DE3249919C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Beschriften der Oberfläche von Werkstücken aus
insbesondere weichen und bzw. oder zähen Materialien nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Als Schreibköpfe sind verschiedene Elemente, wie bspw.
elektrochemische, pyrographische Schreibköpfe, Frässpindeln
oder, wie aus der eine oben bezeichnete Vorrichtung behandelnden DE-OS 24 20 139 ersichtlich ist,
Graviernadeln bekannt. Allen diesen Schreibköpfen gemeinsam
ist der Nachteil, daß die Oberfläche des Werkstückes einen
Grat aufweist und daß teilweise Späne oder dergleichen
abgeführt werden müssen. Desweiteren sind derartige
Schreibköpfe bei manchen Teilen, wie beispielsweise
Flugzeugteilen unerwünscht, da sie eine gewisse Kerbwirkung
auf das Material ausüben. Desweiteren wird in diesem
Beschriftungsbereich das Werkstück nicht nur beschädigt,
sondern unter Umständen geschwächt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung
zum Beschriften der Oberfläche von Werkstücken der eingangs
nicht nur spanlos und gratfrei, sondern auch beschädigungsfrei
erfolgt.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer eingangs bezeichneten Vorrichtung zum
Beschriften der Oberfläche von Werkstücken
die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale
vorgesehen.
Ein solcher Schreibkopf hat gegenüber beispielsweise einer
Frässpindel, einer Graviernadel oder dergleichen den Vorteil,
daß die Beschriftung durch Eindrücken der Kugel in die
Werkstückoberfläche erfolgt, was nicht nur spanlos erfolgt,
sondern auch sehr sauber ist, da kein Grat stehenbleibt.
Außerdem wird die Werkstückoberfläche nicht beschädigt und das
Werkstück selbst in diesem Bereich nicht geschwächt. Diese Art
des Beschriftens ist somit auch beispielsweise bei
Flugzeugteilen anwendbar. Bei diesem Beschriften erfolgt eine
Kaltverformung; außerdem ist es nahezu geräuschlos. In
Versuchen wurden hohe Standzeiten erreicht. Diese Art der
Beschriftung kann insbesondere bei weichen und bzw. oder zähen
Materialien, wie Aluminium, Kupfer, Messing und gegebenenfalls
auch Kunststoff erfolgen. Da sie mittels Eindrücken
bewerkstelligt wird, ist sie aber auch bei rostfreien
Edelstählen möglich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich durch die
Merkmale der Unteransprüche.
Die Erfindung wird im folgenden
anhand der in
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher
beschrieben und erläutert. Es zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung die Draufsicht
auf eine Vorrichtung zum Beschriften von
Werkstücken,
Fig. 2 die Vorderansicht gemäß Pfeil II der Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Werkzeughalter
gemäß der Linie III-III der Fig. 1,
Fig. 4 eine Seitenansicht des Werkzeughalters gemäß
Pfeil IV der Fig. 3,
Fig. 5 eine Seitenansicht gemäß einer Variante der
Vorrichtung zum Beschriften von Werkstücken
mit zylindrischer Oberfläche,
Fig. 6 die Vorderansicht gemäß Pfeil VI der Fig. 5,
Fig. 7 eine Ansicht eines bei einer Vorrichtung zum
Beschriften von Werkstücken verwendeten
mechanischen Schreibkopfes, und
Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie IX-IX der Figur.
Die Vorrichtung 50 dient zum Beschriften von
Werkstücken beliebigen Materials und beliebiger Form, wobei die
Beschriftung der Werkstückoberflächen nach der Wahl des
Beschriftungsverfahrens und dem Einsatz des entsprechenden Schreib
kopfes 1 und des Inhalts der Beschriftung im
wesentlichen vollautomatisch erfolgt. Mit der
Vorrichtung 50 ist es möglich, die
unterschiedlichsten Schreib- bzw. Arbeitsköpfe 1,1′ bzw. 1′′ rasch und
einfach auszuwechseln, so daß jegliche Arten von
Beschriftungsverfahren durchführbar sind, wie bspw. die
elektrochemische, die pyrographische oder die einfache
Farbschreibbeschrif
tung oder auch eine Beschriftung mittels
Rollkugeln Frässpindeln, Gravierspindeln,
Vibratorköpfe od. dgl.
