DE102007011393A1

DE102007011393A1 - Druckluftbetriebenes Kennzeichnungswerkzeug mit veränderlichem Impuls und variabler Frequenz

Info

Publication number: DE102007011393A1
Application number: DE200710011393
Authority: DE
Original assignee: NC AUTOMATION GmbH; NC-AUTOMATION GmbH
Current assignee: NC AUTOMATION GmbH; NC-AUTOMATION GmbH
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2008-09-11

Abstract

Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes, dadurch gekennzeichnet, dass ein in seiner Größe und/oder Form veränderlicher Kompressionsraum (7) über eine Zulaufdrossel (5) mit der Versorgungsleitung (6) für ein komprimiertes Medium verbunden ist und als selbstschaltende Entladeeinrichtung ein federbelasteter mit hydraulischer Wirkfläche verfügender Dichtkörper mit Stift (4) eingesetzt ist.

Description

Bekannt sind druckluft- und magnetisch-betriebene Nadelwerkzeuge zur Kennzeichnung von Werkstücken mit eigenständigen Steuerungen zum Einsatz außerhalb von NC-Bearbeitungsmaschinen. Zum Erzeugen von Buchstaben und Zeichen bewegen diese Geräte die Nadel mit Hilfe ihrer Steuerung in zumindest zwei Richtungen. Die Frequenz der jeweiligen Nadel ist dabei auf das jeweilige Gerät abgestimmt und nahezu gleich bleibend. Der Impuls kann bei diesen Geräten mit Hilfe des veränderlichen Luftdruckes variiert werden. Einige der zahlreichen Hersteller für diese Geräte sind die Firmen Technifor, Retec-Automark, u. a.
Zur Kennzeichnung von Werkstücken mittels Nadelpräger ist uns lediglich ein Werkzeug der Fa. Scherrer bzw. der SEH-Technik bekannt. Ein derartiges Werkzeug ist in der Offenlegungsschrift DE 102 10 630 dargestellt. Bei diesen in Werkzeugmaschinen eingesetzten Kennzeichnungswerkzeugen vollführt die Spindel die Bewegungen zur Erzeugung von gewünschten Zeichen. Das Nadelkennzeichnungswerkzeug dient lediglich dazu, den Nadelhub zu generieren. Nachteil des bekannten Werkzeuges ist der eng begrenzte Einsatzbereich hinsichtlich des Versorgungsdruckes und des Nadelabstandes zur Kennzeichnungsoberfläche. So lassen sich zum Beispiel rohe oder leicht gewölbte Oberflächen nicht oder nur sehr unregelmäßig kennzeichnen. Der Impuls auf die Nadel ist sehr gering und lässt sich nur im engen Rahmen verändern. In Werkzeugmaschinen ist es in der Regel nicht möglich, den Versorgungsdruck der zugeleiteten Druckluft in Abhängigkeit vom zu kennzeichnenden Material und der gewünschten Kennzeichnungstiefe zu verändern.
Aufgabe der Erfindung ist es deswegen, ein Kennzeichnungswerkzeug zu schaffen, das sich unterschiedlichen Einsatzbedingungen, Werkstoffen und Kennzeichnungsbreiten und -Tiefen einfach anpassen lässt. Da dieses Werkzeug für die Automation eingesetzt wird, ist eine verbesserte Zuverlässigkeit und eine höhere Lebensdauer notwendig.
Die Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß, wie nachfolgend und in den Ansprüchen beschrieben, gelöst.
Die Erzeugung der alternierenden Nadelbewegung erfolgt durch stoßförmige Entladung eines mit einem kompressiblen Medium, wie Druckluft, beaufschlagten Kompressionsraumes. Der Kompressionsraum wird einseitig durch einen selbst schaltenden, federbelasteten Dichtkörper mit hydraulischer Wirkfläche abgedichtet und entladen. Gleichzeitig wird der kontinuierlich über eine Zuleitung mit kompressiblen unter Druck stehendem Medium bevorzugt mit Druckluft versorgt. In der Zuleitung befindet sich eine Drossel mit festem oder mit veränderlichem Querschnitt. Zur Anpassung an unterschiedliche äußere Bedingungen wird eine veränderliche Drossel bevorzugt. Mit Hilfe der Positionsveränderung der Drossel lässt sich der in seiner Größe und Form verändern. Befindet sich die Drossel z. B. in einem Gewindestift, dessen Position sich innerhalb des Kompressionsraumes oder in dessen Fortsatz durch Ein- oder Ausschrauben verändern lässt, ist eine stufenlose Veränderung des Kompressionsraumes möglich. Mit der Veränderung des Querschnittes der Zulaufdrossel lässt sich die zufließende Menge des komprimierten Fluids und somit die Dauer für das Aufladen des Kompressionsraumes einstellen. Bei sehr geringem Drosselquerschnitt und großem Kompressionsraum ergibt sich eine langsame Nadelfrequenz. Bei sehr großem Querschnitt und geringem Kompressionsraum erhöht sich die Nadelfrequenz. Aufgrund der physikalischen Zusammenhänge ist die höhere Frequenz mit geringerem Hub verbunden. Die Anhebung der Frequenz kann so weit erfolgen, bis die Amplitude gegen 0 erreicht, dass kein Hub des Dichtkörpers mit Stift erfolgt.
