DE29518137U1 - Needle embossing device with an electromagnetically moved mechanical embossing tool - Google Patents
Needle embossing device with an electromagnetically moved mechanical embossing toolInfo
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Description
III : : III : :
Nadel-PrägevorrichtungNeedle embossing device
Die Erfindung betrifft eine Nadel-Prägevorrichtung mit einem elektromagnetisch bewegten mechanischen Prägewerkzeug, das zum dauerhaften Kennzeichnendurch Prägen von Werkstücken auf diesen eine Nadelprägespur erzeugt.The invention relates to a needle embossing device with an electromagnetically moved mechanical embossing tool, which produces a needle embossing track on workpieces for permanent marking by embossing them.
Mechanische Werkzeuge zum Prägen von Werkstücken müssen entweder zusammen mit ihrem Antrieb für die Werkzeugbewegung über das Werkstück geführt werden, oder der Antrieb des Werkzeugs führt sowohl die Bearbeitungsbewegung senkrecht zur Werkstückoberfläche als auch die programmierte Zustellbewegung parallel zur Werkstückoberfläche aus.Mechanical tools for embossing workpieces must either be guided over the workpiece together with their drive for the tool movement, or the tool drive carries out both the machining movement perpendicular to the workpiece surface and the programmed feed movement parallel to the workpiece surface.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise ein Nadelpräger bekannt, bei dem der Prägekopf mittels eines Positioniersystems mit Schrittmotoren, Kugelgewindespindeln und zwei Präzisionslinearführungen in zwei zueinander senkrechten Koordinatenrichtungen (X und Y) bewegt wird. Für das Signieren stark gekrümmter Flächen dient eine zusätzliche Z-Achse, oder das Werkstück selbst wird als zusätzliche Z-Achse bewegt. Der Nadelpräger kann stationär, direkt am Werkstück oder auf Manipulatoren wie Knickarmrobotern montiert werden. Das Positioniersystem ist kompliziert und aufwendig aufgebaut und hat aufgrund der hintereinander angeordneten Linearführungen eine relativ große Ausdehnung in Z-Richtung.For example, a needle embosser is known from the state of the art in which the embossing head is moved in two mutually perpendicular coordinate directions (X and Y) using a positioning system with stepper motors, ball screws and two precision linear guides. An additional Z-axis is used for marking strongly curved surfaces, or the workpiece itself is moved as an additional Z-axis. The needle embosser can be stationary, mounted directly on the workpiece or on manipulators such as articulated arm robots. The positioning system is complicated and complex and has a relatively large extension in the Z direction due to the linear guides arranged one behind the other.
Andere Graviervorrichtungen verwenden nur einen Knickarm-Roboter, der sämtliche Zustellbewegungen des Werkzeugs mit Ausnahme der Bearbeitungsbewegung durchführt.Other engraving devices use only one articulated robot that performs all the tool feed movements except the machining movement.
Moderne Graviervorrichtungen lassen sich mit einem PC oder einem Hostrechner ansteuern, so daß unter Verwendung geeigneter Software zur Schriftgestaltung die Werkstücke mit fast jeder Beschriftungsart, Firmenlogos usw. gekennzeichnet werden können.Modern engraving devices can be controlled by a PC or a host computer, so that using suitable software for font design, the workpieces can be marked with almost any type of label, company logo, etc.
Trotzdem liegt noch ein erhebliches RationalisierungspotentialNevertheless, there is still considerable potential for rationalization
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im Kennzeichnen von Werkstücken. Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen können häufig nicht in Fertigungsstraßen integriert werden, da sie nicht kompakt, robust und flexibel genug sind bzw. sie nicht präzise oder zu langsam arbeiten. Ein weiterer Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen ist deren unzureichende Verläßlichkeit und häufige Wartung.in marking workpieces. The devices known from the state of the art often cannot be integrated into production lines because they are not compact, robust and flexible enough or they do not work precisely or too slowly. Another disadvantage of the systems known from the state of the art is their insufficient reliability and frequent maintenance.
