the surface area usually work according to the rolling process.

Beim Rollierverfahren wird ein nadeiförmiges Umformwerkzeug mit einer beweglichen Kugel im Spitzenbereich, durch einen Normalkraftanteil (z-Richtung) in die Werkstückoberfläche eingedrückt und durch Führungskräfte parallel zur Werkstückoberfläche in x- und/oder y-Richtung verschoben, so daß mit Hilfe einer Steuereinheit, eine auf Eingaben basierende Kennzeichnung des Werkstücks erfolgen kann.In the burnishing process, a needle-shaped forming tool with a movable ball in the tip area is pressed into the workpiece surface by a normal force component (z-direction) and moved by guides parallel to the workpiece surface in the x and/or y direction, so that with the help of a control unit, the workpiece can be marked based on inputs.

Der Nachteil des Rollierverfahrens liegt in den vergleichsweise geringen zulässigen Kraftkomponenten, die aufgrund der Bauart der Werkzeugspitze vorgegeben sind. Die mit HiI-fe eines klassischen Rollierwerkzeugs erzeugten plastischen Verformung im Oberflächenbereich des Werkstücks sind, besonders bei härteren Werkstückoberflächen, für eine fälschungssichere Kennzeichnung oft nicht ausreichend.The disadvantage of the burnishing process is the comparatively low permissible force components, which are determined by the design of the tool tip. The plastic deformation in the surface area of the workpiece produced with the help of a classic burnishing tool is often not sufficient for forgery-proof marking, especially with harder workpiece surfaces.

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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, für die ein robustes und flexibel einzusetzendes Umformwerkzeug vorgesehen ist, das eine frei wählbare Werkstückkennzeichnung mit einem Umformgrad erzeugt, der vorzugsweise auch nach einer spanenden Bearbeitung der Werkstückoberfläche noch als Gefügeverzerrung im Werkstückwerkstoffs nachweißbar ist.The invention is therefore based on the object of developing a device for which a robust and flexible forming tool is provided, which produces a freely selectable workpiece marking with a degree of deformation that can preferably still be detected as a structural distortion in the workpiece material even after machining the workpiece surface.

Die Aufgabe wird, ausgehend von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved, starting from a device according to the preamble of claim 1, by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dem Druckumformen einer Werkstückoberfläche eine Relativbewegung zwischen Umformwerkzeug und Werkstück parallel zur Werkstückoberfläche in x- und/oder y-Richtung zu überlagern und dabei durch genaue Positionierung des Umformwerkzeugs relativ zum Werkstück zweidimensionale Symbole in die Werkstückoberfläche zu einzukerben. Als Umformwerkzeug wird ein Eindringkörper mit einer Werkzeugspitze verwendet, die im Eindringbereich massiv ausgeführt ist und derart geformt ist, daß die bei der Bearbeitung auftretenden Kräfte ohne Bruch von der Werkzeugspitze aufgenommen werden, wobei die Verformung als Rolliervorgang ohne rotierendes Element eine irreversible Verformung erzeugt.The invention includes the technical teaching of superimposing a relative movement between the forming tool and the workpiece parallel to the workpiece surface in the x and/or y direction on the pressure forming of a workpiece surface and thereby indenting two-dimensional symbols into the workpiece surface by precisely positioning the forming tool relative to the workpiece. A penetration body with a tool tip is used as the forming tool, which is solid in the penetration area and is shaped in such a way that the forces occurring during processing are absorbed by the tool tip without breaking, whereby the deformation as a rolling process without a rotating element produces an irreversible deformation.

Erfindungsgemäß ist ein Umformwerkzeug vorgesehen, das über eine massive Werkzeugspitze verfügt. Unter einer massiven Werkzeugspitze ist hier zu verstanden, daß sich im Spitzenteil keine beweglichen Elemente befinden, so daß eine, im Vergleich zu den konventionellen Rollierverfahren höhere, für den Umformvorgang nutzbare Kraftübertragung vom Umformwerkzeug auf das Werkstück möglich ist. Durch den vom Um-According to the invention, a forming tool is provided which has a solid tool tip. A solid tool tip is understood here to mean that there are no moving elements in the tip part, so that a higher force transfer from the forming tool to the workpiece, which can be used for the forming process, is possible compared to conventional rolling processes.

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formwerkzeug im Oberflächenbereich des Werkstücks erzeugten mehrachsigen Spannungszustand kommt es zu Scher- und Stauchvorgängen im Werkstückwerkstoff, was zu einer sichtbaren plastischen Verformung in Form eines kraterförmigen Eindrucks führt, welcher durch eine xy-Bewegung parallel zur Werkstückoberfläche zu einer rillenförmigen Vertiefung mit seitlichen Werkstoffaufwerfungen ausgeformt wird. Die Spannungen im Kontaktbereich von Umformwerkzeug und Werkstück können vorzugsweise zu Gefügeverzerrungen im Grundwerkstoff des Werkstücks unterhalb der sichtbaren plastischen Verformungszone führen und damit den Nachweiß von Kennzeichnungen ermöglichen, auch wenn diese durch spanende Bearbeitungsverfahren entfernt wurden. Die Erfindung schließ aber auch Vorrichtungen mit ein, die eine Kennzeichnung von Werkstücken ermöglicht, bei denen aufgrund ihrer Werkstoffzusammensetzung keine nachweisbaren Gefügeverzerrungen im Grundwerkstoff erzeugt werden.The multiaxial stress state generated by the forming tool in the surface area of the workpiece leads to shearing and compression processes in the workpiece material, which leads to a visible plastic deformation in the form of a crater-shaped impression, which is formed by an xy movement parallel to the workpiece surface into a groove-shaped depression with lateral material protrusions. The stresses in the contact area between the forming tool and the workpiece can preferably lead to structural distortions in the base material of the workpiece below the visible plastic deformation zone and thus enable the detection of markings, even if these have been removed by machining processes. The invention also includes devices that enable the marking of workpieces in which, due to their material composition, no detectable structural distortions are generated in the base material.

Die Werkzeugspitze ist vorzugsweise rotationssymetrisch ausgeführt und braucht daher während der Kennzeichnung des Werkstücks nicht entprechend der xy-Bewegungsrichtung des Umfomwerkzeugs ausgerichtet zu werden. Es sind jedoch auch weiterbildende Varianten denkbar, bei denen die Werkzeugzpitze nicht rotationssymmetrisch ausgeführt ist. Ebenso schließt die Erfindung Umformwerkzeuge mit ein, die über mehr als eine Werkzeugspitze verfügen.The tool tip is preferably designed to be rotationally symmetrical and therefore does not need to be aligned in accordance with the xy direction of movement of the forming tool during the marking of the workpiece. However, further variants are also conceivable in which the tool tip is not designed to be rotationally symmetrical. The invention also includes forming tools that have more than one tool tip.

