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Vorrichtung zur Herstellung von ringförmigen
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Sollbruchstellen in dünnen Schichtkörpern Die Ertindungbetrifft eine
Vorrichtung zur Jlerstellung von ringförmigen Sollbruchstellen in dünnen Schichtkörpern,
insbesondere in mit Reliefprägung versehenen Schildern, wie z.B. Kraftfahrzeug-Kennzeichen,
mit einem durch ein Antriebs- und Vorschubaggregat, bspw. eine Ständerbohrmaschine,
drehantreibbaren und gegen das Werkstück (Schild) anstellbaren Schneidwerkzeug.
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Durch das DE-GM 79 14 376 gehört bereits ein Werkzeug zur Herstellung
von ringförmigen Sollbruchstellen in dünnen Schichtkörpern zum Stand der Technik,
welches aus einem Arbeitskopf besteht, der mittels eines Schaftes oder dergleichen
durch ein Antriebs- oder Vorschubaggregat, bspw.
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eine Ständerbohrmaschine drehbar und gegen das Werkstück (Schild)
anstellbar ist. In diesen Arbeitskopf ist exzentrisch zur Drehachse und zu einem
mit dieser fluchtenden Zentrierdorn ein stichelartiger Schneidstahl eingesetzt sowie
mit definierter Haltekraft durch einen Kraftspeicher im wesentlichen entgegengesetzt
zur Anstellrichtung nachgiebig abgestützt.
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Zur Herstellung einer ringförmigen Sollbruchstelle in den dünnen Schichtkörpern
wird dabei der Arbeitskopf mit seinem Zentrierdorn in das bereits vorhandene Befestigungsloch
des Schichtkörpers eingeführt, so daß der stichelartige Schneidstahl zentrisch zu
diesem Befestigungsloch umläuft. Durch
die Vorschubbewegung des
Arbeitskopfes dringt dann der Schneidstahl während mehrerer aufeinaderfolgender
Umdrehungen des Arbeitskopfes.allm#hlich in den Schichtkörperwerkstoff ein und bildet
dadurch spanend die Sollbruchstelle aus.
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Um die richtige Tiefe der Sollbruchstelle ohne schädliche Uberbeanspruchung
des Schichtkörperwerkstoffs zu erzielen, muß der Schneidstahl mehrere Male über
den gesamten Arbeitsbereich hinweggeführt werden, d.h., das Werkzeug muß relativ
zum Werkstück zahlreiche Umdrehungen ausführen, bis die Sollbruchstelle einwandfrei
eingearbeitet ist. Da die Gesamtzeit zur Herstellung einer Sollbruchstelle aus Kostengründen
nicht zu groß sein darf, ergibt sich hieraus, daß das Werkzeug mit einer bestimmten
Mindestdrehzahl umlaufen muß.
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Da jedoch der Arbeitskopf des Werkzeuges relativ zur Drehachse unsymmetrisch
gestaltet ist, ergibt sich bei größerer Drehzahl desselben eine Unwucht, welche
wiederum die Qualität der fertigen Sollbruchstellen in den dünnen Schichtkörpern
nachhaltig beeinträchtigen kann.
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Auch hat sich gezeigt, daß mit dem bekannten Werkzeug eine gleichmäßige
Tiefe der ringförmigen Sollbruchstellen besonders dann nicht erzielt werden kann,
wenn diese durch unterschiedlich tiefe Bereiche in der Reliefprägung der Schichtkörper
hindurchgehen. Da der Schneidstahl nämlich selbst als Abtastorgan wirkt, tritt leicht
der Fall ein, daß an den Ubergängen zwischen den tiefer gelegenen und den höher
gelegenen Stellen des Schichtkörpers größere Austiefungen der Sollbruchstellen entstehen,
welche dann den Gebrauchswert der Schilder beeinträchtigen.
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Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Unzulänglichkeiten.
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Es ist ihr daher das Ziel gesetzt, eine Vorrichtung zur Herstellung
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ringförmigen Sollbruchstellen im dünnen Schichtkörpern zu schaffen, mit welcher
schnell und sicher gearbeitet werden kann und die dann dabei die Herstellung gleichmäßig
tiefer und sauberer Sollbruchstellen auch in den Ubergangsbereichen von Reliefprägungen
gewährleistet.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird nach de Erfindungim wesentlichen dadurch
erreicht, daß das Werkzeug als von einer Tast- bzw.