Die erfindungsgemäße Nadel-Prägevorrichtung weist ein mittels eines elektromagnetischen Zweikoordinaten-Direktantriebs bewegtes mechanisches Prägewerkzeug auf, das elektromagnetisch oder pneumatisch angetrieben ist, wobei der elektromagnetische Zweikoordinaten-Direktantrieb einen plattenförmigen Passivteil aufweist, der auf einer Plattenseite ferromagnetisch und eben ist, dessen ferromagnetische Seite kreuzförmig strukturiert ist und eine Lauffläche für einen das Prägewerkzeug tragenden steuerbaren Antriebsteil bildet, der planar angeordnete Magnet- und Spulensysteme für zwei zueinander senkrechte Laufrichtungen aufweist, elektromagnetisch mit der ferromagnetisehen Seite zusammenwirkend erregbar ist und luftgelagert an dieser magnetisch aufgehängt ist.The needle embossing device according to the invention has a mechanical embossing tool that is moved by means of an electromagnetic two-coordinate direct drive and is driven electromagnetically or pneumatically, the electromagnetic two-coordinate direct drive having a plate-shaped passive part that is ferromagnetic and flat on one side of the plate, the ferromagnetic side of which is cross-shaped and forms a running surface for a controllable drive part that carries the embossing tool, which has planar magnet and coil systems for two mutually perpendicular running directions, can be excited electromagnetically in cooperation with the ferromagnetic side and is magnetically suspended on it by air bearings.
Mit der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Nadelprägen von Werkstücken mit Nadel-Prägewerkzeugen geschaffen, deren Bewegung in zwei zueinander senkrechten Richtungen beliebig und mit höchster Präzision gesteuert werden kann. Vorzugsweise wird ein nach dem Saywerprinzip aufgebauter Zweikoordinaten-Hybridschrittmotor verwendet. Ein nach dem Sawyer-Prinzip aufgebauter elektromagnetischer Linearschrittantrieb ist beispielsweise aus der US-PS 3 857 075 bekannt.The invention provides a device for needle embossing of workpieces with needle embossing tools, the movement of which can be controlled in two mutually perpendicular directions as desired and with the highest precision. Preferably, a two-coordinate hybrid stepper motor constructed according to the Sawyer principle is used. An electromagnetic linear stepper drive constructed according to the Sawyer principle is known, for example, from US Pat. No. 3,857,075.
Ein planarer Zweikoordinatenschrittantrieb, wie er erfindungsgemäß vorgesehen ist, kann relativ kostengünstig hergestellt werden und arbeitet trotzdem schnell und präzise. Er ist aufgrund seiner Bauart einfach, robust, preisgünstig und außerdem nahezu verschleiß- und wartungsfrei. Die Permanentmagneten sorgen für eine ständige Anziehungskraft zwischen dem Antriebsteil und dem Passivteil, die nur durch dasA planar two-coordinate step drive, as provided by the invention, can be manufactured relatively inexpensively and still works quickly and precisely. Due to its design, it is simple, robust, inexpensive and also almost wear-free and maintenance-free. The permanent magnets ensure a constant force of attraction between the drive part and the passive part, which can only be
für einen Luftspalt von etwa 15 bis 20 Hm sorgende Luftlager getrennt sind. Der Antrieb funktioniert in jeder Lage, d.h. horizontal, schräg, vertikal, über Kopf usw..air bearings that provide an air gap of about 15 to 20 m. The drive works in any position, i.e. horizontal, inclined, vertical, overhead, etc.
Das von dem Antriebsteil aufnehmbare Gewicht ist von der Größe des Antriebsteils abhängig. Ein Antriebsteil von ca. 100 &khgr; mm beispielsweise kann ein Gewicht von 5 kg mit ausreichender Sicherheit in jede gewünschte Lage, insbesondere auch horizontal aufrecht und über Kopf bewegen. Das Antriebsteil ist mittels eines Kabels mit einer Steuereinheit und diese mit einem Rechner verbunden. Eine minimale praktische Größe für einen elektromagnetischen Direktantrieb liegt bei einem Antriebsteil von ca. 80 &khgr; 80 mm und einer Lauffläche von beispielsweise 180 &khgr; 180 mm, so daß das Werkstück auf einer Fläche von 100 &khgr; 100 mm gekennzeichnet werden kann.The weight that the drive part can support depends on the size of the drive part. A drive part of approx. 100 x mm, for example, can move a weight of 5 kg with sufficient safety into any desired position, in particular horizontally upright and overhead. The drive part is connected to a control unit by means of a cable and this is connected to a computer. A minimum practical size for an electromagnetic direct drive is a drive part of approx. 80 x 80 mm and a running surface of, for example, 180 x 180 mm, so that the workpiece can be marked on an area of 100 x 100 mm.
