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Dokumentenidentifikation DE69528826T2 10.07.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0759854
Titel AUTOMATISCHE GRAVIERVORRICHTUNG UND VERFAHREN
Anmelder Quick-Tag, Inc., Rancho Santa Fe, Calif., US
Erfinder GOLDMAN, E., Mark, San Rafael, US;
AUBERT, A., Michel, San Rafael, US;
SHENDEROVICH, M., Alexander, San Francisco, US;
ACHARYA, R., Jagat, Livermore, US
Vertreter Blumbach, Kramer & Partner GbR, 81245 München
DE-Aktenzeichen 69528826
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 12.05.1995
EP-Aktenzeichen 959198052
WO-Anmeldetag 12.05.1995
PCT-Aktenzeichen PCT/US95/05928
WO-Veröffentlichungsnummer 0095031342
WO-Veröffentlichungsdatum 23.11.1995
EP-Offenlegungsdatum 05.03.1997
EP date of grant 13.11.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.07.2003
IPC-Hauptklasse B43L 13/00
IPC-Nebenklasse B65G 59/00   B65G 1/07   G05B 19/4097   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Gravierverfahren und -geräte und im Besonderen eine automatisierte Vorrichtung und ein Verfahren zum Durchführen von Gravierfunktionen.

Viele einzelne Gravieranwendungen werden durch den Bedarf und den allgemeinen Mangel an geschulten Graviermaschinenbedienern erschwert. Vor 1980 und dem Aufkommen rechnergestützter Graviermaschinen war dies noch ausgeprägter, weil viele der zum Benutzen einer manuellen Graviermaschine erforderten Fähigkeiten mit manuellem Geschick verbunden waren. Rechnergestützte Graviermaschinen, wie die in den US-Patenten Nr. 4 437 150, Nr. 4 439 834 und 4 561 814, jeweils Dahlgren, Jr. et al erteilt, eliminierten oder vereinfachten viele der mit dem Gravieren verbundenen Denkprozesse. Eine Anzahl dieser frühen Maschinen vereinfachten auch viele der Materialflussaspekte des Gewerbes.

Seit dieser Zeit hat sich wenig verändert. Für eine große Vielfalt von Anwendungen ist die rechnergestützte Graviermaschine immer noch die bei weitem beste Lösung. Für viele Aspekte des Gravierprozesses, wie die Materialauswahl, die Auswahl des Schneidwerkzeugs, die Layoutdetails, die Werkstückfestspannung sowie Bearbeitungs- und Vorschubgeschwindigkeiten werden aber immer noch relativ geschickte Bedienkräfte benötigt. Die derzeitige Herausforderung liegt darin, das gewöhnlich mit dem Gravieren assoziierte hohe Niveau an Geschick zu begrenzen oder zu eliminieren, damit der Prozess für mehr und mehr Unternehmen oder Benutzer praktisch wird.

WO 93/20522 beschreibt ein Graviersystem, bei dem eine Anzahl von Kunden- oder Laden-Endgeräte durch ein Telefonsystem mit einer Anzeigestation kommunizieren können, die von einem Scanner aus Anzeigedaten in Bezug auf Artikel, die graviert werden können, zum Kunden- oder Laden-Endgerät übertragen können. Das System hat eine Gravierstation, die Steuergeräte zur Nutzung von Signalen, die von den Kunden- oder Laden-Endgeräten übertragen werden, als Graviersignale zum Steuern des Gravierens eines in einer Graviermaschine an der Gravierstation befindlichen Artikels.

Nach der vorliegenden Erfindung ist ein automatisiertes Graviersystem vorgesehen, wie im Anschluss hieran durch Anspruch 1 definiert, auf den jetzt Bezug genommen werden sollte.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Kombination aus einem automatischen Drei-Achsen-Graviersystem und einem automatischen Materialtransportsystem vor und verbindet diese mit einem benutzerfreundlichen Vorrechner- Softwaresystem, wodurch es die Notwendigkeit, dass ein graviertes Werkstück von einer gelernten Facharbeitskraft produziert wird, verdrängt.

