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EP0060213A1 - Prägevorrichtung für verschiedene Zeichen - Google Patents

Prägevorrichtung für verschiedene Zeichen Download PDF

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Publication number
EP0060213A1
EP0060213A1 EP82730024A EP82730024A EP0060213A1 EP 0060213 A1 EP0060213 A1 EP 0060213A1 EP 82730024 A EP82730024 A EP 82730024A EP 82730024 A EP82730024 A EP 82730024A EP 0060213 A1 EP0060213 A1 EP 0060213A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
embossing
characters
die
embossing device
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP82730024A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0060213B1 (de
Inventor
Gottfried Weber
Heinz Blankenburg
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.)
GERHARD FLEMMING & HERMANN PEHRSSON GMBH
Original Assignee
Gerhard Flemming & Hermann Pehrsson GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gerhard Flemming & Hermann Pehrsson GmbH filed Critical Gerhard Flemming & Hermann Pehrsson GmbH
Priority to AT82730024T priority Critical patent/ATE11247T1/de
Publication of EP0060213A1 publication Critical patent/EP0060213A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0060213B1 publication Critical patent/EP0060213B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44B—MACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B5/00—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins
    • B44B5/02—Dies; Accessories
    • B44B5/026—Dies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44B—MACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B5/00—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins
    • B44B5/0076—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins having a series of embossing tools each of which can be brought into working position

Definitions

  • the invention relates to an embossing device with the features of the preamble of claim 1, preferably for embossing character strings in chassis made of sheet steel of motor vehicles.
  • a corresponding device for embossing plastic films is known from DE-A-25 55 849.
  • this known device requires a pair of embossing wheels, on the circumferential surfaces of which there are raised characters or mirror-image depressions (matrices) around different ones To generate characters, the present invention is intended to simplify the control effort for embossing character strings.
  • the invention has for its object to reduce the manufacturing and control effort for such an embossing device.
  • the embossing wheel with raised characters on the circumferential surface is assigned only a single fixed die, which either has an overlay of the images of all the characters of the embossing wheel as a recessed pattern or is resilient on its surface. If only a single fixed die and only a single P n embossing wheel are used, the manufacturing and also the control effort are the least.
  • An advantageous further development of the invention is further based on the object of improving the deformation in such an embossing device in such a way that, in addition to a sharp representation of the digits, the die made of the elastic material has a long service life.
  • the inner shape of the characters (for example the inner surface of the number "zero") should also be sharply defined.
  • Such an elastic universal matrix preferably consists of polyurethane based on polyether with a Shore hardness of essentially 95 as a homogeneous element embedded in a milling.
  • the die is so thin that the flexibility is essentially exhausted when the letter edge is pronounced, the die preferably being molded into a metal bed in such a way that the elastic material is prevented from swelling by swelling .
  • a sandwich-like layering of soft types of plastic or rubber as a spring body with a covering wear layer of greater hardness does not withstand the cushion from the relatively large embossing forces.
  • the thin dimension of the die is in contrast to the dimensioning of rubber matrices for cutting work, where the layer thickness - when using polyurethane with a Shore hardness of approximately 80 - is more than five times the cutting template and the wear layer to be replaced alone is 15 to 20 mm thick having.
  • An approximately 2 mm thick polyurethane layer is used for embossing approximately 8 mm high characters in sheet steel (body sheet St 14.03 according to DIN 1623) with a thickness of 0.8 mm, whereby the cushion width only increases the letter dimensions by approx. 1 to 2.5 mm.
  • a longitudinally milled metal groove, into which the strip-shaped polyurethane material is glued, is preferably used for embossing rows of characters.
  • a synthetic resin adhesive (Macroplast UK 8202 with hardener UK 5400) is preferably used for this. By gluing, the possibility of the material to evade is further reduced. It is sufficient if the material is glued in the area of the ends.
  • the embossing tool must have a significantly different design when embossing with an elastic cushion than with hollow embossing with a metallic counter-shape. While sharp bending edges with a bevel of approximately 5 to 10 ° favor the embossing process when using a die made of metal, when embossing with an elastic cushion, good reflow of the material, which at first is only bulged or bulged, must be made possible.
  • the outer edges of the characters to be engraved should therefore be rounded in the cross-section in the summit area - preferably semicircular or almost semicircular.
  • the embossing process around the drawing area to be embossed can thus cause material to slip towards the embossing point, which is favored by a low coefficient of friction of the elastic material.
  • the full letter depth is thus determined from the material thickness of the sheet.
  • the high of The embossing mark is 10 to 20% larger, based on the embossing with a metallic matrix, since after the first bulging there must still be a sufficient path within the elastic matrix for the final shaping of the symbols.
  • embossing process itself takes place with a particularly good result under "dynamic" loading of the embossing tool, with a force limitation being carried out after the roller punch has been “struck", so that the sheet is embossed well without causing cracks.
  • the limit is approx. 200 kN.
  • matrices can be combined in one line of characters according to the different design variants, whereby only the assignment of the embossing wheel to the die is subject to restrictions, but then are irrelevant if there is a separate embossing wheel for each character position in a character set to be embossed.
  • the partial figures a and b represent a side view or top view of a die m which, in the form of depressions t, has a pattern which corresponds to an "8" of a known seven-segment display.
