-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet des
Gravierens. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine automatisierte Graviervorrichtung.
-
Eine
Schwierigkeit auf dem Gebiet des Gravierens ist der Mangel an geschickten
verfügbaren Graveuren,
um das Gravieren durchzuführen.
Vor der Einführung
von automatisierten Graviermaschinen mussten Graveure Kenntnisse über die
Werkstückauswahl,
die Schneidgeschwindigkeiten und Werkstück-Haltevorrichtungen haben.
Für Graveure war
es außerdem
erforderlich, ein gewisses Niveau an manueller Geschicklichkeit
zu haben, um das Werkstück
real zu gravieren. Die automatisierte Graviermaschine löst eine
Anzahl dieser Probleme und reduziert das Geschicklichkeitsniveau,
welches für eine
Bedienungsperson erforderlich ist. Auf der Basis einer Eingabe von
einer Bedienungsperson kann die automatisierte Graviermaschine das
passende Werkstück
von einem Speicher auffinden, das Werkstück positionieren und klemmen
und dann das Werkstück
gravieren und abgeben, und das bei begrenzter Handhabung auf Seiten
der Bedienungsperson.
-
Allgemein
sind jedoch die zur Zeit verfügbaren
automatischen Graviermaschinen unnützigerweise komplex in bezug
auf die Anzahl von erforderlichen Teilen und die erforderliche Wartung.
Die
US-PS 5 569 003 (Goldman)
offenbart ein Beispiel einer automatisierten Graviermaschine. Obwohl
diese bekannte Graviermaschine für
ihren beabsichtigten Zweck geeignet ist, ist die Konstruktion der
Maschine unnötigerweise
komplex. Insbesondere ist die Ausbildung dahingehend komplex, dass
mehrere Motore erforderlich sind, die Werkstücke zu positionieren und zu
gravieren. Dies gilt teilweise für
die strukturelle Anordnung zwischen den Shuttlen, welche die Werkstücke transportieren,
und dem Klemmmechanismus, der verwendet wird, das Werkstück während des
Gravierungsprozesses zu klemmen. Idealerweise sollten sich die Shuttle
leicht zwischen ihren verschiedenen Positionen ohne Reibung vom
Kontakt mit dem Klemmmechanismus bewegen.
-
Ein
weiteres mögliches
Gebiet zum Verbessern bekannter Maschinen ist eine Reduzierung des Platzbedarfs
der Vorrichtung. Diese automatisierten Verkaufsmaschinen können innerhalb
von Spezialitäten-
oder Kaufhäusern
aufgestellt werden, um es Kunden zu erlauben, ein persönlich-graviertes
Produkt zu erwerben, ohne eine Bedienungsperson zu engagieren, den
Gravierungsbetrieb auszuführen. Um
jedoch ein maximales Potential zu erreichen, müssen diese Maschinen klein
genug sein, damit sie in Abteilungen von Läden passen, so dass Kunden Zugriff
zu den Maschinen haben, ohne dass die Maschinen den Betrieb der
Läden stören. Die
Maschinen, sie aktuell bekannt sind, brauchen eine beträchtliche
Raumgröße und können nur
mühsam
an vielen Stellen innerhalb eines Ladens positioniert werden.
-
Im
Lichte der obigen Ausführung
besteht ein Bedarf nach einer automatisierten Graviermaschine, die
einfach aufgebaut werden kann, leicht zu warten ist und eine kompakte
Größe aufweist.
-
Folglich
richtet sich die vorliegende Erfindung auf eine Graviervorrichtung,
die im Wesentlichen eine oder mehrere der Beschränkungen und Nachteile der bekannten
Graviermaschinen vermeidet. Die Vorteile und die Aufgaben der vorliegenden Erfindung
werden teilweise in der Beschreibung, die folgt, angegeben, und
sie werden teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder können durch
Ausübung
der Erfindung erlernt werden. Die Vorteile und die Aufgaben der
Erfindung werden durch die Elemente und Kombinationen realisiert
und erzielt, die insbesondere in den beigefügten Patentansprüchen herausgestellt
sind.
-
Um
die Vorteile gemäß den Aufgaben
der Erfindung erlangen, die dargestellt wird und hier ausführlich beschrieben
wird, richtet sich die Erfindung auf eine Graviervorrichtung nach
der Definition, die im Patentanspruch 1 angegeben ist.
-
Gemäß dem Hauptmerkmal
richtet sich die Erfindung auf eine Graviervorrichtung, die einen
Graveur, zumindest eine Werkstückaufbewahrungssäule zum
Halten mehrerer Werkstücke
und einen Shuttle aufweist. Der Shuttle besitzt eine Bohrung und
eine Ausnehmung, die konstruiert sind, um ein Werkstück von der
Aufbewahrungssäule
aufzunehmen. Der Shuttle ist zwischen einer Beschickungsposition
und einer Gravierposition bewegbar. Der Graveur ist bewegbar in
Kontakt mit dem Shuttle, um den Shuttle von der Beschickungsposition
zur Gravierposition zu bewegen.