Als Werkzeuge können bevorzugt elektrisch bzw. elektromagnetisch sowie pneumatisch angetriebene Werkzeuge mit Prägenadeln eingesetzt werden. Die bei der Bearbeitung entstehenden Kräfte sind im wesentlichen senkrecht zur Lauffläche und können in erster Linie von dem Luftlager bzw. einer Halterung des Passivteils aufgenommen werden.The tools used can preferably be electrically or electromagnetically driven tools as well as pneumatically driven tools with embossing needles. The forces generated during processing are essentially perpendicular to the running surface and can primarily be absorbed by the air bearing or a holder of the passive part.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich bei einem pneumatisch angetriebenen Prägewerkzeug, wenn die zumAn advantageous embodiment is obtained with a pneumatically driven stamping tool, if the
Werkzeugantrieb benötigte Druckluft von dem zur Erzeugung des Luftlagers dem Antriebsteil zugeführten Druckluftstrom abgezweigt wird. Dazu kann beispielsweise zusätzlich ein Druckluftminderer in dem Antriebsteil angeordnet werden. 30The compressed air required for the tool drive is branched off from the compressed air flow supplied to the drive part to generate the air bearing. For this purpose, a compressed air reducer can also be installed in the drive part. 30
Für die Stromversorgung und Steuerung eines elektromagnetisch angetriebenen Prägewerkzeuges kann das mit dem Antriebsteil verbundene und mitgeführte Kabel verwendet werden.The cable connected to the drive part and carried along can be used to supply power to and control an electromagnetically driven embossing tool.
Bei einer Ausführungsform ist das Passivteil an einem Ständer befestigt. Die Zustellbewegung des Werkzeugs zum Werkstück kann bei dieser Ausführungsform entweder durch Bewegen des Werkstücks zum Werkzeug oder durch eine &zgr;-Achse an derIn one embodiment, the passive part is attached to a stand. The feed movement of the tool to the workpiece can be achieved in this embodiment either by moving the workpiece to the tool or by a &zgr; axis on the
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Halterung des Passivteils, z.B. dem Ständer erfolgen.4
Mounting of the passive part, e.g. the stand.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform wird dadurch erzielt, daß der Passivteil mittels eines Manipulators bewegbar ist. Ein derartiger Manipulator kann z.B. einen steuerbaren Knickarm aufweisen. Da die Tiefe des elektromagnetischen Zweikoordinaten-Antriebs nur von dem Passivteil und dem Antriebsteil bestimmt wird, deren Höhe mit wenigen Zentimetern sehr gering gehalten werden kann, kann der Antrieb insgesamt sehr flach ausgeführt werden. Auch die seitliche Ausdehnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann geringer als bei herkömmlichen Geräten ausgeführt werden. Somit ist die erfindungsgemäße mit einem Manipulator bewegte Nadel-Prägevorrichtung äußerst flexibel einsetzbar und kann auch in Fertigungsstraßen zum Kennzeichnen von Werkstücken an schwer zugänglichen Stellen eingesetzt werden.A further advantageous embodiment is achieved by the passive part being movable by means of a manipulator. Such a manipulator can, for example, have a controllable articulated arm. Since the depth of the electromagnetic two-coordinate drive is only determined by the passive part and the drive part, the height of which can be kept very low at just a few centimeters, the drive can be designed very flat overall. The lateral extension of the device according to the invention can also be made smaller than with conventional devices. The needle embossing device according to the invention, which is moved by a manipulator, can therefore be used extremely flexibly and can also be used in production lines to mark workpieces in places that are difficult to access.