  • the partial figures c and d show a top view or side view of an associated stamping wheel p with characters in the form of numbers 0 to 9, which consist of segments in the form of elevations h.
  • measures are provided to increase the security against forgery when using multi-segment arrangements.
  • measures are provided to increase the security against forgery when using multi-segment arrangements.
  • efforts are made to make such changes recognizable.
  • a subsequent change of an embossed number could consist in adding segments - changing a "0" to an "8" by adding the middle slash.
  • the segments are then selected or arranged accordingly designed a character set in such a way that simply by adding segments or their parts, it is not possible to create another character of the agreed character set.
  • FIG. 3 shows a character set of this type, which is secured against counterfeiting, with an associated pattern m "for a die, which is shown in a pictorial manner.
  • the characters" 1 "to” 0 "of the partial figure a to be arranged on an embossing wheel are of this type designed that within this first number of characters no complete character corresponds to only part of another, based on a complete set of digits, possibly supplemented by a number of letters.
  • the character set according to FIG. 3a represents the complete number set.
  • the protected characters are the digits shown in sub-figure a and the additional characters are letters from sub-figure b, the letters being designed, for example, by doubling the left vertical bar in such a way that segments are never added again by adding segments Digit (which, by convention, must not have double lines).
  • impermissible attempts to convert digits from the character set b into digits from the character set a can also be made recognizable to those to whom the details of the complete character set are not known.
  • the principle underlying FIG. 3 can be characterized in that - in embossed position - character parts of the embossing wheel of a second number of characters corresponding to FIG. 3b cannot be made to coincide with character parts of a third number corresponding to FIG second number ( Figure 3b) are formed as parallel lines to parts of characters that also occur in the third number ( Figure 3a).
  • FIG. 4a shows a further design option for characters, namely numbers 1 to 4, to which FIG. 4b shows the m III pattern associated with the matrix.
  • FIG. 5a the associated pattern of the die IV being shown in FIG. 5b.
  • the symbols consist of individual raised cones and the matrix accordingly contains the overlay of all domes, which are adapted to the pyramid shape, for embossing the symbols of an embossing wheel required are.
  • the overlay takes the form of a dot matrix.
  • FIG 6 finally, another embodiment is also shown for three adjacent matrices V m in an array corresponding to three juxtaposed in the axial direction of embossing wheels.
  • the particularity of the matrices m V is that they are resilient, at least on the surface, so that the characters on the associated embossing wheels can have any shape; special characters can also be embossed, for example Greek letters or mathematical characters.
  • the elastic material of the matrices m V is indeed resilient but nevertheless so hard that the workpiece to be embossed is sufficiently pressed against the raised characters and their surroundings on the embossing wheel ", so that the embossing process is sufficiently sharply formed and clear limited embossed characters appear on the workpiece.
  • the matrix elements m V shown in FIG. 6 are plastic parts which are inserted into recesses in a metal frame made of steel. They consist of a polyurethane based on polyether, as it is manufactured under the name Fibroflex rot by Fibro GmbH, D-6954 HBAmersheim.
  • the Shore hardness of the plastic material is preferably 95 and the thickness is approximately 2 mm if, with an embossing pressure of 20 tons and a character height of approximately 7 mm, the elevations forming the character on the embossing wheel have a Depth of about 0.6 mm are raised.
  • the matrix is designed in one piece for several adjacent characters.
  • the plastic elements are dimensioned with regard to their resilience in such a way that when a rounded body, which corresponds to the punctiform or linear segment of the character to be embossed, penetrates the workpiece - after an initial "stamping", such resistance is opposed that only the one directly with the defining segment in contact workpiece area can move into the die due to the direct transmission of the contact pressure.
  • the die offers such great resistance that the entire workpiece deflects only to a small extent in the area surrounding the embossing segment. It is also particularly important that the embossing stroke is carried out so far that - after the raised embossing segment has penetrated the workpiece - the workpiece is pressed completely against the surface of the die by the embossing wheel, so that the workpiece is in the raised areas of the mark surrounding areas completely adapts to the embossing shape and the raised and flat areas are created in the relation given by the embossed sign on the wheel.
  • FIG. 7 shows an elastic die designed as an embossing strip 1, the strip being inserted flush into a corresponding cut-out in a support element 2 made of steel.
  • the matrix is made of polyurethane
  • the matrix is glued in an area 3. The gluing reduces the flexing work of the material and thus reduces the risk of fibers shearing off the material at the edge of characters to be embossed.
  • the die has a very small thickness, so that the compression forces that arise after a green bulging of the material are sufficient to sharpen the inner areas of characters, so that the desired embossed sharpness is achieved even where parts of the letter form corners with one another.
  • the matrix serves as a counterpart for sequences of characters arranged side by side (or one above the other). A corresponding dimensioning also applies to the lateral projection of the die elements in relation to the arrangement shown in FIG. 6.
  • the height h of a character is related to the width b. of the embossing strip, the strip being only slightly wider than the character high.
  • the overhang is a total of approximately 10% to 15%, the dimensioning being selected such that, on the one hand, the necessary pressure build-up in the material is maintained, but on the other hand the flexing work is not unnecessarily increased in the direction of premature wear of the die m VI .
  • FIGS. 9 and 10 show the embossing tool 10 in two positions with respect to a sheet to be embossed.
