| Dokumentenidentifikation |
DE19757535B4 15.09.2005 |
| Titel |
Vorrichtung zum selbsttätigen Bearbeiten von Mustern auf Oberflächen von Werkstücken |
| Anmelder |
Schmöllner Knopffabrik, 04639 Nitzschka, DE |
| Erfinder |
Zwerenz, Josef, 95671 Bärnau, DE |
| Vertreter |
Patentanwälte Wasmeier, Graf, 93055 Regensburg |
| DE-Anmeldedatum |
23.12.1997 |
| DE-Aktenzeichen |
19757535 |
| Offenlegungstag |
24.06.1999 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
15.09.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
15.09.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
B44B 1/00
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum selbsttätigen
Bearbeiten von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, insbesondere
von Knöpfen, Knopfrohlingen und dgl., und nach dem Oberbegriff des Patentanspruches
6.
Aus der JP 08281534 A
sind ein Verfahren und eine Einrichtung für eine Schablonensteuerung bekannt. Hierbei
wird ein zweidimensionales Bildmuster von einem Gerät abgetastet bzw. ausgelesen.
Diese Informationen werden in ein Bildschirmgerät bzw. einen Prozessor eingegeben,
der entsprechend diesen Informationen Signale an ein Werkzeug in Form einer Schneidvorrichtung
oder dessen Antriebsmotor gibt und analog der Abtastung die Schneidvorrichtung in
der x-y-Ebene verschiebt. Zusäztlich wird in der z-Achse eine Bewegung des Werkzeuges
durchgeführt, z. B. ein Abheben von der zu bearbeitenden Fläche oder ein Aufsetzen
auf diese Fläche. Die Bewegung in der z-Achse entspricht dabei lediglich einem Ein-Aus-Betrieb
für das Werkzeug.
Desweiteren ist aus der DE
44 10 762 A1 ein Beschriftungssystem zum Bearbeiten einer Beschriftungsfläche
für das Beschriften von gefertigten oder geprüften Produkten mit Klartext oder einem
Code bekannt, wobei ein Schreibgriffel über zwei zueinander exzentrisch gelagerte
Arme gesteuert wird. Die Bewegung des Griffels erfolgt dabei in einer zweidimensionalen
Fläche, also im x-y-Koordinatensystem. Hierbei wird mit dem Griffel auf einer Beschriftungsoberfläche
innerhalb eines x-y-Koordinatenfeldes eine Beschriftung ausgeführt, und der hierfür
erforderliche Bewegungsablauf wird durch zwei miteinander exzentrisch gekoppelte
Arme erzielt, die jeweils um 360° drehbar sind.
Die Herstellung von knopfförmigen Werkstücken mit einem auf der Oberfläche
ausgebildeten zwei- oder dreidimensionalen Muster erfordert ein Bearbeiten, insbesondere
Fräsen, in der x-, y- und z-Richtung. Eine derartige Bearbeitung wird derzeit mit
von Hand geführtem oder wahlweise über Schablonen gesteuertem Fräser oder dergl.
Werkzeug vorgenommen. Da Handarbeit aus Kostengründen nur in Ausnahmefällen in Frage
kommt, werden in der Regel für industriell hergestellte Knöpfe Schablonen erstellt,
über die die erforderlichen Bearbeitungsvorgänge für die Durchführung der Frässchritte
vorgenommen werden. Auch diese Methode ist relativ aufwendig und kompliziert, da
die Herstellung der Schablonen selbst sehr kostenintensiv ist und da die Schablonensteuerung
für die Bearbeitung von Knöpfen hoher Präzision sehr genau gearbeitete Schablonen
und Übertragungen erforderlich macht und für jede Abweichung der Knopfform bzw.
des zu bearbeitenden Musters eine gesonderte Schablone notwendig ist. Bei der Vielzahl
von unterschiedlichen Knopfmustern bedeutet dies eine große Anzahl von Schablonen
mit all dem Aufwand, den das Herstellen, Aufbewahren und Auswählen dieser Schablonen
mit sich bringt.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Bearbeiten, insbesondere Fräsen
von Oberflächen von Knöpfen bzw. Knopfrohlingen in zwei oder drei Dimensionen, d.h.
ein flächiges oder räumliches Muster bzw. Design der Oberfläche, auf einfache, schnelle
und kostengünstige Weise vorzunehmen und insbesondere unterschiedliche, beliebige
räumliche Muster und Darstellungen zu fräsen.
