DE29823331U1 - Vorrichtung zur Erzeugung einer Kennzeichnung - Google Patents
Vorrichtung zur Erzeugung einer KennzeichnungInfo
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Description
Gerhard Flemming 19. Januar 1999
& Hermann Pehrsson GmbH 10969 Berlin
16 Seiten Beschreibung A Seiten mit 11 Ansprüchen 1 Seite Zusammenfassung
6 Seiten Zeichnungen
FB8277 - 2 -
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kennzeichnen von tiefziehfähigen Blechen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 und ein Werkzeug sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der DE 2 97 05 745 Ul der Anmelderin ist eine Vorrichtung
zur Erzeugung einer fälschungssicheren Kennzeichnung im Oberflächenbereich eines Bleches mittels eines nadeiförmigen
Werkzeugs bekannt. Dieses wird mittels einer mehrere Freiheitsgrade aufweisenden Positioniervorrichtung relativ
zur Werkstückoberfläche bewegt, wobei das Blech in einer ein Ausweichen gegenüber dem Werkzeug verhindernden Blech-
haltevorrichtung qehaltert ist.
Die in die Werkstückoberfläche eindringende Werkzeugspitze
des Druckumformwerkzeugs, die mindestens im Eindringbereich massiv ist, ist als zweistufiger Kegel mit einem Spitzenwinkel
von 160° ausgebildet. Für den sich anschließenden kegelstumpfförmigen Bereich ist ein Konuswinkel von 100°
vorgesehen. Die Spitze des Werkzeugs besteht aus einer Hartmetall-Legierung.
Beim Einsatz der bekannten Vorrichtung zum Kennzeichnen eines eine dünne Beschichtung aufweisendes Bleches, insbesondere
eines geformten Stahlblechs mit einer dünnen metallischen Korrosionsschutzschicht - speziell eines verzinkten
Bleches - , hat sich herausgestellt, daß die erhaltenen Kennzeichnungen höheren Qualitätsansprüchen, speziell hinsichtlich
der Konturenschärfe, nicht gerecht werden. Unter bestimmten Umständen können auch Beschädigungen bzw. partielle
Zerstörungen der Beschichtung auftreten.
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Eine Beschädigung der Beschichtung wird nach Untersuchungen der Erfinder offenbar dadurch bewirkt, daß bei Anwendung
der bekannten Vorrichtung auf die Oberflächenschicht unzulässig hohe Reibkräfte und hieraus resultierende Zug- und
Scherspannungen auftreten. Die Oberflächenbeschichtung wird hierdurch aufgerissen und partiell abgetragen. An der Werkzeugspitze
treten zudem Werkstoffkaitaufschweißungen auf, durch die einerseits die Qualität der Kennzeichnung herabgesetzt
und die Wahrscheinlichkeit für eine Beschädigung der Oberflächenschicht weiter erhöht und andererseits die
Standzeit des Werkzeugs verringert wird.
DerErfindungliegt deshalb die Auf gäbe'"'zugrunde, """eine" Vorrichtung
der eingangs genannten Gattung und ein Werkzeug anzugeben, die die Erzeugung einer konturenscharfen Kennzeichnung
auf einem beschichteten Blech ohne Beschädigung der Beschichtung erlauben.
Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Werkzeugs durch
die in den Ansprüchen 3 bzw. 7 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, daß bei der Kennzeichnung der Oberfläche eines beschichteten Bleches
mit einem massiven Werkzeug eine scharfe Kontur erzielt und dennoch eine Beschädigung der Oberflächenschicht vermieden
werden kann, wenn durch eine geeignete Ausbildung und Art der Einwirkung des Werkzeuges ein tiefziehartiger ümformvorgang
realisiert wird und die im wesentlichen tangential zur Blechoberfläche wirkenden Reibkräfte und daraus resultierden
Zugspannungen und Scherwirkungen begrenzt werden.
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Das Blech wird in einer Blechhaltevorrichtung insbesondere derart gehaltert, daß aus seiner Form- und Materialelastizität
und einer wahlweise vorgegebenen Elastizität der Halterung selbst eine dem Eindringen und der Verschiebung des
Druckumformwerkzeuges entgegenwirkende Gegendruckkraft mit vorbestimmter Normal- und Tangentialkomponente resultiert.
Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine Überschreitung der Schichtbindungkräfte auch bei Auftreten von Kraftspitzen
beim Werkzeugvorschub (etwa bei Richtungswechseln mit sehr kleinen Radien usw.) verhindert.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung wird bei der Kennzeichnung eines beschichteten Bleches ein derart ausgebildetes Druckumformwerkzeug
eingesetzt, daß die Kennzeichnung mit einem nahezu ideal tiefziehähnlichen Umformvorgang erfolgt, bei dem der
die Beschichtung bildende Werkstoff ausschließlich plastisch verformt und dabei zumindest in Teilbereichen verdichtet
wird. Um zu sichern, daß bei der vorschub- und andruckbedingten Scher- und Stauchbelastung der zu kennzeichnenden
Blechoberfläche eine spanende Verformung vermieden wird, ist der Gleitreibungskoeffizient zwischen der Werkzeugspitze
und der Blechoberfläche unterhalb einer für die konkreten Materialeigenschaften des Bleches zu bestimmenden
Grenze zu halten.
Die vorgeschlagene Vorrichtung ist insbesondere bei Blechen oder Blechformteilen günstig, welche aus Gründen des Korrosionsschutzes
eine relativ dünne Beschichtung, etwa aus Zink, tragen, bei deren Beschädigung eine Ausbildung lokaler
Korrosionsnester unvermeidlich ist.
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Eine eingesetzte Blechhaltevorrichtung ermöglicht es, dem zu kennzeichnenden Blechformteil eine Gegenkraft aufzuprägen,
die der Krafteinleitung von dem Druckumformwerkzeug auf die Blechoberfläche entgegenwirkt. Der Kraftfluß wird
von der Positioniervorrichtung der Druckumformwerkzeuge über das Blechformteil und die Blechhaltevorrichtung entweder
über ein Gestell oder über ein Fundament geschlossen. Wird der Kraftfluß über ein Gestell geschlossen, so ist
vorzugsweise eine bauliche Verbindung zwischen der Blechhaltevorrichtung
und dem Druckumformwerkzeug vorhanden. Wird dagegen der Kraftfluß über das Fundament geschlossen,
so ist eine vollständige oder teilweise bauliche Trennung zwischen der Blechhaltevorrichtung und dem Druckumformwerkzeug
denkbar.
Durch den vom Druckumformwerkzeug im Oberflächenbereich des
beschichteten Blechformteils erzeugten mehrachsigen Spannungszustand
kommt es zu Stauch- und definierten Schervorgängen im Blechwerkstoff, was zu einer sichtbaren plastischen
Verformung in Form eines kraterförmigen Eindrucks führt, welcher durch eine xy-Bewegung parallel zur Werkstückoberfläche
zu einer rillenförmigen Vertiefung mit seitlichen Werkstoffaufwerfungen ausgeformt wird.
Die Spannungen im Kontaktbereich von Druckumformwerkzeug und Blechformteil führen zu Gefügeverzerrungen im Grundwerkstoff
des Bleches unterhalb der sichtbaren plastischen Verformungszone und ermöglichen damit den Nachweis einer
Kennzeichnung auch, falls diese durch eine werkstoffabtragende Bearbeitung des gekennzeichenden Bereichs oberflächlich
entfernt worden ist.
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Das erfindungsgemäß eingesetzte Druckumformwerkzeug weist eine in die Oberfläche des Bleches eindringende polierte
Werkzeugspitze auf, die mindestens im Eindringbereich massiv und einteilig und als zweistufiger Kegel mit einem
kreiskegligen Endbereich ausgebildet ist, an den sich ein kegelstumpfförmiger Abschnitt anschließt. Insbesondere für
die Bearbeitung beschichteter, speziell verzinkter, Bleche wird ein Spitzenwinkel des Kreiskegels von 115 bis 120°
bzw. ein Verhältnis dieses Winkels zum Konuswinkel des Kegelstumpfs
im Bereich zwischen 1,0 und 1,3 vorgeschlagen.
Es wurde festgestellt, daß durch die vorgenannte Geometrie der Werkzeugspitze und deren im wesentlichen glatte, einen
geringen Reibungskoeffizienten aufweisende Oberfläche gesichert ist, daß die Werkzeugspitze bei Einhaltung anwendungsspezifisch
vorgegebener Ändruckkräfte und Vorschubgeschwindigkeiten an der Beschichtung eines Blechformteils
nicht spanend wirksam ist, wenn das Werkzeug in x- und/oder y-Richtung auf der Oberfläche des Blechformteils bewegt
wird. Dadurch bleibt die Beschichtung im Bereich der Kennzeichnung durchgehend unbeschädigt. Sie wird lediglich bei
plastischer Verformung verdichtet und überträgt die von der Werkzeugspitze ausgehenden Kraft auf das zu kennzeichnende
Formteil.
