DE4409979A1 - Vorrichtung zum Prägen von Buchstaben, Zahlen und Symbolen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prägen von Buchstaben, Zahlen und Symbolen, insbesondere in Me­ talle und Kunststoffe, mit einem von einem Elektroma­ gneten betätigten Prägeglied, wobei zur Erzeugung der Schlagbewegung des Prägegliedes eine Betätigungsein­ richtung vorgesehen ist.

Aus der Praxis sind Prägevorrichtungen mit einem von einem Elektromagneten betätigten Prägeglied bekannt.

Bei derartigen bekannten Prägevorrichtungen werden die Polaritäten der am Elektromagneten anliegenden Span­ nung mit der Frequenz, mit der auch in das zu bearbei­ tende Werkstück geprägt werden soll, umgepolt, so daß hierdurch das Prägeglied, welches über geeignete Ein­ richtungen mit dem Elektromagneten gekoppelt ist, in das zu prägende Werkstück hineingedrückt oder vom Werkstück abgehoben wird.

Durch das permanente Umpolen der an dem Elektromagne­ ten anliegenden Spannung ergibt sich der Nächteil, daß nur relativ wenig Schläge pro Zeiteinheit ausgeführt werden können und somit das Prägen längerer oder größerer Schriftzüge verhältnismäßig zeitintensiv ist.

Ein weiterer Nachteil bekannter Vorrichtungen ist das Problem der Kühlung des Elektromagneten.

Arbeitet der Elektromagnet mit einer hohen Taktfre­ quenz, so entsteht hierbei aufgrund der Reibung inner­ halb der Führungen des Prägegliedes sowie im Elektro­ magneten selbst Wärme. Diese Wärme wird bei den be­ kannten Vorrichtungen einfach über die Oberfläche des Elektromagneten bzw. über die Außenflächen der anderen Bauteile der Prägevorrichtung an die Umgebung abgelei­ tet.

Da der Elektromagnet aus diesem Grunde direkt der um ihn herum vorhandenen Umgebungsluft ausgesetzt ist, kann jedoch relativ leicht Flüssigkeit, wie beispiels­ weise Kühlschmiermittel wie sie in Bearbeitungszentren verwendet werden, in die Prägevorrichtung eindringen und zu einem erhöhten Verschleiß oder gar zu einer Zerstörung der Prägevorrichtung führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, die bestehenden Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, insbesondere eine Vorrichtung zum Prägen von Buchstaben, Zahlen und Symbolen vorzu­ sehen, welche mit kurzen Taktzeiten betrieben werden und auch in Umgebungen eingesetzt werden kann, in de­ nen spritzende Flüssigkeiten vorhanden sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Elektromagnet von einem Gehäuse abgedeckt ist, wo­ bei der Elektromagnet direkt an der Gehäusewand an­ liegt.

Durch das Abdecken des Elektromagneten durch ein Ge­ häuse wird auf einfache Weise ein Schutz gegen das Eindringen von Flüssigkeiten in das Innere der Vor­ richtung erreicht. Die von dem Elektromagneten abge­ gebene Wärmeenergie kann aufgrund der direkten Be­ rührung des Elektromagneten mit dem Gehäuse an das Gehäuse abgegeben werden, so daß sich die Wärmeenergie auf das gesamte Gehäuse verteilt und von der Gehäuse­ wand an die Umgebung abgegeben werden kann.

Damit eine möglichst große Wärmemenge von dem Elektro­ magneten über das Gehäuse an die Umgebung abgegeben werden kann, kann vorgesehen sein, daß das Gehäuse aus einem Werkstoff hergestellt ist, der eine Wärmeleitfä­ higkeit von wenigstens 200 W/(m × K) bei 20°C auf­ weist.

Werkstoffe bzw. Werkstoffgruppen, die das genannte Mindestmaß der Wärmeleitfähigkeit erreichen, können beispielsweise Aluminium oder Aluminiumlegierungen sein, oder auch Kupfer oder Kupferlegierungen.