-
Gemäß einem
anderen Merkmal richtet sich die Erfindung auf eine Graviervorrichtung,
die einen Graveur, zumindest eine Werkstückaufbewahrungssäule und
einen Shuttle aufweist, um ein Werkstück von der Aufbewahrungssäule zu einem
Gravierungsbereich zu bewegen. Jede Werkstückaufbewahrungssäule besitzt
eine Feder außerhalb
der Werkstückaufbewahrungssäule, so
dass die Feder eine Kraft auf die mehreren Werkstücke in der
Aufbewahrungssäule
ausübt,
um dadurch die Werkstücke
in Richtung auf das Ende der Säule
zu drücken.
-
Es
sei verstanden, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung
als auch die folgende ausführliche
Beschreibung beispielhaft und lediglich erklärend sind und für die Erfindung
nicht beschränkend
sind, wie diese beansprucht wird.
-
Die
beigefügten
Zeichnungen, die hier enthalten sind und die einen Teil dieser Beschreibung bilden,
zeigen eine Ausführungsform
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die
Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
In den Zeichnungen ist
-
1 eine
vordere Bildansicht einer Graviervorrichtung nach der vorliegenden
Erfindung;
-
2 eine
Seitenbildansicht der Graviervorrichtung von 1;
-
3a eine Explosionsansicht der Lagerstruktur
für den
Graveur;
-
3b eine Kopfansicht der Lagerstruktur von 3a;
-
4 eine
Explosionsansicht der Zahnstange und des Ritzels der vorliegenden
Erfindung;
-
5 eine
Bildansicht der Werkstückaufbewahrungssäule und
des Führungsteils
der vorliegenden Erfindung;
-
6 eine
Seitenansicht der Werkstückaufbewahrungssäule und
des Federbeschickungsmechanismus der vorliegenden Erfindung;
-
7 eine
Bildansicht eines Hebebodengestells mit Griff und Verriegelungseinrichtung
der vorliegenden Erfindung;
-
8 eine
Seitenquerschnittsansicht von 7;
-
9 eine
Explosionsansicht der Ambossbaugruppe und der Werkstückaufbewahrungssäule;
-
10a eine Seitenquerschnittsansicht längs der
Mittellinie eines Shuttles der vorliegenden Erfindung;
-
10b eine Kopfansicht des Shuttles;
-
10c eine Bodenansicht des Shuttles;
-
11 eine
Kopfansicht einer alternativen Ausführungsform des Shuttles;
-
12 eine
Kopfansicht einer Kolbenklammer der vorliegenden Erfindung;
-
13 eine
Explosions-Querschnittsansicht einer Kolbenklammer und eines Hebestiftes
der vorliegenden Erfindung;
-
14 eine
Bildansicht eines Kolbenklammer-Betätigungsnockens der vorliegenden
Erfindung;
-
15a eine Seitenquerschnittsansicht eines
Teils der Graviermaschine, welche die Werkstückbeschickungsposition des
Shuttles zeigt;
-
15b eine Seitenquerschnittsansicht eines
Teils der Graviermaschine, welche ein Werkstück in der Gravierposition zeigt;
und
-
15c eine Seitenquerschnittsansicht eines
Teils der Graviermaschine ist, die ein Werkstück zeigt, welches nach der
Gravierung abgegeben wird.
-
Es
wird ausführlich
auf die gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung bezuggenommen, von der ein Beispiel in den beiliegenden Zeichnungen
gezeigt ist. Wo immer es möglich
ist, werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen durchwegs
dazu verwendet, um die gleichen oder ähnliche Teile zu bezeichnen.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Graviervorrichtung bereitgestellt, um ein Werkstück zu gravieren.
Die Graviervorrichtung dieser Erfindung ist insbesondere bei Selbstbedienungs-Verkaufmaschinen-Installation
nützlich,
obwohl eine bediener-unterstützte
Vorrichtung die vorliegende Erfindung auch nutzen kann. Ein Beispiel
einer Selbstbedienungs-Graviermaschine, welche die vorliegende Erfindung
nutzen kann, ist in der
US-PS
5 569 003 gezeigt, die den Gesamtaufbau und die Arbeitweise einer
Selbstbedienungs-Graviermaschine offenbart und deren Offenbarung
unter anderen des Software-Systems und der grundsätzlichen
Aufbaukomponenten einer solchen Maschine nicht wiederholt wird.
-
Das
Gravierungswerkzeug, welches bei der Graviervorrichtung verwendet
wird, kann irgendeine Vorrichtung sein, die durch den Stand der
Technik allgemein gekannt ist. Dort ist beispielsweise ein Reißnadelgraveur
offenbart. Andere Arten von Gravierungswerkzeugen, die verwendet
werden können, besitzen
ein Schneidwerkzeug oder einen Laser-Graveur.
-
Die
augenblicklich bevorzugte Ausführungsform
der Graviervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt
und allgemein mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Wie
hier ausgeführt und
bezogen auf 1 besitzt die Graviervorrichtung 10 einen
Graveur 22, der in der X-, Y- und Z-Richtung bewegbar ist.
Ein Lager 24 wird in der X-Richtung längs der Brücke 26 durch eine
Zahnstange 28 und einen Schrittmotor bewegt.