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Anschlaghülse eng umgebener Stift- oder Fingerfräser ausgebildet und
gegen einen Tisch anstellbar ist, in welchem eine antreibbare Drehscheibe koaxial
zur Fräserachse lagert, daß die Drehscheibe exzentrisch zu ihrer Drehachse auf ihrer
Oberseite einen Kurbelzapfen trägt, auf den das Werkstück (Schild) mit einem Aufnahmeloch
aufsteckbar ist, und daß der Tisch zwei ortsfeste, zapfenartige Führungsorgane trägt,
zwischen denen das Werkstück (Schild) mit seinen Längskanten verschiebbar und verschwenkbar
aufgenommen ist.
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Nach einem weiterbildenden Erfindungsmerkmalhat es sich dabei bewährt,
wenn der Stift- oder Fingerfräser eine Stichelspitze aufweist und die Tast- bzw.
Anschlaghülse sich an ihrem freien Ende konisch verjüngt.
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Bei richtiger Abstimmung der Endkonizität der Tast- bzw. Anschlaghülse
auf die aus ihr vorstehende Länge der Stichelspitze des Stift- oder Fingerfräsers
läßt sich auf einfachste Art und Weise sicherstellen, daß die Eindringtiefe der
Stichelspitze in den Ubergangsbereichen der Reliefprägung nicht größer oder kleiner
ausfällt als in den daran anschließenden, aber relativ zueinander unterschiedliche
Höhenlagen aufweisenden ebenen Flächenbereichen.
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Für die Erzielung einwandfreier Arbeitsergebnisse hat es sich erfindungsgemäßferner
als wichtig erwiesen, daß die Drehscheibe einen, z.B. aus einem Getriebemotor bestehenden,
langsam laufenden Antrieb aufweist, während der Antrieb für den Stift-oder Fingerfräser
relativ dazu hochtourig, bspw. für ein
Drehzahlverhältnis von 5000:1
ausgelegt ist. Es hat sich nämlich gezeigt, daß auf diese Art und Weise bei einem
einzigen Umlauf der den dünnen Schichtkörper relativ zum Stift- oder Fingerfräser
verlagernden Drehscheibe eines sehr saubere und gleichmäßig tiefe, ringförmige Sollbruchstelle
gebildet werden kann.
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In manchen Fällen kann es sich auch als vorteilhaft erweisen, wenn
nach derafindung die Exzentrizität des Kurbelzapfens zur Drehachse der Drehscheibe
verstellbar ist, weil sich hierdurch der Durchmesser für die Sollbruchstellen an
den dünnen Schichtkörpern auf unterschiedliche Bedürfnisse abstimmen läßt.
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Wichtig ist es gemäß der srfindunq aber auch, daß der Abstand zwischen
den zapfenartigen Führungsorganen am Tisch verstellbar ist, damit sich die Führung
auf unterschiedliche Breitenabmessungen der zu bearbeitenden Schichtkörper (Schilder)
einstellen läßt.
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Anhand der Zeichnung werden weitere Merkmale und Vorteile des Gegenstandes
der Erfindungnäher erläutert. Hierbei zeigt Figur 1 in räumlicher Teildraufsicht
einen durch Reliefprägung mit Markierungen versehenen dünnen Schichtkörper in Form
eines als Kraftfahrzeug-Kennzeichens dienenden Schildes, Figur 2 einen Schnitt nach
der Linie II-II in Fig. 1, Figur 3 in schematisch vereinfachter, räumlicher Gesamtansicht
den Grundaufbau einer Vorrichtung zur Herstellung von ringförmigen Sollbruchstellen
in dünnen Schichtkörpern, Figur 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV durch die
Vorrichtung nach Fig. 3 und
Figur 5 schematisch vereinfacht den
Arbeitsablauf, der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Vorrichtung in fünf aufeinanderfolgepden
Arbeitsphasen.
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Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung zeigen ein aus einem dünnen Schichtkörper,
insbesondere Aluminiumblech, bestehendes Schild 1, welches z.B. als Kraftfahrzeug-Kennæ
achen dienen soll und deshalb durch Reliefprägung mit Markierungen 2 in Form von
Buchstaben- und Zahlengruppen versehen ist.