Diese Werkstoffe bieten des weiteren den Vorteil, daß es sich hierbei um relativ weiche Werkstoffe handelt, die durch spanlose Fertigungsverfahren oder Umformver­ fahren leicht zu bearbeiten sind.

Ein weiterer Werkstoff, der zur Herstellung des Gehäu­ ses geeignet ist, ist Magnesium bzw. Magnesiumlegie­ rungen.

Um die Fähigkeit, Wärmeenergie an die Umgebung abzuge­ ben, weiter zu erhöhen, können auf dem Gehäuse Ein­ richtungen zum Vergrößern der Gehäuseoberfläche vorge­ sehen sein.

Die Einrichtungen zum Vergrößern der Gehäuseoberfläche können entweder einstückig mit dem Gehäuse gefertigt sein oder nachträglich auf dem Gehäuse angebracht wer­ den. Werden die Einrichtungen zum Vergrößern der Ge­ häuseoberfläche nachträglich auf dem Gehäuse ange­ bracht, so kann hierfür auch ein anderer Werkstoff verwendet werden als der Werkstoff, aus dem das Gehäu­ se selbst gefertigt ist. Allerdings ist hierbei zu be­ achten, daß an der Fügestelle zwischen dem Gehäuse und der Einrichtung zum Vergrößern der Gehäuseoberfläche ein relativ schlechter Wärmeübergang auftreten kann.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung kann vorgesehen sein, daß das Prägeglied als Prägena­ del ausgeführt ist.

Prägenadeln aus härtbarem Stahl eignen sich aufgrund ihrer hohen Härte sehr gut zum Prägen in metallische Werkstoffe, insbesondere in Stähle. Außerdem bieten Prägenadeln den Vorteil, daß sie durch bekannte span­ abhebende Fertigungsverfahren leicht und problemlos herstellbar sind.

In einfacher Weise wird die Prägenadel von einem Fe­ derelement in einer Grundstellung gehalten.

Damit die Prägenadel beim Prägen einzelner Zeichen vom Ende eines Zeichens zum Anfang des nächsten Zeichens verschoben werden kann, muß sie in einer Position in einer Entfernung über dem Werkstück gehalten werden, welche maximal so groß ist wie der Hub eines von dem Elektromagneten betätigten Ambosses, wobei der Amboß auf die Prägenadel schlägt und somit den Prägevorgang durchführt.

Die Grundstellung nimmt das Prägeglied immer dann ein, wenn nicht geprägt werden soll, d. h. wenn der Elektro­ magnet nicht pulsierend von Strom durchflossen wird. Durch das Federelement erübrigt sich eine Bewegung der gesamten Vorrichtung in eine Richtung senkrecht zur Prägerichtung von dem Werkstück weg, so daß der gesam­ te Prägevorgang schnell und effektiv durchgeführt wer­ den kann.

Das Federelement unterstützt außerdem die Rückstellbe­ wegung der Prägenadel während des Prägevorganges. Wenn beim Prägevorgang die Prägenadel in Richtung auf das zu prägende Werkstück bewegt wird, wird gleichzeitig das Federelement gespannt. Beim Zurückfahren der Prä­ genadel wird die in der Feder gespeicherte Energie wieder frei und unterstützt hierbei das Zurückfahren der Prägenadel in Grundstellung.

In einfacher Weise kann das Federelement als Spiralfe­ der ausgebildet sein.

In einer vorteilhaften und nicht naheliegenden Ausbil­ dungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Elektromagnet von einer Steuerungseinrichtung ansteu­ erbar ist.

Die Taktfrequenz des Elektromagneten und somit auch die Prägefrequenz ist somit nicht von der Umpolfre­ quenz abhängig, also von der Frequenz, mit der die am Elektromagneten anliegende Spannung umgepolt werden kann, sondern lediglich von der Frequenz, mit der Stromimpulse von der Steuerungseinrichtung an den Elektromagneten übertragen werden.