-
Wie
am besten in 2 gezeigt ist, besitzt das Lager 24 eine
Basisplatte 28, welche mit einem vorderen Lagerteil 54 und
einem hinteren Lagerteil 55 verbunden ist. Rollen 56 sind
auf dem Oberteil der Basisplatte 58 befestigt und erfassen
die Brücke 26. Wie
am besten in 3a gezeigt ist, greifen
die Rollen 56 in die Nuten 70 auf jeder Seite
der Brücke 26 ein
und bewegen sich darin. Wenn somit der Schrittmotor 30 und
die Zahnstange 28 so arbeiten, das Lager 24 in
der X-Richtung zu bewegen, gleitet das Lager längs der Brücke 26. Dies ist die
Art und Weise, mit der das Gravieren bei der bevorzugten Ausführungsform
erreicht wird, wie auch die Art und Weise, mit der der Graveur 22 zur
geeigneten Werkstückaufbewahrungssäule bewegt
wird. Die vorliegende Erfindung kann jedoch bei einer Vorrichtung
ver wendet werden, bei der bevorzugt das Werkstück und nicht das Gravierwerkzeug
in der X-, Y- oder Z-Richtung bewegt wird.
-
Wie
am besten in 3b gezeigt ist, ist ein Graviergehäuse 72 auf
paarweise angeordneten Stäben 50 befestigt,
welche gleitend in Eingriff mit den Lagerteilen 54, 55 sind.
Die Stäbe 50 sind
an einem Ende durch eine Endplatte 60 miteinander verbunden.
Die Endplatte 60 steht in Eingriff mit der Zahnstange 62,
welche mit dem Schrittmotor 52 verbunden ist, der auf dem
hinteren Lagerteil 55 befestigt ist. Der Schrittmotor 52 arbeitet
so, um die Zahnstange 62 zu drehen, um dadurch die Endplatte 60,
die daran angebrachten Stäbe 50 und
das Graviergehäuse 72 in
der Y-Richtung zu bewegen. Dies ist die Art und Weise, mit der das
Gravieren durchgeführt
wird, sowie die Art und Weise, mit der der Shuttle bewegt wird,
um ein Werkstück
von der Aufbewahrungssäule zu
transportieren.
-
Wie
man am besten in 4 sieht, dreht ein Schrittmotor 64 ein
Ritzel 80, welches mit einer Zahnstange 82 in
Eingriff steht, um den Graveur 22 in der Z-Richtung zu
bewegen. Die Zahnstange 82 und das Ritzel 80 sind
im Graviergehäuse 72 enthalten.
Eine Abwärtsbewegung
der Zahnstange 82 drückt
die Feder 84, die innerhalb der Öffnung 92 gehalten
wird, in den Schaft 86. Die Zahnstange ist innerhalb des Schaftes 86 durch
einen Stift 88 gehalten. Der Schaft 86 hält den Graveur 22 mit
einer Setzschraube 90. Somit arbeitet das Ritzel 80 so,
um die Zahnstange 82, den Schaft 86 und den Graveur 22 in
der Z-Richtung zu bewegen. Dies ist die Art und Weise, mit der die
Gravierspitze in Kontakt mit dem Werkstück gebracht wird, um das Werkstück zu gravieren,
und in Eingriff mit dem Shuttle gebracht wird, um den Shuttle zu
bewegen.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung besitzt die Graviervorrichtung mehrere Werkstück-Aufbewahrungssäulen. Jede
der Aufbewahrungssäulen
ist in der Lage, mehrere Werkstücke
zu speichern. Die Anzahl der Werkstück-Aufbewahrungssäulen wie auch
die Kapazität
jeder dieser Säulen
kann so ausgewählt
werden, um das gewünschte
Inventar und die gewünschte
Anzahl von Werkstückoptionen
zu erreichen.
-
Wie
hier dargestellt und wie man am besten in 1 und 5 erkennt,
gibt es vorgesehene Werkstück-Aufbewahrungssäulen, die
allgemein mit 40 gezeigt sind. Jede Säule 40 besitzt ein
oberes Ende 100 und ein Bodenende 102. Zwischen
dem oberen Ende und dem Bodenende ist ein Schlitz 104 vorgesehen.
Ein zweiter Schlitz (nicht gezeigt), ist auf der gegenüberliegenden
Seite der Säule 40 vorgesehen.
-
Die
Werkstück-Aufbewahrungssäulen sind vorzugsweise
aus Kunststoffmaterial hergestellt. Der Innenraum der Säulen ist
ein offener Raum, um mehrere Werkstücke aufzubewahren, die jeweils
aufeinander jeweils gestapelt sind. Der Raum innerhalb jeder Säule besitzt
eine Querschnittsform, die so geformt ist, dass diese zur Form eines
bestimmten Werkstückes
passt.
-
Die
Werkstück-Aufbewahrungssäule 40 besitzt
ein schuhförmiges
unteres Ende 106. Die Schuhform 106 besitzt eine
Nut 112, die einen angehobenen Bereich eines L-förmiges Lagerarms 108 erfasst.
Der Lagerarm 108 hat die Aufgabe einer flexiblen Lagerung,
die eine Lagerung für
die Werkstück-Aufbewahrungssäule 40 liefert.
