DE4220257A1

DE4220257A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Beschriften und/oder Bearbeiten von Werkstücken mit einer Oberfläche unbekannter Form

Info

Publication number: DE4220257A1
Application number: DE4220257A
Authority: DE
Inventors: Saulius Baublys
Original assignee: Individual
Current assignee: Baublys Control Laser 71640 Ludwigsburg De GmbH
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2012-06-24
Also published as: DE4220257C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschriften und/oder Bearbeiten von Werkstücken mit einer Oberfläche unbekannter Form, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 17 bzw. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9 oder 19.

Beim Beschriften von Werkstücken mit einer Oberfläche (mathematisch) unbekannter Form wird zunächst mit einem separaten Tastwerkzeug die Oberfläche erfaßt bzw. vermessen, damit dann das Beschriften mit bspw. einer Gravierstichel unter Verwendung der gemessenen Daten mit gleichmäßiger Gravurtiefe erfolgen kann. Bei diesem bekannten Verfahren wird, wie sich aus Vorstehendem ergibt, ein besonderes Tastwerkzeug verwendet. Es ist unmöglich, ein derartiges Tastwerkzeug unmittelbar unter das Gravierwerkzeug zu setzen, eben, weil sich dort bereits das Werkzeug befindet. Setzt man das Tastwerkzeug neben das Gravierwerkzeug, ergeben sich Abtastfehler, weil Gravurstelle und Abtaststelle nicht identisch sind. Diese Abtastfehler sind außerdem noch von der Neigung der zu gravierenden Fläche bezüglich der Werkzeugachse und der Richtung der Gravur abhängig. Wird das Tastwerkzeug so ausgebildet, daß es das Gravierwerkzeug ringförmig umschließt, werden die Abtastfehler zwar gleichförmig bezüglich der Gravurrichtung, dennoch ist es notwendig, dreidimensionale Korrekturen vorzunehmen.

Wird das Werkzeug zum Abtasten gegen ein Tastwerkzeug ausgetauscht, ist es prinzipiell möglich, ab der Stelle abzutasten, wo später auch graviert werden soll. Das setzt allerdings voraus, daß das Tastwerkzeug genau die gleiche Form wie das später verwendete Gravierwerkzeug hat. Außerdem muß mechanisch sichergestellt sein, daß das Tastwerkzeug genau die gleiche Länge wie das Werkzeug hat. Dies ist mechanisch aufwendig. Außerdem ist der Wechsel von Tastwerkzeug zu Gravierwerkzeug zeitraubend.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem bzw. der ein separates Tastwerkzeug vermieden ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Verfahren bzw. bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die im Anspruch 1 oder 17 bzw. die im Anspruch 9 oder 19 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es somit möglich, die für das Beschriften und/oder Bearbeiten eines Werkstückes wesentliche Voraussetzung, nämlich die Kenntnis der Form der Oberfläche des Werkstückes, mit ein und demselben Werkzeug, mit dem auch das Beschriften und/oder Bearbeiten des Werkstückes erfolgt, zu schaffen bzw. zu erlangen. Das Erfassen der Form der Oberfläche des Werkstückes und das Beschriften bzw. Bearbeiten des Werkstückes kann sowohl nacheinander als auch gleichzeitig erfolgen. Das Abtasten bzw. Erfassen der Form der Oberfläche des Werkstückes erfolgt ohne Verletzung der Oberfläche des Werkstückes, da unmittelbar dann, wenn das Beschriftungs- bzw. Bearbeitungswerkzeug auf die Werkstückoberfläche setzt, ein Strom fließt, der als Signal verwendet wird, die Bewegung der Zustellachse des Werkzeugs umzusteuern, so daß es sich von der Oberfläche des Werkstückes wieder entfernt. Dabei findet eine nur sehr geringe Bewegung des Werkzeugs statt. Der Beschriftungs- bzw. Bearbeitungsvorgang findet somit wesentlich schneller und weniger aufwendig statt, wobei sehr hohe Genauigkeiten erreicht werden.