Gemäß der Erfindung wird dies mit den Merkmalen des Patentanspruches
1 sowie mit den Merkmalen des Patentanspruches 6 erreicht. Weitere Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die mit der Erfindung zu bearbeitenden Knöpfe bzw. Knopfrohlinge haben
in der Regel Scheibenform (rund, oval, eckig) und werden vorzugsweise auf ihrer
Oberfläche so bearbeitet, daß ein dreidimensionales Muster entsteht, das in unterschiedlichster
Weise ausgebildet sein kann. Zum Beispiel kann dieses Muster die Form eines Sternes
haben, der gegenüber der Grundfläche erhaben ist, d.h., daß das gesamte Material
entfernt bzw. weggefräst werden muß, das nicht zur Ausbildung des Sternes beiträgt.
Weiterhin kann der Stern beispielsweise von den Zacken nach innen zur Mitte zu muldenförmig
vertieft sein, so daß mit dem Fräserwerkzeug aus dem Knopfrohling das Material zwischen
Scheibenumfang und Stern weggefräst wird, und entweder im gleichen oder in einem
getrennten Arbeitsgang die Mulde im Stern gefräst wird. Wahlweise kann letzterer
Vorgang durch ein getrenntes Werkzeug, z.B. ein Schleifwerkzeug, vorgenommen werden.
Grundsätzlich kann mit der Erfindung jedes beliebige Muster bzw. jede beliebige
Form in dreidimensionaler (oder auch zweidimensionaler) Ausführung erstellt werden,
wobei der Bearbeitungsvorgang ein Fräsen, Schleifen, Bohren, Hämmen und dergl. einschließen
kann.
Der Knopf bzw. Knopfrohling wird in herkömmlicher Weise auf einem
Trägerkopf festgelegt, z.B. werden auf einem Revolverkopf mehrere Knöpfe in Umfangsrichtung
aufgesetzt und verspannt, damit durch schrittweises Weiterschalten des Revolverkopfes
eine rationelle Bearbeitung erfolgen kann. Die Knöpfe werden zur Bearbeitung an
einer Aufgabestelle selbsttätig auf den Revolverkopf aufgesetzt, der Revolverkopf
wird in eine Bearbeitungsposition gedreht, an der der jeweilige
Knopf mit Hilfe des Werkzeuges bearbeitet wird, und die fertig bearbeiteten Knöpfe
werden an einer Abgabestelle nacheinander selbsttätig abgenommen und durch neu aufgesetzte,
zu bearbeitende Knöpfe ersetzt.
Das Zustellen des Bearbeitungswerkzeuges, z.B. eines Fräsers, eines
Schleifwerkzeuges oder dgl. zum Werkstück, nämlich den Knopf bzw. Knopfrohling oder
z.B. einen zu einem Schmuckstück zu verarbeitenden Stein erfolgt im Falle der Erfindung
dadurch, daß der Werkzeugträger entsprechend den Bewegungen, die das Werkzeug bzw.
der Fräser gegenüber dem Werkstück, nämlich dem Knopf bzw. Knopfrohling, ausführen
muß, um das gewünschte Muster auf der Oberfläche zu erzeugen, durch getrennte motorische
Antriebe in der x-, y- und z-Achse eines Koordinatensystems, dessen Nullpunkt in
der Längsachse des die Ausgangsposition einnehmenden Werkzeuges liegt, gegenüber
dem zu bearbeitenden Knopf verschoben wird. Die entsprechenden Bewegungen der motorischen
Antriebe werden durch elektrische Signale gesteuert, die aus einem PC- Programm
stammen, das über die Tastatur des PC aktiviert wird. Beispielsweise wird über die
Tastatur ein bestimmtes Knopfmuster als Ganzes angewählt und damit programmgesteuert
der Fräser zur Ausführung der für dieses Muster erforderlichen vollständigen Bewegungsabläufe
in x-, y- und z-Richtung relativ zum Knopf bewegt, bis das Muster fertig herausgearbeitet
ist. Dies bedeutet, daß mit einem einzigen Tastendruck über die Programmsteuerung
die gesamte Bearbeitung der Oberfläche des Knopfes erfolgt und selbsttätig abläuft.
Hierfür ist jedem Muster eine Taste bzw. Tastenkombination zugeordnet.
Wahlweise können programmgesteuert Einzelschritte eingegeben werden,
die durch das Programm in entsprechende Bewegungen der Antriebsmotore in x-, y-
und/oder z-Richtung umgesetzt werden, so daß damit beliebige und wiederholbare Änderungen
der Muster vorgenommen werden können.
Mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht, daß eine beliebige
Anzahl von Mustern, Darstellungen oder dgl., jeweils bezogen auf beliebige Knopfformen
und Knopfgrößen, in einem Programm gespeichert werden und durch entsprechenden Tastendruck
programmgesteuert abgerufen werden können, damit auf einfachste, kostengünstigste
und schnellste Weise einmal vorhandene Muster in beliebiger Weise reproduziert werden
können, daß aber alternativ auch einzelne Bewegungsvorgänge durch Tastatur eingegeben
und zu neuen Mustern, Darstellungen oder dgl. zusammengesetzt werden können. Damit
entfällt das aufwendige Herstellen von Schablonen für jedes einzelne Muster, der
damit in Verbindung stehende Aufwand für das Speichern derartiger Schablonen, und
ferner auch der Aufwand für das Heraussuchen solcher Schablonen.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand
eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Anordnung,
2 die Darstellung der vom Werkzeug auszuführenden
Bewegungen,
3 eine Ausführungsform einer der Erfindung
zugrundeliegenden Vorrichtung,
4 die Darstellung eines beispielsweisen,
mit der Erfindung hergestellten Knopfes in Schrägansicht, und
5 die Darstellung nach 4
in Seitenansicht.
Auf einem Werkstückträger 1, z.B. einem Revolverkopf, sind
in Umfangsrichtung die zu bearbeitenden Knöpfe 2 aufgesetzt und in ihrer
Position festgelegt. Ein Fräswerkzeug 3 auf einem Werkzeugaufnahmekopf
4 ist in einer Richtung Wy (längs) auf den Knopf 2 zu und über
eine schlittenartige Anordnung 5, die den Werkzeugträger 4 aufnimmt,
in Richtungen Wx1 und Wx2 (quer) sowie in vertikaler Richtung Wz verschiebbar angeordnet.
Der Antrieb der den Fräser 3 bzw. die Fräserhalterung 4 aufnehmenden
Supporte 5 erfolgt durch den Antriebsmotor 6 (Mx) über die Leitung
7, den Motor 8 (My) über die Leitung 9 und den Motor
10 (Mz) über die Leitung 11.
Die Motoren werden über Leitungen 12, 13,
14 aus einer Programmanordnung 15 innerhalb eines PC
16 mit Tastatur 17 gespeist, so daß bei einer entsprechenden Betätigung
der einem bestimmten Knopfmuster zugeordneten Taste oder Tastenfolge der Tastatur
17 der Bewegungsablauf des Fräsers 3 ausgelöst und durchgeführt
wird, der das Muster am Knopf 2 bearbeitet. In 2
ist mit der Fräseraufnahme das Koordinatensystem, in welchem das Fräswerkzeug
3 bzw. die Fräseraufnahme 4 entsprechend bewegt wird, schematisch
dargestellt.
3 zeigt die mechanische Vorrichtung zur
Betätigung des Fräserwerkzeuges 3 und die Zuordnung zum Revolverkopf
1. Der Revolverkopf 1 besitzt einen zylinderförmigen Körper
18, auf dessen Umfangsfläche Knopfaufnahmen 19 in Umfangsrichtung
im gleichen Abstand hintereinander angeordnet sind, die jeweils eine Knopfklemmvorrichtung
20 zur Festlegung des Knopfes bzw. Knopfrohlings 21 aufweisen.
Die Klemmvorrichtung 20 nimmt selbsttätig über eine Zuführvorrichtung bekannter
Bauart den Knopf 21 auf, hält ihn während des Bearbeitungsvorganges
in seiner Position fest und gibt nach Beendigung der Bearbeitung den Knopf selbsttätig
frei, während ein noch nicht bearbeiteter Knopf selbsttätig in die Klemmvorrichtung
20 eingesetzt wird. Eine derartige Festlegung von Knöpfen innerhalb eines
Revolverkopfes ist in Hinblick auf die Einzelheiten der Ausbildung nicht Gegenstand
vorliegender Erfindung.
Das Fräserwerkzeug 3 ist mit seiner Aufnahme- und Antriebsvorrichtung
22 über starre Halter 23 mit einem horizontal auf den Knopfrohling
21 zu verstellbaren Support 24 (y-Achse, Pfeil 25) verschiebbar.
