EP3162588A1 - Method and device for creating a marking in a workpiece surface through stylus stamping and the simultaneous monitoring of stylus stamping depth - Google Patents

Method and device for creating a marking in a workpiece surface through stylus stamping and the simultaneous monitoring of stylus stamping depth Download PDF

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EP3162588A1
EP3162588A1 EP16196106.5A EP16196106A EP3162588A1 EP 3162588 A1 EP3162588 A1 EP 3162588A1 EP 16196106 A EP16196106 A EP 16196106A EP 3162588 A1 EP3162588 A1 EP 3162588A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
embossing
workpiece surface
needle
embossing needle
sensor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16196106.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Matauschek
Roland Kleicke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ATN Hoelzel GmbH
Original Assignee
ATN Hoelzel GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by ATN Hoelzel GmbH filed Critical ATN Hoelzel GmbH
Publication of EP3162588A1 publication Critical patent/EP3162588A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C1/00—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing decorative surface effects
    • B44C1/22—Removing surface-material, e.g. by engraving, by etching
    • B44C1/225—Removing surface-material, e.g. by engraving, by etching by engraving
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44B—MACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B3/00—Artist's machines or apparatus equipped with tools or work holders moving or able to be controlled substantially two- dimensionally for carving, engraving, or guilloching shallow ornamenting or markings
    • B44B3/009—Artist's machines or apparatus equipped with tools or work holders moving or able to be controlled substantially two- dimensionally for carving, engraving, or guilloching shallow ornamenting or markings using a computer control means

Definitions

  • two sensors are arranged on the embossing needle head, wherein a first sensor with the workpiece surface in position detecting connection or sampling and is a second sensor with the embossing needle in position detecting connection.
  • the reference measurement is carried out before the respective scratch embossing by placing the embossing needle on the workpiece surface, wherein, starting from an initial length of the embossing needle deviations are detected by subtraction.
  • the embossing head 3 is to be arranged so that the first sensor 6 according to the main working direction before, next to or after the embossing needle 2 is in the generation of the character or lettering.
  • the first sensor 6 is arranged accordingly to avoid destruction of the embossing needle 2, the tool, the workpiece surface 1 or an inferior generation of the character or 13 ,
  • both sensors 6, 7 with the in FIG. 2 embossing needle head 4 are firmly connected, wherein the first sensor 6 projects beyond the needle tip of the embossing needle 2.
  • the sensor 6 measures as a distance sensor the distance 14 between embossing needle head 4 and the workpiece surface 1, the first sensor 6 touches the workpiece surface 1 in the z-direction 12 in front of the embossing needle 2 and the second sensor 7, the distance 15 between embossing needle head 4 and tip of Embossing needle 2.
  • the difference between the two measured values gives the penetration depth the embossing needle 2 in the workpiece surface. 1
  • the current needle length is determined before the respective Ritz embossing by placing the embossing needle 2 on the workpiece surface 1.
  • conclusions about the wear of the embossing needle 2 are drawn.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Printers Characterized By Their Purpose (AREA)

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen zu schaffen, wobei neben der Abstandskontrolle, Prägetiefenkontrolle zugleich eine Nadelbruchkontrolle ermöglicht werden soll und dabei ein einfacher Aufbau realisiert wird. 1. Verfahren zur Erzeugung eines Zeichens (13) in einer Werkstückoberfläche (1) durch Ritzprägen, indem eine Prägenadel (2) in die zur Kennzeichnung vorgesehene Werkstückoberfläche (1) eindrückt und entlang der Werkstückoberfläche (1) bewegt wird, wobei in einem Prägekopf (3) ein Prägenadelkopf (4) mit der Prägenadel (2) in x-Richtung (10) und y-Richtung (11) verfahrbar ist und dass die Prägenadel (2) in z-Richtung (12) mittels eines Pneumatikzylinders (5) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Prägenadelkopfes (4) zur Werkstückoberfläche (1) mittels eines ersten Sensors (6) erfasst wird und dass die Bewegung der Prägenadel (2) in z-Richtung mittels eines zweiten Sensors (7) erfasst wird und dass anhand der Messwerte des ersten Sensors (6) die Lage des Prägenadelkopfes (4) relativ zur Werkstückoberfläche (1) und anhand der Messwerte des zweiten Sensors (7) die Lage der Prägenadel (2) relativ zum Prägenadelkopf (4) und durch Differenzbildung der Messwerte die Prägetiefe erfasst werden.The object of the invention is to provide a method and an arrangement for generating a character in a workpiece surface by scratch embossing, wherein in addition to the distance control, embossing depth control at the same time a needle breakage control should be made possible while a simple structure is realized. 1. A method for producing a mark (13) in a workpiece surface (1) by scratch embossing by an embossing needle (2) in the provided for marking workpiece surface (1) and is moved along the workpiece surface (1), wherein in an embossing head ( 3) a embossing needle head (4) with the embossing needle (2) in the x-direction (10) and y-direction (11) is movable and that the embossing needle (2) in the z-direction (12) by means of a pneumatic cylinder (5) displaceable is, characterized that the position of the embossing needle head (4) to the workpiece surface (1) by means of a first sensor (6) is detected and that the movement of the embossing needle (2) in the z-direction by means of a second sensor (7) is detected and that on the basis of the measured values of the position of the embossing needle head (4) relative to the workpiece surface (1) and the position of the embossing needle (2) relative to the embossing needle head (4) are detected by the measured values of the second sensor (7) and the embossing depth is determined by subtracting the measured values ,

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen, insbesondere für Kennzeichnungen auf Oberflächen.Method and device for producing a character in a workpiece surface by scratch embossing, in particular for marking on surfaces.