Beim Beschriften einer Oberfläche eines Werkstücks kann das Erfassen der Oberfläche und das Beschriften in der Weise erfolgen, daß das Werkzeug entsprechend der beabsichtigten Beschriftung in den beiden, bspw. XY-Koordinaten verfahren wird und dabei punktweise und mit einer bestimmten Frequenz die Abtastbewegung in der einen, also der Z-Koordinate erfolgt und daß danach die gesamte Beschriftung in einem Zug vorgenommen wird. Es ist aber auch möglich, das Abtasten zunächst rasterartig vorzunehmen und danach zu beschriften. Diese Ausführungsform ist insbesondere beim Aufbringen einer Gravur mittels Gravierstichel oder Fräser von Vorteil.

Wird als Beschriftungswerkzeug ein Werkzeug zum punktweisen Einhämmern der Beschriftung verwendet, kann es auch zweckmäßig sein, nicht den gesamten Beschriftungsbereich längs des Schriftzuges abzutasten und die den betreffenden gesamten Bereich der Oberfläche zu erfassen und dann die Beschriftung vorzunehmen, sondern in jedem einzelnen Punkt, der an der Oberfläche des Werkstücks abgetastet wird, sofort danach den betreffenden Beschriftungspunkt einzuhämmern. Dabei wird die Werkzeugspitze in jedem Punkt in einen bestimmten und über alle Punkte konstanten Abstand zur Oberfläche des Werkstücks gebracht, um konstante Einhämmertiefen zu erreichen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, den Überzug eines mit einer Oberfläche (mathematisch) unbekannter Form versehenen Werkstückes zu beschriften und/oder zu bearbeiten, ohne daß die Werkstückoberfläche beschädigt wird. Dazu wird das Beschriftungs- bzw. Bearbeitungswerkzeug in den Überzug eingebracht und die Beschriftung bzw. Bearbeitung derart vorgenommen, daß die Bewegung des Werkzeuges in Richtung auf die Werkstückoberfläche und von dieser weg mit einem Hub erfolgt, der wesentlich geringer ist als die Dicke des Überzugs. Hierbei wird also das Beschriften bzw. Bearbeiten und das Erfassen der Werkstückoberfläche mit dem einzigen Werkzeug praktisch zur gleichen Zeit vorgenommen. Es versteht sich, daß dabei die Dicke des Überzugs nicht genau konstant sein muß.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Merkmalen weiterer Unteransprüche zu entnehmen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer perspektivischer Darstellung eine mit einem einzigen Werkzeug versehene Vorrichtung zum Erfassen der Form einer Oberfläche eines Werkstückes und zum Beschriften der Oberfläche, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 2 in schematischer, teilweise geschnittener Seitenansicht eine mit einem einzigen Werkzeug versehene Vorrichtung zum Erfassen der Form einer Oberfläche eines Werkstückes und zum Beschriften der Oberfläche durch Einhämmern, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung und

Fig. 3 in schematischer, teilweise geschnittener Seitenansicht eine mit einem einzigen Werkzeug versehene Vorrichtung zum Beschriften und/oder Bearbeiten eines Überzugs eines Werkstückes und zum gleichzeitigen Erfassen der Form der Oberfläche des Werkstückes unter dem Überzug, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung dient zum Beschriften einer Oberfläche 12 (mathematisch) unbekannter Form eines Werkstücks 11 mit Hilfe eines Werkzeugs 13 und dabei, ebenfalls mit Hilfe des Beschriftungswerkzeuges 13, zum vorhergehenden Erfassen der Form der Oberfläche 12 des Werkstücks 11 in zumindest dem Bereich der Oberfläche 12, in welchem die Beschriftung erfolgen soll.