Das Vorrechner-Softwaresystem erhält die vom Benutzer zugeführte Auswahl von Zeichen (d. h. den Text, die Motive, Bilder usw., die auf dem Werkstück einzugravieren sind) und Werkstücktyp und ein Controller benutzt die vom Benutzer gelieferten Informationen zum Steuern des physikalischen Betriebs des Graviersystems. Der Controller führt drei allgemeine Funktionen durch: (1) Werkstücktransport oder die Bewegung eines Werkstücks des ausgewählten Typs an eine Gravierposition und Ausgeben des Werkstücks an den Benutzer im Anschluss an das Gravieren; (2) Gravierwerkzeugbewegungen entlang der X-, Y- und Z-Achse, die die Bewegung des Gravierwerkzeugs einschließt, wie sie zum Eingravieren des Textes oder anderer Zeichen in das Werkstück (durch Bewegung entlang der X- und Y-Achse) benötigt wird, und Einstellung des Gravierwerkzeugdrucks auf das Werkstück (Z-Achsen-Einstellung) und (3) Zubehörausgabe, das heißt die Auswahl und die Ausgabe eines Zubehörs entsprechend dem ausgewählten Werkstück.

Das Werkstücktransportsystem ist vorzugsweise ein Schrittmotor-angetriebenes System, das das Werkstück aus einer selbstbetätigten Ausgabestelle bewegt, es zu einer Gravierposition transportiert, wo es automatisch eingespannt wird, und das Werkstück dann nach Beendigung des Gravierens in eine Ausgaberutsche freigibt. Werkstücke werden vertikal gestapelt und in einer Mehrzahl von Säulen gelagert, wobei jede Säule einen anderen Werkstücktyp speichert.

Jede Säule ist mit einem gefederten Druckvorschubmechanismus ausgestattet, der den Stapel Werkstücke vertikal nach oben drückt, so dass das oberste Werkstück im Stapel in eine in der unteren Oberfläche einer Einspann-/Transportplatte gebildete Aussparung gedrückt wird. Die Aussparung ist innerhalb enger Toleranzen geformt, um mit der Form des Werkstücks übereinzustimmen. Die einheitliche Werkstückbewegung innerhalb der Säulen wird gewährleistet, indem die Feder innerhalb eines weitgehend linearen Betriebsbereichs gehalten wird und indem ein Klemmen der Feder verhindert wird.

Zu Beginn des Graviervorgangs nimmt das Werkstücktransportsystem die dem ausgewählten Werkstück entsprechende Klemm-/Transportplatte in Eingriff und bewegt sie vorwärts, bis das in ihrer Aussparung gefangene Werkstück über nach oben vorbelasteten Rollen positioniert ist. Die Rollen klemmen das Werkstück zwangschlüssig in der Aussparung fest und ermöglichen auch die Bewegung der Klemm-/Transportplatte.

In der Oberseite der Klemm-/Transportvorrichtung befindet sich ein Ausschnitt, der ein Fenster bildet, durch das hindurch das Gravierwerkzeug das Werkstück gravieren kann. Nach dem Gravieren des Werkstücks bewegt das Werkstücktransportsystem die Klemm-/Transportplatte weiter zu einer Ausgabestelle, an der das Werkstück aus der Aussparung in der Klemm-/Transportplatte herunter- und in eine Ausgaberutsche hineinfällt.

Eine Drei-Achsen-Graviereinheit mit Schrittmotortreiber ist zwischen den mit jeder Säule assoziierten Gravierpositionn beweglich. Die Graviereinheit ist vorzugsweise mit einer gefederten Diamantspitze für Zieh- (oder Ritz-)Gravieren von Materialien versehen. Die Strichbreite, die von der Diamantengeometrie bestimmt wird, kann durch Variieren der Stärke des auf das Werkzeug ausgeübten Z-Achsen-Drucks eingestellt werden. Der Druck auf die Diamantspitze ist variierbar und kann in das System voreinprogrammiert werden, wodurch einheitliche Gravierergebnisse über eine Reihe verschiedener Materialien und Dicken möglich sind. Einstellungen des Drucks auf die Spitze werden vorzugsweise durch Heben oder Senken der Spitzenhöhe mit Hilfe eines Z- Achsen-Schrittmotors durchgeführt. Diese Graviereinheitskonstruktion ist auch mit druckluftangetriebenen Rotationsspindeln und mit Rotationsspindeln mit Direktantrieb kompatibel.

Das Werkstück bleibt während des Gravierprozesses bewegungslos, während sich das Schneidwerkzeug in Kombinationen von linearen Schrittsequenzen entlang der X- bzw. der Y-Achse bewegt, wodurch je nach Bedarf zum Gravieren der verschiedenen Zeichen des Textes effektiv sowohl lineare als auch bogenförmige Bewegungen produziert werden. Rechnergestütztes Gravieren mit Hilfe von Schrittmotorangetriebenen X- und Y-Achsen-Bewegungen wird in US-Patent Nr. 4 437 150 beschrieben.