Bekannt sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche. Hierfür wird zur Erzeugung des Zeichens in der Werkstückoberfläche durch Ritzprägen eine Prägenadel in die zur Kennzeichnung vorgesehene Werkstückoberfläche eindrückt und entlang der Werkstückoberfläche bewegt.Are already known methods and apparatus for generating a character in a workpiece surface. For this purpose, an embossing needle is pressed into the workpiece surface intended for marking and moved along the workpiece surface for generating the character in the workpiece surface by scratch embossing.

So beschreibt die EP 2 110 266 A2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche durch Prägen als Ritzmarkieren oder plastisches Druckumformen. Hierbei wird die sich ergebende Prägetiefe dadurch gemessen und/oder konstant geregelt, indem ein an der Prägenadel befestigter und zusammen mit dieser bewegbarer Abstandsensor verwendet wird. Die Prägenadel wird vor Beginn der Prägung auf die Werkstückoberfläche aufgesetzt, wodurch ein erster Abstand des Abstandsensors von der Werkstückoberfläche erhalten wird. Während des nachfolgenden Prägevorgangs und bei in die Werkstückoberfläche eingedrückter Prägenadel wird ein zweiter Abstand des Abstandsensors von der Werkstückoberfläche erhalten. Die Prägetiefe ergibt sich dann aus der Differenz der beiden AbständeThat's how it describes EP 2 110 266 A2 a method and apparatus for generating a character in a workpiece surface by embossing as scratch marking or plastic pressure forming. In this case, the resulting embossing depth is thereby measured and / or constantly controlled by using a distance sensor attached to the embossing needle and movable together with it. The embossing needle is placed on the workpiece surface prior to embossing, thereby obtaining a first distance of the distance sensor from the workpiece surface. During the subsequent embossing process and with embossing needle pressed into the workpiece surface, a second distance of the distance sensor from the workpiece surface is obtained. The embossing depth then results from the difference between the two distances

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen zu schaffen, wobei neben der Abstandskontrolle und Prägetiefenkontrolle zugleich eine Nadelbruchkontrolle ermöglicht werden soll und dabei ein einfacher Aufbau realisiert wird.The object of the invention is to provide a method and an arrangement for generating a character in a workpiece surface by scratch embossing, wherein in addition to the distance control and embossing depth control at the same time a needle breakage control is to be made possible while a simple structure is realized.

Mit der Erfindung wird im angegebenen Anwendungsfall erreicht, dass ein Verfahren und eine Anordnung zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche durch Ritzprägen geschaffen wird, indem eine Prägenadel in die zur Kennzeichnung vorgesehene Oberfläche eindrückt und entlang der Oberfläche bewegt wird, wobei in einem Prägekopf ein Prägenadelkopf mit der Prägenadel in x- und y-Richtung verfahrbar ist und dass die Prägenadel mittels eines Pneumatikzylinders in z-Richtung verschiebbar ist, wobei die Lage des Prägenadelkopfes zur Werkstückoberfläche mittels eines ersten Wegsensors erfasst wird und dass die Bewegung der Prägenadel in z-Richtung mittels eines zweiten Wegsensors erfasst wird und dass anhand der Messwerte des ersten Wegesensors die Lage des Prägenadelkopfes relativ zur Werkstückoberfläche und anhand der Messwerte des zweiten Wegesensors die Lage der Prägenadel relativ zum Prägenadelkopf durch Differenzbildung die Prägetiefe ermittelt werden. Dafür sind am Prägenadelkopf zwei Sensoren angeordnet, wobei ein erster Sensor mit der Werkstückoberfläche in Lage erfassender Verbindung bzw. Abtastung steht und ein zweiter Sensor mit der Prägenadel in Lage erfassender Verbindung steht.
So wird sichergestellt, dass sich der Prägenadelkopf mit der Prägenadel zunächst an der für das Ritzprägen jeweils erforderlichen Ausgangslage an der Werkstückoberfläche befindet und ausgehend von dieser Ausgangslage jede Lage der Prägenadel in z-Richtung zur Werkstückoberfläche erfasst und überwacht wird. Somit wird neben der Prägetiefe auch der Verschleiß der Prägenadel erfasst.With the invention is achieved in the specified application, in that a method and an arrangement for producing a mark in a workpiece surface by scratch embossing is created by pressing an embossing needle into the surface provided for marking and moving it along the surface, wherein in an embossing head a embossing needle head with the embossing needle in x- and y- Direction is movable and that the embossing needle is displaceable in the z direction by means of a pneumatic cylinder, wherein the position of the embossing needle head to the workpiece surface is detected by a first displacement sensor and that the movement of the embossing needle is detected in the z direction by means of a second displacement sensor and that based Measured values of the first travel sensor, the position of the embossing needle head relative to the workpiece surface and the position of the embossing needle relative to the embossing needle head are determined by subtracting the embossing depth on the basis of the measured values of the second travel sensor. For this purpose, two sensors are arranged on the embossing needle head, wherein a first sensor with the workpiece surface in position detecting connection or sampling and is a second sensor with the embossing needle in position detecting connection.
This ensures that the embossing needle head with the embossing needle is initially located at the initial position required for the scratch embossing on the workpiece surface and, starting from this initial position, each position of the embossing needle in the z direction to the workpiece surface is detected and monitored. Thus, in addition to the embossing depth and the wear of the embossing needle is detected.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 7 und der Anordnung in den Ansprüchen 9 bis 13 dargestellt.Advantageous embodiments of the method are shown in claims 2 to 7 and the arrangement in claims 9 to 13.