Die Schwingung des axial gelagerten Dichtkörpers mit Stift wird dadurch erzeugt, dass eine Feder den Dichtkörper mit Stift gegen eine elastische Dichtung drückt, wodurch der Kompressionsraum bis auf Ausnahme der Zuströmöffnung verschlossen wird. Durch das Einströmen des kompressiblen Mediums, in der Regel Druckluft, in den Kompressionsraum baut sich dort aufgrund der Federkraft, die auf den Dichtkörper wirkt und der Klemmwirkung, die das elastische Dichtelement auf den Dichtkörper auswirkt, ein Druck auf, der auch auf die hydraulische Fläche des Dichtkörpers wirkt. Sobald die Kraft der hydraulischen Fläche multipliziert mit dem vorherrschenden Druck die Feder- und Klemmkraft überschreitet, wird das Dichtelement mit Stift nach vorne geschleudert, wodurch sich das komprimierte Medium im Kompressionsraum entlädt. Durch diese Bewegung erhöht sich die Federkraft. Gleichzeitig entlädt sich der Druck, der auf die hydraulische Fläche wirkt. Der Stift wird aufgrund der erhöhten Federkraft und im Kennzeichnungseinsatz zusätzlich durch den Rückstoß des Stiftes beim Auftreffen auf die Werkstückoberfläche in die Ausgangslage zurückbewegt. Dort beginnt dann der beschriebene Vorgang von Neuem. Die Klemmkraft der elastischen Dichtung ist von deren Gestaltung, deren Elastizität und der Oberflächenbeschaffenheit des Dichtkörpers abhängig. Erheblichen Ausschlag auf die Klemmwirkung hat auch die Kontur des Dichtkörpers, insbesondere ist der Keilwinkel bei konisch geformten Dichtflächen von Bedeutung. Die Länge der Dekompressionsstrecke ist ausschlaggebend für die Nutzung der im Kompressionsraum gespeicherten Energie. Einer sehr langen Dekompressionsstrecke wirkt die Tatsache, dass damit ein langer Hub bzw. eine große Amplitude des schwingenden Elementes und damit eine niedrige Frequenz verbunden ist. Nach der Dekompressionsstrecke erfolgt die Entlüftungsstrecke, über die das kompressible Medium nach außen geleitet wird. Als Option wird in die Entlüftungsstrecke ein Drosselelement eingesetzt, mit dessen Hilfe sich eine hydraulische Wechselwirkung auf den Dichtkörper mit Stift erzeugen lässt, was die Frequenz zusätzlich erhöht und den Impuls auf den Stift verbessert. Bei Verwendung von an den Dichtflächen sphärisch oder konisch ausgebildeten Dichtkörpern lässt sich die hydraulische Wirkfläche durch den Einsatz von O-Ringen mit unterschiedlichen Schnurstärken rasch und einfach verändern. Durch Stellelemente wie Muttern, Schrauben oder veränderlichen Anschlägen ist eine Hubbegrenzung des Dichtkörpers mit Stift ebenso möglich wie die Veränderung der schwingenden Masse und damit des wirksamen Impulses. In gleicher Weise lässt sich auch die Federvorspannung variieren.
1 zeigt den Schnitt eines Werkzeuges mit konisch ausgeformter Dichtfläche des Dichtkörpers mit Stift im Zusammenwirken mit einem O-Ring als elastische Dichtung.
2 zeigt die Schnittdarstellung eines Werkzeuges mit einem zylindrisch ausgeformten Dichtkörper mit Stift.
Das Kennzeichnungswerkzeug (1) in 1 beinhaltet ein Gehäuse (2), das zur Kopplung mit dem Lagerkopf (3) mit einem Innengewinde und einer Konusfläche versehen ist. Zusätzlich besitzt das Gehäuse (2) entlang der zylindrischen Weldonschaftaufnahme eine Versorgungsleitung (6), die als Gewinde ausgeformt ist, in das eine im Querschnitt veränderliche Zulaufdrossel (5) eingeschraubt ist. Die Abdichtung des Kompressionsraumes (7) gegenüber dem Dichtkörper mit Stift (4) erfolgt durch eine elastische Dichtung (11), die als O-Ring ausgeführt ist. Der Dichtkörper mit Stift (4) wird zum Erreichen der Ausgangsposition „Kompressionsraum geschlossen" und zur schnellen Rückführung des Dichtkörpers mit Stift (4) durch eine vorgespannte Feder (12) beaufschlagt. Die Dekompressionsstrecke (9) erstreckt sich bei dieser Lösung lediglich auf die Strecke, in der sich der Konus im O-Ring bewegt und teilweise während sich der maximale Spalt zum elastischen Dichtung (11) aufbaut. Die Entlüftungsstrecke (10) folgt anschließend und ist durch die Entlüftungsbohrungen im Dichtkörper mit Stift (4) dargestellt und setzt sich durch die nach außen führenden Bohrungen im Lagerkopf (3) fort. In eine der dargestellten Bohrungen ist zur Verdeutlichung der Ausführung der Abflussdrossel (8) ein Stopfen eingedreht.
Die dargestellte Lösung in 2 unterscheidet sich von 1 dadurch, dass der Dichtkörper mit Stift (4) zylindrisch ausgeformt ist und mit einem Wellendichtring als elastische Dichtung (11) zusammenwirkt. Hier ist die Dekompressionsstrecke (9) so lange wie der zylindrische Fortsatz des Dichtkörpers mit Stift (4) in den Wellendichtring eingetaucht ist. Anschließend folgt die Entlüftungsstrecke (10), die durch eine Erweiterung der Bohrung im Lagerkopf (3) realisiert ist. Der Dichtkörper mit Stift (4) ist bei dieser Darstellung zusätzlich mit einer Mutter versehen, die zur Veränderung der Schwingmasse, zur Anpassung der Federvorspannung und zur Definition des Maximalhubes bzw. der maximalen Amplitude dient.