Wie in 6 gezeigt ist, passt das obere Ende der Säule 100 zu einer
Hinterdrehung in einen Amboss 122.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung besitzt das Graviersystem mehrere Federn, wobei eine der Federn
extern an jeder der Aufbewahrungssäulen befestigt ist. Die Feder übt eine
Kraft auf die mehreren Werkstücke
in der Aufbewahrungssäule
aus, um dadurch die Werkstücke
in Richtung auf ein Ende der Säule
zu drücken.
Das Befestigen der Feder extern an Werkstück-Aufbewahrungssäule bevorzugt
in bezug auf die Innenseite des Raums der Säule vergrößert die Kapazität innerhalb
jeder Säule,
um Werkstücke
aufzubewahren, und erlaubt den leichten Austausch der Federn.
-
Gemäß der vorliegenden
bevorzugten Ausführungsform
ist eine Feder mit der Kraft eines positiven variablen Gradienten
extern an den Werkstück-Aufbewahrungssäulen als
Vorspannungsmechanismus für
das aufbewahrte Werkstück
befestigt. Diese Feder ist so ausgebildet, eine konstante Kraft unabhängig von
der Anzahl der Werkstücke
in der Aufbewahrungssäule
zu liefern. Wie in 6 gezeigt ist, ist eine Feder 124 um
einen Stift 126 herum geschlungen, die hinter jeder Werkstück-Aufbewahrungssäule befestigt
ist. Die Feder 124 muss in der Lage sein, eine Kraft auszuüben, die
ausreichend ist, eine volle Bestückung
von Werkstücken 128,
die in der Werkstück-Aufbewahrungssäule aufbewahrt sind,
zu bewegen. Wenn Werkstücke
mit unterschiedlicher Größe und Gewicht
in den Aufbewahrungssäulen
angeordnet sind, sind Federn, die in der Lage sind, unterschiedliche
Kräfte
auszuüben,
erforderlich. Das externe Befestigen der Feder erlaubt, dass die
Federn leicht ausgetauscht werden können.
-
Frühere automatisierte
Graviermaschinen waren für
geschlungen Kompressionsfedern vorgesehen, die innerhalb der Aufbewahrungssäule angeordnet
waren, um einen Druck nach oben auf die Werkstücke auszuüben. Dieses Verfahren führt zu mehreren
Problemen. Die Lage und die Länge
der Kompressionsfedern nehmen mehr Raum als notwendig ein. Außerdem komplizieren
die Kompressionsfedern den Austausch von Aufbewahrungssäulen, wenn
eine neue Aufbewahrungssäule,
die eine andere Form und Größe eines
Werkstücks
hält, erforderlich
ist. Um eine Aufbewahrungssäule
mit zusätzlichen
Werkstücken
wieder zu bestü cken,
muss die Kompressionsfeder zurückgezogen
werden und mit einem separaten Teil gehalten werden, wodurch es schwierig
ist, die Säulen
wieder zu bestücken.
-
Gemäß der vorhandenen
bevorzugten Ausführungsform übt die Feder 124 ihre
Vorspannkraft über
eine Gleitbaugruppe, die extern auf den Werkstück-Aufbewahrungssäulen befestigt
ist, und einen Hebeboden aus, der innerhalb jeder Säule vorgesehen
ist. Wie in 6 gezeigt ist, ist der Hebeboden 130 in
der Aufbewahrungssäule 40 angeordnet.
Der Hebeboden 130 lagert den Stapel von unbearbeiteten
Werkstücken 128.
Der Hebeboden 134 ist betriebsmäßig mit der Gleitbaugruppe 132 über den Stab 134 verbunden.
Der Stab 134 durchquert die Aufbewahrungssäule 40 über Schlitze 104,
die auf gegenüberliegenden
Seiten der Speichersäule 40 angeordnet
sind. Die Gleitbaugruppe 132 ist mit der Feder 124 verbunden,
die so arbeitet, eine Kraft nach oben auf die Gleitbaugruppe 132 auszuüben.
-
Die
Bewegung der Gleitbaugruppe 132 wird über Rollen 136 und
das Führungsteil 110 geführt. Es gibt
auf jeder Seite des Führungsteils 110 Rollen 136, um
sicherzustellen, dass sich die Gleitbaugruppe 102 in einer
vertikalen Richtung bewegt. Damit wird die Vorspannkraft der Feder 124 nach
oben über
die Gleitbaugruppe 132 und den Hebeboden 130 auf
die Werkstücke 128,
die in der Aufbewahrungssäule 40 aufbewahrt
sind, übertragen.
-
Die
vorliegende Erfindung liefert eine einfache Wiederbestückung der
Aufbewahrungssäulen. Wie
in 7 gezeigt ist, besitzt die Gleitbaugruppe 132 einen
Griff 144, der mit den Gleitbaugruppenwänden 146 verbunden
ist. Eine Falle 140 ist auf dem Führungsteil 110 zwischen
den Gleitbaugruppenwänden 146 befestigt.
Wie man am besten in 8 erkennt, erfasst, wenn die
Gleitbaugruppe in ihrer untersten Position ist, die untere Rolle 136 die
Falle 140, wodurch die Gleitbaugruppe 132 lagerichtig
gehalten wird. Mit der Gleitbaugruppe, die ihrer untersten Position
verriegelt ist, kann die Aufbewahrungssäule wieder bewegt werden, wobei
die Aufbewahrungssäule 40 nach
unten und weg vom Amboss 122 gezogen wird. Auf diese Weise
können
die Werkstück-Aufbewahrungssäulen schnell
und einfach miteinander ausgetauscht werden. Die Gleitbaugruppe 132 kann
durch Herunterdrücken
eines Endes der Falle 142 gelöst werden.