Indem der Prägekopf und/oder der Prägenadelkopf so ausgerichtet wird, dass der erste Sensor in einer Hauptarbeitsrichtung in x-Richtung und/oder y-Richtung in Bezug zur Prägenadel voreilt, nebenhereilt oder nacheilt, lassen sich rechtzeitig je nach Erfordernissen und Werkstückoberfläche Veränderungen insbesondere am räumlichen Verlauf erfassen und entsprechend ausgleichen. Weiterhin werden Zerstörungen am Werkstück sowie am Werkzeug und ein schlechtes Ritzprägeergebnis vermieden.By the embossing head and / or the embossing needle head is aligned so that the first sensor in a main working direction in the x-direction and / or y-direction in relation to the embossing needle leads, lags or lags behind, can be timely depending on requirements and workpiece surface changes in particular spatial Record history and correct accordingly. Furthermore, damage to the workpiece and the tool and a bad scratch embossing result can be avoided.

Mit der vorteilhaften Weiterbildung ist der erste Sensor vorzugsweise ein Näherungssensor oder ein Wegesensor, wobei der Wegesensor auf die Werkstückoberfläche aufgesetzt wird.With the advantageous development, the first sensor is preferably a proximity sensor or a displacement sensor, wherein the displacement sensor is placed on the workpiece surface.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird der Prägekopf und/oder der Prägenadelkopf so ausgerichtet, dass der erste Sensor auf die Werkstückoberfläche aufgesetzt wird und/oder in z-Richtung vor der Prägenadel die Werkstückoberfläche berührt oder berührungslos erfasst.In one development of the method, the embossing head and / or the embossing needle head are aligned such that the first sensor is placed on the workpiece surface and / or touches the workpiece surface in the z direction in front of the embossing needle or detects it without contact.

Hierdurch wird eine schnelle und zuverlässige Lageerfassung und Erfassung und Rückkopplung der Oberflächengegebenheiten für und während des Ritzprägeprozesses ermöglicht.This enables fast and reliable position detection and detection and feedback of surface conditions for and during the scribe embossing process.

Vorteilhaft ist der erste Sensor als Wegesensor so angeordnet, dass er in z-Richtung vor der Prägenadel die Oberfläche berührt und damit einen zuverlässigen Referenzwert für die Lage des Prägenadelkopfes ermöglicht, ohne die Lage der Prägenadel zu berücksichtigen und damit ohne die Oberfläche unkontrolliert mit der Prägenadel zu berühren.Advantageously, the first sensor is arranged as a path sensor so that it touches the surface in the z direction before the embossing needle and thus allows a reliable reference value for the position of the embossing needle head, without taking into account the position of the embossing needle and thus without the surface uncontrolled with the embossing needle to touch.

Indem die Verschiebung der Prägenadel in z-Richtung mittels eines Pneumatikzylinders erfolgt und dabei eine Druckkontrolle erfolgt, werden jegliche bei der Bewegung der Prägenadel auftretenden Hindernisse und somit auch die Werkstückoberfläche, welche durch die eintretende Hemmung des Pneumatikzylinderkolbens einen Druckanstieg im Pneumatikzylinder bewirken, erkannt, so dass die Lage der Prägenadel auf der Werkstückoberfläche in Verbindung mit dem zweiten Sensor als Zwischenschritt erfasst wird und die zu erreichende Prägetiefe danach eingestellt wird. Die Druckkontrolle erlaubt es zudem einen Referenzdruck zu erfassen, bevor die Prägenadel in die Werkstückoberfläche gedrückt wird und das Ritzprägen beginnt und um einen erforderlichen Arbeitsdruck zu erfassen und zu überwachen.By the displacement of the embossing needle in the z-direction by means of a pneumatic cylinder takes place while a pressure control, any occurring during the movement of the embossing needle obstacles and thus the workpiece surface, which cause by the entering inhibition of the pneumatic cylinder piston pressure increase in the pneumatic cylinder, so in that the position of the embossing needle on the workpiece surface in conjunction with the second sensor is detected as an intermediate step and the embossing depth to be achieved is subsequently set. The pressure control also allows to detect a reference pressure before the embossing needle into the workpiece surface is pressed and the scratch embossing begins and to detect and monitor a required working pressure.

Weiterhin wird mit einer Referenzmessung der Längenverschleiß der Prägenadel überwacht, da somit ein schleichender oder abrupter Verschleiß der Prägenadel erkannt wird.Furthermore, the length wear of the embossing needle is monitored with a reference measurement, since thus a creeping or abrupt wear of the embossing needle is detected.

Vorteilhaft erfolgt die Referenzmessung vor dem jeweiligen Ritzprägen durch das Aufsetzen der Prägenadel auf die Werkstückoberfläche. Damit lassen sich mittels der Messwerte der Sensoren Differenzen bilden, welche ausgehend von voreingestellten Referenzen sowie von bereits erfolgten Messwerten eine Aussage zum Verschleiß erlauben. Sofern ein kritischer Wert nicht erreicht wird, lässt sich die Lage der Prägenadel in z-Richtung für das zu erreichendes Ritzprägeergebnis entsprechend nachjustieren, da die Prägenadel immer erst auf die Werkstückoberfläche aufgesetzt wird, der Messwert erfasst wird und danach das Eindringen und Ritzprägen in der Werkstückoberfläche erfolgt.Advantageously, the reference measurement is carried out before the respective scratch embossing by placing the embossing needle on the workpiece surface. Thus, differences can be formed by means of the measured values of the sensors, which allow a statement to be made on the basis of preset references as well as of already performed measured values. If a critical value is not reached, the position of the embossing needle in the z direction can be readjusted accordingly for the score to be achieved, since the embossing needle is always first placed on the workpiece surface, the measured value is detected and then the penetration and scratch embossing in the workpiece surface he follows.