  • FIG. 9 is located above the sheet 11 resting on the matrix m VI .
  • the matrix in turn lies on the matrix support 2.
  • an element of an embossed sign 12 is visible in section on the embossing tool 10, the sign around 1.3 mm (dimension t) is raised.
  • the top area of the embossing element is rounded almost semicircular, the flank parts forming an angle of approximately 25 * to the vertical.
  • the rounded summit area 13 is polished so that the friction of the embossing plate (during the deformation) is reduced.
  • the flanks of the embossed webs form an angle of essentially 25 ° to the vertical.
  • the sheet thickness d is 0.8 mm and the thickness D of the plastic die is 2 mm.
  • the tool When the tool is first placed abruptly on the sheet metal surface, there is a slight deflection, the edges of the characters beginning to show. The tool is then moved towards the die with constant force.
  • the sheet metal is preferably deformed by stretching the material in the deformation area, the material starting to slide into the bulge that forms.
  • a sharp embossing of the edges of the embossing areas of the characters is due to the counter pressure that builds up. Due to the dimensioning specified according to the invention, the inner surfaces of characters are also sharply embossed.
  • the sheet bulges less overall than in the "static” stamping.
  • the dynamic embossing principle is implemented by hydraulic circuits based on the so-called DYNAPAK system. When a limit pressure is exceeded, a larger piston area is accelerated so that the roller stamp hits down. For precise guidance, the sheet metal can be fixed beforehand using a hold-down frame be clamped. In addition to a smaller bulge, the indentation of the characters is also smaller during dynamic embossing.
  • the embossing device according to the invention can equally well be used both for embossing individual characters one after the other with an embossing wheel and for simultaneously embossing a complete row of characters by means of a set of embossing wheels.
  • Electronic control is preferably used so that a high embossing frequency can be achieved.

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  • Printers Characterized By Their Purpose (AREA)

Abstract

Bei einer Prägevorrichtung sind Prägerad und Matrize von einander gegenüberliegenden Seiten eines mit den Zeichen zu kennzeichnenden tiefziehfähigen Werkstücks angeordnet und mit der zum Ausführen des Prägevorgangs erforderlichen Kraft beidseitig gegen das Werkstück preßbar angeordnet, wobei die Matrize (m) derart ausgebildet ist, daß mittels des Prägerades (p) Werkstückbereiche entsprechend den überlagerten Bildern mindestens zweier Zeichen des selben Prägerades (p) gegen einen die Verformung des Werkstücks sicherstellenden Widerstand in die Oberflächenebene der Matrize hinein verformbar sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Prägevorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, vorzugsweise für das Prägen von Zeichenfolgen in aus Stahlblech bestehende Fahrgestelle von Kraftfahrzeugen.
  • Eine entsprechende Vorrichtung zum Prägen von Kunststoffolien ist bekannt aus der DE-A-25 55 849. Während jedoch bei dieser bekannten Vorrichtung jeweils ein Paar von Prägerädern notwendig ist, auf deren Umfangsflächen sich erhabene Zeichen bzw. spiegelbildliche Vertiefungen (Matrizen) befinden, um verschiedene Zeichen zu erzeugen, soll mit der vorliegenden Erfindung eine Vereinfachung bezüglich des Steueraufwandes für die Prägung von Zeichenfolgen erreicht werden.
  • Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Notwendigkeit, die beiden Prägeräder nicht nur mit geringen Toleranzen genau passend zueinander herzustellen und zu steuern, einen erheblichen mechanischen und/oder elektronischen Aufwand erfordert.
  • Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Herstellungs- und Steuerungsaufwand für eine derartige Prägevorrichtung zu verringern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Prägevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Da damit mehrere auf dem Prägerad vorgesehenen Zeichen zu einer Matrize passen, ist zusätzlich die Bruchgefahr von Prägerädern bei Fehlschaltungen ausgeschlossen, wie sie bei nicht synchroner Einstellung von Prägezeichen bei Verwendung von zwei'Prägerädern bei der bekannten Anordnung gegeben ist. Weiterhin läßt sich die Zahl der verschiedenen zu prägenden Zeichen stark heraufsetzen, da mit der zunehmenden Zeichenzahl die Baugröße der Matrize konstant bleibt. Die Anordnung ist auch insgesamt platzsparender.
  • Dem Prägerad mit erhabenen Zeichen auf der Umfangsfläche nur eine einzige feststehende Matrize zugeordnet, welche entweder als vertieftes Muster eine Überlagerung der Bilder aller Zeichen des Prägerades aufweist oder an ihrer Oberfläche elastisch nachgiebig ist. Bei Verwendung nur einer einzigen feststehenden Matrize und nur einem einzi- qPn Prägerad sind der Herstellungs- und auch der Steuerungsaufwand am geringsten.
  • Zum Erzeugen von fälschungssicheren Zeichen sind verschiedene Maßnahmen denkbar, wie sie in den Unteransprüchen und in der Beschreibung angegeben sind. Ist die Zahl der zu prägenden Zeichen sehr groß und wird eine möglichst freie Gestaltung der Zeichen gewünscht, so weist das Vorsehen einer elastischen Matrize Vorteile auf. Damit steht dann eine Universalmatrize zur Verfügung, - über die Sieben-oder Mehrsegment-Schrift hinaus - auch das Prägen von Ziffern, Buchstaben und Zeichen ermöglicht, die sich nicht an einander überlagerbare Linienverläufe halten.
  • Einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine bei einer solchen Prägevorrichtung die Verformung derart zu verbessern, daß sich neben einer scharfen Abbildung der Ziffern eine hohe Standzeit der aus dem elastischen Werkstoff gefertigten Matrize ergibt. Insbesondere soll auch die Innenform der Zeichen (beispielsweise die Innenfläche der Ziffer "Null") scharf ausgeprägt sein.
  • Eine derartige elastische Universalmatrize besteht bevorzugt aus Polyurethan auf Polyätherbasis mit einer Shorehärte von im wesentlichen 95 als homogenes in eine Ausfräsung eingebettetes Element.
  • Von besonderer Bedeutung ist, daß die Matrize derart dünn ausgebildet ist, daß die Nachgiebigkeit im wesentlichen erschöpft ist, wenn der Buchstabenrand ausgeprägt ist, wobei die Matrize bevorzugt derart in ein Metallbett einq-formt ist, daß ein Ausweichen des elastischen Materials durch Verquellen verhindert ist.
  • Im Gegensatz dazu hält beispielsweise eine sandwichartige Schichtung von weichen Kunststoff- bzw. Gummisorten als Federkörper mit einer abdeckenden Verschleißschicht größerer Härte das Kissen den verhältnismäßig großen Prägekräften nicht stand,
  • Die dünne Bemessung der Matrize steht im Gegensatz zu der Bemessung von Gummimatrizen zu Schneidarbeiten, wo die Schichtdicke - bei Verwendung von Polyurethan mit einer Shorehärte von ungefähr 80 - mehr als das Fünffache der Schneidschablone beträgt und allein die auszuwechselnde Verschleißschicht eine Stärke von 15 bis 20 mm aufweist.
  • Bei der sehr dünnen Kissenhöhe steigen die Spannungen in den Materialschichten während des Prägens nach einer Exponentialfunktion steil an. Mit diesem Druckanstieg erfolgt das "Fertigprägen", nachdem sich zuvor die äußeren Konturen der Buchstaben abgebildet haben.
  • Für das Prägen von ca. 8 mm hohen Zeichen in Stahlblech (Karosserieblech St 14.03 nach DIN 1623) mit einer Stärke von 0,8 mm wird eine ca. 2 mm Starke Polyurethanschicht verwendet, wobei die Kissenbreite die Buchstabenabmessungen insgesamt nur um ca. 1 bis 2,5 mm übersteigt.
  • Für das Prägen von Zeichenreihen wird bevorzugt eine längsgefräste Metallnut verwendet, in die das streifenförmige Polyurethanmaterial eingeklebt ist. Dazu ist bevorzugt ein Kunstharzkleber (Macroplast UK 8202 mit Härter UK 5400) verwendet. Durch das Ankleben wird die Möglichkeit des Werkstoffs zum Ausweichen weiter verringert. Dabei ist es ausreichend, wenn das Material im Bereich der Enden verklebt ist.
  • Das Prägewerkzeug muß beim Prägen mit einem elastischen Kissen wesentlich anders ausgebildet sein als beim Hohlprägen mit metallischer Gegenform. Während bei Verwendung einer Matrize aus Metall scharfe Biegekanten mit einer Formschräge von etwa 5 bis 10° den Prägevorgang begünstigen, muß beim Prägen mit elastischem Kissen ein gutes Nachfließen des zunächst nur aus- oder angebeulten Werkstoffs ermöglicht werden. Die Außenkanten der zu gravierenden Zeichen sind deshalb im Querschnitt im Gipfelbereich - bevorzugt halbkreisförmig, oder nahezu halbkreisförmig - zu verrunden. Damit kann mit dem Prägevorgang rings um den zu prägenden Zeichenbereich herum Werkstoff zur Prägestelle hin nachrutschen, was durch einen geringen Reibbeiwert des elastischen Werkstoffs begünstigt wird.
  • Die Ausprägung der vollen Buchstabentiefe erfolgt damit aus der Materialstärke des Bleches heraus. Die Höhe der Prägezeichen ist - bezogen auf das Prägen mit metallischer Matrize - um 10 bis 20% vergrößert, da nach dem ersten Ausbeulen noch ein für das endgültige Ausformen der Zeichen ausreichender Weg innerhalb der elastischen Matrize zur Verfügung stehen muß.
  • Der Prägevorgang selbst erfolgt mit besonders gutem Ergebnis unter "dynamischer" Belastung des Prägewerkzeugs, wobei nach "schlagendem Aufsetzen" des Rollenstempels eine Kraftbegrenzung erfolgt, so daß eine gute Ausprägung des Bleches erfolgt, ohne daß es zu Anrissen kommt. Die Begrenzung liegt beim gleichzeitigen Prägen von ca. 20 Zeichen von 8 mm Höhe in Karosserieblech bei ca. 200 kN.