In der bevorzugten Ausgestaltung wird die Y-Achsen- Bewegung des Gravierwerkzeugs mit Hilfe eines Schrittmotorangetriebenen Y-Achsen-Schlittens, der das Gravierwerkzeug trägt, erreicht. Der Y-Achsen-Schlitten selbst ist an einer X- Achsen-Schlittenbaugruppe montiert, die an einer sich entlang der X-Achse erstreckenden Brücke entlang fährt. Dieses Doppel- Schlitten-System ermöglicht im Vergleich mit bestehenden rechnergestützten Graviersystemen eine höhere Graviergeschwindigkeit, indem es Gravierwerkzeugbewegungen in der Y-Richtung zulässt. Bestehende Vorrichtungen erfordern die Bewegung des eigentlichen Werkstücks in der Richtung der Y- Achse und haben daher wegen der relativ hohen bewegten Gesamtmasse niedrigere Graviergeschwindigkeiten.

Es ist eine "Platzierungs- und Entnahme"-Zubehörausgabevorrichtung bereitgestellt, die vom Controller zur Ausgabe eines Zubehörs (z. B. Gepäckanhängerband, Tieranhängerhaken, Armband für Anhänger mit medizinischen Daten), das dem gewählten Werkstück entspricht, angewiesen wird. Zubehör wird in einer Mehrzahl vertikaler Säulen gelagert, von denen jede einen anderen Zubehörtyp speichert.

Die Zubehörausgabe wird von einem Entnahmearm durchgeführt, der sich, wenn er unter der das zutreffende Zubehör haltenden Säule positioniert worden ist, durch einen Schlitz in der Säule dreht, um eine Zubehörpackung durch einen zweiten Schlitz in der Säulenseite hindurch und in eine Ausgaberutsche hinein auszuwerfen. Der Ausgabevorgang wird von zwei Schrittmotoren bewerkstelligt: einem "Platzierungs"- Motor, der den Entnahmearm in Ausrichtung auf die zutreffende Säule bringt, und einen "Entnahme"-Motor, der den Entnahmearm dreht, nachdem er vom "Platzierungs"-Motor in die richtige Entnahmestelle platziert worden ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines Verkaufsautomaten gemäß der vorliegenden Erfindung, die die in einem Verkaufsautomatengehäuse montierten Bauteile zeigt;

Fig. 1B ist eine Vorderansicht der Werkstückausgabeeinheit des Verkaufsautomaten von Fig. 1A;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Graviereinheit und einer Werkstückpositioniereinheit des Verkaufsautomaten von Fig. 1A;

Fig. 3A ist eine Seitenansicht der Werkstückpositioniereinheit des Verkaufsautomaten von Fig. 1A, die mit einer Klemmplatte, die mit einer Werkstückübergabesäule assoziiert ist, in Eingriff ist.

Fig. 3B ist eine teilweise Seitenschnittansicht eines Ambosses der Werkstückpositioniereinheit von Fig. 2.

Fig. 3C ist eine Vorderansicht einer Werkstücksäule.

Fig. 3D ist eine Darstellung eines Ambosses in aufgelösten Einzelheiten, wobei die Klemmplattenführungen nicht gezeigt werden.

Fig. 3E ist eine teilweise Draufsicht der Werkstücksäulen.

Fig. 3F ist eine perspektivische Ansicht eines Strangpressprofils von einer Werkstücksäule, wie es aussieht, wenn die Säulenwände und -platten montiert sind.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Schlittens, die auf ihm montierte Werkstückpositioniereinheit und ein Paar Klemmplatten zeigt.

Fig. 5A ist eine Draufsicht eines Ambosses und einer Klemmplatte.

Fig. 5B bis 5E sind Seiten-Querschnittsansichten des Ambosses und der Klemmplatte entlang der in Fig. 5 mit 5B-5B bezeichneten Ebene. Die Ausrichtung des Ausbruchs in der Klemmplatte relativ zum durchgehenden Loch im Amboss für die Werkstückübergabe- bzw. die Werkstückgravier- oder die Werkstückaufnahmeposition.