Das Werkstück 11 ist aus einem elektrisch leitenden Material, bspw. einem Metall oder aus einem elektrisch leitend gemachten Material. Das Werkstück 11 ist mit dem einen Pol einer elektrischen Spannungsquelle verbunden. Es ist auch möglich, die Oberfläche 12 eines nicht leitenden Werkstücks 11 mit einem elektrisch leitenden Überzug, bspw. einem elektrisch leitenden Lack in zumindest dem Bereich zu versehen, in dem die Beschriftung erfolgen soll, und diesen elektrisch leitenden Überzug äußerst geringer Dicke an den betreffenden Pol einer Spannungsquelle zu legen. Die Spannung kann sowohl zeitlich unverändert (Gleichspannung) als auch periodisch veränderlich (sinusförmig, rechteckförmig, sägezahnförmig u. dgl.) sein.

Das Werkzeug 13 und das Werkstück 11 sind in nicht im einzelnen dargestellter Weise in den drei Ebenen des Raumes, also in der X-, Y- und Z- Koordinate gegeneinander verfahrbar. Diese drei Bewegungen können zum Beispiel mit Schrittmotoren oder mit Stellmotoren mit angebauten Wegmeßsystemen realisiert sein. Da es nur auf die Relativbewegung von Werkzeug zum Werkstück ankommt, können die Bewegungen sowohl vom Werkstück als auch vom Werkzeug ausgeführt werden. Auch eine Aufteilung der Bewegungsachsen auf Werkzeug und Werkstück ist möglich. Das Werkzeug 13 besitzt einen Schreibkopf 16, bspw. in Form einer Gravierstichel, Fräser o. dgl. der bzw. die einem Werkzeughalter 17 eingespannt und befestigt ist. Der Werkzeughalter 17 ist unmittelbar in der Z-Koordinate auf und ab bewegbar. Es ist auch möglich, den Schreibkopf 16 je nach der Form der zu beschriftenden Oberfläche 12 gegenüber der Z-Koordinate winklig anzuordnen. Das Werkzeug 13, das ebenfalls aus elektrisch leitendem oder elektrisch leitend gemachtem Material besteht, ist mit dem anderen, bspw. dem Pluspol der Gleichspannungsquelle elektrisch verbunden.

An der Spannungsquelle liegt eine Spannung bspw. in der Größenordnung 2 V und 42 V, vorzugsweise zwischen 12 V und 42 V an. Der die Bewegung des Werkzeugs 13 in der Z-Koordinate bewirkende bspw. Schrittschaltmotor ist mit einer nicht dargestellten Steuerschaltung verbunden, die abhängig von der Lage des Werkzeugs 13 gegenüber der Werkstückoberfläche 12 und abhängig von einer möglicherweise vorgegebenen Umsteuerfrequenz bestimmt, in welche Richtung der Z-Koordinate das Werkzeug 13 bewegt wird.

Für den Beschriftungsvorgang wird das Beschriftungswerkzeug 13 entsprechend dem oder den in einem zweiten Arbeitsgang einzuarbeitenden Beschriftungszügen in der X- und der Y-Ebene verfahren. Am Anfang eines vorgesehenen Beschriftungszuges wird das Werkzeug 13 in der Z-Koordinate auf die Oberfläche 12 des Werkzeugs 13 hin verfahren. Sobald die Spitze des Schreibkopfes 16 des Werkzeugs 13, zwischen der und der Werkzeugoberfläche 12 eine elektrische Potentialdifferenz besteht, die Oberfläche 12 des Werkstücks 11 berührt, fließt ein Strom, der über die genannte Steuerschaltung eine Drehrichtungsumkehr des das Werkzeug 13 in der Z-Koordinate antreibenden Schrittschaltmotors bewirkt, so daß sich das vordere Ende des Schreibkopfes 16 nieder von der Werkstückoberfläche 12 abhebt. Während dieses Abhebevorganges wird das Werkzeug 13 entsprechend dem später aufzubringenden Schriftzug in der XY-Ebene verfahren. Die Bewegung des Werkzeugs 13 in der Z-Koordinate weg von der Werkstückoberfläche 12 ist nur äußerst gering, vorzugsweise in einem Bereich von weniger als einem Millimeter. Nach einer bestimmten sehr kurzen Zeitdauer wird der die Bewegung in der Z-Koordinate bewirkende Schrittschaltmotor wieder umgesteuert, so daß sich das vordere Ende des Schreibkopfes 16 wieder in Richtung auf die Werkstückoberfläche 12 zu bewegt. Eine entsprechende Umsteuerung zum Abheben des Werkzeugs 13 von der Werkstückoberfläche 12 erfolgt, nachdem die Spitze des Schreibkopfes 16 die Werkstückoberfläche 12 berührt hat und ein Strom geflossen ist. Dieser Vorgang wiederholt sich über den gesamten Bereich der Werkstückoberfläche 12, in dem die betreffende Beschriftung erfolgen soll, und zwar längs dieser vorzunehmenden Beschriftung. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Auf- und Abbewegung, d. h. der Hub des Werkzeugs 13 oszillierend mit einer vorbestimmten Frequenz erfolgt. Dabei ist, wie sich versteht, die Genauigkeit der Erfassung der zunächst unbekannten Form der Oberfläche 12 des Werkstücks 11 von der Frequenz der Auf- und Abbewegung des Werkzeugs 13 in der Z-Koordinate abhängig.