Da die Größe des Bearbeitungsbereiches nur von den Dimensionen der Lauffläche einerseits und des Antriebsteils andererseits in X- und Y-Richtung abhängig ist, ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Passivteil auswechselbar an dem Manipulator befestigt. Bei Passivteilen mit großen Laufflächen können an diesen weitere Antriebsteile mit Werkzeugen angeordnet werden. Die je ein Werkzeug tragenden Arbeitsschlitten sind unabhängig voneinander steuerbar, so daß an einem Werkstück oder an mehreren Werkstücken gleichzeitig verschiedene Kennzeichnungen aufgebracht werden können, oder bei großen Werkstücken bzw. bei umfangreichen Gravuren diese mit mehreren Werkzeugen bearbeitet werden können. Wenn mit mehreren, unabhängig voneinander gesteuerten Werkzeugen gleichzeitig bearbeitet wird, kann die Produktivität der Nadel-Prägevorrichtung weiter gesteigert werden.Since the size of the processing area only depends on the dimensions of the running surface on the one hand and the drive part on the other in the X and Y directions, in another advantageous embodiment the passive part is attached to the manipulator in an exchangeable manner. In the case of passive parts with large running surfaces, additional drive parts with tools can be arranged on them. The work carriages, each carrying a tool, can be controlled independently of one another, so that different markings can be applied to one workpiece or to several workpieces at the same time, or in the case of large workpieces or extensive engravings, these can be processed with several tools. If several independently controlled tools are used at the same time, the productivity of the needle embossing device can be increased further.
Ein Wechsel des Werkzeugs ist ohne großen Aufwand möglich, da nur ein neues Antriebsteil mit daran angeordnetem Werkzeug an der Lauffläche magnetisch aufgehängt werden muß, und das Kabel und die Druckluftleitung an der zugehörigen Steuer- bzw. Versorgungseinrichtung angeschlossen werden muß.Changing the tool is possible without great effort, since only a new drive part with the tool attached to it has to be magnetically suspended on the running surface and the cable and the compressed air line have to be connected to the associated control or supply device.
• ··
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsformen erläutert, die schematisch aus den Zeichnungen ersichtlich sind. Die Zeichnungen zeigen:The invention is explained using embodiments that can be seen schematically in the drawings. The drawings show:
Fig. 1 eine an einem Ständer montierte erfindungsgemäße Nadel-Prägevorrichtung ;Fig. 1 shows a needle embossing device according to the invention mounted on a stand ;
Fig. 2 eine Draufsicht der Nadel-Prägevorrichtung aus Figur 1; und
10Fig. 2 is a plan view of the needle embossing device of Figure 1; and
10
Fig. 3 eine Ausführungsform mit einem an einem Manipulator befestigten Passivteil.Fig. 3 shows an embodiment with a passive part attached to a manipulator.
In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Nadel-Prägevorrichtung gezeigt, bei der ein die Lauffläche für einen plattenförmigen Antriebsteil 2 bildendes plattenförmiges Passivteil 1 an einem Ständer &dgr; befestigt ist. Vorteilhaft ist das Passivteil 1 höhenverstellbar an dem Ständer 6 befestigt, der beispielsweise mittels einer Bodenplatte 7 oder in einem Fundament abgestützt ist. Das nicht gezeigte Magnet- und Spulensystem ist innerhalb des Antriebsteils 2 angeordnet und sorgt dafür, daß das Antriebsteil an dem Passivteil magnetisch aufgehängt werden kann und durch Erregen der Spulen und Elektromagnete beliebig entlang der Lauffläche des Passivteils 1 elektromagnetisch bewegbar ist.Figure 1 shows a needle embossing device according to the invention, in which a plate-shaped passive part 1 forming the running surface for a plate-shaped drive part 2 is attached to a stand 6. The passive part 1 is advantageously attached in a height-adjustable manner to the stand 6, which is supported, for example, by means of a base plate 7 or in a foundation. The magnet and coil system (not shown) is arranged within the drive part 2 and ensures that the drive part can be magnetically suspended from the passive part and can be moved electromagnetically as desired along the running surface of the passive part 1 by exciting the coils and electromagnets.