Fig. 6 ist eine Seitenansicht des Schlittens, der Graviereinheit und der Werkstückpositioniereinheit, wobei die X-Achsen-Brücke im Querschnitt gezeigt wird.

Fig. 7 ist eine Vorderansicht der Graviereinheit der vorliegenden Erfindung.

Fig. 8A und Fig. 8B sind eine Drausicht bzw. eine Unteransicht des Y-Achsen-Schlittens der vorliegenden Erfindung.

Fig. 9 ist eine Seitenansicht der Graviereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht einer Zubehörausgabeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, die die Ausgabeeinheit von der Vorderseite gesehen zeigt.

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht der Zubehörausgabeeinheit von Fig. 9, die die Ausgabeeinheit von der Rückseite gesehen zeigt.

Fig. 12 ist eine Seitenansicht der Platzierungs- und Entnahmeteile der Zubehörausgabeeinheit.

Fig. 13 ist eine Vorderansicht der Platzierungs- und Entnahmeteile der Zubehörausgabeeinheit.

Fig. 14 ist eine Rückansicht der Platzierungs- und Entnahmeteile der Zubehörausgabeeinheit.

Fig. 15 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, das das System der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 16 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm, das die Funktionen des Vorrechners der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 17 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm, das die Funktionen des Controllers bei der Werkstückauswahl und -ausgabe zeigt.

Fig. 18 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm, das die Zubehörausgabefunktionen des Controllers zeigt.

Fig. 19 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm, das die Funktionen des Controllers bei der Verwaltung des Graviervorgangs zeigt.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltung

Die Graviermaschine der vorliegenden Erfindung besteht allgemein aus einer Benutzeroberfläche 10, die die Eingabe von Gravieranweisungen von einem Benutzer anfordert und erhält, und einen Controller (nicht gezeigt), der die Gravierfunktionen und die Ausgabe von Zubehör verwaltet.

Vom Controller werden eine Graviereinheit 12, eine Werkstückpositioniereinheit 14 (siehe Fig. 3 und 4), die Werkstücke von einem Werkstückübergabesystem 16 erhält, und ein Paar Zubehörausgabeeinheiten 18 gesteuert. Wie noch ausführlich besprochen wird, legt der Controller Ansteuersignale an Schrittmotoren, die die Werkstückübergabe-, Werkstückgravier- und Zubehörausgabefunktionen antreiben. In Verbindung mit der vorliegenden Erfindung können konventionelle Treiber (Mikroschrittbewegungen für die X-Achse und die Y-Achse und Halbschrittbewegungen für Werkstücktransport, Zubehörausgabe und Z-Achsen-Steuerung) verwendet werden. Ein derartiger Controller, einschließlich seine Verwendung in Verbindung mit Schrittmotoren, wird in US- Patent Nr. 4 437 150 beschrieben. In der bevorzugten Ausgestaltung werden der Dahlgren Control Systems Mikroschritt-Treiber, Teil Nr. 39-89028, und der Dahlgren Control Systems Halbschritt-Treiber, Teil Nr. R60-0001, verwendet.

Die Benutzeroberfläche 10 ist vorzugsweise ein Personalcomputer (PC) mit einem Bildschirm 24, der den Benutzer zur Auswahl eines Werkstücktyps (z. B. Gepäckanhänger, Anhänger mit medizinischen Informationen, Schlüsselanhänger oder Haustieranhänger) und des auf dem gewünschten Werkstück anzubringenden Texts auffordert. Ein konventioneller Berührungsbildschirm 26 überlagert den Bildschirm 24 und hat eine Schnittstelle zum Personalcomputer. Der Personalcomputer fordert zur Eingabe der zum Beginnen eines Auftrags benötigten Benutzerinformationen auf und empfängt sie und kann außerdem auch Zahlungsinformationen erhalten und verarbeiten. Beispielsweise können ein Kreditkartenleser, ein Modem zur Verwendung bei der Verifizierung von Kreditinformationen und ein Belegdrucker mit dem Personalcomputer verbunden und von ihm gesteuert werden. Wie unten noch beschrieben wird, wird die Benutzereingabe von der Benutzeroberfläche 10 an den Controller 20 weitergeleitet, verarbeitet und vom Controller beim Abrufen des relevanten Gravierformats und Gravierwerkzeugdrucks aus seinem Speicher, beim Abwickeln der Werkstückentnahme- und -graviervorgänge und beim Ausgeben des zutreffenden Zubehörs (d. h. Gepäckanhängerband, Armband für Anhänger mit medizinischen Daten usw.) verwendet, das nach Abschluss des Gravierens zusammen mit dem gravierten Werkstück auszugeben ist. Zum besseren Verständnis dieser Merkmale wird Bezug genommen auf X-, Y- und Z-Achsen, die in Fig. 2 jeweils bezeichnet sind.