Die Härte des für die Werkzeugspitze verwendeten Werkzeugwerkstoffes muß dabei vorzugsweise höher sein als die Härte des zu bearbeitenden Werkstoffs an der Werkstückoberfläche, um einer Verformung und einem abrasiven Verschleiß der Werkzeugspitze vorzubeugen. Die Auswahl des zu verwendenen Werkstoffs für die Werkzeugspitze richtet sich somit nachThe hardness of the tool material used for the tool tip must preferably be higher than the hardness of the material to be machined on the workpiece surface, in order to prevent deformation and abrasive wear of the tool tip. The selection of the material to be used for the tool tip is therefore based on

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den Festigkeitseigenschaften des Werkstückwerkstoffs im Oberflächenbereich, da mit der Erfindung auch beschichtete Werkstücke gekennzeichnet werden können, deren Grundwerkstoff über andere Werkstoffeigenschaften verfügt als deren Beschichtung. Die Erfindung schließ, je nach Einsatzgebiet der Vorrichtung, beschichtete und unbeschichtete Werkzeugspitzen aus hochlegierten Werkzeugstählen, aus Hartmetallen, aus Cermets aus keramischen Werkstoffen, aus kubisch kristallinen Bornitrid (CBN) und aus Diamant mit ein.the strength properties of the workpiece material in the surface area, since the invention can also be used to mark coated workpieces whose base material has different material properties than their coating. Depending on the application area of the device, the invention includes coated and uncoated tool tips made of high-alloy tool steels, hard metals, cermets made of ceramic materials, cubic crystalline boron nitride (CBN) and diamond.

Gemäß der Erfindung ist eine Positioniervorrichtung mit mehreren Freiheitsgraden vorgesehen, welche die Relativbewegungen zwischen den Wirkpartnen Umformwerkzeug und Werkstück in bekannter Weise durch rotatorische und/oder translatorische Bewegungen realisiert. Als Wirkbewegung wird die Relativbewegung während des Kontaktes der Wirkpartner bezeichnet. Alle anderen Bewegungen dienen dem Positionieren des ümformwerkzeugs gegenüber der Werkstückoberfläche ohne Kontakt zwischen dem Umformwerkzeug und dem Werkstück und können deshalb vorzugsweise mit einer höheren Geschwindigkeiten als die Geschwindigkeit der Wirkbewegung realisiert werden. Es kann hier zwischen einer Grobpositionierung und einer Feinpositionierung unterschieden werden. Die Grobpositionierung bezeichnet das Heranführen des Umformwerkzeugs an die zu kennzeichnende Stelle des Werkstücks, während die Feinpositionierung die Relativbewegungen des Umformwerkzeugs gegenüber dem Werkstück während der Bearbeitung bezeichnet, wobei aber kein Kontakt zwischen den Wirkpartnern vorhanden ist. Die Realisierung der unterschiedlicher Relativbewegungen zwischen den Wirkpartnern kann dabei auf mehrere Teilpositioniervorrichtungen verteilt sein, wobei zur Grobpositionierung eine Handhabungsvorrichtung und zurAccording to the invention, a positioning device with several degrees of freedom is provided, which realizes the relative movements between the active partners, the forming tool and the workpiece, in a known manner through rotary and/or translatory movements. The relative movement during contact between the active partners is referred to as the active movement. All other movements serve to position the forming tool relative to the workpiece surface without contact between the forming tool and the workpiece and can therefore preferably be realized at a higher speed than the speed of the active movement. A distinction can be made here between coarse positioning and fine positioning. Coarse positioning refers to the approach of the forming tool to the point on the workpiece to be marked, while fine positioning refers to the relative movements of the forming tool relative to the workpiece during processing, but where there is no contact between the active partners. The realization of the different relative movements between the active partners can be distributed over several partial positioning devices, whereby a handling device is used for rough positioning and

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Feinpositionierung eine translatorische Dreiachsführung denkbar ist, welche auch zur Realisierung der Wirkbewegung dient.For fine positioning, a translatory three-axis guide is conceivable, which also serves to realize the effective movement.

Die Positioniervorrichtung verfügt vorzugsweise über mindestens drei Freiheitsgrade, um die Relativbewegungen normal (z-Richtung) und parallel (x- und y-Richtung) zur Werkstückoberfläche zu realisieren. Es ist aber häufig vorteilhaft dem Umformwerkzeug mehr als drei Freiheitsgrade zur Verfügung zu stellen. Ein Ausrichten der Werkzeugachse gegenüber dem Normalenvektor am Arbeitspunkt auf einer gebogenen Werkstückoberfläche erfordert vorzugsweise ein Kippen des Umformwerkzeugs um die x- und/oder y-Achse. Die Anpassung eines nicht rotationssymmetrischen Umformwerkzeugs an die Richtung der Wirkbewegung parallel zur Werkstückoberfläche erfordert dem gegenüber ein Drehen des Umformwerkzeugs um die z-Achse. Die Erfindung beschränkt sich daher nicht nur auf Vorrichtungen mit drei Freiheitsgraden, sondern schließt auch Vorrichtungen mit ein die über mehr Freiheitsgrade verfügen. Die Realisierung der x,y,z-Bewegung ist dabei nicht ausschließlich auf die translatorische Führung von Umformwerkzeug und/oder Werkstück beschränkt, sondern schließt auch Varianten der Erfindung mit ein, welche die Relativbewegungen zwischen Umformwerkzeug und Werkstückoberfläche mit einer Kombination aus translatorischen und rotatorischen Bewegungen oder nur mit Hilfe rotatorischer Bewegungen realisieren. Die Erfindung beschränkt die Wirk- und Positionierbewegungen nicht auf die alleinige Bewegung des Umformwerkzeugs, es sind Varianten der Erfindung denkbar, bei denen ein oder mehrere Freiheitsgrade durch Bewegungen des Werkstücks realisiert werden. The positioning device preferably has at least three degrees of freedom in order to realize the relative movements normal (z direction) and parallel (x and y direction) to the workpiece surface. However, it is often advantageous to provide the forming tool with more than three degrees of freedom. Aligning the tool axis with respect to the normal vector at the working point on a curved workpiece surface preferably requires tilting the forming tool about the x and/or y axis. Adapting a non-rotationally symmetrical forming tool to the direction of the effective movement parallel to the workpiece surface, on the other hand, requires rotating the forming tool about the z axis. The invention is therefore not limited to devices with three degrees of freedom, but also includes devices that have more degrees of freedom. The implementation of the x, y, z movement is not limited exclusively to the translational guidance of the forming tool and/or workpiece, but also includes variants of the invention which implement the relative movements between the forming tool and the workpiece surface with a combination of translational and rotary movements or only with the help of rotary movements. The invention does not limit the effective and positioning movements to the sole movement of the forming tool; variants of the invention are conceivable in which one or more degrees of freedom are implemented by movements of the workpiece.

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Die Erfindung verfügt über eine Steuereinheit, welche die Eingaben eines Anwenders für eine Steuerung der Positioniervorrichtung verwendet und somit die Geschwindigkeit und die Position der Werkzeugspitze relativ zum Werkstück regelt. Dadurch ist eine flexible Kennzeichnung eines Werkstücks mit verschiedenen Kennzeichnungstypen, wie Buchstaben, Ziffern und/oder Symbolen möglich. Zudem ist bei nicht ebenen Werkstückoberflächen eine gleichbleibende Eindringtiefe durch eine Nachführung in Werkstücknormalenrichtung (z-Richtung) möglich. Zur genauen Lagebestimmung des Umformwerkzeugs gegenüber der Werkstückoberfläche ist daher ein Näherungssensor vorgesehen, dessen Signale von der Steuereinheit vorzugsweise zur Regelung der Eindringtiefe verwendet werden.The invention has a control unit that uses the inputs of a user to control the positioning device and thus regulates the speed and position of the tool tip relative to the workpiece. This enables a flexible marking of a workpiece with different types of marking, such as letters, numbers and/or symbols. In addition, with non-flat workpiece surfaces, a constant penetration depth is possible by tracking in the workpiece normal direction (z-direction). To determine the exact position of the forming tool relative to the workpiece surface, a proximity sensor is therefore provided, the signals of which are preferably used by the control unit to regulate the penetration depth.