An dem Antriebsteil 2 ist das mechanische Kennzeichnungswerkzeug 4 in Form einer Nadel, mitsamt seines Antriebs 3 derart befestigt, daß die beim Kennzeichnen eines Werkstücks 5 entstehenden Kräfte nahezu senkrecht zum Passivteil 1 wirken.The mechanical marking tool 4 in the form of a needle, together with its drive 3, is attached to the drive part 2 in such a way that the forces generated when marking a workpiece 5 act almost perpendicular to the passive part 1.
-Mittels Druckluft wird zwischen dem Antriebsteil 2 und dem Passivteil 1 ein Luftlager erzeugt. Das Antriebsteil kann sich entlang der Lauffläche frei bewegen, wobei es nur ein flexibles Kabel zur Stromversorgung und Steuerung des elektromagnetischen Systems und einen flexiblen Schlauch zur Erzeugung des Luftlagers mitführen muß (beide nicht gezeigt). Daher ist ein-Using compressed air, an air bearing is created between the drive part 2 and the passive part 1. The drive part can move freely along the running surface, and it only needs to carry a flexible cable for power supply and control of the electromagnetic system and a flexible hose for creating the air bearing (both not shown). Therefore, a
Wechsel des Werkzeugs 3 samt des zugehörigen Antriebsteils leicht und schnell möglich.Changing tool 3 and the associated drive part is quick and easy.
Aus der Figur 2 ist ersichtlich, daß der Passivteil 1 die Verfahrwege des Antriebsteils 2 begrenzt. Die Werkzeugnadel 4 kann innerhalb des schraffierten Bereiches "B" beliebig bewegt werden, wenn der Antriebsteil jeweils bis an den Rand des Passivteils 1 bewegt wird.From Figure 2 it can be seen that the passive part 1 limits the travel path of the drive part 2. The tool needle 4 can be moved as desired within the hatched area "B" if the drive part is moved to the edge of the passive part 1.
In der Figur 3 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit einem an einem Manipulator 8 befestigten Passivteil 1 mit daran magnetisch aufgehängtem Antriebsteil nebst Nadel-Prägewerkzeug 3, 4 gezeigt, wobei der Manipulator 8 den Passivteil mit einem geeigneten Knickarm (nicht gezeigt) beliebig bewegen kann. Um die kreuzförmige schachbrettartige Polstruktur der ferromagnetischen Lauffläche anzudeuten, ist ein Teil der Lauffläche schraffiert dargestellt, obwohl die Lauffläche eigentlich hocheben ist, weil die Spalte zwischen den Polen mit einem Kunststoffmaterial ausgefüllt sind. Da der elektromagnetische Direktantrieb relativ leicht ist, können Knickarmroboter problemlos eingesetzt werden. Wenn der Passivteil 1 steif genug ausgeführt wird, kann der Passivteil 1 statt wie gezeigt zentral auch seitlich befestigt werden, wodurch die Vorrichtung insgesamt flacher wird. Zur Vergrößerung der Verfahrwege muß nur der Passivteil gegen ein Passivteil mit größerer Lauffläche ausgetauscht werden.Figure 3 shows an embodiment according to the invention with a passive part 1 attached to a manipulator 8 with a drive part magnetically suspended therefrom and a needle embossing tool 3, 4, whereby the manipulator 8 can move the passive part as desired with a suitable articulated arm (not shown). In order to indicate the cross-shaped checkerboard pole structure of the ferromagnetic running surface, part of the running surface is shown hatched, although the running surface is actually very flat because the gaps between the poles are filled with a plastic material. Since the electromagnetic direct drive is relatively light, articulated arm robots can be used without any problems. If the passive part 1 is made stiff enough, the passive part 1 can also be attached to the side instead of centrally as shown, which makes the device flatter overall. To increase the travel paths, only the passive part has to be replaced with a passive part with a larger running surface.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29518137U DE29518137U1 (en) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | Needle embossing device with an electromagnetically moved mechanical embossing tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE29518137U DE29518137U1 (en) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | Needle embossing device with an electromagnetically moved mechanical embossing tool |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29518137U1 true DE29518137U1 (en) | 1996-11-14 |
Family
ID=8015489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29518137U Expired - Lifetime DE29518137U1 (en) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | Needle embossing device with an electromagnetically moved mechanical embossing tool |
Country Status (1)
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| DE (1) | DE29518137U1 (en) |
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Legal Events
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