Aufgrund des rotationssymmetrischen Aufbaus der Werkzeugspitze ist es in vorteilhafter Weise auch nicht erforderlich,
das Werkzeug während der Kennzeichnung des Blechformteils entsprechend der x-y-Bewegungsrichtung des
Druckumformwerkzeugs zu drehen.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform weist die Werkzeugspitze eine Oberfläche auf, welche unter Verwendung
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einer feinkörnigen Schleifpaste poliert worden ist. Die für
die Werkzeugspitze vorgesehene polierte Oberfläche weist eine Rauhtiefe von R <
0,1 &mgr;&idiagr;&eegr;, bevorzugt von R = 0,08, auf.
Die Auswahl des Werkstoffs für die Werkzeugspitze richtet sich nach den Festigkeitseigenschaften des Bleches im Oberflächenbereich,
da mit der Erfindung auch beschichtete Werkstücke gekennzeichnet werden können, deren Grundwerkstoff
über andere Werkstoffeigenschaften verfügt als deren Beschichtung. Die Erfindung schließt, je nach Einsatzgebiet
der Vorrichtung, beschichtete und unbeschichtete Werkzeugspitzen aus hochlegierten Werkzeugstählen, aus Hartmetallen,
aus Cermets aus keramischen Werkstoffen, aus kubisch kristallinen Bornitrid (CBN) und aus Diamant mit ein.
In einer vorteilhaften Ausführung ist als Werkstoff für die
Werkzeugspitze eine Hartmetall-Legierung vorgesehen. Als Hartmetalle werden eisenfreie, auf pulvermetallurgischen
Weg durch Sintern hergestellte Verbundwerkstoffe bezeichnet, welche Metallkarbide aufweisen, die als Hartstoffpartikel
in einer Matrix weicheren Bindemetalls eingelagert sind. Dadurch besitzt der Werkzeugwerkstoff - unter der
Voraussetzung, daß die Spitze poliert ist - ein für die Bearbeitungsaufgabe günstiges Eigenschaftsprofil.
Die Vorrichtung weist eine mehrere Freiheitsgrade aufweisende Positioniervorrichtung und eine das Blechformteil gegen
ein Ausweichen gegenüber dem Druckumformwerkzeug absichernde Blechhaltevorrichtung auf. Die Positioniervorrichtung
realisiert die Relativbewegungen zwischen den Wirkpartnern Druckumformwerkzeug und Blechformteil in an sich
bekannter Weise durch rotatorische und/oder translatorische Bewegungen. Als Wirkbewegung wird die Relativbewegung wäh-
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rend des Kontaktes bzw. Eingriffes der Wirkpartner bezeichnet .
Die Positioniervorrichtung verfügt vorzugsweise über mindestens drei Freiheitsgrade, um die Relativbewegungen normal
(z-Richtung) und parallel (x- und y-Richtung) zur Oberfläche des Blechformteils zu realisieren. Es ist aber häufig
vorteilhaft, dem Druckumformwerkzeug mehr als drei Freiheitsgrade zur Verfügung zu stellen. Ein Ausrichten der
Werkzeugachse gegenüber dem Normalenvektor am Arbeitspunkt auf einer gekrümmten Blechoberfläche erfordert vorzugsweise
ein Kippen des Druckumforrtiwerkzeugs um die x- und/oder y-Achse und u.U. eine Feinsteuerung der Vorschubgeschwindigkeit,
um ein (auch nur kurzzeitiges) Überschreiten der zulässigen Reibungskräfte zu verhindern.
Insgesamt beschränkt die Erfindung die Wirk- und Positionierbewegungen
nicht auf Bewegungen des Druckumformwerkzeugs allein, sondern es sind Ausführungen möglich, bei denen
einer oder mehrere Freiheitsgrade durch Bewegungen des Blechformteils realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Steuereinheit auf, welche die Eingaben eines Anwenders - darunter insbesondere
Materialparameter des Blech-Beschichtung-Verbundes - für eine Steuerung der Positioniervorrichtung verwendet
und somit die Geschwindigkeit und die Position der Werkzeugspitze relativ zum Blechformteil steuert.
Die bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht eine in Form und/oder Größe des Blechformteils angepaßte Blechhaltevorrichtung
vor, die ein vorgegebene Toleranzen überschreitendes Ausweichen des Blechformteils gegenüber dem Druckum-
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formwerkzeug verhindern und dennoch ein gewisse Elastizität gewährleisten soll. Die Blechhaltevorrichtung ermöglicht es
dem Blechformteil, eine Gegenkraft aufzubringen, die der Krafteinwirkung des Druckumformwerkzeug auf die Oberfläche
des Blechformteils entgegengesetzt ist. Der Kraftfluß wird von der Positioniervorrichtung über das Druckumformwerkzeug,
das Blechforinteil und die Blechhaltevorrichtung entweder
über ein Gestell oder über ein Fundament geschlossen. Wird der Kraftfluß über ein Gestell geschlossen, so ist
vorzugsweise eine bauliche Verbindung zwischen der Blechhaltevorrichtung und dem Druckumformwerkzeug vorhanden.