Vorteilhafterweise können von der Steuerungseinrich­ tung nur Signale gleicher Polarität aussendbar sein.

Wie bereits erwähnt, kann hierdurch die aufwendige und umständliche Umpoleinrichtung, die beim Stand der Technik notwendig ist, eingespart werden, da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Prägeglied in Rich­ tung auf das Werkstück bewegt wird, wenn durch den Elektromagneten ein Strom fließt, und die Rückstellbe­ wegung des Prägegliedes dadurch erfolgt, daß das Prä­ geglied auf der Werkstückoberfläche auftrifft und von dieser wieder abprallt, wobei die Rückstellbewegung durch das bereits angesprochene Federelement unter­ stützt wird.

Beim Stand der Technik hingegen wird zum Aktivieren des Prägegliedes, d. h. zum Bewegen des Prägegliedes in Richtung auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Werk­ stückes, und zum Zurückfahren des Prägegliedes in Grundstellung der Elektromagnet verwendet, wobei der Elektromagnet für jede der zwei genannten Bewegungen umgepolt werden muß, so daß die elektromagnetischen Kräfte derart wirken, daß das Prägeglied entweder in Richtung auf das Werkstück zubewegt wird oder das Prä­ geglied von der Werkstückoberfläche abgehoben wird.

In vorteilhafter Weise kann an der dem Prägeglied ge­ genüberliegenden Seite der Vorrichtung eine Koppe­ lungseinrichtung vorgesehen sein.

Die Koppelungseinrichtung enthält hierbei Verbindungs­ glieder zum Befestigen der Vorrichtung an einer kom­ plementären Aufnahme sowie Kontakte zum Übertragen der elektrischen Impulse von der Steuerungseinrichtung an den Elektromagneten.

Die Vorrichtung kann dabei so ausgeführt sein, daß die Koppelungseinrichtung in ein Bearbeitungszentrum ein­ setzbar ist.

Durch die Möglichkeit des Einsatzes der Vorrichtung in einem Bearbeitungszentrum können Werkstücke sofort nach ihrer Fertigung, d. h. solange sie noch in geeig­ neten Spanneinrichtungen innerhalb des Bearbeitungs­ zentrums fixiert sind, mit erforderlichen Daten, wie beispielsweise dem Herstellungsdatum oder einer lau­ fenden Seriennummer, durch die erfindungsgemäße Vor­ richtung versehen werden, so daß die Bauteile kosten­ günstig hergestellt werden können.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß die Koppe­ lungseinrichtung an einem Roboterarm befestigbar ist.

Durch die Befestigung an einem Roboterarm kann die ge­ samte erfindungsgemäße Vorrichtung einfach an frei programmierbare Stellen im Raum gebracht werden, so daß Bauteile auf einfache Art und Weise an verschiede­ nen Stellen mit unterschiedlichen Daten versehen wer­ den können. Das Anbringen auf einem Roboterarm ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn sehr große Bauteile mit Prägungen versehen werden sollen.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung prinzipmäßig be­ schrieben.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsge­ mäße Vorrichtung 1. Die Vorrichtung weist ein Präge­ glied auf, das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Prägenadel 2 ausgeführt ist. Die Prägenadel 2 ist in Gleitlagern 3, 4 geführt.

Die Gleitlager 3, 4 wiederum sind in einer Hülse 5 be­ festigt, welche eine zentrische Bohrung 6 aufweist.

Der Durchmesser der zentrischen Bohrung 6 ist dabei so vorgesehen, daß in der zentrischen Bohrung 6 eine Ver­ bindungseinrichtung 7 Platz findet, mit der die Prägenadel 2 mit einem im Elektromagneten 8 geführten Amboß 9 verbunden werden kann.

Der Elektromagnet 8 liegt direkt an einem Gehäuse 10 an, so daß die an dem Elektromagneten 8 entstehende Wärme direkt an das Gehäuse 10 übertragen werden kann, wobei das Gehäuse 10 diese Wärme an die Umgebungsluft abgibt.