Die Erfindung sieht eine in Form und/oder Größe des Werkstücks angepaßte Werkstückfixiervorrichtung vor, die ein vorgegebenen Toleranzen überschreitendes Ausweichen des Werkstücks gegenüber dem Umformwerkzeug verhindern soll, so daß das Werkstück vom Umformwerkzeug in einem Arbeitsgang von einer Seite markiert werden kann, ohne daß dafür an der rückseitigen Bearbeitungsfläche ein Gegenhalter oder ein der Kennzeichnung entsprechendes Gesenk verwendet werden muß. Die Werkstückfixiervorrichtung ermöglicht es dem Werkstück eine Gegenkraft aufzubringen, die der Krafteinwirkung des Umformwerkzeug auf die Werkstückoberfläche entgegengesetzt ist. Der Kraftfluß wird von der Positioniervorrichtung über das Umformwerkzeug, das Werkstück und die Werkstückfixiervorrichtung entweder über ein Gestell oder über ein Fundament geschlossen. Wird der Kraftfluß über ein Gestell geschlossen, so ist vorzugsweise eine bauliche Verbindung zwischen der Werkstückfixiervorrichtung und dem Um-The invention provides a workpiece fixing device adapted to the shape and/or size of the workpiece, which is intended to prevent the workpiece from deviating from the forming tool beyond specified tolerances, so that the workpiece can be marked by the forming tool from one side in one operation without the need to use a counterholder or a die corresponding to the marking on the rear processing surface. The workpiece fixing device enables the workpiece to apply a counterforce that is opposite to the force exerted by the forming tool on the workpiece surface. The force flow is closed by the positioning device via the forming tool, the workpiece and the workpiece fixing device either via a frame or via a foundation. If the force flow is closed via a frame, a structural connection between the workpiece fixing device and the forming tool is preferably provided.

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formwerkzeug vorhanden. Wird dagegen der Kraftfluß über das Fundament geschlossen, so ist eine vollständige oder teilweise bauliche Trennung zwischen der Werkstückfixiervorrichtung und dem Umformwerkzeug denkbar.forming tool is present. If, however, the force flow is closed via the foundation, a complete or partial structural separation between the workpiece fixing device and the forming tool is conceivable.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist als Werkstoff für die Werkzeugspitze eine Hartmetall-Legierung vorgesehen. Als Hartmetalle werden eisenfreie, auf pulvermetallurgischen Weg durch Sintern hergestellte Verbundwerkstoffe bezeichnet, welche Metallkarbide aufweisen, die als Hartstoffpartikel in einer Matrix weicheren Bindemetalls eingelagert sind. Dadurch besitzt der Werkzeugwerkstoff ein für die vorgesehene Bearbeitungsaufgabe günstiges Eigenschaftsprofil in Bezug auf seine Härte und seine Bruchempfindlichkeit.In an advantageous embodiment of the invention, a hard metal alloy is provided as the material for the tool tip. Hard metals are iron-free, composite materials produced by sintering using powder metallurgy, which have metal carbides embedded as hard material particles in a matrix of softer binding metal. The tool material therefore has a property profile that is favorable for the intended machining task in terms of its hardness and its susceptibility to fracture.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist als Werkstoff für die Werkzeugspitze die Hartmetall-Legierung HM GS 25 "Feinkorn" vorgesehen. Das feinere Korn einer derartige Hartmetall-Legierung führt bei sonst gleicher Legierungszusammensetzung bereits zu einer Verringerung der Bruchempfindlichkeit und bietet bei der Bearbeitung den Reibungskräften geringere Angriffsmöglichkeit, so daß auch die Neigung zum Verkleben von Werkstück- und Werkzeugwerkstoff verringert wird.In a preferred embodiment of the invention, the hard metal alloy HM GS 25 "fine grain" is provided as the material for the tool tip. The finer grain of such a hard metal alloy, with otherwise the same alloy composition, already leads to a reduction in the sensitivity to breakage and offers less opportunity for frictional forces to attack during machining, so that the tendency for the workpiece and tool material to stick together is also reduced.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Umformwerkzeug als rotationssymmetrischer Dorn vorgesehen, der an mindestens einem Ende eine Werkzeugspitze in Form eines zweistufigen Kegel aufweist. Als zweistufiger Kegel wird hier ein, aus einem geradem Kreiskegelstumpf und einem geradem Kreiskegel zusammengesetzter, geometrischer Körper bezeichnet, wobei die kleine Grundfläche des Kreis-In an advantageous embodiment of the invention, the forming tool is provided as a rotationally symmetrical mandrel, which has a tool tip in the form of a two-stage cone at at least one end. A two-stage cone is referred to here as a geometric body composed of a straight circular truncated cone and a straight circular cone, whereby the small base area of the circular

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kegelstumpfes mit der Grundfläche des Kreiskegels übereinstimmt und der Kreiskegel einen anderen, vorzugsweise größeren Spitzenwinkel aufweist als der Kreiskegelstumpf.truncated cone coincides with the base of the circular cone and the circular cone has a different, preferably larger, apex angle than the circular truncated cone.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Kreiskegel einen halben Spitzenwinkel von 80° und der Kegelstumpf einem halben Spitzenwinkel von 50°. Die gemeinsame Grundfläche der Körper hat vorzugsweise einen Grundflächenradius von 0,3 mm während für den zylindrischen Grundkörper des Umformwerkzeugs ein Durchmesser von 8 mm vorgesehen ist. Eine Werkzeugspitze mit einer derartigen Spitzenform hat den Vorteil, daß der Werkstückwerkstoff durch den Kreiskegelstumpf in seitliche Richtung und durch den dazu vergleichsweise flachen Kreiskegel in Normalenrichtung gestaucht wird, wodurch eine Gefügeverzerrung im Grundwerkstoff erreicht werden kann. Zudem ist eine derart abgeflachte Werkzeugspitze unempfindlicher gegen Bruch als eine Werkzeugspitze mit durchgehendem kleinen Spitzenwinkel.In a preferred embodiment of the invention, the circular cone has a half tip angle of 80° and the truncated cone has a half tip angle of 50°. The common base area of the bodies preferably has a base area radius of 0.3 mm, while a diameter of 8 mm is provided for the cylindrical base body of the forming tool. A tool tip with such a tip shape has the advantage that the workpiece material is compressed by the truncated circular cone in the lateral direction and by the comparatively flat circular cone in the normal direction, whereby a structural distortion in the base material can be achieved. In addition, a tool tip flattened in this way is less susceptible to breakage than a tool tip with a continuous small tip angle.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Werkstückfixiervorrichtung vorgesehen, die mit einer Krafteinwirkung auf das Werkstück eine reib- und/oder formschlüssige Verbindung mit dem Werkstück eingeht und dieses dadurch gegenüber einem Gestell und/oder einem Fundament fixiert. Ein sich aus der Krafteinwirkung des Umformwerkzeugs auf das Werkstück ergebenen Kraftfluß kann mit Hilfe der Werkstückfixiervorrichtung entweder über das Gestell oder zusätzlich über das Fundament geleitet und damit geschlossen werden. Das Gestell verbindet dabei das Umformwerkzeug mit der Werkstückfixiervorrichtung.In an advantageous embodiment of the invention, a workpiece fixing device is provided which, by applying a force to the workpiece, creates a frictional and/or positive connection with the workpiece and thereby fixes it to a frame and/or a foundation. A force flow resulting from the force acting on the workpiece by the forming tool can be guided and thus closed either via the frame or additionally via the foundation using the workpiece fixing device. The frame connects the forming tool to the workpiece fixing device.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Spannzangen für eine Werkstückfixierung vorgesehen. DieIn a preferred embodiment of the invention, collets are provided for workpiece fixation.