Besonders vorteilhaft erfolgt die Referenzmessung vor dem jeweiligen Ritzprägen durch das Aufsetzen der Prägenadel auf die Werkstückoberfläche, wobei ausgehend von einer Anfangslänge der Prägenadel Abweichungen durch Differenzbildung erfasst werden. Hierdurch wird erreicht, dass nach dem Einsetzen einer neuen Prägenadel oder bei Inbetriebnahme der Anordnung mit einer Prägenadel vor dem Ritzprägen der oder ein Anfangswert erfasst wird und danach vor jedem Ritzprägevorgang der Zwischenwert beim Aufsetzen der Prägenadel auf der Werkstückoberfläche erfasst wird und somit der Verschleiß oder ein Defekt regelmäßig überwacht und erkannt wird, noch bevor das Ritzprägen beginnt.Particularly advantageously, the reference measurement is carried out before the respective scratch embossing by placing the embossing needle on the workpiece surface, wherein, starting from an initial length of the embossing needle deviations are detected by subtraction. This ensures that after inserting a new embossing needle or commissioning the arrangement with an embossing needle before scratching the or an initial value is detected and then before each Ritzprägevorgang the intermediate value is recorded when placing the embossing needle on the workpiece surface and thus the wear or a Defect is regularly monitored and detected even before the scratch embossing begins.

Die Messwerte bzw. Erfassungswerte der Sensoren sowie die Messwerte des Druckes und die Positionen der Antriebe werden in einer Steuerung erfasst, welche die Bewegung bzw. Lage des Prägekopfes, des Prägenadelkopf sowie der Prägenadel steuert und überwacht.The measured values or acquisition values of the sensors as well as the measured values of the pressure and the positions of the drives are recorded in a controller which controls and monitors the movement or position of the embossing head, the embossing needle head and the embossing needle.

Bei der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens sind vorteilhaft am Prägenadelkopf zwei Sensoren angeordnet. Dabei steht ein erster Sensor mit der Werkstückoberfläche derart in Verbindung, dass dieser die Lage des Prägenadelkopfes relativ zur Werkstückoberfläche erfasst. Dabei berührt der erste Sensor die Werkstückoberfläche oder ist berührungsfrei ausgeführt. Der erste Sensor steht damit in einer Wirkverbindung zur Werkstückoberfläche. Ein zweiter Sensor steht mit der Prägenadel in Verbindung, wobei dieser die Lage der Prägenadel relativ zum Prägenadelkopf erfasst und damit in Wirkverbindung mit der Prägenadel steht. Eine direkte Verbindung ist, je nach Ausführung der Sensoren jeweils nicht erforderlich. Der Prägenadelkopf stellt damit einen Bezugspunkt für beide Sensoren dar, wobei beide Sensoren unabhängig voneinander die jeweiligen Lagen erfassen.In the arrangement for carrying out the method, two sensors are advantageously arranged on the embossing needle head. In this case, a first sensor is connected to the workpiece surface in such a way that it detects the position of the embossing needle head relative to the workpiece surface. The first sensor touches the workpiece surface or is non-contact. The first sensor is thus in operative connection to the workpiece surface. A second sensor is in communication with the embossing needle, which detects the position of the embossing needle relative to the embossing needle head and thus is in operative connection with the embossing needle. A direct connection is not required, depending on the design of the sensors. The embossing needle head thus represents a reference point for both sensors, wherein both sensors detect the respective positions independently of each other.

In einer Weiterbildung der Vorrichtung ist die Prägenadel an der Kolbenstange eines Pneumatikzylinders verbunden, wodurch die Bewegungen des Pneumatikzylinders unmittelbar auch an der Prägenadel erfolgt. Dabei kann die Prägenadel die Kolbenstange linear verlängern oder parallel zur Kolbenstange geführt und mit dieser quer verbunden sein.In a further development of the device, the embossing needle is connected to the piston rod of a pneumatic cylinder, whereby the movements of the pneumatic cylinder takes place directly on the embossing needle. The embossing needle can extend the piston rod linearly or guided parallel to the piston rod and connected transversely thereto.

Indem der zweite Sensor mit der Prägenadel oder Kolbenstange des Pneumatikzylinders oder mit einer Prägenadelaufnahme an der Kolbenstange in Verbindung steht oder verbunden ist, wird unabhängig von der jeweiligen Prägenadel deren Bewegung und Lage in z-Richtung erfasst. Dabei kommen Sensoren in Betracht, welche die Bewegung und Lage in Z-Richtung berührungsfrei oder fest gekoppelt erfassen.By the second sensor with the embossing needle or piston rod of the pneumatic cylinder or with an embossing needle recording on the piston rod is in communication or connected, regardless of the respective embossing needle whose movement and position in the z-direction is detected. In this case, sensors come into consideration, which detect the movement and position in the Z direction without contact or fixed coupled.

Vorteilhaft ist der erste Sensor ein Wegesensor und so angeordnet ist, dass er in einer Neutralstellung die Prägenadel in Richtung der Werkstückoberfläche überragt, wodurch gewährleistet ist, dass die Prägenadel nicht unkontrolliert auf die Werkstückoberfläche trifft, da zuvor die Ausgangslage des Prägenadelkopfes mit der Prägenadel durch den überragenden Sensor erfasst wurde und danach die Prägenadel den zulässigen, errechneten Weg in z-Richtung zur Werkstückoberfläche zurücklegt.Advantageously, the first sensor is a path sensor and is arranged so that it projects beyond the embossing needle in the direction of the workpiece surface in a neutral position, which ensures that the embossing needle does not uncontrollably on the workpiece surface, since previously the starting position of the embossing needle head with the embossing needle the protruding sensor was detected and then the embossing needle travels the permissible, calculated path in z-direction to the workpiece surface.