Gemäß den Fig. 1 und 2 ist bei der Vor
richtung 50 ein schematisch dargestellter
Arbeitskopf 1 an einem Werkzeughalter 24,
der am Ende einer Führungsstange 25 befestigt
ist, leicht auswechselbar gehalten. Die Füh
rungsstange 25 hat einen Kreisquerschnitt
und ist in einem Lagerbock 26 in Y-Richtung
über Kugelführungsbüchsen durch einen Schritt
motor 27 gesteuert geführt. Dieser Schritt
motor wird durch eine elektronische, program
mierbare Beschriftungs- und Bewegungssteuerung
4 angesteuert und treibt einen über eine
Gegenrolle 28 geführten Zahnriemen 29 an, dessen
eines Trumm mit dem dem Werkzeughalter 24 gegen
überliegenden Ende der Führungsstange 25 ge
koppelt ist. Der Schrittmotor 27 und die Gegen
rolle 28 sind an einen entsprechenden Ausleger
30 des Lagerbocks 26 fest mit diesem verbunden
angeordnet. Die Führungsstange 25 ist in nicht
dargestellter Weise gegen Verdrehung gesichert,
bspw. durch eine Längsnut mit Führungsstift.
Selbstverständlich kann die Führungsstange 25
zur stabilen Führung auch einen beliebigen
anderen Querschnitt aufweisen. Sie muß nur
im Lagerbock 26 längsverschiebbar geführt sein.
Der Lagerbock 26 seinerseits ist in X-Richtung
senkrecht zur Y-Richtung über einen Schritt
motor 31 ebenfalls durch die elektronische,
programmierbare Beschriftungs- und Bewegungs
steuerung 4 gesteuert verschiebbar geführt,
und zwar wegen des höheren Gewichts, zweck
mäßigerweise an zwei Stangen 32, die zur Herab
setzung der Reibung ebenfalls in Kugelführungen
im Lagerbock 26 leichtgängig geführt sind. Der
Schrittmotor 31 treibt ebenfalls einen Zahn
riemen 33 an, der über eine Gegenrolle 34 end
los umläuft und dessen eines Trumm fest mit
dem Lagerbock 26 gekoppelt ist. Die Stangen 32
und der Schrittmotor 31 mit der Gegenrolle 34
sind an einer Trägerplatte 35 angeordnet, die
ihrerseits mittels einer Handkurbel 49 höhen
verstellbar an einem Ständer 48 gehalten ist.
Die X-Y-Ebene verläuft dabei parallel über der
zu beschriftenden Oberfläche 11 eines Werkstücks
10. Mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten
in Portalbauweise ausgeführten Vorrichtung
50 können daher ebene Flächen beschriftet
werden. Bei einer Anordnung des Arbeitskopfes
1 mit der Möglichkeit einer vertikalen Ver
schiebung gegenüber dem Werkzeughalter 24
können auch in begrenztem Umfang räumliche
Oberflächen 11 beschriftet werden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen im Detail ein be
vorzugtes Ausführungsbeispiel eines Werkzeug
halters 24, der die verschiedenartigsten
Arbeitsköpfe 1 auswechselbar halten kann. Der
Werkzeughalter 24 ist zweiteilig ausgebildet,
d. h. er besteht im wesentlichen aus einem an
der Führungsstange 25 befestigten ortsfesten
Teil 51, an dem in Richtung der Z-Achse, also
senkrecht zur X-Y-Ebene ein bewegbares Auf
nahmeteil 52 für den oder die Arbeitsköpfe 1
verschiebbar gehalten ist. Das Aufnahmeteil 52
ist nach Art einer Klammer U-förmig ausgebildet,
wobei die beiden kurzen Schenkel 53 und 54 die
obere und untere Stirnfläche 46, 47 des orts
festen Teils 51 im Abstand über- bzw. unter
greifen. Der Verbindungsschenkel 56 zwischen
den beiden Schenkeln 53 und 54 ist an der der
Führungsstange 25 abgewandten Seite des
ortsfesten Teils 51 angeordnet. Die beiden
Schenkel 53 und 54 des beweglichen Aufnahme
teils 52 sind an den beiden Enden einer Füh
rungssäule 57 unverschiebbar befestigt, die
an einem Seitenbereich im ortsfesten Teil
51 in Richtung der Z-Achse beweglich geführt
ist. An der dieser Führungssäule 57 gegenüber
liegenden Seite ist im ortsfesten Teil 51 eine
zweite Führungssäule 58 in Richtung der Z-
Achse verschiebbar geführt. Diese zweite Füh
rungssäule 58 durchdringt an ihrem unteren
Ende den unteren Schenkel 54 des beweglichen
Aufnahmeteils 52 ebenfalls längsverschiebbar
und ist an ihrem oberen Ende in einer Zylinder
bohrung 59 im beweglichen Aufnahmeteil 52
längsverschiebbar aufgenommen. In dieses obere
Ende der zweiten Führungssäule 58 ist ein Ver
stellstift 61 eingeschraubt, der den oberen
Schenkel 53 längsverschieblich durchdringt und
an seinem freien äußeren Ende mit einem Ver
stellrad 62 und einer Kontermutter 63 ver
sehen ist. An einem Längsbereich zwischen dem
oberen Schenkel 53 des beweglichen Aufnahmeteils
52 und der oberen Fläche 46 des ortsfesten Teils
51 ist an der zweiten Führungssäule 58 ein
Abstützring 64 unverschiebbar befestigt.