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Ein solches Schild 1 wird durch eine besondere (nicht dargestellte)
Befestigungsvorrichtung, die einerseits aus einer Schraube mit flachem und glattem
Kopfteil und andererseits aus einem zugehörigen Eingriffsgewindeteil besteht, mit
einem Träger verbunden. Hierzu weist das Schild 1 Durchbrüche 3 auf, welche vom
Schaft der Kopfschraube durchdrungen werden, während das Kopfteil sich auf die Außenseite
des Schildes 1 dicht auflegt. Die Befestigungsvorrichtung ist so ausgebildet, daß
sie sich zur Befestigung des Schildes zwar leicht und sicher anziehen läßt, daß
sie aber ohne Beschädigung des von ihr gehaltenen Schildes 1 nicht gelöst werden
kann.
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Damit das Schild 1 beim Versuch eines unbefugten Entfernens zwangsläufig
unbrauchbar wird, ist es auf seiner Rückseite im Bereich jedes der zu seiner Befestigung
dienenden Durchbrüche 3 jeweils mit einer kreisringförmigen Sollbruchstelle 4 ausgestattet.
Entlang dieser Sollbruchstelle 4 wird beim Auftreten einer übermäßigen Beanspruchung
in das Schild 1 ein großes Loch hineingerissen, so daß dessen Weiterverwendung nicht
mehr möglich ist.
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Aus verschiedenen Gründen ist es nicht möglich, die die Durchbrüche
3 ringförmig umgebenden Sollbruchstellen hier schon von vornherein in den Schildern
1 vorzusehen, sondern sie können erst nach Herstellung der Kennzeichen 2 durch Reliefprägung
in die Rückseite des Schildes 1 eingeschnitten werden.
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Einer der Gründe liegt darin, daß die bspw an Kraftfahrzeugen vorgesehenen
Träger für die als Kraftfahrzeug-Kennzeichen dienenden Schilder 1 bei verscieenen
Fahrzeugtypen eine sehr unterschiedliche Ausbilduhg haben. Von Fall zu Fall müssen
daher die Schilder 1 zum Zwecke ihrer Befestigung an unterschiedlichen Stellen mit
den Durchbrüchen 3 und demzufolge auch mit den diese ringförmig umgebenden Sollbruchstellen
4 ausgestattet werden. Andererseits muß aber auch verhindert werden, daß durch das
Anbringen der Reliefprägung an den Schildern 1 ein Ein- bzw. Ausreißen der Sollbruchstellen
4 eintritt.
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Damit eine ordnungsgemäße Herstellung der Sollbruchstellen 4 in der
Rückseite der Schilder 1 gewährleistet wird, ohne daß sich hierbei durch die Reliefprägung
im Schild 1 Schwierigkeiten ergeben, wird die Vorrichtung 5 nach den Fig. 3 und
4 benutzt.
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Diese Vorrichtung 5 weist einen ortsfest horizontal angeordneten Tisch
6 auf, der mit einer kreisförmigen öffnung 7 versehen ist, die eine Drehscheibe
8 so aufnimmt, daß diese mit der Tischebene bündig liegt.
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Die Drehscheibe 8 wird gemäß Fig. 4 über eine Welle 9 von einem Motor
10 angetrieben, der als Getriebemotor ausgebildet ist und die Drehscheibe 8 mit
geringer Drehzahl, bspw. 2 U/min, um die Vertikalachse 11-11 antreibt.
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Exzentrisch zur Vertikalachse 11-11 trägt die Drehscheibe 8 auf ihrer
Oberseite einen Kurbelzapfen 12, wobei die Exzentrizität 13 so bemessen ist, daß
sie dem Radius der jeweils in das Schild 1 einzuschneidenden Sollbruchstelle 4 entspricht.
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Oberhalb des Tisches 1 und in Fluchtlage mit der Vertikalachse 11
ist ein Antriebs- und Vorschubaggregat 13 für einen Stift-oder Fingerfräser 14 angeordnet,
welches bspw. von der Bohrspindel 15 einer auf dem Tisch 1 montierten Ständerbohrmaschine
gebildet
werden kann.
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Der Stift- oder Fingerfräser 14 ist vorzugsweise mit einer sogenannten
Stichelspitze ausgestattet, die die Herstellung einer sich keilförmig und spitzwinklig
erweiternden Fräsnut gestattet. Ferner ist der Stift- oder Fingerfräser 14 eng von
einer Tast- bzw. Anschlaghülse 16 umgeben, aus deren freiem Ende die Stichelspitze
des Stift- oder Fingerfräsers um die der jeweiligen Frästiefe entsprechende Länge
vorsteht.