-
Eine
alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung könnte
eine invertierte Maschine bereitstellen, bei der die Werkstück-Aufbewahrungssäulen über den
Shuttlen angeordnet sind. Mit dieser Anordnung würde es möglich sein, auf die Federbaugruppe
zu verzichten und die Schwerkraft zu nutzen, um die Werkstücke von
der Aufbewahrungssäule
zu einem gewünschten
Shuttle zu bewegen.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung besitzt das Graviersystem einen Amboss, der mehrere Bohrungen
hat. Bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist eine Reihe von
Ambossen vorgesehen, ein jeder für
jede Werkstück-Aufbewahrungssäufe. Wie
hier dargestellt und am besten in 9 zu sehen
ist, erstreckt sich der Amboss 122 seitlich innerhalb der
Graviervorrichtung benachbart zum Kopfende 100 jeder Werkstück-Aufbewahrungssäule 40.
Der Amboss 122 ruht auf Lagern 156.
-
Jeder
Amboss 122 besitzt zwei Bohrungen 150, 152 entsprechend
zur Werkstück-Aufbewahrungssäule 40.
Die Beschickungsbohrung 152 hat im Wesentlichen die gleiche
Form wie das Werkstück, welches
in der angrenzenden Werkstück-Aufbewahrungssäule 40 gehalten
wird. Die Beschickungsbohrung 152 begrenzt die Beschickungslage.
Die Klemmbohrung 150 besitzt eine allgemein kreisförmige Form
und begrenzt die Gravierungslage.
-
Ein
Amboss gemäß der vorliegenden
Erfindung kann eine oder mehrere der Funktionen durchführen, beispielsweise
eine Lagerfläche
für das Werkstück zu sein,
eine Gleitfläche,
die wirkt, den Shuttle zu führen,
eine Lagerstruktur bereitstellen, an der andere Elemente (beispielsweise
die Aufbewahrungssäulen)
angebracht sind und die Positionen der Kolben bestimmen. Obwohl
mehrere Ambosse bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform
verwendet werden, soll in betracht gezogen werden, dass ein einzelner
langgestreckter Amboss ebenfalls verwendet werden kann.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung besitzt das Graviersystem mehrere Shuttles, um die Werkstücke von
der Aufbewahrungssäule
(Beschickungsort) zu einem Gravierungsort zu bewegen. Die Shuttles
sind benachbart zum Amboss angeordnet und bilden eine bewegbare
Platte, die ausgebildet ist, ein Werkstück von einer Aufbewahrungssäule aufzunehmen
und das Werkstück
zu seinem gewünschten
Ort innerhalb der Vorrichtung zu transportieren. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
erfasst der Graveur eine Öffnung
oder eine Nut im Shuttle, um den Shuttle zwischen der Beschickungslage,
der Gravierlage und einer Abgabelage zu bewegen. Auf diese Weise ist
ein separater Motor, um jeden Shuttle zu bewegen, nicht notwendig.
-
Wie
hier dargestellt und am besten in 10a, 10b und 10c zu sehen
ist, besitzt der Shuttle 32 eine Kopfseite 160,
eine Bodenseite 162 und eine offene Bohrung 164.
Auf der Kopfseite 160 besitzt der Shuttle eine Öffnung 166 und
eine Nut 168. Auf der Bodenseite 162 besitzt der
Shuttle 32 eine Ausnehmung 170, die die offene
Bohrung 164 umgibt, eine Führungsnut 172 und
eine Hinterdrehung 174. Die Ausnehmung 170, welche
die offene Bohrung umgibt, besitzt im Wesentlichen die gleiche Form
wie das darin gehaltene Werkstück.
Wie in 11 gezeigt ist, kann eine andere
Ausführungsform
des Shuttles auch eine zweite Öffnung 176 und eine
zweite Nut 178 für
den Graveur aufweisen, um den Shuttle 32 zu erfassen und diesen
zu bewegen. Wie man in 9 sehen kann, gleitet der Shuttle 32 zwischen
Halteteilen 154 über
dem Amboss 122.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist das Graviersystem eine Einrichtung auf, um ein Werkstück während eines
Gravierbetriebs selektiv zu klemmen. Diese Selektivklemmeinrichtung
ist zwischen einer Klemmposition, in welcher das Werkstück innerhalb
einer Öffnung
im Shuttle geklemmt ist, und einer Löseposition, in welcher die
Klemmeinrichtung den Shuttle oder ein Werkstück innerhalb der Öffnung des
Shuttles nicht kontaktiert, betreibbar. Wie hier dargestellt, besitzt
die Selektivklemmeinrichtung zumindest einen Kolben und einen Nocken, der
betätigbar
ist, den Kolben zwischen der Klemmposition und der Löseposition
zu bewegen. Alternative Ausführungsformen
der Selektivklemmeinrichtung könnten
Hydraulikmotoren, pneumatische oder individuelle Motoren umfassen.
-
Die
gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung weist eine Kolben-/Nockeneinrichtung
auf, bei der ein Kolben mit jeder Klemmbohrung 150 im Amboss 122 fluchtet.