Am unteren den unteren Schenkel 54 durch
dringenden Ende ist ggf. zusätzlich zum Ab
stützring 64 ein Anlagefuß 66 befestigt.
Der obere Schenkel 53 des beweglichen Auf
nahmeteils 52 ist im Bereich zwischen den
beiden Führungssäulen 57 und 58 mit einer
Zylinderbohrung 67 versehen, in die ein Stift
68 greift, der sich einenends an der Ober
seite 46 des ortsfesten Teils 51 abstützt
und der andernends innerhalb der Zylinderboh
rung 67 von einer Druckfeder 69 umgeben ist,
die sich zwischen dem Ende des Stiftes 68
und einem unteren Bohrungsrand 71 der Zy
linderbohrung 67 abstützt.
Die Wirkungsweise des Werkzeughalters 24 ist
folgende: Das bewegliche Aufnahmeteil 52 wird
beim dargestellten Ausführungsbeispiel relativ
zum ortsfesten Teil 51 pneumatisch bewegt, wo
bei die Zylinderbohrung 67, in die eine pneuma
tische Anschlußbohrung 72 mündet, und der Stift
68 eine erste Kolben-Zylinder-Einheit 73 und
die Zylinderbohrung 59, die ebenfalls mit einer
Anschlußbohrung 76 versehen ist, und die
zweite Führungssäule 58 eine zweite Kolben-
Zylinder-Einheit 77 bilden. Wird der An
schlußbohrung 72 der ersten Kolben-Zylinder-
Einheit 73 Druckluft zugeführt, so wirkt
diese Druckkraft zwischen dem Grund der Zy
linderbohrung 67 und dem Stift 68, so daß
sich der bewegbare Aufnahmeteil 52 relativ
zum ortsfesten Teil 51 nach oben bewegt, d.
h. der am Werkzeughalter 24 bzw. dessen be
wegbarem Aufnahmeteil 52 befestigte Arbeits
kopf 1 bewegt sich nach oben. Dabei wird ein
relativ großer Hub von bspw. etwa 10 mm durch
geführt, so daß der Arbeitskopf 1 in ein
facher Weise gegen einen anderen Arbeitskopf
1′, wie er in Fig. 4 bspw. als Ritznadel
schematisch dargestellt ist, ausgewechselt
werden kann. Wird Druckluft von dieser ersten
Kolben-Zylinder-Einheit 73 weggenommen, so
bewegt sich das bewegbare Aufnahmeteil 52
unter seinem Eigengewicht nach unten so lange,
bis entweder, wie es in Fig. 3 dargestellt
ist, der Anlagefuß 66 auf der zu beschriftenden
Oberfläche 11 des Werkstücks 10 aufliegt, oder,
wenn dieser nicht vorhanden ist, so lange, bis
der Abstützring 64 auf der Oberseite 46 des
ortsfesten Teils 51 aufliegt. Wird nun der
Anschlußbohrung 76, die mit der Zylinder
bohrung 67 der zweiten Kolben-Zylinder-Ein
heit 77 verbunden ist, Druckluft zugeführt,
so ergibt sich auch hier eine Druckkraft zwi
schen der zweiten Führungssäule 58 und dem
Grund dieser Zylinderbohrung 67, so daß sich,
da die zweite Führungssäule 58 sich entweder
über den Abstützring 64 am ortsfesten Teil 51
oder über den Anlagefuß 66 am Werkstück 10
abstützt, der bewegbare Aufnahmeteil 52 nach
oben bewegt, und zwar unter einem relativ
geringen Hub, der vom Abstand h zwischen der
Oberseite des Schenkels 53 und der Unterseite
der Kontermutter 63 bestimmt ist. Da am be
wegbaren Aufnahmeteil 52 der Arbeitskopf 1′
befestigt ist, wird dieser nach oben bewegt,
wobei sich bspw. seine Schreibspitze von der