Während dieses Abtastvorganges der Oberfläche 12 des Werkstücks 11 mit Hilfe des Beschriftungswerkzeuges 13 werden die Verfahrdaten des Werkzeugs 13 in der Z-Koordinate auf die Werkstückoberfläche 12 zu erfaßt und den betreffenden X-Y-Koordinaten zugeordnet. Dies erfolgt entweder mit Hilfe eines externen Meßstabes oder intern über eine entsprechende Eingabe in das Beschriftungsprogramm einer elektronisch und programmgemäß gesteuerten Vorrichtung. Der Abtastvorgang kann mit stillstehendem oder rotierendem Werkzeug 13 erfolgen.

Ist die Form der Werkstückoberfläche 12 zumindest in dem Bereich, in dem die Beschriftung erfolgen soll, erfaßt und datenmäßig eingespeichert, erfolgt die Beschriftung mit Hilfe desselben Beschriftungswerkzeuges 13 dadurch, daß zu den in Z-Richtung gemessenen Daten die entsprechende Schreibtiefe zugegeben wird. Bei einer programmgemäß gesteuerten Vorrichtung 10 ist es auch möglich, nach dem Erfassen der Form der Werkstückoberfläche 12 längs der bzw. den Beschriftungslinien die Beschriftung statt in Abtastrichtung zur Zeitersparnis in Gegenrichtung vorzunehmen. Während der Beschriftung ist die anliegende elektrische Spannung abgeschaltet.

Gemäß einer Variante dieses in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispieles vorliegender Erfindung ist es auch möglich, das Abtasten bzw. Erfassen der Form der Werkstückoberfläche 12 nicht punktweise entlang der oder den Beschriftungslinien, sondern im Bereich der aufzubringenden Beschriftung nach Art eines Rasters vorzunehmen. Dazu wird dieser Bereich aufgerastert und die Form der Oberfläche 12 wird lediglich in den jeweiligen Rasterpunkten dieses mit der Beschriftung zu versehenden Bereiches der Oberfläche 12 erfaßt.

Die gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung 20 dient ebenfalls zum Beschriften einer Oberfläche 22 (mathematisch) unbekannter Form eines Werkstücks 11 mit Hilfe eines Werkzeugs 23 und zum vorhergehenden Erfassen der Form der Oberfläche 22 des Werkstücks 21 mit Hilfe desselben Beschriftungswerkzeugs 23. Auch hier ist das Werkstück 21 aus einem elektrisch leitenden oder einem elektrisch leitend gemachten Material und an den einen Pol der Spannungsquelle angeschlossen. Im Falle eines elektrisch nicht leitenden Materials ist es auch hier möglich, zumindest im Bereich der aufzubringenden Beschriftung der Werkstückoberfläche 22 diesen Bereich mit einem elektrisch leitenden Überzug zu versehen und diesen an den betreffenden Pol der Spannungsquelle anzuschließen.