1: Kennzeichnungswerkzeug
2: Gehäuse
3: Lagerkopf
4: Dichtkörper mit Stift
5: Zulaufdrossel
6: Versorgungsleitung
7: Kompressionsraum
8: Abflussdrossel
9: Dekompressionsstrecke
10: Entlüftungsstrecke
11: elastische Dichtung
12: Feder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10210630 A [0002]

Claims

Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes dadurch gekennzeichnet, dass ein in seiner Größe und/oder Form veränderlicher Kompressionsraum (7) über eine veränderlich positionierbare Zulaufdrossel (5) mit der Versorgungsleitung (6) für ein komprimiertes Medium verbunden ist und als selbstschaltende Entladeeinrichtung ein federbelasteter mit hydraulischer Wirkfläche verfügender Dichtkörper mit Stift (4) eingesetzt ist.
Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressionsraum (7) zwischen Lagerkopf (3) und Gehäuse (2) gebildet wird.
Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufdrossel (5) den Kompressionsraum (7) begrenzt und sich durch deren Positionierung mittels Gewinde sowohl die Form als auch die Größe des Kompressionsraumes (7) stufenlos verändern lässt.
Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressionsraum (7) an seinem vorderen Ende mit einer elastischen Dichtung versehen ist, gegen die zeitweise der Dichtkörper (4) wirkt.
Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Dichtfläche des Dichtkörpers in die elastische Dichtung zumindest partiell eintaucht.
Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (4) über eine konische Dichtfläche verfügt.
Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper über eine sphärische Dichtfläche verfügt.
Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Dichtung als Wellendichtring ausgeformt ist, der sich bei Druckbeaufschlagung nach innen verformt und den Dichtkörper (4) klemmt.
Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Dichtung als O-Ring ausgeformt ist.
Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich elastische Dichtungen mit unterschiedlichen Innendurchmessern bei gleichem Außendurchmesser einsetzen lassen und in Verbindung mit einem konisch oder sphärisch ausgeformten Dichtkörper (4) verschiedene hydraulische Druckflächen abbilden.
Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Masse des Dichtkörpers mit Stift durch Einsetzen oder Aufschrauben von Bauteilen verändern lässt.
Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der mögliche Hub des Dichtkörpers mit Stift durch ein Stellelement, wie Schraube oder Mutter, variabel begrenzt werden kann.
Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorspannung durch Unterlegscheiben stufenweise oder mittels einer Stellschraube stufenlos vorgewählt werden kann.
Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Kompressionsraum (7) stoßweise entweichende Medium über zumindest eine Abflussdrossel (8) nach außen geleitet wird, wobei die Abluftdrossel (8) vorzugsweise in Form von mehreren Bohrungen ausgeführt ist, die sich einzeln verschließen lassen.
Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Dekompressionsstrecke (9) im Lagerkopf (3) eine mit der Abluftdrossel (8) in Verbindung stehende Entlüftungsstrecke (10) mit erweitertem Innendurchmesser anschließt.
Kennzeichnungswerkzeug (1) zur dauerhaften Kennzeichnung mittels partieller Verdichtung und Verdrängung des Werkstoffes mittels eines schwingenden Stiftes nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper mit Stift (4) aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen besteht.