Werkstückoberfläche 11 abhebt. Wird die Druck
luft abgeschaltet und entlüftet, so bewegt sich
das bewegbare Aufnahmeteil 52 unter seinem
Eigengewicht nach unten, so daß die Schreib
spitze des Arbeitskopfes 1′ auf die Oberfläche
des Werkstücks 10 gelangt. Dieser von der
zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 77 ausge
führte geringe Hub, dient dazu, den Arbeits
kopf 1′ bzw. dessen Schreibspitze dann von
der Werkstückoberfläche abzuheben, wenn z. B.
in einem in Druckbuchstaben aufzuzeichnenden
Wort vom Ende eines Buchstabens zum An
fang des folgenden Buchstabens gefahren
werden muß. Es versteht sich, daß an der
schematisch dargestellten Aufnahme am Ver
bindungsschenkel 56 des bewegbaren Aufnahme
teils 52 die oben erwähnte Vielzahl von Ar
beitsköpfen 1, 1′ usw. leicht auswechselbar
befestigbar sind.
Gemäß den Fig. 5 und 6 ist die Vorrichtung
50 auch zur Beschriftung von kreiszylindri
schen und bei Verwendung einer Zusatzeinrich
tung auch von kegeligen Flächen geeignet. Für
entsprechende Teile werden dabei die gleichen
Bezugszeichen verwendet, wie bei der Beschrei
bung der Fig. 1 bis 4. Der Werkzeughalter
24 mit dem Arbeitskopf 1 kann durch die elek
tronische Bewegungs- und Beschriftungssteuerung
4 gesteuert parallel über einer Aufspannplatte
12 in die X-Y-Ebene bewegt werden. Zusätzlich
ist nun am Lagerbock 26 ein Rollenbock 36
über Führungen 37 höhenveränderbar ange
ordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind auf der Unterseite des Rollenbocks 36
zwei parallele Rollen 38 im Abstand symme
trisch zum Arbeitskopf 1 angeordnet. Diese
Rollen 38 liegen auf der Oberfläche 11′ des zu beschriftenden
zylindrischen Werkstücks 10′ auf, wobei die
Achsen des Werkstücks 10′ der zylindrischen
Rollen 38 und die Y-Achse parallel zueinander
verlaufen. Das Werkstück 10′ ist durch An
schlagleisten 40, 40′ gegen eine Verschiebung
in Y-Richtung gesichert, läßt aber ein Ab
rollen des Werkstücks 10′ in X-Richtung zu.
Es kann damit die ganze Oberfläche des Werk
stücks 10′ durch den Arbeitskopf 1 durch ent
sprechende Steuerung der elektronischen Be
wegungs- und Beschriftungssteuerung 4 be
schriftet werden. Bei einer Verschiebung in
Y-Richtung gleiten die Rollen 38 auf dem
Werkstück 10′, während bei einer Verschiebung
in X-Richtung das Werkstück auf der Platte 12
abrollt. Ein Durchrutschen kann noch dadurch
verhindert werden, daß das Werkstück 10′ von
einem Spannband umschlungen wird, ggf. mit
mehreren Umschlingungen, wobei die Enden
des Spannbandes dann auf der Platte 12 fest
gelegt sind.
Eine Beschriftung von kugelförmigen Werk
stücken wird möglich, wenn anstelle der
zwei Rollen 38 drei Kugeln im Rollenbock 36
symmetrisch zum Arbeitskopf 1 angeordnet
werden. Durch eine Verstellung in X-Y-Richtung
kann damit jeder Punkt der Kugel beschriftet
werden, wenn der Hubbereich X-Y der Vor
richtung mindestens dem Kugelumfang entspricht.