Indem der erste Sensor ein Abstandssensor oder Näherungssensor ist, lassen sich berührungslose Lageerfassung des Prägekopfes bzw. Prägenadelkopfes relativ zur Werkstückoberfläche erfassen und überwachen. Damit kann auch an weniger geeigneten oder unübersichtlichen Stellen oder auf engsten Raum die Lage zuverlässig ohne Auflagefläche erfasst und überwacht werden.By the first sensor is a distance sensor or proximity sensor, contactless position detection of the embossing head or embossing needle head relative to the workpiece surface can be detected and monitored. Thus, the situation can be reliably detected and monitored without support surface even in less suitable or confusing areas or in the tightest of spaces.

Vorteilhaft ist der erste Sensor in einer Hauptarbeitsrichtung in x-Richtung und/oder y-Richtung in Bezug zur Prägenadel in x-Richtung und/oder y-Richtung voreilend, nacheilend oder nebenhereilend angeordnet, wodurch je nach Material und dessen Veränderung unter dem Anpressdruck der Prägenadel, je nach Lage der Prägenadel zur Werkstückoberfläche und je nach räumlichen Verlauf der Werkstückoberfläche erreicht wird, dass eine Zerstörung der Prägenadel, des Werkzeugs, der Werkstückoberfläche sowie ein mangelhaftes Ritzprägen vermieden wird.Advantageously, the first sensor in a main working direction in the x-direction and / or y-direction with respect to the embossing needle in the x-direction and / or y-direction leading, lagging or nebenhereilend arranged whereby, depending on the material and its change under the contact pressure of Embossing needle, depending on the position of the embossing needle to the workpiece surface and depending on the spatial course of the workpiece surface is achieved that destruction of the embossing needle, the tool, the workpiece surface and a poor scratch embossing is avoided.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

  • Fig. 1 einen Prägekopf mit Prägenadelkopf sowie mit Antrieben und Führungsschienen,
  • Fig. 2 und 3 einen Prägenadelkopf mit Prägenadel und Sensoren in verschiedenen Ansichten.
Several embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below. Show it:
  • Fig. 1 an embossing head with embossing needle head and with drives and guide rails,
  • Fig. 2 and 3 an embossing needle head with embossing needle and sensors in different views.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung eines Zeichens in einer Werkstückoberfläche 1 durch Ritzprägen wird eine Prägenadel 2 in die zur Kennzeichnung vorgesehene Werkstückoberfläche 1 eindrückt und entlang der Werkstückoberfläche 1 bewegt, wobei in einem Prägekopf 3 ein Prägenadelkopf 4 mit der Prägenadel 2 in x-Richtung 10 und y-Richtung 11 verfahrbar und die Prägenadel 2 in z-Richtung 12 mittels eines Pneumatikzylinders 5 verschiebbar ist und die Lage des Prägenadelkopfes 4 zur Werkstückoberfläche 1 mittels eines ersten Sensors 6 und die Bewegung der Prägenadel 2 in z-Richtung mittels eines zweiten Sensors 7 erfasst wird. Anhand der Messwerte des ersten Sensors 6 werden die Lage des Prägenadelkopfes 4 relativ zur Werkstückoberfläche 2 und anhand der Messwerte des zweiten Sensors 7 die Lage der Prägenadel 2 relativ zum Prägenadelkopf 4 und durch Differenzbildung der Messwerte die Prägetiefe erfasst.In the method according to the invention for producing a mark in a workpiece surface 1 by scratch embossing, an embossing needle 2 is pressed into the workpiece surface 1 provided for marking and moved along the workpiece surface 1, wherein in a stamping head 3 a embossing needle head 4 with the embossing needle 2 in the x direction 10 and Y-direction 11 movable and the embossing needle 2 in the z-direction 12 by means of a pneumatic cylinder 5 is displaceable and the Position of the embossing needle head 4 to the workpiece surface 1 by means of a first sensor 6 and the movement of the embossing needle 2 in the z direction by means of a second sensor 7 is detected. Based on the measured values of the first sensor 6, the position of the embossing needle head 4 relative to the workpiece surface 2 and on the basis of the measured values of the second sensor 7, the position of the embossing needle 2 relative to the embossing needle head 4 and by subtracting the measured values, the embossing depth.

Um ein Zeichen 13 oder eine Reihe von Zeichen 13 als Schriftzug durch Ritzprägen zu erzeugen bzw. einzuritzen, wird der in Figur 1 dargestellte Prägekopf 3 zunächst ortsfest relativ zur Werkstückoberfläche positioniert. Durch Bewegungen des Antriebes in x-Richtung 10 und des Antriebes in y-Richtung 11, beispielsweise mittels Linearführungen, Spindeln und Servomotoren, wie dies Figur 1 dargestellt ist, wird der Prägenadelkopf 4 in eine Startposition gebracht.In order to generate a character 13 or a series of characters 13 as a lettering by scratch embossing, or is the purpose of the in FIG. 1 shown embossing head 3 initially positioned stationary relative to the workpiece surface. By movements of the drive in the x-direction 10 and the drive in the y-direction 11, for example by means of linear guides, spindles and servomotors, as this FIG. 1 is shown, the embossing needle head 4 is brought to a start position.