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Spannzangen fixieren das Werkstück entweder gegenüber dem Gestell oder gegenüber dem Fundament. Die Erfindung schließt die Verwendung aller bekannter Spannzangen mit ein, die vorzugsweise pneumatisch, hydraulisch, elektromechanisch oder manuell geschlossen werden können.Collets fix the workpiece either to the frame or to the foundation. The invention includes the use of all known collets, which can preferably be closed pneumatically, hydraulically, electromechanically or manually.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Handhabungsvorrichtung vorgesehen, welche die Kraft aufbringt, die eine reib- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen der Werkstückfixiervorrichtung und dem Werkstück ermöglicht. Dazu wird vorzugsweise der Kraftfluß über das Fundament geleitet.In an advantageous embodiment of the invention, a handling device is provided which applies the force that enables a frictional and/or positive connection between the workpiece fixing device and the workpiece. For this purpose, the flow of force is preferably guided via the foundation.

In einer weiterbildenden Variante der Erfindung wird die Gewichtskraft der Vorrichtung verwendet um eine reib- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen der Werkstückfixiervorrichtung und dem Werkstück zu ermöglichen. Die Masse der Vorrichtung ist so dimensioniert, daß bei dem Absetzten der Vorrichtung auf die zu markierende Stelle des Werkstücks ein Kraftfluß über das Gestell möglich wird.In a further variant of the invention, the weight of the device is used to enable a frictional and/or positive connection between the workpiece fixing device and the workpiece. The mass of the device is dimensioned in such a way that when the device is placed on the part of the workpiece to be marked, a flow of force via the frame is possible.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Werkstückfixiervorrichtung vorgesehen, die mittels einer formschlüssigen Verbindung das Werkstück gegenüber dem Gestell oder dem Fundament fixiert. Dazu ist vorzugsweise keine zusätzliche Krafteinwirkung von der Werkstückfixiervorrichtung auf das Werkstück notwendig.In an advantageous embodiment of the invention, a workpiece fixing device is provided which fixes the workpiece to the frame or the foundation by means of a positive connection. Preferably, no additional force is required from the workpiece fixing device to the workpiece.

In einer weiterführenden Ausführungsform der Erfindung ermöglicht eine Handhabungsvorrichtung, die vorzugsweise über mehrere Freiheitsgrade verfügt, Relativbewegungen zwischen dem Umformwerkzeug und dem Werkstück, die der Heranführung des Umformwerkzeugs an den zu kennzeichenden Oberflächenbe-In a further embodiment of the invention, a handling device, which preferably has several degrees of freedom, enables relative movements between the forming tool and the workpiece, which allow the forming tool to be brought closer to the surface area to be marked.

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reich des Werkstücks dienen. Die Vorteile einer Handhabungsvorrichtung liegen in einer flexiblen und automatisierten Werkstückkennzeichnung. Der Einsatz einer Handhabungsvorrichtung beschränkt sich dabei nicht nur auf ein Positionieren des Umformwerkzeugs relativ zum fixierten Werkstück, die Erfindung schließt auch weiterführenden Varianten mit ein, bei denen mit Hilfe einer Handhabungsvorrichtung das Werkstück bewegt wird.area of the workpiece. The advantages of a handling device lie in flexible and automated workpiece marking. The use of a handling device is not only limited to positioning the forming tool relative to the fixed workpiece, the invention also includes further variants in which the workpiece is moved with the help of a handling device.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Positioniervorrichtung zur Realisierung der Relativbewegungen zwischen dem Umformwerkzeug und dem Werkstück vorgesehen, welche die am Arbeitspunkt parallel zur Werkstückoberfläche durchzuführenden Werkzeugbewegungen in x- und in y-Richtung mittels eines Zweifachschlitten realisiert, der mit einer Kombination aus Rollen- und Kugelführung versehen ist. Der Vorteil dieser Anordnung gegenüber einer einfachen Kugelführung liegt in der höheren Steifigkeit und damit in einer genaueren Führung des Umformwerkzeugs. Als Schlittenwerkstoff ist vorzugsweise Aluminium vorgesehen. Die Verwendung von Aluminium als Schlittenwerkstoff hat den Vorteil, daß aufgrund der im Vergleich zu Stahl geringeren Masse, die Belastungen der Führungen durch die Gewichtskräfte und die Massenträgheitskräfte verringert werden. Die Erfindung schließ die Verwendung anderer Schlittenwerkstoffe und anderer Führungen mit ein.In a preferred embodiment of the invention, a positioning device is provided for implementing the relative movements between the forming tool and the workpiece, which implements the tool movements to be carried out at the working point parallel to the workpiece surface in the x and y directions by means of a double slide, which is provided with a combination of roller and ball guides. The advantage of this arrangement compared to a simple ball guide is the higher rigidity and thus more precise guidance of the forming tool. Aluminum is preferably provided as the slide material. The use of aluminum as the slide material has the advantage that, due to the lower mass compared to steel, the loads on the guides due to the weight forces and the mass inertia forces are reduced. The invention includes the use of other slide materials and other guides.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Erfindung für die Positioniervorrichtung Antriebe und Motorachsen auf, wobei für die Antriebe vorzugsweise Dreiphasenschrittmotoren verwendet werden, die mittels eines Zahnriemenantriebs mit den ihnen zugeordneten Motorachsen gekoppelt sind. Die Positioniervorrichtungen, welche mit Schrittmoto-In a preferred embodiment, the invention has drives and motor axes for the positioning device, whereby three-phase stepper motors are preferably used for the drives, which are coupled to the motor axes assigned to them by means of a toothed belt drive. The positioning devices, which are equipped with stepper motors

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ren arbeiten haben den Vorteil, daß sie vorzugsweise ohne ein zusätzliches Wegmeßsystem und die damit verbundene Signalrückführung betrieben werden können, da ein Schrittmotor bekanntermaßen zugleich Motor und Meßmittel ist. Ein Dreiphasenschrittmotor hat gegenüber einem Zweiphasenschrittmotor den Vorteil einer höheren Winkelauflösung und damit einer höheren Positioniergenauigkeit. Zahnriemen haben den Vorteil, daß sie eine formschlüssige Bewegungsübertragung wartungsfrei und ohne Schlupf gewährleisten und sich deshalb bevorzugt für phasentreue Übertragungen eignen. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht nur auf den beschriebenen Antrieb der Positioniervorrichtung, sondern schließt auch Achsmotoren andere Bauart mit ein.The advantage of these types of work is that they can preferably be operated without an additional position measuring system and the associated signal feedback, since a stepper motor is known to be both a motor and a measuring device. A three-phase stepper motor has the advantage of a higher angular resolution and thus a higher positioning accuracy compared to a two-phase stepper motor. Toothed belts have the advantage that they ensure positive movement transmission, maintenance-free and without slippage, and are therefore particularly suitable for phase-accurate transmissions. However, the invention is not limited to the described drive of the positioning device, but also includes axis motors of other designs.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen: Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are presented in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention using the figures. They show:

Figur 1 als bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ein Tischgerät zur Kennzeichnung eines WerkstücksFigure 1 shows a preferred embodiment of the invention, a table device for marking a workpiece

Figur 2 ein Umformwerkzeug zur fälschungssicheren Kennzeichnung eines WerkstücksFigure 2 a forming tool for the forgery-proof marking of a workpiece

Figur 3 eine Werkzeugspitze des in Figur 2 dargestellten Umformwerkzeugs im DetailFigure 3 shows a tool tip of the forming tool shown in Figure 2 in detail

Figur 4 eine schematische Darstellung eines Umformvorgangs mittels des in Figur 2 und Figur 3 dargestellten UmformwerkzeugsFigure 4 is a schematic representation of a forming process using the forming tool shown in Figure 2 and Figure 3

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FL46.G1 - 13 -FL46.G1 - 13 -

Figur 5 eine weiterbildende Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Werkstück mittels einer als zweiarmiger Greifer ausgeführten Werkstückfixiervorrichtung nur gegenüber einem Gestell fixiert wird.Figure 5 shows a further embodiment of the invention in which a workpiece is fixed only relative to a frame by means of a workpiece fixing device designed as a two-armed gripper.

Figur &bgr; eine weiterbildende Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Werkstück mittels Handhabungsvorrichtung gegenüber einem Fundament fixiert wirdFigure β shows a further embodiment of the invention, in which a workpiece is fixed to a foundation by means of a handling device

Figur 7 eine weiterbildende Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Werkstück mittels einer baulich vom Umformwerkzeug getrennten WerkstückfixiervorrichFigure 7 shows a further embodiment of the invention, in which a workpiece is fixed by means of a workpiece fixing device that is structurally separate from the forming tool

tung gegenüber einem Fundament fixiert wirdtion is fixed to a foundation

Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung dient der Erzeugung einer fälschungssicheren Kennzeichnung im Oberflächenbereich eines Werkstücks 1 mittels eines Umformwerkzeugs 2.The device shown in Figure 1 is used to produce a forgery-proof marking in the surface area of a workpiece 1 by means of a forming tool 2.

Das Umformwerkzeug 2, das detailliert in Figur 2 dargestellt ist, hat einen zylindrischen Grundkörper mit jeweils einer Werkzeugspitze 3 , 3' an den Enden, welche als Detail Z der Figur 2 in Figur 3 dargestellt ist. Es sind in diesem Ausführungsbeispiel· zwei Werkzeugspitzen 3, 3' vorgesehen, damit bei einem Verschleiß oder bei Änderung der Kennzeichnungsgeometrie ein schneller Wechsel zwischen den beiden Werkzeugspitzen 3, 3' möglich ist. Zur Vereinfachung wird im folgenden nur Bezug auf die Werkzeugspitze 3 genommen. Die Werkzeugspitze 3 ist massiv und einteilig ausgeführt und hat die Form eines zweistufigen Kegels, womit hier ein zusammengesetzter geometrischer Körper aus einem geradem Kreiskegel 3.1 und einen geradem Kreiskegelstumpf 3.2 mit unterschiedlichen Spitzenwinkeln gemeint ist. Die kleine Grundfläche des Kreiskegelstumpfes 3.2 stimmt mit der Grundfläche des Kreiskegels 3.1 überein und der Spitzenwin-The forming tool 2, which is shown in detail in Figure 2, has a cylindrical base body with a tool tip 3, 3' at each end, which is shown as detail Z of Figure 2 in Figure 3. In this embodiment, two tool tips 3, 3' are provided so that in the event of wear or a change in the marking geometry, a quick change between the two tool tips 3, 3' is possible. For the sake of simplicity, only the tool tip 3 is referred to below. The tool tip 3 is solid and made from one piece and has the shape of a two-stage cone, which here means a composite geometric body made up of a straight circular cone 3.1 and a straight circular truncated cone 3.2 with different tip angles. The small base area of the circular truncated cone 3.2 corresponds to the base area of the circular cone 3.1 and the tip angle

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kein des Kreiskegels 3.1 ist größer als der Spitzenwinkeln des Kreiskegelstumpfes 3.2.none of the circular cone 3.1 is larger than the apex angles of the circular truncated cone 3.2.

Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung verfügt über eine dem Werkstück angepaßte Werkstückfixiervorrichtung, die das Werkstück 1 durch eine Krafteinwirkung gegenüber einem Fundament 5 fixiert. Das Werkstück 1 wird bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Werkstückfixiervorrichtung durch ein Winkelstück 4.1, einen Auflagekörper 4.2 und durch einen hydraulisch betriebenen Stempel 4.3 mittels Form- und Reibschluß an einem Ausweichen gegenüber dem Umformwerkzeug 2 gehindert. Der Formschluß, der bereits einen Teil der Freiheitsgrade des Werkstücks 1 einschränkt erfolgt durch das der Werkstückform angepaßte Winkelstück 4.1, während durch den hydraulisch betriebenen Stempel 4.3 über eine Krafteinwirkung ein Reibschluß erfolgt. Zur Werkstückfixiervorrichtung zählen in diesem Fall der Stempel 4.3, das Winkelstück 4.1 und der Auflagekörper 4.2.The device shown in Figure 1 has a workpiece fixing device adapted to the workpiece, which fixes the workpiece 1 against a foundation 5 by applying force. In the embodiment of the workpiece fixing device shown in Figure 1, the workpiece 1 is prevented from moving away from the forming tool 2 by an angle piece 4.1, a support body 4.2 and a hydraulically operated punch 4.3 by means of positive and frictional locking. The positive locking, which already restricts some of the degrees of freedom of the workpiece 1, is achieved by the angle piece 4.1 adapted to the shape of the workpiece, while the hydraulically operated punch 4.3 creates a frictional locking by applying force. In this case, the workpiece fixing device includes the punch 4.3, the angle piece 4.1 and the support body 4.2.

Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung verfügt über eine Positioniervorrichtung, die mittels translatorischen Ver-Schiebungen parallel zu den Achsen eines rechtwinkligen räumlichen kartesischen Koordinatensystems die räumliche Position und die Bewegung des Umformwerkzeugs 2 relativ zum fixierten Werkstück 1 festlegt. Die Positioniervorrichtung verfügt über drei Verschiebeschlitten 6, 7, 8, die über entsprechende Schlittenführungen und Antriebe gemäß den von einer als Bedienrechner ausgeführten Steuereinheit 9 gelieferten Signale bewegt werden. Die Steuereinheit steuert die Positioniervorrichtung mittels der vom Anwender eingegebenen Daten und mittels eines Näherungssensors, der den Abstand der Werkzeugspitze 3 von der Oberfläche des Werkstücks 1 bestimmt. Das Signal des Sensors ergibt sich ausThe device shown in Figure 1 has a positioning device which determines the spatial position and movement of the forming tool 2 relative to the fixed workpiece 1 by means of translational displacements parallel to the axes of a rectangular spatial Cartesian coordinate system. The positioning device has three displacement slides 6, 7, 8 which are moved via corresponding slide guides and drives according to the signals supplied by a control unit 9 designed as an operating computer. The control unit controls the positioning device using the data entered by the user and using a proximity sensor which determines the distance of the tool tip 3 from the surface of the workpiece 1. The signal from the sensor is obtained from

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einer elektrischen Kapazität zwischen Werkzeugspitze 3 und Werkstück 1.an electrical capacitance between tool tip 3 and workpiece 1.