Der Kopf des Kolbens ist innerhalb der Klemmbohrung 150 positioniert
und wird durch den Nocken in Kontakt mit einem Werkstück bewegt.
Wie man am besten in 12 und 13 sieht,
hat der Kolbenkopf 180 eine angehobene Fläche 182.
Die angehobene Fläche 182, welche
das Werkstück
während
des Gravierungsprozesses kontaktiert, besteht vorzugsweise Gummi, obwohl
auch alternative Materialien schnell dem Fachmann erkennbar sein
werden. Es ist weiter vorteilhaft, eine offene Bohrung 184 innerhalb
jedes Kolbenkopfes vorzusehen, damit verhindert wird, dass ein Vakuum
gebildet wird, wenn die angehobene Fläche 182 des Kolbenkopfes 180 gegen
das Werkstück gepresst
wird.
-
Wie
in 13 gezeigt ist, besitzt der Kolbenkopf ebenfalls
eine Hinterdrehung 186, die mit dem Kolbenanhebestempel 188 in
Eingriff kommt. Die Hinterdrehung in den Kolbenköpfen garantiert eine flache
Fläche,
damit die Kolben in Kontakt kommen. Um eine Einstellung für den Stapel
bis zu Toleranzen, die durch eine Mehrfachteilbaugruppe erzeugt
werden, bereitzustellen, stellt die vorliegende Erfindung Stempel 188 unterschiedlicher
Länge bereit.
Dies garantiert, dass die Kraft, die erforderlich ist, ein Werkstück zu verklemmen,
allgemein konstant bleibt.
-
Der
Nocken und die Kolben stellen eine Einrichtung bereit, um ein Werkstück gegen
den Shuttle zu klemmen. Der Nocken ist betreibbar, die Kolben so
zu bewegen, dass, wenn ein Shuttle ein Werkstück über der Klemmbohrung im Amboss
positioniert hat, das Werkstück
gegen den Shuttle durch einen der Kolben geklemmt wird. Vorzugsweise
werden alle Kolben zusammen bewegt. Die Hinterdrehung, welche in
der Bodenfläche
jedes Shuttles vorgesehen ist, erlaubt, dass alle Kolben angehoben werden
können,
ohne eine Kraft auf die Shuttle auszuüben, mit der Ausnahme, dass
der Kolben, der mit einem Shuttle in Verbindung steht, der ein Werkstück hält, welches
zu gravieren ist, eine Kraft nach oben auf das Werkstück ausüben wird,
welches in der Shuttle-Hinterdrehung gehalten wird, um somit eine Steuerung,
einen Motor und einen Nocken zuzulassen.
-
Wie
hier dargestellt und am besten in 14 zu
sehen ist, besteht der Nocken 36 aus einem langgestreckten
Stab, der eine Reihe von flachen Bereichen hat. Jeder flache Bereich 44 ist
unterhalb eines Kolbenstempels angeordnet, so dass die Drehung des
Stabs verursacht, dass die Kolbenköpfe sich bewegen. Alternativ
kann der Nocken 36 einen langgestreckten Stab aufweisen,
der einen D-förmigen Querschnitt
hat.
-
Alle
Schrittmotoren in der Graviervorrichtung werden durch ein Zentralsteuerungssystem
gesteuert. Dieses Steuerungssystem wird dazu verwendet, die Eingaben
von Benutzern zu empfangen und alle Funktionen des Gravierprozesses
zu steuern. Die Graviervorrichtung ist mit einer Einrichtung ausgestattet,
durch welche ein Benutzer ein bestimmtes Werkstück von einer Vielfalt unterschiedlicher
geformter Werkstücke
auswählen
kann, und außerdem die
Ausbildung oder die Information, die auf das gewählte Werkstück zu gravieren ist, auswählen kann. Eine
Anzahl von Einrichtungen, die diese Funktion durchführt, wird
dem Fachmann schnell deutlich. Bei der bevorzugten Ausführungsform
wird ein vorderseitiges Software-System, welches durch einen berührungsempfindlichen
Bildschirm angesteuert wird, dazu verwendet, die Eingabe des Benutzers
zu akzeptieren und die Bewegungen der Graviermaschine zu steuern.
Der Benutzer wählt
zunächst
ein Werkstück
aus der Anzahl unterschiedlich geformter Werkstücke aus, welches zu gravieren
ist, und gibt dann die Buchstaben- und/oder die Ausbildung, die auf
das Werkstück
zu gravieren ist, ein. Das Software-System koordiniert dann die Bewegungen
der Graviermaschine, um das Werkstück wie gewünscht durch den Benutzer zu
gravieren.
-
Die
Arbeitsweise der Graviervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
wird anschließend mit
Hilfe der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Wie in 1 gezeigt
ist, betätigt
das Steuerungssystem den X-Richtungs-Schrittmotor 30, um
den Graveur 22 auf eine Position zu bewegen, die der Aufbewahrungssäule 40 entspricht,
welche die ausgewählte
Form des Werkstück
speichert. Wegen der Möglichkeit,
dass der Shuttle nicht in der völligen
hinteren Position ist, welche der Beschickungslage entspricht, wie
in 15 gezeigt ist, wird der Graveur
automatisch in der Y-Richtung in die vollkommen vordere Abgabeposition
des Shuttles ausgedehnt, zur Ebene der Nut 168 (siehe 10b) abgesenkt und zurückgezogen. Wenn der Shuttle 32 nicht
in der Beschickungsposition ist, wird der Graveur 22 die
Nut 168 erfassen und den Shuttle 32 zur Beschickungslage zurückbringen.