In der bevorzugten Ausgestaltung ist jedes Bauteil des Graviersystems in ein Gehäuse im Verkaufsautomatenstil 22 eingebaut.

Einheiten für Werkstückübergabe und Werkstücktransport

Die Werkstückübergabeeinheit 16 der vorliegenden Erfindung, wobei auf die Fig. 2-5 Bezug genommen wird, ist konfiguriert, um dem Benutzer eine Reihe verschiedener Werkstücktypen zur Auswahl anzubieten. Die Werkstückübergabeeinheit 16 hat eine Anzahl von Druckvorschubsäulen 28, die Werkstücke mit Hilfe von Federdruck in eine Position vorschieben, aus der sie von der Werkstücktransporteinheit 14 (Fig. 4) entnommen und zu einer Gravierposition getragen werden können.

Es ist eine Anzahl von Werkstücksäulen 28 bereitgestellt, die jeweils einem der dem Benutzer angebotenen Werkstücktypen entspricht. Jede Werkstücksäule 28, Bezug nehmend auf Fig. 3A und Fig. 3C, ist vorzugsweise ein oder mehrere längliche Strangpressprofile 29a, 29b aus präzisionsbearbeitetem Material, wie z. B. Aluminium, die jeweils eine durchgehende Bohrung 30a, 30b in der Form des in der Werkstücksäule enthaltenen Werkstücks haben. In jeder Säule 28 wird ein Stapel 31 Werkstücke (Fig. 3A) aufbewahrt.

Eine hohle zylindrische Röhre 44 (Fig. 1A und 3A) ist mit jeder Werkstücksäule 28 verbunden und grenzt an die durchgehenden Bohrungen 30a, 30b in jeder Säule an. In der bevorzugten Ausgestaltung sind die Werkstücksäule 28 und die zylindrische Röhre 44 so proportioniert, dass in jeder Werkstücksäule je nach der Werkstückmasse ungefähr 150 bis 300 Werkstücke gespeichert werden können. Das große Fassungsvermögen der Säulen erlaubt die Durchführung vieler Graviervorgänge, bevor Werkstücke nachgefüllt werden müssen.

Innerhalb jeder Röhre 44, siehe Fig. 3A, ist eine Feder 42 angeordnet, die die Vorschubkraft zum Drücken des Werkstückstapels 31 nach oben durch die Strangpressprofile 29a, 29b hindurch liefert und die somit das oberste Werkstück (nicht gezeigt) jeder Säule in eine Aussparung drückt, die in einer entsprechenden Klemmplatte 46 (Fig. 3B) gebildet ist. Die Klemmplatte 46 ist vorzugsweise präzisionsbearbeitet und ist, wie unten aufgeführt, die Struktur, die das Werkstück während des Gravierens in seiner Position hält.

Die Größe jeder Feder 42 sollte für die Form, Masse und Stückzahl der Werkstücke in ihrer jeweiligen Säule individuell bemessen sein. Das richtige Funktionieren der Werkstückübergabeeinheit 16 beinhaltet die Verwendung einer gealterten Feder, die innerhalb ±30% ihrer Gesamtbetriebslänge arbeitet. Mit anderen Worten heißt das, dass die Federlänge so ausgewählt wird, dass die Feder auf höchstens 30% ihrer gealterten Länge zusammengedrückt wird, wenn die Säule voller Werkstücke ist, und dass die Feder höchstens 70% ihrer gealterten Länge einnimmt, wenn die Säule leer ist. Aufrechterhalten dieses Betriebsbereichs gewährleistet eine weitgehend lineare Federkraft innerhalb der Grenzen der Feder. Folglich wird eine proportional größere Federkraft erzeugt, wenn die Säule voll ist, als wenn sie fast leer ist. Dies hält den Aufwärtsdruck des Werkstücks an der Klemmplatte 46 im gesamten Übergabebereich der Säule 28 in einem akzeptablen Bereich. Eine gealterte Feder wird erreicht, indem eine neue Feder ungefähr 10 bis 12 Stunden lang zusammengedrückt wird.