Durch eine CNC-Steuerung wird zur Erzeugung des oder der Zeichen 13 der Prägenadelkopf 4 bedarfsgerecht in x-Richtung 10 und y-Richtung 11 verfahren, wobei die Prägenadel 2 durch den Pneumatikzylinder 5 in die Werkstückoberfläche gedrückt wird.By means of a CNC control, the embossing needle head 4 is moved as required in the x-direction 10 and y-direction 11 in order to generate the character or characters 13, the embossing needle 2 being pressed into the workpiece surface by the pneumatic cylinder 5.

Der Pneumatikzylinder baut zunächst einen Referenzdruck auf, welcher durch konstruktiv geeignete Elemente, wie Brücken, Hebel oder durch einfache Verlängerungen sowie eine Prägennadelaufnahme 9 an der Kolbenstange 8 auf die Prägenadel 2 übertragen wird. Der Referenzdruck ist so eingestellt, dass die Prägenadel 2 die Werkstückoberfläche 1 in z-Richtung 12 berührt, ohne in diese einzudringen oder in diese zu drücken.The pneumatic cylinder first builds up a reference pressure, which is transmitted to the embossing needle 2 by structurally suitable elements, such as bridges, levers or by simple extensions and a embossing needle receptacle 9 on the piston rod 8. The reference pressure is set so that the embossing needle 2 touches the workpiece surface 1 in the z-direction 12 without penetrating or pressing into it.

Anschließend wird der Luftdruck auf den voreingestellten Arbeitsdruck erhöht, so dass die Diamantnadel in die Bauteiloberfläche eindringt bzw. in diese drückt und der Schriftzug wird durch die Verfahrung des Prägenadelkopfes 4 in x-Richtung 10 und y-Richtung 11 sowie das pneumatisch angeregte Ein- und Ausfahren der Diamantnadel in z-Richtung 12 innerhalb des Prägekopfes 3 eingeritzt. Wie in Figur 2 zu erkennen ist, kann die Prägenadel 2 im Prägenadelkopf 4 je nach Erreichbarkeit exzentrisch versetzt zum Pneumatikzylinder 5 angeordnet sein. Ebenso ist es vorgesehen, dass die Prägenadel 2 (nicht dargestellt) konzentrisch, verlängert oder über Kopf am oder mit dem Pneumatikzylinder 5 angeordnet ist.Subsequently, the air pressure is increased to the preset working pressure, so that the diamond needle penetrates into the component surface or presses in this and the lettering is by the passage of the embossing needle head 4 in the x-direction 10 and y-direction 11 and the pneumatically stimulated on and Extending the diamond needle in z-direction 12 scratched inside the embossing head 3. As in FIG. 2 can be seen, the embossing needle 2 may be arranged eccentrically offset in the embossing needle head 4 depending on accessibility to the pneumatic cylinder 5. Likewise, it is provided that the embossing needle 2 (not shown) is concentric, extended or arranged overhead on or with the pneumatic cylinder 5.

Die Eindringtiefe der Prägenadel 2 wird kontinuierlich durch den ersten Sensor 6 und den zweiten Sensor 7 überwacht, wobei der erste Sensor 6, wie in Figur 3 dargestellt, beispielsweise das Werkstück berührend ausgeführt ist. Eine weitere, nicht dargestellte Ausführung des ersten Sensors 6 ist ein berührungsloser Sensor als Näherungssensor. Zur besonderen Anordnungen des ersten Sensor 6 ist weiterhin von Bedeutung, dass der erste Sensor 6 relativ zur Hauptarbeitsrichtung der Prägenadel 2 in x-Richtung 10 und/oder y-Richtung 11 also in der x-y-Ebene voreilend, nacheilend oder nebenhereilend angeordnet ist. Entsprechend dazu ist der Prägekopfes 3 so anzuordnen, dass sich bei der Erzeugung des Zeichen oder Schriftzuges der erste Sensor 6 entsprechend der Hauptarbeitsrichtung vor, neben oder nach der Prägenadel 2 befindet. Je nach Material, Lage der Prägenadel 2 zur Werkstückoberfläche 1 und räumlichen Verlauf der Werkstückoberfläche 1 wird der erste Sensor 6 entsprechend angeordnet, um eine Zerstörung des der Prägenadel 2 , des Werkzeugs, der Werkstückoberfläche 1 oder eine minderwertige Erzeugung des oder der Zeichen 13 zu vermeiden.The penetration depth of the embossing needle 2 is continuously monitored by the first sensor 6 and the second sensor 7, wherein the first sensor 6, as in FIG. 3 represented, for example, the workpiece is made touching. Another, not shown embodiment of the first sensor 6 is a non-contact sensor as a proximity sensor. For particular arrangements of the first sensor 6, it is furthermore important that the first sensor 6 is arranged in the x-direction 10 and / or y-direction 11 relative to the main working direction of the embossing needle 2 in the xy-plane leading, trailing or side-hemming. Accordingly, the embossing head 3 is to be arranged so that the first sensor 6 according to the main working direction before, next to or after the embossing needle 2 is in the generation of the character or lettering. Depending on the material, the position of the embossing needle 2 to the workpiece surface 1 and spatial course of the workpiece surface 1, the first sensor 6 is arranged accordingly to avoid destruction of the embossing needle 2, the tool, the workpiece surface 1 or an inferior generation of the character or 13 ,