Wenn der Shuttle 32 nicht die Nut 168 hatte und
der Graveur abgesenkt wurde, wenn der Shuttle 32 nicht
genau positioniert war, könnte
die Spitze des Graveurs den Shuttle kontaktieren und den Graveur
beschädigen.
Dieser Prozess garantiert, dass der Betrieb beginnt, wenn der Shuttle
in der korrekten Beschickungsposition ist.
-
Wenn
der Shuttle 32 bewegt wird, so dass die offene Bohrung 164 über der
Aufbewahrungssäule 40 ist,
wird eine Lücke
durch die Ausnehmung 170 (siehe 10a)
im Shuttle 32 erzeugt. Die nach oben gerichtete Vorspannung
der Feder 124 (6) drückt dann das nächste Werkstück in die
Ausnehmung 170 des Shuttles. Die Tiefe der Ausnehmung 170 wird
so bemessen, dass lediglich ein Werkstück 128 in die Ausnehmung
zu einem Zeitpunkt passen kann. Der Graveur senkt sich dann in der
Z-Richtung ab, um die Öffnung 166 im
Shuttle zu erfassen und bewegt dann den Shuttle mit dem Werkstück in der Y-Richtung
zur Gravierstelle über
der Klemmbohrung 150 des Ambosses 122. Durch Verwendung
des Graveurs, um den Shuttle zu bewegen, vermeidet die vorliegende
Erfindung die Notwendigkeit von früher automatisierten Gravierungsmaschinen,
welche einen separaten Schrittmotor haben, um den Shuttle zu bewegen.
Durch Beseitigen dieses Motors wird die Komplexität der Maschine
vermindert und bewirkt, dass die Maschine leichter zu konstruieren
ist.
-
Wenn
das Werkstück
zur Gravierposition bewegt wurde, wie in 15b gezeigt
ist, bewirkt das Steuerungssystem, dass ein Motor (siehe 1)
den Nocken 36 betätigt,
um die Kolben anzuheben. Der Kolbenkopf 180 kontaktiert
das Werkstück
und klemmt das Werkstück
gegen die Ausnehmung 170 im Shuttle 32. Der Kolbenkopf
ist mit einem Ring ausgestattet, der aus einem kissenartigen Material
hergestellt ist, der das Werkstück
kontaktieren wird. Dieser Ring, der aus Gummi oder einem anderen
geeigneten Material hergestellt sein könnte, wird verhindern, dass
das Werkstück
durch den Kolben, während
es verklemmt wird, verkratzt wird. Um zu verhindern, dass ein Vakuum
zwischen dem Kissenring und dem Werkstück erzeugt wird, liefert die
Erfindung eine offene Bohrung 184 durch den Kolbenkopf 180 hindurch
(13).
-
Wenn
das Werkstück über die
Klemmbohrung 150 bewegt wird, ruhen die Kolben auf dem
flachen Bereich des D-förmigen
Nockens 36. Die Drehung des Nockens bewirkt, dass sich
die Kolben nach oben bewegen, da sich der Kontakt zwischen dem Kolbenstempel 188 und
dem Nocken 36 vom flachen Bereich der D-Form zum abgerundeten
Bereich der D-Form
verschiebt. Die Höhe
der Verschiebung des Kolbens kann dadurch geändert werden, dass die D-Form
des Nockens modifiziert wird. Alternativ und wie in 14 gezeigt
ist kann der Nocken 36 einen langgestreckten Stab mit einem
allgemein kreisförmigen
Querschnitt aufweisen und eine Reihe von flachen Bereichen 44,
die in den Stab hineingeschnitten sind, so dass jeder unterste Kolben
einen Querschnitt hat, der einen allgemein D-förmigen Querschnitt hat.
-
Wie
in 15a und 10a und 10c gezeigt ist, haben die Shuttle 32 eine
Hinterdrehung 174 auf der Bodenseite des Shuttles. Die
Hinterdrehung 174 ist so positioniert, dass, wenn der Shuttle
in seiner hintersten Position ist, die Hinterdrehung 174 über der
Klemmbohrung 150 sich befindet. Da der Nocken 36 arbeitet,
um alle Kolben im gleichen Zeitpunkt zu bewegen, bietet die Hinterdrehung 174 im
Shuttle einen offenen Bereich, in welchem sich die Kolben bewegen
können.
Somit kontaktieren diejenigen Kolben, die sich nach oben bewegen,
wo es kein Werkstück
gibt, keinen Kontakt mit dem Shuttle. Dies ist vorteilhaft, dahingehend,
dass ein kleinerer Motor verwendet werden kann, um den Nocken 36 zu
betätigen,
da die Kraft, die erforderlich ist, die Kolben zu bewegen, reduziert
wird.