Wird dagegen der Kraftfluß über das Fundament geschlossen, so ist eine vollständige oder teilweise bauliche Trennung
zwischen der Blechhaltevorrichtung und dem Druckumformwerkzeug denkbar.
In einer weiterbildenden Variante der Erfindung wird die Gewichtskraft der Vorrichtung verwendet, um eine reib-
und/oder formschlüssige Verbindung zwischen der Blechhaltevorrichtung und dem Blechformteil herzustellen. Die Masse
der Vorrichtung ist so dimensioniert, daß bei dem Absetzen der Vorrichtung auf die zu markierende Stelle des Blechformteils
ein Kraftfluß über das Gestell möglich wird.
In einer weiterführenden Ausführungsform der Erfindung ermöglicht eine Handhabungsvorrichtung, die vorzugsweise über
mehrere Freiheitsgrade verfügt, Relativbewegungen zwischen dem Druckumformwerkzeug und dem Blechformteil, die der Heranführung
des Druckumformwerkzeugs an den zu kennzeichenden Oberflächenbereich des Blechformteils dienen. Die Vorteile
einer Handhabungsvorrichtung liegen in einer flexiblen und automatisierten Werkstückkennzeichnung. Der Einsatz einer
Handhabungsvorrichtung beschränkt sich dabei nicht nur auf
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ein Positionieren des Druckumformwerkzeugs relativ zum fixierten
Blechformteil, die Erfindung schließt auch weiterführenden Varianten mit ein, bei denen mit Hilfe einer
Handhabungsvorrichtung das Blechformteil bewegt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Erfindung für die Positioniervorrichtung Antriebe und Motorachsen
auf, wobei für die Antriebe vorzugsweise Dreiphasenschrittmotoren verwendet werden, die mittels eines Zahnriemenantriebs
mit den ihnen zugeordneten Motorachsen gekoppelt sind. Die Positioniervorrichtungen, welche mit Schrittmotoren
arbeiten, haben den Vorteil, daß sie ohne ein zusätzliches Wegmeßsystem und die damit verbundene Signalrückführung
betrieben werden können, da ein Schrittmotor bekanntermaßen zugleich Motor und Meßmittel ist. Ein Dreiphasenschrittmotor
hat gegenüber einem Zweiphasenschrittmotor den Vorteil einer höheren Winkelauflösung und damit einer höheren
Positioniergenauigkeit. Zahnriemen haben den Vorteil, daß sie eine formschlüssige Bewegungsübertragung wartungsfrei
und ohne Schlupf gewährleisten und sich deshalb bevorzugt für phasentreue Übertragungen eignen. Die Erfindung
beschränkt sich jedoch nicht nur auf den beschriebenen Antrieb der Positioniervorrichtung, sondern schließt auch
Achsmotoren andere Bauart mit ein.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind im übrigen in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend
zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Es zeigen:
Figur 1 als bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ein
Tischgerät zur Kennzeichnung eines beschichteten Bleches,
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Figur 2 ein Druckumformwerkzeug zur Kennzeichnung eines beschichteten Bleches,
Figur 3 eine Werkzeugspitze des in Figur 2 dargestellten Druckumformwerkzeugs im Detail,
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Umformvorgangs
mittels des in Figur 2 und Figur 3 dargestellten Druckumformwerkzeugs,
Figur 5 eine weiterbildende Ausführungsform der Erfindung,
bei der ein zu kennzeichnendes Blech mittels einer als zweiarmiger Greifer ausgeführten Blechhaltevorrichtung
gehalten wird,
Figur 6 eine weiterbildende Ausführungsform der Erfindung, bei der ein zu kennzeichnendes Blech mittels einer
Handhabungsvorrichtung gegenüber einem Fundament fixiert wird, sowie
Figur 7 eine weiterbildende Ausführungsform der Erfindung, bei der ein zu kennzeichnendes Blech mittels einer
baulich vom Druckumformwerkzeug getrennten Blechhaltevorrichtung gegenüber einem Fundament fixiert wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird anhand der Figuren
näher erläutert.