Das Werkzeug besitzt einen Schreibkopf 26 in Form eines Körnerbolzens, der an einem Werkzeughalter 27 in beiden Bewegungsrichtungen federnd gehalten ist. Dazu ist der Schreibkopf 26 zwischen zwei Druckfedern 24 an einem elektrisch isolierenden Bauteil 32 in Richtung der Z-Koordinate beweglich gehalten, welches Bauteil 32 am Werkzeughalter 27 befestigt ist. Am Werkzeughalter 27 ist eine bspw. pneumatische Hammervorrichtung 28 angeordnet, deren Schlagbolzen 29 den Schreibkopf 26 in der Z-Koordinate in Richtung auf die Werkstückoberfläche 22 schlagartig treiben kann. Am Werkzeughalter 27 ist zwischen pneumatischer Hammervorrichtung 28 und Schreibkopf 26 ein Schaltsensor 30 befestigt, der in nicht betätigtem Zustand der pneumatischen Hammervorrichtung 28 gegenüber einem Ringelement 31 angeordnet ist, das am Schlagbolzen 29 befestigt ist. Der Schreibkopf 26 ist über den Schaltsensor 30 mit dem anderen Pol der Spannungsquelle verbunden. Der Schreibkopf 26 ist mit aus einem elektrisch leitenden oder elektrisch leitend gemachten Material.

Das Beschriften bzw. das Einbringen der Beschriftungspunkte in die Werkstückoberfläche 22 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Spitze des Schreibkopfs 26 mit Hilfe der Hammervorrichtung 28 in bestimmten Abständen in der X-X-Ebene, d. h. punktweise in die Werkstückoberfläche 22 eingetrieben wird. Dabei kann die Spitze des Schreibkopfs 26 entweder, wie in Fig. 2 dargestellt, auf der Werkstückoberfläche 22 aufliegen, oder sie kann dann in die Werkstückoberfläche 22 schlagartig eingetrieben werden, wenn sie in einem bestimmten geringen Abstand oberhalb des betreffenden Punktbereiches der Werkstückoberfläche 22 angeordnet ist.

Das Erfassen der Form des Werkstückoberfläche 22 erfolgt in einer Weise, wie sie im Hinblick auf Fig. 1 beschrieben worden ist, d. h., der Werkstückhalter 27, der bspw. mit Hilfe von bspw. Schrittschaltmotoren in der X- und der Y-Ebene verfahrbar ist, ist auch mit Hilfe bspw. eines Schrittschaltmotors in beiden Richtungen der Z-Koordinate verfahrbar. Mit anderen Worten, auch hier wird die Werkstückoberfläche 22 im Zuge der aufzubringenden Beschriftung punktweise abgetastet. Um den Schreibkopf 26 aus einer Position, in der seine Spitze einen bestimmten geringen Abstand von der Werkstückoberfläche 22 besitzt, auf die Werkstückoberfläche 22 zu schlagen bzw. in diese einzutreiben, werden dann die in der Z-Koordinate gemessenen Daten um diesen Abstand in negativer Richtung korrigiert und den betreffenden Daten der Beschriftung in der X-Y-Ebene zugeordnet.

Es ist gemäß einer Variante auch möglich, an jedem Ort, an welchem die Form bzw. Höhe der Werkstückoberfläche 22 erfaßt worden ist, noch vor dem weiteren Verfahren in der X- und/oder Y-Ebene den betreffenden Beschriftungspunkt einzuhämmern und dann zum nächsten Ort weiterzuverfahren, die Form bzw. Höhe dieses nächsten Ortes der Werkstückoberfläche abzutasten und den Beschriftungspunkt zu setzen. Auch hier ist es möglich, bei diesem Vorgang der Hubbewegung des Werkzeugs 23 eine bestimmte Frequenz vorzugeben.