Ein Verdrehen des Elektromagneten 8 innerhalb des Ge­ häuses 10 wird dadurch verhindert, daß durch einen Stift 11 bekannter Ausführungsform, der in geeignete Bohrungen im Elektromagneten 8 sowie im Gehäuse 10 eingesetzt wird, eine Verdrehsicherung erzielt wird.

Oberhalb des Gehäuses 10, d. h. auf der der Prägenadel 2 abgewandten Seite der Vorrichtung, ist eine Koppe­ lungseinrichtung 12 vorgesehen.

Die Koppelungseinrichtung 12 weist einen Flansch auf, der mit Bohrungen versehen ist, wobei das Lochbild der Bohrungen innerhalb des Flansches so vorgesehen ist, daß die Koppelungseinrichtung an eine komplementäre Aufnahme, wie sie beispielsweise in Bearbeitungszent­ ren vorgesehen ist, angebracht werden kann.

Die Verbindung des Gehäuses 10 mit der Koppelungsein­ richtung 12 kann, wie in dem vorliegenden Ausführungs­ beispiel, über ein Gewinde 13 erfolgen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß das Gehäuse 10 mit der Koppelungseinrichtung 12 einstückig gefertigt ist.

In der Seitenwand des Gehäuses 10 ist eine Durchgangs­ bohrung vorgesehen, durch welche die elektrischen An­ schlüsse 14 für den Elektromagneten 8 geführt sind.

Die elektrischen Anschlüsse 14 können beispielsweise beidseitig mit Steckern versehen sein, so daß der Elektromagnet 8 leicht und problemlos mit einer nicht dargestellten Steuerungseinrichtung 8 verbunden werden kann.

Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die elektrischen Anschlüsse durch die Koppelungseinrich­ tung 12 hindurchgeführt werden oder daß bereits in der Koppelungseinrichtung 12 Kontakte vorgesehen sind, die beim Verbinden der Koppelungseinrichtung 12 mit der komplementären Aufnahme mit Kontakten in der komple­ mentären Aufnahme verbunden werden, so daß ein zusätz­ liches Verkabeln nicht notwendig ist, wenn die Vor­ richtung an einer komplementären Aufnahme angebracht wird.

In der zentrischen Bohrung 6 und unterhalb der Verbin­ dungseinrichtung 7 sowie über den Gleitlagern 3, 4 ist koaxial zur Längsachse der Prägenadel 2 ein Federele­ ment vorgesehen, das in dem vorliegenden Ausführungs­ beispiel als Spiralfeder 15 ausgeführt ist.

Die Spiralfeder 15 ist als Zugfeder vorgesehen, so daß, wenn von der nicht dargestellten Steuerungsein­ richtung ein Impuls durch die elektrischen Anschlüsse 14 in den Elektromagneten 8 geleitet wird und sich aufgrund der elektromagnetischen Kräfte der Amboß 9 nach unten bewegt, wobei sich auch die Prägenadel 2 nach unten, d. h. in Richtung auf das Werkstück, be­ wegt, auch die Spiralfeder 15 gespannt wird.

Fließt kein Strom mehr durch die elektrischen An­ schlüsse 14, so werden die Prägenadel 2 und alle mit der Prägenadel 2 verbundenen Bauteile aufgrund des Rückschlages der Prägenadel 2 nach dem Auftreffen auf ein Werkstück sowie durch die vorgespannte Spiralfeder 15 wieder nach oben, d. h. in die Grundstellung vor­ setzt.

Damit der beschriebene Bewegungsablauf möglichst schnell und funktionssicher durchgeführt werden kann, ist der Elektromagnet 8 mit einer Wicklung versehen, die ein schnelles Entmagnetisieren des Elektromagneten 8 erlaubt, so daß bei der Rückhubbewegung der Prägena­ del 2 nahezu kein Widerstand durch elektromagnetische Kräfte auftritt.

Das Gehäuse 10 der Vorrichtung ist aus einem Werkstoff hergestellt, welcher eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Vorzugsweise werden hierfür die Werkstoffe Aluminium und Kupfer sowie deren Legierungen verwen­ det.