  • Je nachdem, wie groß Zahl der möglichen Zeichen in einer Zeichenposition ist und welche Anforderungen an die Fälschungssicherheit gestellt werden, lassen sich Matrizen entsprechend den verschiedenen Ausführungsvarianten in. einer Zeichenzeile kombinieren, wobei gegebenenfalls lediglich die Zuordnung Prägerad-Matrize Einschränkungen unterliegt, welche aber dann unbeachtlich sind, wenn für jede Zeichenposition in einem zu prägenden Zeichensatz ein separates Prägerad vorhanden ist.
  • Anhand der Zeichnungen wird näher auf die Erfindung und deren bevorzugte Ausführungsbeispiele eingegangen.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 ein einzelnes Prägerad mit zugehöriger Matrize,
    • Figur 2 eine Anordnung für mehrere gleichachsig angeordnete Prägeräder,
    • Figur 3 ein fälschungssicheres Muster für die Matrize und zugehörige Zeichen,
    • Figuren 4 und 5 Muster für Matrizen und zugehörige Zeichen,
    • Figur 6 eine Ausführung einer elastischen Matrize.für mehrere Zeichen nebeneinander in der Draufsicht,
    • Figur 7 eine Variante der Ausführung gemäß Figur 6 in perspektivischer Darstellung,
    • Figur 8 eine Darstellung zur Bemessung der Matrizen gemäß Figuren 6 oder 7 sowie
    • Figuren 9 und 10 eine Schnittdarstellung von Prägewerkzeug und Matrize gemäß Figuren 6 bis 8 in zwei verschiedenen Arbeitspostionen.
  • In Fig. 1 stellen die Teilfiguren a und b eine Seitenansicht bzw. -aufsicht auf eine Matrize m dar, die in Form von Vertiefungen t ein Muster aufweist, das einer "8" einer bekannten Siebensegmentanzeige entspricht.
  • In den Teilfiguren c und d ist eine Aufsicht bzw. Seitenansicht eines zugehörigen Prägerades p dargestellt mit Zeichen in Gestalt von Ziffern 0 bis 9, die aus Segmenten in Gestalt von Erhebungen h bestehen. Diese Erhebungen h drücken im Betrieb Materialanteile des Werkstückes, das sich zwischen dem Prägerad und der Matrize befindet, in das "8"-förmige Muster der Matrize m. Diese feststehende Matrize braucht gegenüber dem Prägerad nicht bewegt zu werden, weil das aus den Vertiefungen t bestehende Muster zu allen Zeichen 0 bis 9 paßt, da es der Überlagerung der Spiegelbilder aller Zeichen von 0 bis 9 entspricht.
  • 'Wie in den Teilfiguren c und d (Seitenansicht bzw. -aufsicht) der Figur 2 gezeigt ist, können auch mehrere Prägeräder p gleicher Größe gleichachsig nebeneinander angeordnet sein, zu denen dann nach den Teilfiguren a (Aufsicht) und b (Seitenansicht) nur eine Matrize m' mit mehreren "8"-förmigen Mustern gehört.
  • Die Verwendung eines einzigen Musters in einer Matrize zum Prägen mehrerer unterschiedlicher Zeichen kann zu der folgenden Schwierigkeit führen: Wenn die spiegelbildliche überlagerung mehrerer Zeichen zu einem Muster der Matrize zur Folge hat, daß im Muster enthaltene Linien durch die überlagerung mehrerer nicht benachbarter Linien breiter werden, als die Vertiefungen sonst (bei Anpassung an nur ein Zeichen) sind, dann führen solche breite Linien im Muster dazu, daß beim Prägen unscharfe Linienzüge in dem geprägten Zeichen entstehen. Deshalb ist es zweckmäßig, die Gestalt der Zeichen und die des Musters so zu wählen, daß im Muster enthaltene Linien, die der Überlagerung von Linien mehrerer Zeichen entsprechen, nicht wesentlich breiter sind als bei einem Muster, das nur einem Zeichen angepaßt ist. Damit ist sichergestellt, daß die Linien des Musters nicht breiter sind als für eine Linie eines Zeichens erforderlich. Bei Verwendung des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Musters in Gestalt einer "8" ergeben sich diese gewünschten Verhältnisse, weil ja bei einer derartigen Sieben-Segmentanordnung, wie sie auch zur wechselnden Anzeige von Dezimalziffern üblich ist, einzelne Segmente oder Linien mit Segmenten mehrerer anderer Zeichen deckungsgleich sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind Maßnahmen vorgesehen, um die Fälschungssicherheit bei der Verwendung von Mehrsegmentanordnungen zu erhöhen. Um nämlich beispielsweise Fahrgestellnummern gegen nachträgliche Verfälschungen zu sichern, ist man bestrebt, derartige Veränderungen erkennbar zu machen. (Eine derartige nachträgliche Veränderung einer eingeprägten Ziffer könnte darin bestehen, daß Segmente hinzugefügt werden - Änderung einer "0" in eine "8" durch Hinzufügen des mittleren Querstriches.) Entsprechend der genannten weiteren Ausbildung wird nun durch eine entsprechende Auswahl bzw. Anordnung der Segmente einen Zeichensatz so gestaltet, daß allein durch Hinzufügen von Segmenten oder deren Teilen das Erzeugen eines anderen Zeichens des vereinbarten Zeichensatzes nicht möglich ist.