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung dient der Erzeugung einer fälschungssicheren Kennzeichnung im Oberflächenbereich
eines eine dünne Beschichtung tragenden Blechs 1 mittels
eines Druckumformwerkzeugs 2. Das Druckumformwerkzeug 2, das detailliert in Figur 2 dargestellt ist, hat einen
zylindrischen Grundkörper mit jeweils einer Werkzeugspitze
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3 , 3' an den Enden, welche als Detail Z der Figur 2 in Figur 3 dargestellt ist.
Es sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei Werkzeugspitzen 3, 3' vorgesehen, damit bei einem Verschleiß oder bei Änderung
der Kennzeichnungsgeometrie ein schneller Wechsel zwischen den beiden Werkzeugspitzen 3, 3' möglich ist. Zur
Vereinfachung wird im folgenden nur Bezug auf die Werkzeugspitze 3 genommen. Die Werkzeugspitze 3 ist massiv und
einteilig ausgeführt und hat die Form eines zweistufigen Kegels, womit hier ein zusammengesetzter geometrischer Körper
aus einem geradem Kreiskegel 3.1 und einen geradem Kreiskegelstumpf 3.2 mit unterschiedlichen Spitzenwinkeln
zu verstehen ist.
Die Schnittfläche des Kreiskegelstumpfes 3.2 stimmt mit der
Grundfläche des Kreiskegels 3.1 überein und weist bei einer Schaftstärke von 8 mm einen Durchmesser von 0,6 mm auf. Für
den Spitzenwinkel des Kreiskegels 3.1 ist ein Wert von 120°, für den Konuswinkel des Kreiskegelstumpfes 3.2 ein
Wert von 100° vorgesehen. Der zweistufige Kegel weist eine polierte Oberfläche 3.3 auf. Die Polierung wird unter Verwendung
einer Schleifpaste geringer Körnung hergestellt, wobei die Rauhtiefe R einen Wert
< 0,1 &mgr;&tgr;&eegr; aufweist.
Durch ein solches Werkzeug erfolgt die Kennzeichnung mit einem tief ziehähnlichen Umformvorgang, bei dem der die Beschichtung
bildende Werkstoff ausschließlich plastisch verformt und dabei zumindest in Teilbereichen verdichtet wird.
Die Polierung sichert einen sehr kleinen Reibungskoeffizienten zwischen der Werkzeugspitze und der zu kennzeichnenden
Blechoberfläche, so daß bei der umformungsbedingten
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Scher- und Stauchbelastung an dem Beschichtungsmaterial eine spangebende Verformung vermieden wird.
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung verfügt über eine der Form des Bleches 1 angepaßte Blechhaltevorrichtung, die
das Blech 1 durch eine Krafteinwirkung gegenüber einem Fundament 5 in der gezeigten Position hält. Das Blech 1 wird
bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Blechhaltevorrichtung durch ein Winkelstück 4.1, einen Auflagekörper
4.2 und durch einen hydraulisch betriebenen Stempel 4.3 mittels Form- und Reibschluß an einem Ausweichen gegenüber
dem Druckumformwerkzeug 2 gehindert. Der Formschluß, der bereits einen Teil der Freiheitsgrade des Bleches 1
einschränkt, erfolgt durch das der Form des Bleches angepaßte Winkelstück 4.1, während durch den hydraulisch betriebenen
Stempel 4.3 über eine Krafteinwirkung ein Reibschluß erfolgt. Zur Blechhaltevorrichtung zählen in diesem
Fall der Stempel 4.3, das Winkelstück 4.1 und der Auflagekörper 4.2.
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung verfügt über eine Positioniervorrichtung, die mittels translatorischer Verschiebungen
parallel zu den Achsen eines rechtwinkligen räumlichen kartesischen Koordinatensystems die räumliche
Position und die Bewegung des Druckumformwerkzeugs 2 relativ zu dem fixierten Blech 1 festlegt. Die Positioniervorrichtung
verfügt über drei Verschiebeschlitten 6, 7, 8, die über entsprechende Schlittenführungen und Antriebe gemäß
den von einer als Bedienrechner ausgeführten Steuereinheit 9 gelieferten Signale bewegt werden. Die Steuereinheit
steuert die Positioniervorrichtung mittels der vom Anwender eingegebenen Daten (insbesondere Daten zur zulässigen Vorschubgeschwindigkeit)
und mittels eines Näherungssensors,
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der den Abstand der Werkzeugspitze 3 von der Oberfläche des Bleches 1 bestimmt. Das Signal des Sensors ergibt sich aus
einer elektrischen Kapazität zwischen der Werkzeugspitze 3 und dem Blechteil 1.