Der Support 24 mit Fräser 3 ist in einer Führungsvorrichtung
26 in vertikaler Richtung auf- und abbewegbar (z-Achse, Pfeil
27), und der Support 24 ist in der Führungsanordnung in horizontaler
Richtung senkrecht zur Zeichenebene in 3 und quer zur
Pfeilrichtung 25, wie mit Punkt 28 angedeutet (x-Achse), verschiebbar.
Die Führungsvorrichtung 26 ist an einer Trägerwand bzw. einem Gestell
29 befestigt und nimmt die Antriebsmotoren 6, 8,
10 für die Bewegungen in der x- y- und z-Richtung des Fräserwerkzeuges
3 auf. Die Antriebsmotoren werden über Signale gesteuert, die durch das
Programm 15 im PC 16 aktiviert werden.
In den 4 und 5
ist ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bearbeiteter Knopf 30 dargestellt,
dessen Oberfläche 31 das zu bearbeitende bzw. aus dem Knopfmaterial herauszuarbeitende
Muster 32 in Form eines hier beispielsweise dargestellten Sternes aufweist,
der von den Spitzen 33 zur Mitte hin muldenartig vertieft ist, wie mit
34 angedeutet. Die Bearbeitung kann dabei durch Fräsen, Schleifen, Bohren,
Hämmern oder dergl. vorgenommen werden.
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| Anspruch[de] |
- Vorrichtung zum selbsttätigen Bearbeiten eines zwei oder dreidimensionalen
Musters (32) auf der Oberfläche mindestens eines knopfförmigen Werkstückes
(2), das zur Bearbeitung in einer Befestigungsvorrichtung, insbesondere
einem Revolverkopf, eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen
Muster (32) in einem Programmspeicher eines PC (16) gespeichert
und durch Betätigen von Programmwähltasten (17) an dem PC abrufbar sind,
dass das auf die das Werkstück (2) aufnehmende Befestigungsplatte zustellbare
Werkzeug von einem Werkzeugträger (1) aufgenommen ist, der in den x-, y-
und z-Richtungen eines Koordinatensystems einstellbar und gegenüber dem positionierten
Werkstück (2) verfahrbar angeordnet ist, dass die Einstellbewegung durch
Antriebsmotoren (6, 8, 10) entsprechend der Programmsteuerung
erzeugt wird, dass das Programm die Steuerungsdaten für die Motorsteuerungen entsprechend
den unterschiedlichen, zu bearbeitenden Mustern des gewählten Werkstückes (2)
enthält, und dass die Bewegungen des Werkzeugs (3) in den x-, y- und z-Richtungen
unmittelbar an der PC-Tastatur (17) eingebbar sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungen
des Werkzeuges (3) in der x-, y- und z- Richtung wahlweise unabhängig voneinander
durch Tasteneingabe der Einzelbewegungen zur Erzielung beliebiger einzelner Muster
(32) durch Tasteneingabe des jeweils gewünschten, fest vorgegebenen gesamten
Musters über die PC-Tastatur programmsteuerbar sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich
zu dem Werkzeug mindestens ein weiteres Bearbeitungswerkzeug, z.B. ein Schneid-,
Schleif- oder Bohrwerkzeug vorgesehen ist, das über einen getrennten motorischen
Antrieb programmgesteuert ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass das Werkzeug (3) ein Fräser ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass das knopfförmige Werkstück (2) ein Knopf oder ein Knopfrohling ist.
- Verfahren zum selbsttätigen Bearbeiten von zwei oder dreidimensionalen
Mustern auf der Oberfläche mindestens eines knopfförmigen Werkstückes, das zur Bearbeitung
in einer Befestigungsvorrichtung, insbes.einem Revolverkopf eingespannt wird, dadurch
gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Muster in einem Programm eines PC gespeichert
und durch Betätigen von Programmwähltasten am PC abgerufen werden, dass das auf
die das Werkstück aufnehmende Befestigungsplatte zustellbare Werkzeug von einem
Werkzeugträger aufgenommen wird, der in den x-, y- und z- Richtungen eines Koordinatensystems
eingestellt und gegenüber dem positionierten Werkstück verfahren wird, dass die
Einstellbewegung durch Antriebsmotoren programmgesteuert erzeugt wird, und dass
die Steuerungsdaten für die Motorsteuerungen entsprechend den unterschiedlichen,
zu bearbeitenden Mustern des gewünschten Werkstückes in das Programm eingegeben
werden.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen
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