Um eine Messung der Form bzw. Höhe der Werkstückoberfläche 22 in dem Augenblick zu vermeiden, in welchem ein Beschriftungspunkt eingearbeitet bzw. eingehämmert wird, ist der Schaltsensor 30 vorgesehen, der eine Trennung des Schreibkopfes 26 von der Spannungsquelle dann vornimmt, wenn das Ringelement 31 aus dessen Erfassungsbereich bewegt ist, was dann der Fall ist, wenn der Schreibkopf 26 durch den Schlagbolzen 29 betätigt wird.

Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, wonach eine Vorrichtung 40 dazu dient, eine Überzugsschicht 45 auf einer Oberfläche 42 (mathematisch) unbekannter Form eines Werkstücks 41 zu beschriften und/oder zu bearbeiten, bspw. eine Ausnehmung auszufräsen oder dgl. Das Werkstück 41 ist auch hier aus einem elektrisch leitenden oder elektrisch leitend gemachten Material, während die Überzugsschicht 45 aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht. Das Werkstück 41 ist mit dem einen, bspw. dem Minuspol einer Gleichspannungsquelle verbunden.

Das Werkzeug 43 besitzt einen Schreibkopf 46 bspw. in Form eines Fräsers, der an einem Werkzeughalter 47 befestigt ist, der, wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 mittels bspw. Schrittschaltmotoren in den drei Ebenen längs der bspw. X-, Y-, Z-Koordinaten verfahrbar ist. Der Werkzeughalter 47 besteht zumindest was seinen Schreibkopf 46 anbetrifft, aus einem elektrisch leitenden oder elektrisch leitend gemachten Material. Der Schreibkopf 46 bzw. das Werkzeug 43 ist mit dem anderen Pol der Spannungsquelle verbunden. Die zwischen Werkzeug 43 und Werkstück 41 anliegende Potentialdifferenz liegt in dem beim ersten Ausführungsbeispiel angegebenen Bereich.

Wird die Überzugsschicht 45 bspw. beschriftet, so erfolgt dies anhand der Vorgaben in den X- und Y-Koordinaten, d. h. das vordere Ende des Schreibkopfes 46 taucht in die Überzugsschicht 45 ein. Die Tiefe der Beschriftung in der Überzugsschicht 45 und auch nur in dieser Schicht wird dadurch begrenzt, daß dann, wenn das vordere Ende des Schreibkopfes 46 die elektrisch leitende Oberfläche 42 des Werkstücks 41 erreicht hat, ein Strom fließt, der bewirkt, daß der Antrieb des Schrittschaltmotors für das Werkzeug 43 in der Z-Koordinate in Aufwärtsrichtung, d. h. von der Werkstückoberfläche weg, bewirkt wird. Durch erneutes Umsteuern der Z-Koordinate zum Werkstück 41 hin, und erneutes Zurückziehen des Schreibkopfes 46 nach Auftreffen auf die leitende Werkstückoberfläche 42 wird ein Beschriften bzw. auch nur ein Ankratzen der Werkstückoberfläche 42 vermieden. Der Hub des Schreibkopfes 46 in der Z-Koordinate ist wesentlich geringer als der Dicke der Überzugsschicht 45 entspricht. Dies bedeutet, daß die Überzugsschicht 45 stets deutlich und erkennbar beschriftet wird, ohne die Werkstückoberfläche 42 zu beschädigen. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden also das Beschriften und das Erfassen der Form der Werkstückoberfläche 42 gleichzeitig im Zuge der Beschriftungslinie bzw. Beschriftungslinien vorgenommen.

Auch hier wird die Umsteuerung vorzugsweise abhängig von einer vorgegebenen Frequenz vorgenommen, wobei auch hier die Konstanz der Beschriftungstiefe in der Überzugsschicht 45 von der vorgegebenen Frequenz der Bewegung des Werkzeugs 43 in der Z-Koordinate abhängig ist.

In entsprechender Weise kann beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 statt einer Beschriftung auch eine Bearbeitung der Überzugsschicht 45, bspw. durch Fräsen von Ausnehmungen oder dgl. erfolgen.

Bei allen Ausführungsbeispielen kann der Hub des Werkzeugs im 1/100 mm-Bereich oder darunter liegen.