Aufgrund der sehr guten Wärmeleitfähigkeit der genann­ ten Werkstoffe kann somit die Wärmeenergie aus dem In­ neren der Vorrichtung heraus schnellstmöglich an die Umgebungsluft abgegeben werden. Gleichzeitig ist durch das Gehäuse 10 die gesamte Vorrichtung gegen das Ein­ dringen von Spritzwasser oder dergleichen geschützt.

Der Schutz durch das Gehäuse 10 ist hierbei so gut, daß die Schutzart IP 65 für elektrische Maschinen er­ reicht wird.

Aufgrund der bereits angesprochenen speziellen Wick­ lung des Elektromagneten 8 und der sehr guten Wärmeab­ führung über das Gehäuse 10 sind Einschaltdauern der Vorrichtung bis zu 30% möglich.

Aufgrund des Erreichens der Schutzart IP 65 eignet sich die Vorrichtung zum Einbau in Bearbeitungszen­ tren. Durch das Gehäuse 10 wird hierbei vermieden, daß Kühlschmiermittel, wie sie normalerweise bei der spa­ nenden Bearbeitung von Werkstücken verwendet werden, in das Innere der Vorrichtung 1 eindringen und deren Funktion beeinträchtigen oder die Vorrichtung 1 gar zerstören können.

Des weiteren können auf dem Gehäuse 10 noch Einrich­ tungen zum Vergrößern der Oberfläche vorgesehen sein, so daß eine größere Menge Wärmeenergie an die Umge­ bungsluft abgegeben werden kann.

Die Einrichtungen zum Vergrößern der Oberfläche des Gehäuses können beispielsweise als Rippen ausgeführt sein, so daß auch über die Außenflächen der Rippen Wärme an die Umgebungsluft abgegeben werden kann.

Derartige Einrichtungen zum Vergrößern der Oberflache sind beispielsweise als Kühlkörper bei thermisch bela­ steten elektronischen Bauteilen bekannt.

Eine Verwendung zur Kühlung eines Elektromagneten war jedoch bisher noch nicht vorgesehen.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Prägen von Buchstaben, Zahlen und Symbolen, insbesondere in Metalle und Kunststoffe, mit einem von einem Elektromagneten betätigten Prägeglied, wobei zur Erzeugung der Schlagbewegung des Prägegliedes eine Betätigungseinrichtung vor­ gesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (8) von einem Gehäuse (10) abge­ deckt ist, wobei der Elektromagnet (8) direkt an der Wand des Gehäuses (10) anliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) aus einem Werkstoff hergestellt ist, der eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 200 W(m × K) bei 20°C aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff Aluminium oder eine Aluminiumlegie­ rung ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff Kupfer oder eine Kupferlegierung ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) Einrichtungen zum Vergrößern der Gehäuseoberfläche aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Vergrößern der Gehäuseober­ fläche als Rippen ausgeführt sind, die auf der Oberfläche des Gehäuses (10) angebracht sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prägeglied als Prägenadel (2) ausgeführt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägenadel (2) von einem Federelement (15) in einer Grundstellung gehalten ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement eine Spiralfeder (15) ist.

10. Vorrichtung zum Prägen von Buchstaben, Zahlen und Symbolen, insbesondere in Metalle und Kunststoffe, mit einem von einem Elektromagneten betätigten Prägeglied, wobei zur Erzeugung der Schlagbewegung des Prägegliedes eine Betätigungseinrichtung vor­ gesehen ist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (8) von einer Steuerungseinrich­ tung ansteuerbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß von der Steuerungseinrichtung nur Signale gleicher Polarität aussendbar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Prägeglied (2) gegenüberliegenden Seite der Vorrichtung (1) eine Koppelungseinrichtung (12) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelungseinrichtung (12) in ein Bearbei­ tungszentrum einsetzbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelungseinrichtung (12) an einem Roboterarm befestigbar ist.