In Figur 3 ist dargestellt, dass beide Sensoren 6, 7 mit dem in Figur 2 dargestellten Prägenadelkopf 4 fest verbunden sind, wobei der erste Sensor 6 über die Nadelspitze der Prägenadel 2 hinausragt. Entsprechend misst der Sensor 6 als Abstandssensor den Abstand 14 zwischen Prägenadelkopf 4 und Werkstückoberfläche 1, wobei der erste Sensor 6 dabei die Werkstückoberfläche 1 in z-Richtung 12 vor der Prägenadel 2 berührt und der zweite Sensor 7 den Abstand 15 zwischen Prägenadelkopf 4 und Spitze der Prägenadel 2. Aus der Differenz der beiden Messwerte ergibt sich die Eindringtiefe der Prägenadel 2 in die Werkstückoberfläche 1.In FIG. 3 is shown that both sensors 6, 7 with the in FIG. 2 embossing needle head 4 are firmly connected, wherein the first sensor 6 projects beyond the needle tip of the embossing needle 2. Accordingly, the sensor 6 measures as a distance sensor the distance 14 between embossing needle head 4 and the workpiece surface 1, the first sensor 6 touches the workpiece surface 1 in the z-direction 12 in front of the embossing needle 2 and the second sensor 7, the distance 15 between embossing needle head 4 and tip of Embossing needle 2. The difference between the two measured values gives the penetration depth the embossing needle 2 in the workpiece surface. 1

Bei Erreichen des Referenzdruckes vor der Messung wird vor dem jeweiligen Ritzprägen durch das Aufsetzen der Prägenadel 2 auf die Werkstückoberfläche 1 die aktuelle Nadellänge bestimmt. Durch den Vergleich mit historischen Messwerten werden so Rückschlüsse auf den Verschleiß der Prägenadel 2 gezogen.Upon reaching the reference pressure before the measurement, the current needle length is determined before the respective Ritz embossing by placing the embossing needle 2 on the workpiece surface 1. As a result of the comparison with historical measured values, conclusions about the wear of the embossing needle 2 are drawn.

Die jeweiligen Sensordaten sowie Druckwerte des Pneumatikzylinders und sowie die Positionen der Antriebe 10, 11 werden in der Steuerung erfasst. Anhand der Sensordaten sowie der Druckwerte erfolgt die Steuerung der Bewegungen des Prägekopf 3, des Prägenadelkopf 4 sowie der Prägenadel 2 für eine ordnungsgemäße Ritzprägung.The respective sensor data and pressure values of the pneumatic cylinder and the positions of the drives 10, 11 are detected in the controller. Based on the sensor data and the pressure values, the control of the movements of the embossing head 3, the embossing needle head 4 and the embossing needle 2 takes place for a proper scratch embossing.

Zusammenstellung der BezugszeichenCompilation of the reference numerals

  1. 1 - Werkstückoberfläche1 - workpiece surface
  2. 2 - Prägenadel2 - embossing needle
  3. 3 - Prägekopf3 - embossing head
  4. 4 - Prägenadelkopf4 - Embossing needle head
  5. 5 - Pneumatikzylinder5 - pneumatic cylinder
  6. 6 - erster Sensor6 - first sensor
  7. 7 - zweiter Sensor7 - second sensor
  8. 8 - Kolbenstange8 - piston rod
  9. 9 - Prägenadelaufnahme9 - Embossing needle holder
  10. 10 - x-Richtung, Antrieb in x-Richtung10 - x-direction, drive in x-direction
  11. 11 - y-Richtung, Antrieb in y-Richtung11 - y direction, drive in y direction
  12. 12 - z-Richtung12 - z direction
  13. 13 - Zeichen13 - characters
  14. 14 - Abstand14 - distance
  15. 15 - Abstand15 - distance

Claims (13)