  • In Figur 3 wird in den Teilfiguren a und b ein solcher gegen Fälschungen gesicherter Zeichensatz mit einem spieq-lbildlich dargestellten, dazugehörigen Muster m" für eine Matrize gezeigt. Die auf einem Prägerad anzuordnenden Zeichen "1" bis "0" der Teilfigur a sind derart gestaltet, daß innerhalb dieser ersten Anzahl von Zeichen kein vollständiges Zeichen nur einem Teil eines anderen entspricht, wobei ein vollständiger Ziffernsatz, gegebenenfalls ergänzt durch eine Anzahl von Buchstaben, zugrundegelegt wird. Der Zeichensatz nach Figur 3a gibt dabei den vollständigen Ziffernsatz wieder.
  • Bei den Kennzeichnungen von beispielsweise Fahrgestellen von Automobilen kann sich die Notwendigkeit ergeben, einen noch mehr erweiterten Zeichensatz für zusätzliche Hinweiskennzeichen zur Verfügung zu stellen, wobei die zusätzlichen Zeichen aber im vorgenannten Sinne nicht fälschungssicher zu sein brauchen. Eine Überführung dieser den üblichen Zeichensatz erweiternden Zeichen in Zeichen des ursprünglichen, fälschungssicheren ("geschützten") Zeichensatzes durch Hinzufügen von Segmenten oder von Teilsegmenten soll jedoch nicht möglich sein. Hierfür wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, für die Erweiterungszeichen ein Segment zu verwenden, welches bei dem geschützten Zeichensatz nicht benutzt wird.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 sind die geschützten Zeichen die in der Teilfigur a dargestellten Ziffern und die zusätzlichen Zeichen Buchstaben aus der Teilfigur b, wobei die Buchstaben beispielsweise durch eine Verdoppelung des linken senkrechten Balkens so gestaltet sind, daß sich durch Hinzufügung von Segmenten niemals wieder eine Ziffer (die vereinbarungsgemäß keine Doppellinien aufweisen darf) erzeugen läßt. Auf diese Weise können unzulässige Umwandlungsversuche von Ziffern des Zeichensatzes b in Ziffern aus dem Zeichensatz a auch für denjenigen erkennbar gemacht werden, dem der komplette Zeichensatz in seinen Einzelheiten nicht bekannt ist. Verallgemeinert läßt sich das der Figur 3 zugrunde liegende Prinzip dadurch kennzeichnen, daß - jeweils in Prägeposition - Zeichenteile des Prägerades einer zweiten Anzahl von Zeichen entsprechend Figur 3b nicht mit Zeichenteilen einer dritten Anzahl entsprechend Figur 3a zur Deckung gebracht werden können, wobei die genannten Zeichenteile der zweiten Anzahl (Figur 3b) als Parallellinien ausgebildet sind zu Zeichenteilen, die auch in der dritten Anzahl (Figur 3a) vorkommen.
  • In Figur 3b ist noch eine weitere Unterscheidung vorgenommen worden zwischen Groß- und Kleinbuchstaben, indem bei großen Buchstaben der vollständige linke Balken durch zwei Parallelstriche dargestellt wird, während dies bei Kleinbuchstaben nur für den unteren Balkenteil vorgesehen ist. Durch diese Art der Prägung erhöht sich auch die Lesbarkeit der Schrift, da Verwechslungen zwischen Ziffern und Buchstaben, wie sie bei einfachen Segmentanordnungen möglich sind, sicher vermeidbar sind.
  • In Figur 4a ist eine weitere Gestaltungsmöglichkeit von Zeichen, nämlich Ziffern 1 bis 4, angegeben, zu der in Figur 4b bei zugehörigem Muster der Matrize mIII gezeigt ist.
  • Weitere Zeichenformen sind in Figur 5a wiedergegeben, wobei das zugehörige Muster der Matrize IV in Figur 5b dargestellt ist. Hier bestehen die Zeichen aus einzelnen erhabenen Kegeln und die Matrize enthält dementsprechend die überlagerung aller, der Pyramidenform angepaßten Kalotten, die für die Prägung der Zeichen eines Prägerades erforderlich sind. Die überlagerung erfolgt dabei in Form einer Punktmatrix.
  • In Figur 6 schließlich ist noch ein anderes Ausführungsbeispiel gezeigt für drei nebeneinanderliegenden Matrizen mV in einer Anordnung entsprechend drei in Achsrichtung nebeneinanderliegender Prägeräder. Das besondere der Matrizen mV besteht darin, daß diese zumindest an der Oberfläche elastisch nachgiebig sind, so daß die Zeichen auf den zugehörigen Prägerädern jede beliebige Form haben können; es können also auch Sonderzeichen geprägt werden, beispielsweise griechische Buchstaben oder mathematische Zeichen. Das elastische Material der Matrizen mV ist dabei zwar elastisch nachgiebig aber dennoch so hart ausgebildet, daß das zu prägende Werkstück in ausreichendem Maße an die erhabenen Zeichen und ihre Umgebung auf dem Prägerad angedrückt wird", so daß mit dem Prägevorgang ausreichend scharf ausgebildete und klar begrenzt geprägte Zeichen auf dem Werkstück entstehen.