In Figur 4 sind schematisch die Umformungen und die Gefügeverzerrungen 10 des Werkstückwerkstoffs im Oberflächenbereich bei einer Kennzeichnung mit der in Figur 2 und 3 dargestellten Werkzeugspitze 3 aufgezeichnet. Es ist deutlich die Gefügeverzerrung 10 im Grundwerkstoff unterhalb der sichtbaren Umformung zu erkennen, die einen fälschungssicheren Nachweiß der Kennzeichnung ermöglicht auch wenn diese durch spanende Bearbeitung entfernt wurde.Figure 4 shows a schematic representation of the deformations and structural distortions 10 of the workpiece material in the surface area when marked with the tool tip 3 shown in Figures 2 and 3. The structural distortion 10 in the base material below the visible deformation can be clearly seen, which enables forgery-proof proof of the marking even if it has been removed by machining.

In Figur 5 ist eine weiterbildende Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der ein Werkstück 11 mittels einer als zweiarmigen Greifer ausgeführten Werkstückfixiervorrichtung 12.1, 12.2 gegenüber einem Gestell 13 der Vorrichtung fixiert wird. Die Werkstückfixiervorrichtung 12.1, 12.2 weist mehrere Freiheitsgrade auf und erzielt einen Reibschluß mit dem Werkstück 11 mittels Spannzangen 14.1, 14.2, die als hydraulisch betriebene Stempel ausgeführt sind. Der sich aus der Krafteinwirkung des Umformwerkzeugs 15 auf das Werkstück 11 ergebene Kraftfluß wird über die Werkstückfixiervorrichtung 12.1, 12.2, dem Gestell 13 und über eine Feinpositioniervorrichtung 16 geschlossen und nicht durch ein Fundament 17 geleitet. Das Werkstück 11 kann deshalb während des Kennzeichnungsvorgang frei durch den Raum bewegt werden. Dazu ist das Gestell 13 mit dem mehrere Freiheitsgrade aufweisenden Arm einer Handhabungsvorrichtung 18 verbunden. Durch die Handhabungsvorrichtung 18 und die verstellbare Werkstückfixiervorrichtung 12.1, 12.2 ist eine flexible Kennzeichnung verschiedener Werkstücke möglich. Die dargestellte Vorrichtung weist eine Positioniervorrichtung auf, deren Aufgaben auf eine Grobposi-Figure 5 shows a further embodiment of the invention, in which a workpiece 11 is fixed relative to a frame 13 of the device by means of a workpiece fixing device 12.1, 12.2 designed as a two-armed gripper. The workpiece fixing device 12.1, 12.2 has several degrees of freedom and achieves a frictional connection with the workpiece 11 by means of collets 14.1, 14.2, which are designed as hydraulically operated stamps. The force flow resulting from the force exerted by the forming tool 15 on the workpiece 11 is closed via the workpiece fixing device 12.1, 12.2, the frame 13 and a fine positioning device 16 and is not guided through a foundation 17. The workpiece 11 can therefore be moved freely through the room during the marking process. For this purpose, the frame 13 is connected to the arm of a handling device 18, which has several degrees of freedom. The handling device 18 and the adjustable workpiece fixing device 12.1, 12.2 enable flexible marking of different workpieces. The device shown has a positioning device, whose tasks are limited to a rough positioning.

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tioniervorrichtung in Form einer Handhabungsvorrichtung 18 und eine Feinpositioniervorrichtung 16, basierend auf translatorische, rechtwinklig im Raum zueinander angeordnete Schlittenführungen verteilt sind. Die Handhabungsvorrichtung 18 ermöglicht eine Relativbewegung zwischen Umformwerkzeug 15 und Werkstückoberfläche, die dem Heranführen des Umformwerkzeugs 15 an ein nicht fixierte Werkstück dient. Die Feinpositioniervorrichtung 16 ist dagegen zusammen mit dem Umformwerkzeug 15 am Gestell 13 montiert und ermöglicht die Wirk- und Positionierbewegungen des Umformwerkzeugs 15 gegenüber dem fixierten Werkstück 11. Eine Steuereinheit 19 steuert die Handhabungsvorrichtung 18 und die Feinpositioniervorrichtung mittels der vom Anwender eingegebenen Daten.tion device in the form of a handling device 18 and a fine positioning device 16, based on translational slide guides arranged at right angles to one another in space. The handling device 18 enables a relative movement between the forming tool 15 and the workpiece surface, which serves to bring the forming tool 15 closer to a non-fixed workpiece. The fine positioning device 16, on the other hand, is mounted together with the forming tool 15 on the frame 13 and enables the effective and positioning movements of the forming tool 15 relative to the fixed workpiece 11. A control unit 19 controls the handling device 18 and the fine positioning device using the data entered by the user.

In Figur 6 ist eine weiterbildende Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der ein Werkstück 20 mittels einer Krafteinwirkung gegenüber einem Fundament 21 fixiert wird. Dazu ist eine Handhabungsvorrichtung 22 vorgesehen, die nach einem Heranführen des Umformwerkzeugs 23 an das nicht fixierte Werkstück 20 , die zur Fixierung notwendige Krafteinwirkung auf die Werkstückfixiervorrichtung aufbringt. Die Werkstückfixiervorrichtung besteht in diesem Fall im wesentlichen aus Auflageplatten 24.1 bis 24.4, die mittels der zur Werkstückoberfläche normalen Krafteinwirkung mögliehst griffige Reibpaarungen mit dem Werkstück 20 eingehen. Die rückwärtigen, mit dem Fundament 21 verbundenen, sich der Form des Werkstücks mittels einer drehbaren Lagerung anpassenden Auflageflächen 24.2, 24.4 werden als Teil der Werkstückfixiervorrichtung angesehen. Der sich aus der Krafteinwirkung des Umformwerkzeugs 23 auf das Werkstück ergebene Kraftfluß wird über die Werkstückfixiervorrich-Figure 6 shows a further embodiment of the invention, in which a workpiece 20 is fixed to a foundation 21 by means of a force. For this purpose, a handling device 22 is provided which, after the forming tool 23 has been brought to the non-fixed workpiece 20, applies the force required for fixing to the workpiece fixing device. In this case, the workpiece fixing device essentially consists of support plates 24.1 to 24.4, which form friction pairs with the workpiece 20 that are as grippy as possible by means of the force normal to the workpiece surface. The rear support surfaces 24.2, 24.4, which are connected to the foundation 21 and adapt to the shape of the workpiece by means of a rotatable bearing, are considered to be part of the workpiece fixing device. The force flow resulting from the force applied by the forming tool 23 to the workpiece is transferred via the workpiece fixing device.