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Die Tast- bzw. Anschlaghülse 16 sitzt am unteren Ende eines rahmenartigen
Halters 17, der den drehangetriebenen Teil der Bohrspindel 15 umgreift und an der
Vorschubspindel 18 des Antriebs- und Vorschubaggregates 13 fixiert ist. Das freie
Ende der Tast- bzw. Anschlaghülse ist mit einer konischen Verjüngung 19 ausgestatt#et.
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Die den Drehantrieb des Stift- oder Fingerfräsers bewirkende Bohrspindel
15 ist vorzugsweise hochtourig angetrieben, wobei die Antriebsdrehzahl derselben
zur Antriebsdrehzahl der Drehscheibe 8 bspw. in einem Verhältnis von 5000:1 stehen
kann.
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Wie sich aus den Fig. 3 und 4 ergibt wird zum Zwecke der Herstellung
der Sollbruchstellen 4 das Schild 2 bei hochgefahrenem Antriebs- und Vorschubaggregat
13 einerseits mit seinem Befestigungsloch 3 auf den Kurbelzapfen 12 der Drehscheibe
8 gesteckt sowie andererseits zwischen zwei zapfenartige Führungsorgane 20 eingelegt,-
die über die Oberseite des ortsfesten Tisches 6 vorstehen. Sodann wird der Antriebsmotor
10 für die Drehscheibe 8 eingeschaltet. Die Drehscheibe 8 läuft an und der auf ihrer
Oberseite sitzende Kurbelzapfen 12 bewegt sich zusammen mit dem Schild 2 langsam
auf einer Kreisbahn um die Vertikalachse 11-11.
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Wird nun das Antriebs- und Vorschubaggregat 13 mit dem hochtourig
umlaufenden Stift- oder Fingerfräser 14 gegen das Schild 1 angestellt, dann dringt
dessen Stichelspitze 14 um das durch
die Tast- bzw. Anschlaghülse
14 bestimmte Maß in den Werkstoff des Schildes 1 ein und fr#äst aus diesem eine
im Quer, schnitt keilförmige Rille als Sollbruchstelle 4 aus. Der sich hierbei einstellende
Arbeitsablauf ist in fünf verschiedenen Phasen aus Fig. 5 der Zeichnung ersichtlich.
Der Beginn des Arbeitsvorgangs ist dabei durch dif Abb. 5.1 angedeutet, während
seine Beendigung durch Bild 5.5 wiedergegeben ist.
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In den Bildern 5.2 bis 5.5 wird dabei jeweils durch die gestrichelte
Linie die vom Kurbelzapfen 12 in die Vertikalachse 11 durchlaufene Bewegungsbahn
angedeutet, während die voll ausgezogene Linie gleichzeitig vom Schild 1 relativ
zur Vertikalachse 11 durchlaufene Bewegungsbahn wiedergibt, welche gleichzeitig
dem Verlauf der durch den Stift- oder Fingerfräser 14 im Schild 1 gefrästen Sollbruchstelle
4 entspricht.
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Der Winkel der konischen Verjüngung 19 am freien Ende der Tast-bzw.
Anschlaghülse 16 ist so auf das aus dieser vorstehende Längenteilstück der Stichelspitze
des Stift- oder Fingerfräsers 14 abgestimmt, daß die Frästiefe der Sollbruchstelle
4 an allen von ihr durchlaufenen Stellen des Schildes 1 gleichbleibt und.
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insbesondere in den gegenüber der Hauptebene des Schildes 1 geneigt
verlaufenden Ubergangsabschnitten der Reliefprägung 2 keine größere Tiefe erreicht.
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Damit der Durchmesser der kreisringförmigen Sollbruchstellen 4 in
den Schildern 1 auf unterschiedliche Bedürfnisse abgestimmt werden kann, ist es
zweckmäßig, die Exzentrizität 13 des Kurbelzapfens 12 relativ zur Vertikalachse
11 verstellbar zu machen. Ebenso ist es zweckmäßig, den Abstand zwischen den beiden
zapfenartigen Führungsorganen 20 auf dem Tisch 6 verstellbar vorzusehen, damit er
sich ohne weiteres an unterschiedliche Breitenabmessungen der Schilder 1 anpassen
läßt.
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