  • Bei dem in Figur 6 wiedergegebenen Matrizenelementen mV handelt es sich um Kunststoffteile, die in Vertiefungen eines aus Stahl bestehenden Metallrahmens eingelegt sind. Sie bestehen aus einem Polyurethan auf Polyätherbasis, wie es unter der Bezeichnung Fibroflex rot von der Firma Fibro GmbH, D-6954 Haßmersheim, hergestellt wird.
  • Die Shorehärte des Kunststoffmaterials beträgt bevorzugt 95 und die Stärke ca. 2 mm, wenn bei einem Prägedruck von 20 Tonnen und einer Zeichenhöhe von ca. 7 mm die das Zeichen bildenden Erhebungen auf dem Prägerad mit einer Tiefe von ca. 0,6 mm erhaben ausgebildet sind. Bei einer bevorzugten alternativen Ausführung ist die Matrize für mehrere benachbarte Zeichen einstückig gestaltet.
  • Die Kunststoffelemente sind bezüglich ihrer Nachgiebigkeit derart bemessen, daß beim Eindringen eines verrundeten Körpers, der dem punkt- oder linienförmigen Segment des zu prägenden Zeichens entspricht, dem Werkstück - nach einem anfänglichen "Anprägen" ein solcher Widerstand entgegengesetzt wird, daß nur der direkt mit dem prägenden Segment in Kontakt kommende Werkstückbereich infolge der unmittelbaren Fortleitung der Anpreßkraft sich in die Matrize hineinbewegen kann.
  • Die Matrize bietet dabei einen derart großen Widerstand, daß eine Durchbiegung des gesamten Werkstücks in dem das prägende Segment umgebenden Bereich nur in kleinem Maße stattfindet. Von besonderer Bedeutung ist auch, daß der Prägehub soweit ausgeführt wird, daß - nachdem das erhabene Prägesegment in das Werkstück eingedrungen ist - das Werkstück durch das Prägerad vollständig an die Oberfläche der Matrize anpreßt wird, damit das Werkstück sich in dem die erhabenen Bereiche des Zeichens umgebenden Bereichen vollständig an die Prägeform anpaßt und die erhabenen und ebenen Bereiche in der durch das Prägezeichen auf dem Rad vorgegebenen Relation entstehen.
  • In Figur 7 ist eine als Prägeleiste 1 ausgebildete elastische Matrize dargestellt, wobei die Leiste bündig in eine entsprechende Ausfräsung eines Trägerelements 2 aus Stahl eingelegt ist. Die Matrize besteht aus Polyurethan Die Verklebung der Matrize erfolgt in einem Bereich 3. Durch die Verklebung wird die Walkarbeit des Werkstoffs verkleinert und damit die Gefahr des Abscherens von Fasern des Werkstoffs am Rand von zu prägenden Zeichen verringert. Die Matrize weist eine sehr geringe Dicke auf, so daß die nach einem gruissen Vorbeulen des Werkstoffs entstehenden Kompressionskräfte ausreichen, um die Innenbereiche von Zeichen scharf auszuprägen, so daß die gewünschte Prägeschärfe auch dort erreicht wird, wo Buchstabenteile Ecken miteinander bilden. Die Matrize dient als Gegenstück für neben- (oder über-)einanderangeordnete Folgen von Zeichen. Eine entsprechende Bemessung gilt auch für den seitlichen Überstand der Matrizenelemente in Bezug auf die in Figur 6 wiedergegebene Anordnung.
  • In Figur 8 ist die Höhe h eines Zeichens in Relation gesetzt zur Breite b. des Prägestreifens, wobei der Streifen nur geringfügig breiter als das Zeichen hoch ist. Der überstand beträgt insgesamt ca. 10% bis 15%, wobei die Bemessung derart gewählt ist, daß einerseits der notwendige Druckaufbau im Werkstoff eingehalten, andererseits aber die Walkarbeit nicht in Richtung auf einen vorzeitigen Verschleiß der Matrize mVI unnötig erhöht wird.
  • In den Figuren 9 und 10 ist das Prägewerkzeug 10 in Bezug auf ein zu beprägendes Blech in zwei Positionen dargestellt. In Figur 9 befindet sich oberhalb des auf der Matrize mVI aufliegenden Blechs 11. Die Matrize liegt ihrerseits auf dem Matrizenträger 2 auf.
  • In Figur 9 ist am Prägewerkzeug 10 ein Element eines Prägezeichens 12 im Schnitt sichtbar, wobei das Zeichen um ca. 1,3 mm (Maß t)erhaben ausgebildet ist. Der Gipfelbereich des Prägeelements ist nahezu halbkreisförmig verrundet, wobei die Flankenteile zur Vertikalen einen Winkel von ungefähr 25* bilden. Der verrundete Gipfelbereich 13 ist poliert, so daß die Reibung des prägenden Bleches (während der Verformung) verringert ist. Die Flanken der Prägestege bilden zur Vertikalen eine Winkel von im wesentlichen 25°. Die Blechstärke d beträgt 0,8 mm und die Dicke D der Kunststoffmatritze 2 mm.
  • Mit dem - zuerst schlagartigen - Aufsetzen des Werkzeugs auf die Blechoberfläche erfolgt zunächst ein geringfügiges Durchbiegen, wobei sich die Ränder der Zeichen abzubilden beginnen. Anschließend wird das Werkzeugs mit konstanter Kraft weiter in Richtung auf die Matrize bewegt. Die Verformung des Blechs erfolgt dabei bevorzugt durch Strecken des Materials im Verformungsbereich, wobei der Werkstoff in die sich bildende Ausbeulung nachzurutschen beginnt.