Es versteht sich, daß es bei allen Ausführungsbeispielen auch möglich ist, das Beschriften bzw. die Bearbeitung einer Werkstückoberfläche von anderen als der Z-Koordinate vorzunehmen.

Claims

1. Verfahren zum Beschriften und/oder Bearbeiten einer Oberfläche unbekannter Form eines Werkstückes, das aus elektrisch leitendem oder leitend gemachtem Material besteht oder zumindest oberflächenseitig elektrisch leitend gemacht ist, bei welchem Verfahren die Oberfläche zumindest im zu beschriftenden bzw. zu bearbeitenden Bereich in zumindest einer Koordinate des bspw. XYZ-Koordinatensystems vermessen und unter Verwendung der in dieser Koordinate gemessenen Daten mittels eines Werkzeugs beschriftet bzw. bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Beschriftungs- bzw. Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück bzw. dessen Oberfläche eine elektrische Spannung angelegt wird und daß zum Erfassen der Form der Oberfläche das Beschriftungs- bzw. Bearbeitungswerkzeug an vorgegebenen und durch die beiden anderen Koordinaten des Koordinatensystems bestimmten Punkten in der einen Koordinate zur zu beschriftenden bzw. zu bearbeitenden Oberfläche hin verfahren und bei Berührung mit der Oberfläche in Gegenrichtung umgesteuert und dabei in den beiden anderen Koordinaten weiterverfahren wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Beschriftungswerkzeug zunächst die Oberfläche erfaßt und danach unter Zugabe der Beschriftungs- bzw. Bearbeitungstiefe zu den erfaßten Daten in der einen Koordinate die Oberfläche mit dem Werkzeug beschriftet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassen der Form der Oberfläche mit dem Werkzeug entlang der vorzunehmenden Beschriftung punktweise erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassen der Form der Oberfläche des Werkstückes mit dem Werkzeug im Bereich des vorgesehenen Beschriftungs- bzw. Bearbeitungsfeldes der Oberfläche rasterartig erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug beim Erfassen der Oberfläche des Werkstücks sowohl stillstehen als auch rotieren kann.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug zum Erfassen der Form der Oberfläche des Werkstückes in der einen Koordinate mit einer vorgegebenen Frequenz oszillierend hin und her bewegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschriftungswerkzeug nach Erfassen der Form der Oberfläche des Werkstücks in einen bestimmten Abstand zur zu beschriftenden Oberfläche gebracht und zum Beschriften in Richtung zur Oberfläche schlagartig bewegt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das punktweise Beschriften unmittelbar nach dem Erfassen jedes Beschriftungspunktes auf der Oberfläche vorgenommen wird.

9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Beschriftens die Potentialdifferenz zwischen Werkzeug und Werkstück abgeschaltet wird.

10. Vorrichtung zum Beschriften und/oder Bearbeiten einer Oberfläche unbekannter Form eines Werkstücks, das aus elektrisch leitendem oder leitend gemachten Material besteht oder zumindest oberflächenseitig elektrisch leitend gemacht ist, mit welcher Vorrichtung (10, 20) die Oberfläche (12, 22) zumindest im zu beschriftenden bzw. zu bearbeitenden Bereich in zumindest einer Koordinate des bspw. XYZ-Koordinatensystems vermessen und unter Verwendung der in dieser Koordinate gemessenen Daten mittels eines Werkzeugs (13, 23) beschriftet bzw. bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Beschriftungs- bzw. Bearbeitungswerkzeug (13, 23) und dem Werkstück (11, 21) bzw. dessen Oberfläche (12, 22) eine elektrische Spannung anlegbar ist und daß das Beschriftungs- bzw. Bearbeitungswerkzeug (13, 23) an vorgegebenen und durch die beiden anderen Koordinaten des Koordinatensystems in der einen Koordinate zur zu beschriftenden bzw. zu bearbeitenden Oberfläche (12, 22) hin verfahrbar und bei Berührung mit der Oberfläche (12, 22) in Gegenrichtung umsteuerbar und dabei in den beiden anderen Koordinaten weiterverfahrbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (13) eine Gravierstichel ist und daß zum Gravieren den gemessenen Daten die Gravurtiefe in Richtung der einen Koordinate überlagert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (13, 23) zum Erfassen der Oberfläche (12, 22) längs dem zu beschriftenden Oberflächenbereich im Zuge der vorzunehmenden Beschriftung punktweise verfahrbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (13) zum Erfassen der Oberfläche (12) rasterartig verfahrbar ist.

14. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (13, 23) in der einen Koordinate mit einer bestimmten Frequenz oszillierend bewegbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (23) ein schlagartig in Richtung der einen Koordinate bewegbarer Schlagstift (29) ist, der nach dem Erfassen jedes oder mehrerer Beschriftungspunkte auf der Oberfläche in einem bestimmten Abstand hierzu gebracht und dann betätigt ist.

16. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß während des Beschriftens die elektrische Potentialdifferenz zwischen Werkzeug (13, 23) und Werkstück (11, 21) abgeschaltet ist.

17. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Werkzeug (13, 23) und Werkstück (11, 21) angelegte elektrische Spannung Werte von 2 bis 42 Volt hat und beliebige periodische Kurvenverläufe (sinusförmig, rechteckförmig, sägezahnförmig, Gleichspannung) haben kann.

18. Verfahren zum Beschriften und/oder Bearbeiten eines Überzugs einer Oberfläche unbekannter Form eines Werkstücks mittels eines Werkzeuges, wobei das Werkstück aus elektrisch leitendem oder leitend gemachtem Material besteht oder zumindest oberflächenseitig elektrisch leitend ist und der Überzug aus elektrisch nicht leitendem Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Beschriftungs- bzw. Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück eine elektrische Spannung angelegt wird und daß das Beschriftungs- bzw. Bearbeitungswerkzeug zum Beschriften bzw. Bearbeiten des Überzugs des Werkstücks in Richtung einer Koordinate des bspw. XYZ-Koordinatensystems in den Überzug eintaucht und zur Oberfläche des Werkstücks verfahren und bei Berührung mit der Oberfläche in Gegenrichtung umgesteuert und dabei in den beiden anderen Koordinaten weiterverfahren wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug in der einen Koordinate mit einer bestimmten Frequenz innerhalb des Überzugs oszillierend hin und her verfahren wird.

20. Vorrichtung zum Beschriften und/oder Bearbeiten eines Überzugs einer Oberfläche unbekannter Form eines Werkstücks mittels eines Werkzeugs, wobei das Werkstück (41) aus elektrisch leitendem oder leitend gemachtem Material besteht oder zumindest oberflächenseitig elektrisch leitend ist und der Überzug (45) aus elektrisch nicht leitendem Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Beschriftungs- bzw. Bearbeitungswerkzeug (43) und dem Werkstück (41) eine elektrische Spannung anlegbar ist und daß das Beschriftungs- bzw. Bearbeitungswerkzeug (43) zum Beschriften bzw. Bearbeiten des Überzugs (45) des Werkstücks (41) in Richtung einer Koordinate des bspw. XYZ-Koordinatensystems in den Überzug (45) eintaucht und zur Oberfläche (42) des Werkstücks (41) verfahrbar und bei Berührung mit der Oberfläche in Gegenrichtung umsteuerbar und dabei in den beiden anderen Koordinaten weiterverfahrbar ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (43) in der einen Koordinate mit einer bestimmten Frequenz innerhalb des Überzugs (45) oszillierend hin und her verfahren wird.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des oszillierend hin und her verfahrbaren Werkzeugs (43) wesentlich kleiner ist als die Dicke des Überzugs (45).

23. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Werkzeug (43) und Werkstück (41) angelegte elektrische Spannung Werte von 2 bis 42 Volt hat und beliebige periodische Kurvenverläufe (sinusförmig, rechteckförmig, sägezahnförmig, Gleichspannung) haben kann.