In Figur 4 sind die Umformungen in der Beschichtung 1.1 und die Gefügeverzerrungen 10 in dem Blechwerkstoff 1.2 bei einem
beschichteten Stahlblech 1, welche bei einer Kennzeichnung mit der in Figur 2 und 3 dargestellten Werkzeugspitze
3 entstehen, schematisch dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, daß die Beschichtung 1.1 lediglich plastisch und
dadurch zerstörungsfrei verformt worden ist. Gleichzeitig erstreckt sich die Gefügeverzerrung 10 in dem Trägermaterial
1.2 bis unterhalb der sichtbaren Umformung im Oberflächenbereich. Dadurch kann die Kennzeichnung auch dann fälschungssicher
nachgewiesen werden, wenn diese durch spanende Bearbeitung des Kennzeichnungsbereiches entfernt worden
ist.
In Figur 5 ist eine Ausführung dargestellt, bei der ein beschichtetes
Blechteil 11 mittels einer als zweiarmiger Greifer ausgeführten Blechhaltevorrichtung 12.1, 12.2 gegenüber
einem Gestell 13 der Vorrichtung ohne Verwendung eines die Rückseite der Bearbeitungsfläche stützenden Gegenhalters
fixiert wird. Die Blechhaltevorrichtung 12.1, 12.2 weist mehrere Freiheitsgrade auf und erzielt einen
Reibschluß mit dem Blech 11 mittels Spannzangen 14.1, 14.2, die als hydraulisch betriebene Stempel ausgeführt sind. Der
sich aus der Krafteinwirkung des Druckumformwerkzeugs 15 auf das Blech 11 ergebene Kraftfluß wird über die Blechhaltevorrichtung
12.1, 12.2, dem Gestell 13 und über eine Feinpositioniervorrichtung 16 geschlossen und nicht durch
ein Fundament 17 geleitet. Das Blechteil 11 kann deshalb
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während des Kennzeichnungsvorgangs frei durch den Raum bewegt werden. Dazu ist das Gestell 13 mit dem mehrere Freiheitsgrade
aufweisenden Arm einer Handhabungsvorrichtung 18 verbunden. Durch die Handhabungsvorrichtung 18 und die verstellbare
Blechhaltevorrichtung 12.1, 12.2 ist eine flexible Kennzeichnung verschiedenartig ausgebildeter Blechteile
möglich. Die dargestellte Vorrichtung weist eine Positioniervorrichtung auf, deren Aufgaben auf eine Grobpositioniervorrichtung
in Form einer Handhabungsvorrichtung 18 und eine Feinpositioniervorrichtung 16, basierend auf translatorischen,
rechtwinklig im Raum zueinander angeordneten Schlittenführungen, verteilt sind.
Die Handhabungsvorrichtung 18 ermöglicht eine Relativbewegung zwischen Druckumformwerkzeug 15 und Blechoberfläche,
die dem Heranführen des Druckumformwerkzeugs 15 an ein nicht fixiertes Blechteil dient. Die Feinpositioniervorrichtung
16 ist dagegen zusammen mit dem Druckumformwerkzeug 15 am Gestell 13 montiert und ermöglicht die Wirk- und
Positionierbewegungen des Druckumformwerkzeugs 15 gegenüber dem fixierten Blechteil 11. Eine Steuereinheit 19 steuert
die Handhabungsvorrichtung 18 und die Feinpositioniervorrichtung mittels der vom Anwender eingegebenen Daten.
In Figur 6 ist eine Ausführung dargestellt, bei der ein beschichtetes
Blechteil 20 mittels einer Krafteinwirkung gegenüber einem Fundament 21 fixiert wird. Dazu ist eine
Handhabungsvorrichtung 22 vorgesehen, die nach einem Heranführen des Druckumformwerkzeugs 23 an das nicht fixierte
Blechteil 20, die zur Fixierung notwendige Krafteinwirkung auf die Blechhaltevorrichtung aufbringt. Die Blechhaltevorrichtung
besteht in diesem Fall im wesentlichen aus Auflageplatten 24.1 bis 24.4, die mittels der zur Werkstückober-
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fläche normalen Krafteinwirkung möglichst griffige Reibpaarungen mit dem Blechteil 20 eingehen. Die rückwärtigen, mit
dem Fundament 21 verbundenen, sich der Form des Bleches mittels einer drehbaren Lagerung anpassenden Auflageflächen
24.2, 24.4 werden als Teil der Blechhaltevorrichtung angesehen. Der sich aus der Krafteinwirkung des Druckumformwerkzeugs
23 auf das Blechteil ergebene Kraftfluß wird über die Blechhaltevorrichtung, das Fundament 21, die Handhabungsvorrichtung
22, das Gestell 25 und eine Feinpositioniervorrichtung 26 geschlossen. Die an dem Gestell montiert
Feinpositioniervorrichtung 26 und die Steuereinheit 27 sind ähnlich dem Ausführungsbeispiel von Figur 5 aufgebaut.