  • Ein scharfes Ausprägen der Kanten der Prägebereiche der Zeichen ist bedingt durch den sich aufbauenden Gegendruck, Durch die angegebene Bemessung entsprechend der Erfindung werden auch die Innenflächen von Zeichen scharf ausgeprägt. Bei dem "dynamisch" ausgeführten Prägevorgang wölbt sich das Blech insgesamt weniger stark auf als beim "statischen" Prägen. (Das dynamische Prägeprinzip wird durch Hydraulik-Schaltungen nach dem sogenannten DYNAPAK-System verwirklicht. Dabei wird nach überschreiten eines Grenzdrucks eine größere Kolbenfläche beschleunigt, so daß der Rollenstempel schlagend aufsetzt. Zur präzisen Führung kann zuvor das Blech durch einen Niederhalterrahmen festgeklemmt werden. Neben einer geringeren Aufwölbung ist auch der Randeinzug der Zeichen beim dynamischen Prägen kleiner.)
  • Die erfindungsgemäße Prägevorrichtung läßt sich sowohl für das Prägen von einzelnen Zeichen nacheinander mit einem Prägerad als auch für das gleichzeitige Prägen einer vollständigen Zeichenreihe mittels eines Satzes von Prägerädern gleichermaßen gut verwenden. Vorzugsweise wird eine elektronische Ansteuerung verwendet, so daß eine hohe Prägefrequenz erreichbar ist.

Claims (14)

1. Prägevorrichtung für verschiedene Zeichen mit mindestens einem Prägerad, auf dessen Umfangsfläche die zu prägenden Zeichen erhaben angebracht sind und dem eine Matrize zugeordnet ist, wobei Prägerad und Matrize von einander gegenüberliegenden Seiten einem mit Zeichen zu kennzeichnenden tiefziehfähigen Werkstücks und mit der zum Ausführen des Prägevorgangs erforderlichen Kraft beidseitig gegen das Werkstück preßbar angeordnet sind, vorzugsweise für die Anwendung auf das Prägen von Zeichen in Stahlbleche, welche als Karosserie- oder Fahrgestellbleche von Kraftfahrzeugen Verwendung finden, dadurch gekennzeichnet , daß die Matrize (m bis mVI) derart ausgebildet ist, daß mittels des Prägerades (p) Werkstückbereiche entsprechend den überlagerten Bildern mindestens zweier Zeichen des selben Prägerades (p) gegen einen die Verformung des Werkstücks sicherstellenden Widerstand in die Oberflächenebene der Matrize hinein verformbar sind.
2. Prägevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die Matrize (mV, mVI) mindestens in Bereichen ihrer dem zu prägenden Zeichen auf dem Prägerad zugewandten Oberfläche elastisch nachgiebig ausgebildet ist.
3. Prägevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , daß die Matrize (m bis mIV) ein vertieftes Muster aufweist, das den überlagerten Bildern mindestens zweier Zeichen des Prägerades (p) entspricht.
4. Prägevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Muster einer Sieben- oder Mehrsegmentanordnung bzw. einer Punktmatrix entspricht, wie sie zur wechselnden Anzeige von Dezimalziffern bzw. alphanumerischen Zeichen, z.B. bei Digitalanzeigen, bekannt ist.
5. Prägevorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß auf dem Prägerad (p) innerhalb einer ersten Anzahl von Zeichen (Figur 3) kein vollständiges Zeichen nur einem Teil eines anderen entspricht.
6. Prägevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Matrize (mV, mVI) aus Polyurethan auf Polyätherbasis besteht mit einer Shorehärte von im wesentlichen 95.
7. Prägevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Matrize (mV, mVI) derart dünn ausgebildet ist, daß die Nachgiebigkeit im wesentlichen erschöpft ist, wenn der Buchstabenrand ausgeprägt ist.
8. Prägevorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Matrize (mV, mVI) derart in ein Metallbett eingeformt ist, daß ein Ausweichen des elastischen Materials durch Vorquellen verhindert ist.
9. Prägevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Matrize (mVI) mit dem Metallbett, bei streifenförmigem Material mindestens an den Enden (3), verklebt ist.
10. Prägevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das die erhabenen Bereiche der zu prägenden Zeichen im Querschnitt im wesentlichen halbkreisförmig verrundet sind.
11. Prägevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Gipfelbereiche (13) der stegförmigen Teile verrundet ausgebildet ist und der Verrundungsradius derart gewählt ist, daß er im wesentlichen der Hälfte der Differenz zwischen der Fußbreite der stegförmigen Teile und deren Breite in Höhe desjenigen Bereichs entspricht, in der bei geradliniger Ausbildung der Flanken diese den Verrundungsradius tangieren würden.
12. Prägevorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens die verrundeten Bereiche (13) poliert sind.
13. Prägevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die erhabenen stegförmigen Teile der Prägezeichen sich mit einer Flankensteiqung einen Winkel von im wesentlichen 25°, bezogen auf eine Vertikale zur Prägeebene, verjüngen.
14. Prägevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Prägevorgang dynamisch mit Kraftbegrenzung erfolgt.
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