-
Wenn
das Werkstück
gegen den Shuttle 32 verklemmt wird, bewegt das Steuerungssystem
den Graveur, um die Information, welche durch den Benutzer ausgewählt wurde,
in das Werkstück
zu gravieren. Wenn das Gravieren beendet ist, erfasst der Graveur
wiederum die Öffnung 166 im
Shuttle und bewegt den Shuttle in die Abgabelage. Wie in 15c gezeigt ist, wird in der Abgabelage
der Shuttle hinter das Ende des Ambosses bewegt, so dass die Schwerkraft
auf das Werkstück 128 wirkt,
um zu bewirken, dass dieses vom Shuttle fällt. Als Vorsichtsmaßnahme kann
das System so ausgebildet werden, dass die Gravierspitze über die
Gravieröffnung
angestoßen
wird, um sicherzustellen, dass das Werkstück herausfällt.
-
Nachdem
das Werkstück 128 vom
Shuttle abgegeben ist, erfasst der Graveur vorzugsweise die Nut 168 des
Shuttles und zieht den Shuttle zur Beschickungsposition zurück. Wenn
der Shuttle völlig zurückgezogen
ist, ist der Gravierungsbetrieb beendet und das Steuerungssystem
erwartet die nächste Instruktion,
um ein weiteres Werkstück
zu gravieren.
-
Eine
zweite Ausführungsform
wird nun beschrieben, wo gleiche oder ähnliche Teile in den Zeichnungen
durchwegs mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
-
Bei
dieser Ausführungsform
und wie in 11 gezeigt ist, besitzt der
Shuttle eine Zusatzöffnung 176 und
eine Zusatznut 178. Der Graveur erfasst zunächst die Öffnung 166,
um den Shuttle 32 von der Aufbewahrungsstelle zur Gravierungsstelle zu
bewegen, und die zweite Öffnung 176,
um den Shuttle von der Gravierungsstelle zur Abgabestelle zu bewegen.
In ähnlicher
Weise erfasst der Graveur die zweite Nut 178, um den Shuttle
von der Abgabestelle zur Gravierungsstelle zu bewegen, und die erste
Nut 168, um den Shuttle von der Gravierungsstelle zur Aufbewahrungsstelle
zu bewegen. Dieser Aufbau erlaubt eine kürzere Führungsschraube 62 in
der Y-Richtung (siehe 3b), da der
Graveur den gleichen Bewegungsbereich nutzen kann, um den Shuttle
zwischen der Aufbewahrungsstelle und der Gra vierungsstelle zu bewegen,
da dieser nicht den Shuttle zwischen der Gravierungsstelle und der
Abgabestelle bewegt. Durch Verwendung einer kürzeren Führungsschraube 62 wird
die Gesamttiefe der Gravierungsvorrichtung reduziert. Da die Tiefe
der Maschine die Orte einschränkt,
wo die Maschine angeordnet werden kann, vergrößert das Reduzieren der Tiefe
die Orte innerhalb eines Geschäftes,
wo die Maschine aufgestellt werden kann.
-
Wie
man am besten in 6 sieht, sind die Werkstücke 128 innerhalb
der Aufbewahrungssäule 40 vertikal
gestapelt. Die Werkstücke
müssen
so aufgewahrt werden, dass sie wieder aufgefunden werden können, mit
einer konsistenten Ausrichtung, so dass die Gravierung korrekt auf
dem Werkstück
ausgerichtet ist. Um dies zu erreichen, müssen die Aufbewahrungssäulen 40 im
Wesentlichen die gleiche Form wie die Werkstücke, die diese halten, haben. Die
enge Passung der Werkstücke
innerhalb der Aufbewahrungssäule
stellt sicher, dass jedes Werkstück ausgerichtet
sein wird, so dass keine zusätzliche
Positionierung erforderlich ist, um das Werkstück zum Gravieren auszurichten.
Folglich muss es außerdem zumindest
eine Aufbewahrungssäule
für jedes
der unterschiedlich geformten Werkstücke, die für den Benutzer verfügbar sind,
geben. Somit können
in Abhängigkeit
von dem Wunsch nach einer bestimmten Form eines Werkstücks mehrere
Aufbewahrungssäulen
einer bestimmten Form des Werkstücks
gewidmet werden.
-
Die
Beschickungsbohrung 152 im Amboss und die Ausnehmung 170 rundum
die offene Bohrung 164 des Shuttles 32 müssen ebenfalls
im Wesentlichen die gleiche Form wie das zu gravierende Werkstück aufweisen,
um die Orientierung des Werkstücks
beizubehalten, wenn dieses die Aufbewahrungssäule verlässt. Somit bestimmt die Form
des Werkstückes
die Form der Aufbewahrungssäule 40, die
Form der Beschickungsbohrung 152 und die Form der Ausnehmung 110 im
Shuttle.
-
Es
wird dem Fachmann deutlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen bei dem Aufbau dieser Graviervorrichtung durchgeführt werden
können,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Andere Ausführungsformen
der Erfindung werden dem Fachmann aus der Betrachtung der Beschreibung
und der Praxis der hier offenbarten Erfindung deutlich. Es ist beabsichtigt,
dass die Beschreibung und die Beispiele lediglich als beispielhaft
angesehen werden, wobei der Rahmen der Erfindung durch die folgenden
Patentansprüche
aufgezeigt wird.