Verfahren zur Erzeugung eines Zeichens (13) in einer Werkstückoberfläche (1) durch Ritzprägen, indem eine Prägenadel (2) in die zur Kennzeichnung vorgesehene Werkstückoberfläche (1) eindrückt und entlang der Werkstückoberfläche (1) bewegt wird, wobei in einem Prägekopf (3) ein Prägenadelkopf (4) mit der Prägenadel (2) in x-Richtung (10) und y-Richtung (11) verfahrbar ist und dass die Prägenadel (2) in z-Richtung (12) mittels eines Pneumatikzylinders (5) verschiebbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lage des Prägenadelkopfes (4) zur Werkstückoberfläche (1) mittels eines ersten Sensors (6) erfasst wird und dass die Bewegung der Prägenadel (2) in z-Richtung mittels eines zweiten Sensors (7) erfasst wird und dass anhand der Messwerte des ersten Sensors (6) die Lage des Prägenadelkopfes (4) relativ zur Werkstückoberfläche (1) und anhand der Messwerte des zweiten Sensors (7) die Lage der Prägenadel (2) relativ zum Prägenadelkopf (4) und durch Differenzbildung der Messwerte die Prägetiefe erfasst werden.Method for producing a mark (13) in a workpiece surface (1) by scratch embossing by pressing an embossing needle (2) into the workpiece surface (1) provided for marking and moving it along the workpiece surface (1), wherein in an embossing head (3) a embossing needle head (4) with the embossing needle (2) in the x-direction (10) and y-direction (11) is movable and that the embossing needle (2) in the z-direction (12) by means of a pneumatic cylinder (5) is displaceable,
characterized,
that the position of the embossing needle head (4) to the workpiece surface (1) by means of a first sensor (6) is detected and that the movement of the embossing needle (2) in the z-direction by means of a second sensor (7) is detected and that on the basis of the measured values of the position of the embossing needle head (4) relative to the workpiece surface (1) and the position of the embossing needle (2) relative to the embossing needle head (4) are detected on the basis of the measured values of the second sensor (7) and the embossing depth is determined by subtracting the measured values , Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Prägekopf (3) und/oder der Prägenadelkopf (4) so ausgerichtet wird, dass der erste Sensor (6) in einer Hauptarbeitsrichtung in x-Richtung (10) und/oder y-Richtung (11) in Bezug zur Prägenadel (2) voreilt, nebenhereilt oder nacheilt.Method according to claim 1,
characterized,
in that the embossing head (3) and / or the embossing needle head (4) are aligned such that the first sensor (6) moves in a main working direction in the x-direction (10) and / or y-direction (11) with respect to the embossing needle (2 ) leads, hurries or hurries. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Prägekopf (3) und/oder der Prägenadelkopf (4) so ausgerichtet wird, dass der erste Sensor (6) auf die Werkstückoberfläche (1) aufgesetzt wird und/oder in z-Richtung vor der Prägenadel (2) die Werkstückoberfläche (1) berührt oder berührungslos erfasst.Process according to claims 1 and 2,
characterized,
that the embossing head (3) and / or the embossing needle head (4) is aligned such that the first sensor (6) is placed on the workpiece surface (1) and / or in the z direction in front of the embossing needle (2) the workpiece surface (1 ) touched or detected without contact. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei der Verschiebung der Prägenadel (2) mittels des Pneumatikzylinders (5) in z-Richtung eine Druckkontrolle erfolgt.Method according to one of the preceding claims,
characterized,
that during the displacement of the embossing needle (2) by means of the pneumatic cylinder (5) in the z-direction, a pressure control takes place. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet,
dass mittels einer Referenzmessung der Längenverschleiß der Prägenadel (2) überwacht wird.Method according to one of the preceding claims,
characterized,
that the length wear of the embossing needle (2) is monitored by means of a reference measurement. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Referenzmessung vor dem jeweiligen Ritzprägen durch das Aufsetzen der Prägenadel (2) auf die Werkstückoberfläche (1) erfolgt.Method according to one of the preceding claims,
characterized,
in that the reference measurement takes place prior to the respective scratch embossing by placing the embossing needle (2) on the workpiece surface (1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Referenzmessung vor dem jeweiligen Ritzprägen durch das Aufsetzen der Prägenadel (2) auf die Werkstückoberfläche (1) erfolgt, wobei ausgehend von einer Anfangslänge der Prägenadel (1) Abweichungen durch Differenzbildung erfasst werden.Method according to one of the preceding claims,
characterized,
in that the reference measurement takes place prior to the respective scratch embossing by placing the embossing needle (2) on the workpiece surface (1), deviations being detected by subtraction, starting from an initial length of the embossing needle (1). Anordnung zur Erzeugung eines Zeichens (13) in einer Werkstückoberfläche (1) durch Ritzprägen, indem eine Prägenadel (2) in die zur Kennzeichnung vorgesehene Werkstückoberfläche (1) eindrückt und entlang der Werkstückoberfläche (1) bewegt wird, wobei in einem Prägekopf (3) ein Prägenadelkopf (4) mit der Prägenadel (2) in x-Richtung (10) und y-Richtung (11) verfahrbar ist und dass die Prägenadel (2) mittels eines Pneumatikzylinders (5) in z-Richtung verschiebbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass am Prägenadelkopf (4) zwei Sensoren (6, 7) angeordnet sind, wobei ein erster Sensor (6) mit der Werkstückoberfläche (1) in Wirkverbindung steht und ein zweiter Sensor (7) mit der Prägenadel (2) in Wirkverbindung steht.Arrangement for producing a mark (13) in a workpiece surface (1) by scratch embossing by pressing an embossing needle (2) into the workpiece surface (1) provided for marking and moving it along the workpiece surface (1), wherein in an embossing head (3) a embossing needle head (4) with the embossing needle (2) in the x-direction (10) and y-direction (11) is movable and that the embossing needle (2) by means of a pneumatic cylinder (5) is displaceable in the z-direction,
characterized,
in that two sensors (6, 7) are arranged on the embossing needle head (4), wherein a first sensor (6) with the workpiece surface (1) is in operative connection and a second sensor (7) with the embossing needle (2) is in operative connection. Anordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Prägenadel (2) mit der Kolbenstange des Pneumatikzylinders verbunden ist.Arrangement according to claim 8,
characterized,
that the embossing needle (2) is connected to the piston rod of the pneumatic cylinder. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet,
dass der zweite Sensor (7) mit der Prägenadel (2) oder Kolbenstange (8) des Pneumatikzylinders (5) oder mit einer Prägenadelaufnahme (9) an der Kolbenstange (8) in Verbindung steht oder verbunden ist.Arrangement according to one of the preceding claims 8 and 9, characterized
in that the second sensor (7) is connected or connected to the embossing needle (2) or piston rod (8) of the pneumatic cylinder (5) or to an embossing needle receptacle (9) on the piston rod (8). Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Sensor (6) ein Wegesensor ist und so angeordnet ist, dass er in einer Neutralstellung die Prägenadel (2) in Richtung der Werkstückoberfläche (1) überragt.Arrangement according to one of the preceding claims 8 to 10,
characterized,
that the first sensor (6) is a directional sensor and is arranged so as the marking pin in a neutral position (2) in the direction of the workpiece surface overhangs (1). Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Sensor (6) ein Abstandssensor oder Näherungssensor ist.Arrangement according to one of the preceding claims 8 to 11,
characterized,
that the first sensor (6) is a distance sensor or proximity sensor. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Sensor (6) in einer Hauptarbeitsrichtung in x-Richtung (10) und/oder y-Richtung (11) in Bezug zur Prägenadel (2) in x-Richtung (10) und/oder y-Richtung (11) voreilend, nacheilend oder nebenhereilend angeordnet ist.Arrangement according to one of the preceding claims 8 to 11,
characterized,
in that the first sensor (6) leads in a main working direction in the x-direction (10) and / or y-direction (11) with respect to the embossing needle (2) in the x-direction (10) and / or y-direction (11) , is arranged lagging or nebenhereilend.
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