In Figur 7 ist eine Ausführung dargestellt, bei der das zu kennzeichnende Blechteil 28 aus Stahl besteht und eine
Zinkbeschichtung aufweist. Das beschichtete Stahlblechteil ist mittels einer externen, baulich von einem Druckumformwerkzeug
29 getrennten Blechhaltevorrichtung 30.1, 30.2 gegenüber dem Fundament 31 ohne einen die Bearbeitungsfläche
rückseitig stützenden Gegenhalter fixiert und wird mit einem Werkzeug gemäß Figur 2 bzw. 3 bearbeitet. Die Blechhaltevorrichtung
30.1, 30.2 ist als zweiarmiger Greifer mit mehreren Freiheitsgraden aufgebaut, der einen Reibschluß
mit dem Blechteil 28 über Spannzangen 32.1, 32.2 in Form von hydraulisch betriebenen Stempel erreicht. Eine Handhabungsvorrichtung
33 erlaubt der Blechhaltevorrichtung 30.1, 30.2 ein Blechteil 28 aufzunehmen, welches außerhalb der
Reichweite des Druckumformwerkzeugs 2 9 liegt, um es anschließend in dessen Arbeitsbereich gegenüber dem Fundament
31 räumlich zu fixieren. Das Druckumformwerkzeug 29 ist direkt mit dem Arm einer zweiten Handhabungsvorrichtung 34
verbunden, deren Antriebe und Freiheitsgrade in der Lage
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sind die Krafteinwirkungen und die Arbeitsbewegungen des Druckumformwerkzeugs 29 gegenüber dem fixierten Blechteil
28 zu realisieren. Diese Handhabungsvorrichtung 34 ist daher als Positioniervorrichtung anzusehen. Der sich aus der
Krafteinwirkung des Druckumformwerkzeugs 29 auf das Blechteil
28 ergebene Kraftfluß wird über die Blechhaltevorrichtung 30.1, 30.2, deren Handhabungsvorrichtung 33, das Fundament
31, und die Handhabungsvorrichtung 34 des Druckumformwerkzeugs 29 geschlossen, so daß ein die Rückseite der
Bearbeitungsfläche stützender Gegenhalter nicht erforderlich ist. Eine Steuereinheit 35 steuert beide Handhabungsvorrichtungen
33, 34 mittels der vom Anwender eingegebenen Daten.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele.
Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch in anders gearteten Ausführungen
Gebrauch macht.
Claims (11)
1. Vorrichtung zur Erzeugung einer, insbesondere fälschungssicheren,
Kennzeichnung auf einem tiefziehfähigen beschichteten Blech (1, 11, 20, 28), mittels eines Druckumformwerkzeugs
(2, 15, 23, 29),
dadurch gekennzeichnet,
daß das Blech in einer Blechhaltevorrichtung (4.1, 4.2, 4.3, 12.1, 12.2, 24.1 bis 24.4, 30.1, 30.2) im wesentlichen
freitragend gehalten und ein im Spitzenbereich (3) abgestuft kegeliges und poliertes nadeiförmiges Druckumformwerkzeug
mit derart vorbestimmter Druckkraft und Vorschubgeschwindigkeit in der Blechoberfläche tangential verschoben
wird, daß die in der Beschichtung (1.1) wirkenden tangential gerichteten Reibungskräfte unterhalb der Kohäsionskraft
der Beschichtung und der Adhäsionskraft zwischen Blechwerkstoff (1.2) und Beschichtung liegen, so daß das
Materialgefüge im Bereich der Kennzeichnung (10) ohne Materialabtrag
und Aufbrechen der Beschichtung verdichtet wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Blech (1, 11, 20, 28) in der Blechhaltevorrichtung (4.1, 4.2, 4.3, 12.1, 12.2, 24.1 bis 24.4, 30.1, 30.2) derart
gehaltert ist, daß aus seiner Form- und Materialelastizität und einer wahlweise vorgegebenen Elastizität der Halterung
eine dem Eindringen und der Verschiebung des Drukkumformwerkzeuges
entgegenwirkende Gegendruckkraft mit vorbestimmter Normal- und Tangentialkomponente resultiert.