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tung, das Fundament 21, die Handhabungsvorrichtung 22, das Gestell 25 und eine Feinpositioniervorrichtung 26 geschlossen. Die an dem Gestell montiert Feinpositioniervorrichtung 26 und die Steuereinheit 27 sind ähnlich dem Ausführungsbeispiel von Figur 5 aufgebaut.device, the foundation 21, the handling device 22, the frame 25 and a fine positioning device 26. The fine positioning device 26 mounted on the frame and the control unit 27 are constructed similarly to the embodiment of Figure 5.

In Figur 7 ist eine weiterbildende Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der ein Werkstück 28 mittels einer externen, baulich von einem Umformwerkzeug 2 9 getrennten Werkstück-Fixiervorrichtung 30.1, 30.2, gegenüber dem Fundament 31 fixiert wird. Die Werkstückfixiervorrichtung 30.1, 30.2 ist als zweiarmiger Greifer mit mehreren Freiheit sgrade aufgebaut, der einen Reibschluß mit dem Werkstück 28 über Spannzangen 32.1, 32.2 in Form von hydraulisch betriebenen Stempel erreicht. Eine Handhabungsvorrichtung 33 erlaubt der Werkstückfixiervorrichtung 30.1, 30.2 ein Werkstück 28 aufzunehmen, welches außerhalb der Reichweite des Umformwerkzeugs 29 liegt, um es daraufhin in dessen Arbeitsraum gegenüber dem Fundament 31 räumlich zu fixieren. Das Umformwerkzeug 29 ist direkt mit dem Arm einer zweiten Handhabungsvorrichtung 34 verbunden, deren Antriebe und Freiheitsgrade in der Lage sind die Krafteinwirkungen und die Arbeitsbewegungen des Umformwerkzeugs 29 gegenüber dem fixierten Werkstück 28 zu realisieren. Diese Handhabungsvorrichtung 34 ist daher als Positioniervorrichtung anzusehen. Der sich aus der Krafteinwirkung des Umformwerkzeugs 29 auf das Werkstück 28 ergebene Kraftfluß wird über die Werkstückfixiervorrichtung 30.1, 30.2, deren Handhabungsvorrichtung 33, das Fundament 31, und die Handhabungsvorrichtung 34 des Umformwerkzeugs 29 geschlossen.Figure 7 shows a further embodiment of the invention, in which a workpiece 28 is fixed relative to the foundation 31 by means of an external workpiece fixing device 30.1, 30.2, which is structurally separate from a forming tool 29. The workpiece fixing device 30.1, 30.2 is designed as a two-armed gripper with several degrees of freedom, which achieves a frictional connection with the workpiece 28 via collets 32.1, 32.2 in the form of hydraulically operated punches. A handling device 33 allows the workpiece fixing device 30.1, 30.2 to pick up a workpiece 28 which is outside the reach of the forming tool 29 in order to then spatially fix it in its working space relative to the foundation 31. The forming tool 29 is directly connected to the arm of a second handling device 34, the drives and degrees of freedom of which are able to implement the force effects and the working movements of the forming tool 29 in relation to the fixed workpiece 28. This handling device 34 is therefore to be regarded as a positioning device. The force flow resulting from the force effect of the forming tool 29 on the workpiece 28 is closed via the workpiece fixing device 30.1, 30.2, its handling device 33, the foundation 31, and the handling device 34 of the forming tool 29.

Eine Steuereinheit 35 steuert beide Handhabungsvorrichtungen 33, 34, mittels der vom Anwender eingegebenen Daten.A control unit 35 controls both handling devices 33, 34 by means of the data entered by the user.

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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.The invention is not limited in its implementation to the preferred embodiments given above. Instead, a number of variants are conceivable which make use of the solution presented even in fundamentally different implementations.

Claims (13)