Zur Anpassung an unterschiedliche Durchmesser
von zylindrischen Werkstücken 10′ oder kugel
förmigen Werkstücken ist es möglich, die Rollen
38 an Hebeln anzubringen, die am Rollenbock 36
schwenkbar und in einer bestimmten Winkelstel
lung fixierbar oder in Richtung zum Werkstück
federbelastet sind.
Die Fig. 7 und 8 zeigen einen Arbeits
kopf 1′′ zum mechanischen Beschriften von
Oberflächen 11 von Werkstücken 10 aus vor
zugsweise weichen und/oder zähen Materialien,
wie bspw. Aluminium, Kupfer, Messing oder
auch Kunststoff, wobei es aber auch möglich
ist, bspw. rostfreie Edelstähle mit diesem
Arbeitskopf 1′′ zu beschriften. Dieser Ar
beitskopf 1′′ ist eine handelsübliche Kugel
schreibermine 81.
Gemäß Fig. 8 ist bei der Kugel
schreibermine 81 eine Kugel 82 drehbar ge
lagert. Das hintere einspannbare Ende ist
hohl ausgebildet, d. h. es besitzt einen Hohl
raum zur Aufnahme einer Flüssigkeit, das
übergeht in eine Zuführbohrung 84 in einer
sich verjüngenden Spitze 86, die eine Lager
schale 87 zur Aufnahme der Kugel 82 besitzt.
Die Anordnung von Lagerschale 87 und Kugel
82 ist derart, daß die Kugel in senkrecht nach
unten zeigendem Zustand einerseits nicht
herausfallen kann, aber andererseits die Öff
nung 88 der Lagerschale 87 dichtend abschließt.
Wird die Kugelschreibermine 81 auf den zu be
schriftenden Gegenstand aufgesetzt, so kann
sich die Kugel 82 ein Stück nach innen be
wegen, so daß die Öffnung 88 freigegeben wird
und die Flüssigkeit zwischen der Innenseite
der Lagerschale 87 und dem Außenumfang der
Kugel 82 durchtreten kann. Außerdem ist die
Lagerung derart, daß sich die Kugel 82 während
des Schreibens rollend bewegt. Bei einem be
stimmten Druck auf die Kugelschreibermine bzw.
die Kugel 82 drückt sich die Kugel 82 in die
Oberfläche des zu beschriftenden Werkstückes
ein, wodurch die Beschriftung erfolgt. Dieses
eindrückende Beschriften hat den Vorteil, daß
anders als beim Ritzen kein Grat od. dgl.
stehen bleibt.
Beim Ausführungsbeispiel ist die Kugelschreiber
mine 81 mit einem Schmiermittel, wie bspw. Öl
gefüllt, um eine rollende Lagerung der Kugel
82 auch bei höherem Druck zu gewährleisten.
Diese Schmierflüssigkeit kann
entweder drucklos oder unter Druck zuge
führt werden, was im letzteren Falle mit Hilfe
eines Druckluftanschlusses an das hintere
offene Ende der Kugelschreibermine 81 erfolgen
kann.
Claims (4)
1. Vorrichtung zum Beschriften der Oberfläche von Werkstücken
aus insbesondere weichen und bzw. oder zähen
Materialien, mit einem einen Schreibkopf aufnehmenden
Werkzeughalter, der in mindesten zwei zueinander
senkrechten Ebenen bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schreibkopf (1′′) eine Kugel (82), die in einer
Lagerschale (87) gegen Herausfallen gesichert und rollend
aufgenommen ist, und einen Hohlraum, der mit der
Lagerschale in Verbindung steht und mit einem
Schmiermittel gefüllt ist, aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hohlraum unter Druck gesetzt ist, vorzugsweise durch
Druckluft.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schreibkopf (1′′) eine handelsübliche leere
Kugelschreibermine (81) ist.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel
flüssig ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823249919 DE3249919C2 (de) | 1981-07-17 | 1982-06-11 |
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
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DE19823249919 DE3249919C2 (de) | 1981-07-17 | 1982-06-11 |
Publications (1)
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DE3249919C2 true DE3249919C2 (de) | 1991-07-04 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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