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3. Druckumformwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine als massiver, zweistufiger
Kegel ausgebildete polierte Werkzeugspitze (3) , deren kegeliger Endbereich (3.1) einen Spitzenwinkel aufweist,
dessen Verhältnis zum Konuswinkel des daran anschließende kegelstumpfförmigen Bereichs (3.2) im Bereich von über 1,0
bis 1,3 liegt.
4. Druckumformwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Spitzenwinkel im Bereich zwischen 115 und 120° liegt.
5. Druckumformwerkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspitze (3) eine, insbesondere
mittels einer feinkörnigen Schleifpaste, polierte Oberfläche (3.3) mit einer Rauhtiefe von
< 0,1 &mgr;&igr;&agr; aufweist.
6. Druckumformwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelige Endbereich (3.1)
einen Spitzenwinkel von 120° und eine Grundfläche mit einem Durchmesser von 0,6 mm und der kegelstumpfförmige Bereich
(3.2) einen Konuswinkel von 100° und einen Grundflächendurchmesser
entsprechend dem Durchmesser des Druckumformwerkzeuges (2) von 8 mm aufweist.
7. Druckumformwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspitze (3) aus der Hartmetall-Legierung HM GS 25 "Feinkorn" besteht.
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8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Halterung des Bleches (1, 11, 20, 28) eine der Form und Größe des Bleches angepaßte, gegenhalterfreie
Blechhaltevorrichtung (4.1, 4.2, 4.3, 12.1, 12.2, 24.1-24.4, 30.1, 30.2) vorgesehen ist, die das Blech über
eine, insbesondere den Kantenbereich des Bleches erfassende, reib- und/oder formschlüssige Verbindung gegenüber einem
Gestell (13, 25) oder Fundament (5, 21, 31) derart fixiert, daß der Kraftfluß, der sich aus der Krafteinwirkung
des Druckmformwerkzeugs (2, 15, 23, 29) auf das Blech (1, 11, 20, 28) ergibt, entweder über das Gestell (13, 25) oder
über das Fundament (5, 21, 31) mit vorbestimmter Elastizität geschlossen wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Blechhaltevorrichtung (4.1, 4.2, 4.3, 12.1, 12.2, 24.1-24.4, 30.1, 30.2) Spannzangen (4.3, 14.1, 14.2, 32.1,
32.2) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß eine mehrere Freiheitsgrade aufweisende Handhabungsvorrichtung (18, 22, 34), welche Relativbewegungen
zwischen Druckumformwerkzeug (15, 23, 29) und Blech (11, 20, 28) zur Heranführung des Druckumformwerkzeugs (15, 23,
29) an den zu kennzeichnenden Oberflächenbereich des Bleches (11, 20, 28) ermöglicht, und eine Positioniervorrichtung
(6, 7, 8, 16, 26) zum Vorschub des Druckumformwerkzeuges gegenüber dem Blech mit vorbestimmter Vorschubgeschwindigkeit
im Eingriffszustand vorgesehen sind.
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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrichtung (6, 7, 8, 16, 26) einen
Zweifachschlitten (6, 7) mit einer Kombination aus Rollen- und Kugelführung sowie mehrere Antriebe und diesen jeweils
zugeordnete Motorachsen aufweist und daß für die Kopplung der Antriebe mit den Motorachsen Zahnriemenantriebe vorgesehen
sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29823331U DE29823331U1 (de) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | Vorrichtung zur Erzeugung einer Kennzeichnung |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29823331U DE29823331U1 (de) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | Vorrichtung zur Erzeugung einer Kennzeichnung |
DE1998118902 DE19818902C2 (de) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | Verfahren und Druckumformwerkzeug zur Erzeugung einer, insbesondere fälschungssicheren, Kennzeichnung auf einem tiefziehfähigen beschichteten Blech |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE29823331U1 true DE29823331U1 (de) | 1999-04-15 |
Family
ID=26045807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE29823331U Expired - Lifetime DE29823331U1 (de) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | Vorrichtung zur Erzeugung einer Kennzeichnung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE29823331U1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19949552C1 (de) * | 1999-10-14 | 2001-02-15 | Mate Prec Tooling Gmbh | Verfahren zum Markieren von Werkstücken auf Stanzmaschinen |
DE102006022166A1 (de) * | 2006-05-12 | 2007-11-15 | Nc-Automation Gmbh | Ritzkennzeichnungswerkzeug mit Anfangsimpuls |
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1998
- 1998-04-22 DE DE29823331U patent/DE29823331U1/de not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102006022166B4 (de) * | 2006-05-12 | 2008-08-07 | Nc-Automation Gmbh | Ritzkennzeichnungswerkzeug für NC-Maschinen und Roboter |
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Effective date: 20061101 |