M* * ·· ·· t*«t t* mmM* * ·· ·· t*«t t* mm FL46.G1 - 19 -FL46.G1 - 19 - AnsprücheExpectations I. Vorrichtung zur Erzeugung einer fälschungssicheren Kennzeichnung im Oberflächenbereich eines Werkstücks (1,I. Device for producing a forgery-proof marking in the surface area of a workpiece (1, II, 20, 28) mittels eines nadeiförmigen Umformwerkzeugs (2, 15, 23, 29), für dessen relativer Bewegung bezüglich der Werkstückoberfläche, basierend auf translatorischen und/oder rotatorischen Vorschub- und Zustellbewegungen, eine mehrere Freiheitsgrade aufweisende Positioniervorrichtung (6, 7, 8, 16, 18, 22, 26, 34) mit einer, eine vorgegeben Eingabe verarbeitenden Steuereinheit(9, 19, 27, 35) und eine das Werkstück(1, 11, 20, 28) gegen ein, die vorgegebenen Toleranzen überschreitendes Ausweichen gegenüber dem Umformwerkzeug (2, 15, 23, 29) absichernde Werkstückfixiervorrichtung (4.1, 4.2, 4.3, 12.1, 12.2, 24.1-24.4, 30.1, 30.2) vorgesehen ist,II, 20, 28) by means of a needle-shaped forming tool (2, 15, 23, 29), for its relative movement with respect to the workpiece surface, based on translatory and/or rotary feed and infeed movements, a positioning device having several degrees of freedom (6, 7, 8, 16, 18, 22, 26, 34) with a control unit (9, 19, 27, 35) processing a predetermined input and a workpiece fixing device (4.1, 4.2, 4.3, 12.1, 12.2, 24.1-24.4, 30.1) protecting the workpiece (1, 11, 20, 28) against a deviation from the forming tool (2, 15, 23, 29) that exceeds the predetermined tolerances, 30.2) is provided for, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß das Umformwerkzeug (2, 15, 23, 29) eine Werkzeugspitze (3) zum Eindringen in die Werkstückoberfläche aufweist, die mindestens im Eindringbereich massiv und einteilig ausgeführt ist und aus einem Werkstoff besteht, dessen Härte über der Härte des Werkstückwerkstoffs liegt, wobei als Werkstoff für die Werkzeugspitze (3) des Umformwerkzeugs (2, 15, 23, 29) gelegen ist und das Umformwerkzeug (2, 15, 23, 29) an seinem Ende eine Spitze (3) mit der Form eines zweistufigen Kegels aufweist, dessen Endbereich einen größeren Konuswinkel aufweist als der daran anschließende Bereich. that the forming tool (2, 15, 23, 29) has a tool tip (3) for penetrating the workpiece surface, which is solid and made of one piece at least in the penetration area and consists of a material whose hardness is higher than the hardness of the workpiece material, whereby the material for the tool tip (3) of the forming tool (2, 15, 23, 29) is chosen and the forming tool (2, 15, 23, 29) has a tip (3) at its end in the shape of a two-stage cone, the end area of which has a larger cone angle than the area adjoining it. «·* 9 ·· ti «ff** ff* *t?f«·* 9 ·· ti «ff** ff* *t?f FL4 6.G1 - 20 -FL4 6.G1 - 20 - 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer speziellen Ausführungsform die Werkzeugspitze (3) als eine Zusammensetzung aus einem geradem Kreiskegel (3.1) und einen geradem Kreiskegelstumpf (3.2) vorgesehen ist, wobei sich der Kreiskegel (3.1) mit einem halben Spitzenwinkel von 80° und einem Grundflächenradius von 0,3 mm auf dem Kreiskegelstumpf (3.2) mit einem halben Spitzenwinkel von 50° und einem Grundflächendurchmesser entsprechend dem Durchmessers des Umformwerkzeug von 8 mm befindet.2. Device according to claim 1, characterized in that in a special embodiment the tool tip (3) is provided as a composition of a right circular cone (3.1) and a right circular truncated cone (3.2), wherein the circular cone (3.1) with a half tip angle of 80° and a base radius of 0.3 mm is located on the circular truncated cone (3.2) with a half tip angle of 50° and a base diameter corresponding to the diameter of the forming tool of 8 mm. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff für die Werkzeugspitze (3) des Umformwerkzeugs (2, 15, 23, 29) die Hartmetall-Legierung HM GS 25 "Feinkorn" vorgesehen ist.3. Device according to claim 2, characterized in that the hard metal alloy HM GS 25 "fine grain" is provided as the material for the tool tip (3) of the forming tool (2, 15, 23, 29). 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung eines Ausweichens des Werkstücks (1, 11, 20, 28) gegenüber dem Umformwerkzeug (2, 15, 23, 29) , eine der Form und/oder der Größe des Werkstücks (1, 11, 20, 28) angepaßte Werkstückfixiervorrichtung (4.1, 4.2, 4.3, 12.1, 12.2, 24.1-24.4, 30.1, 30.2) vorgesehen ist, die mittels einer Krafteinwirkung auf das Werkstück (1, 11, 20, 28), dieses über eine reib- und/oder formschlüssige Verbindung gegenüber einem der Vorrichtung zuzuordnendem Gestell (13, 25) und/oder gegenüber einem Fundament (5, 21, 31) fixiert, um dadurch den Kraftfluß, der sich aus der Krafteinwirkung des Umformwerkzeugs (2, 15, 23, 29) auf das Werkstück (1, 11, 20, 28) ergibt, entweder über das Gestell (13, 25) oder zusätzlich über das Fundament (5, 21, 31) zu schließen.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in order to prevent the workpiece (1, 11, 20, 28) from slipping relative to the forming tool (2, 15, 23, 29), a workpiece fixing device (4.1, 4.2, 4.3, 12.1, 12.2, 24.1-24.4, 30.1, 30.2) adapted to the shape and/or size of the workpiece (1, 11, 20, 28) is provided, which, by means of a force acting on the workpiece (1, 11, 20, 28), fixes it via a frictional and/or positive connection relative to a frame (13, 25) to be assigned to the device and/or relative to a foundation (5, 21, 31) in order to thereby limit the flow of force resulting from the force acting on the forming tool (2, 15, 23, 29) on the workpiece (1, 11, 20, 28), either via the frame (13, 25) or additionally via the foundation (5, 21, 31). FL46.G1 - 21 -FL46.G1 - 21 - 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung eines Ausweichens des Werkstücks (1, 11, 20, 28) gegenüber dem Umformwerkzeug {2, 15, 23, 29) eine der Form und/oder der Größe des Werkstücks (1, 11, 20, 28) angepaßte Werkstückfixiervorrichtung (4.1, 4.2, 4.3, 12.1, 12.2, 24.1-24.4, 30.1, 30.2) in Form von Spannzangen (4.3, 14.1, 14.2, 32.1, 32.2) vorgesehen ist.5. Device according to claim 4, characterized in that in order to prevent the workpiece (1, 11, 20, 28) from slipping relative to the forming tool (2, 15, 23, 29), a workpiece fixing device (4.1, 4.2, 4.3, 12.1, 12.2, 24.1-24.4, 30.1, 30.2) in the form of collets (4.3, 14.1, 14.2, 32.1, 32.2) adapted to the shape and/or size of the workpiece (1, 11, 20, 28) is provided. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,6. Device according to claim 5, characterized in daß eine Handhabungsvorrichtung (22) vorgesehen ist, welche die Kraft der Werkstückfixiervorrichtung aufbringt, die zur Schließung des Kraftflusses notwendig ist.that a handling device (22) is provided which applies the force of the workpiece fixing device which is necessary for closing the force flow. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß deren Masse derart dimensioniert ist, daß bei dem Absetzen der Vorrichtung auf die zu markierende Stelle des Werkstücks ein Ausweichen des Werkstücks gegenüber dem Umformwerkzeug durch eine reib- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen der Vorrichtung und dem Werkstück vermieden wird.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that its mass is dimensioned in such a way that when the device is placed on the point on the workpiece to be marked, the workpiece is prevented from moving away from the forming tool by a frictional and/or positive connection between the device and the workpiece. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung eines Ausweichens des Werkstücks gegenüber dem Umformwerkzeug eine Werkstückfixiervorrichtung vorgesehen ist, die eine formschlüssige Verbindung mit dem Werkstück eingeht und das Werkstück gegenüber einem der Vorrichtung zuzuordnendem Gestell und/oder gegenüber dem Fundament fixiert.8. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that in order to prevent the workpiece from slipping relative to the forming tool, a workpiece fixing device is provided which forms a positive connection with the workpiece and fixes the workpiece relative to a frame assigned to the device and/or relative to the foundation. FL4 6.G1 - 22 -FL4 6.G1 - 22 - 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehrere Freiheitsgrade aufweisende Handhabungsvorrichtung (18, 22, 34) vorgesehen ist, welche Relativbewegungen zwischen Umformwerkzeug (15, 23, 29) und Werkstück (11, 20, 28) ausführt, die der Heranführung des Umformwerkzeugs (15, 23, 29) an den zu kennzeichnenden Oberflächenbereich des Werkstücks (11, 20, 28) dienen.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a handling device (18, 22, 34) having several degrees of freedom is provided, which carries out relative movements between the forming tool (15, 23, 29) and the workpiece (11, 20, 28), which serve to bring the forming tool (15, 23, 29) closer to the surface area of the workpiece (11, 20, 28) to be marked. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die von der Positioniervorrichtung (6, 7, 8, 16, 26) parallel zum jeweiligen Arbeitspunkt an der Werkstückoberfläche durchzuführenden Wirk- und Positionierbewegungen in x- und y-Richtung, ein Zweifachschlitten (6, 7) mit einer Kombination aus Rollen und Kugelführung vorgesehen ist.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a double slide (6, 7) with a combination of rollers and ball guide is provided for the effective and positioning movements in the x and y directions to be carried out by the positioning device (6, 7, 8, 16, 26) parallel to the respective working point on the workpiece surface. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, 11. Device according to claim 10, characterized in daß als Schlittenwerkstoff für den Zweifachschlitten (6, 7) Aluminium vorgesehen ist.that the slide material for the double slide (6, 7) is aluminium. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrichtung (6, 7, 8, 16, 26) Antriebe aufweist, für die Dreiphasenschrittmotoren vorgesehen sind.12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the positioning device (6, 7, 8, 16, 26) has drives for which three-phase stepper motors are provided. 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrichtung (6, 7, 8, 16, 26) Antriebe und ihnene zugeordnete Motorachsen13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the positioning device (6, 7, 8, 16, 26) has drives and associated motor axes FL46.G1 - 23 -FL46.G1 - 23 - aufweist und daß für die Kopplung der Antriebe mit den Motorachsen der Positioniervorrichtung Zahnriemenantriebe vorgesehen sind.and that toothed belt drives are provided for coupling the drives with the motor axes of the positioning device.
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