Die Federn 42 werden im Inneren der Säulen 28 reguliert, um sicherzustellen, dass sie nicht klemmen. Dies wird durch Führen der Federn und dadurch erreicht, dass sie dazu gebracht werden, sich beim Ausdehnen und Zusammendrücken zu drehen. Ohne das besteht die Tendenz zum Klemmen und Beeinträchtigen des Vorschubdrucks.

In der bevorzugten Ausgestaltung werden zwei Maßnahmen getroffen, um das Klemmen der Federn 42 zu verhindern. Erstens ist eine Stange 15 (Fig. 3A) innerhalb jeder Feder 42 angeordnet und wird von einem Deckel 17, der auf dem oberen Ende 19 der Feder sitzt, in ihrer Lage gehalten. Die Stange 15 trägt dazu bei, die Feder 42 am Durchbiegen zu hindern, was die Feder wiederum am Klemmen an den Innenwänden der Strangpressprofile 29a, 29b hindert. Zweitens wird die Feder innerhalb der Röhre 44 unbefestigt gelassen und kann sich daher frei drehen.

Am oberen Ende jeder Säule 28 befindet sich ein Amboss (Fig. 2, 3C und 3D), der vorzugsweise präzisionsbearbeitet ist. Jeder Amboss ist mit seinen Nachbarambossen durch Verbindungsplatten 34 verbunden, die zur Optimierung der Steifigkeit des gesamten Systems beitragen. Jeder Amboss hat ein Loch 36 in der Form des zugehörigen Werkstücks (Fig. 5B). Das Loch 36 ist an der Oberseite 38 des Ambosses abgeschrägt, um die Bewegung und größere Toleranz des Werkstücks zu ermöglichen. An der Unterseite des Ambosses stimmt das Loch 36 mit der durchgehenden Bohrung 30a seiner betreffenden oberen stranggepressten Säule 29a überein.

Die Löcher 36 in den Ambossen 32 sind auf genauere Toleranzen als die durchgehenden Bohrungen 30 in ihren entsprechenden Strangpressprofilen bearbeitet, um Werkstücke in die entsprechenden Klemmplatten 46 zu führen, Vorzugsweise ist der Nenn-Innendurchmesser der durchgehenden Strangpressprofillöcher 30a, 30b 0,051 mm (0,020 Zoll) größer als ihr betreffendes Ambossloch 36. Zusätzlich zu der Abschrägung hat das Ambossloch an seinem Innendurchmesser einen Freiwinkel von oben nach unten von 5º. Folglich sorgen die stranggepresste Säule und der Amboss für einen wirtschaftlichen aber präzisen Vorschubmechanismus.

An der Oberseite jedes Ambosses sind vier feststehende Führungen 48 befestigt. Die Führungen 48 sind vorzugsweise aus Nylon, Turcite oder Teflon und jeweils einzeln verstellbar. Jede Führung 48 hat entlang ihres Umfangs eine Kerbe 52 zum Aufnehmen der Klemmplatte 46 während ihrer Bewegung von der Aufnahme- zur Gravier- bis zur Ausgabeposition (siehe Fig. 7).

In jedem Amboss 32 sind an der Gravierposition des Werkstücks eine oder mehr längliche Rollen 56 (siehe Fig. 3D) eingebettet. Jede Rolle 56 ist zur Drehung um ihre längliche Achse montiert. Die Rollen sind in einer zur Oberseite 38 des Ambosses normalen Richtung federvorgespannt.

Wie in den Fig. 2, 3C und 4, 5A bis 5E entspricht jedem Amboss 32 eine Klemmplatte 46, die innerhalb der Kerben 52 in den Führungen 48 verschiebbar ist. Da jede Führung 48 verstellbar ist, können die Zentrierung und Winkelhaltigkeit der Klemmplatte 46 relativ zur Säule 28 und der Gravierposition fein eingestellt werden. Die Klemmplatte 46 ist ein längliches rechteckiges Element, das in seiner Unterseite nahe seinem distalen Ende eine Aussparung 54 aufweist (siehe Fig. 3B). Vorzugsweise hat die Aussparung 54 die Form des entsprechenden Werkstücks. Die Aussparung ist gegenüber dem Werkstück um ein Nennmaß von 0,089 mm (0,0035 Zoll) um die gesamten Seitenwände der Aussparung herum überbemessen, die Unterseite der Klemmen betrachtend, die vorzugsweise selbst Freiwinkel von 7º bis auf eine Tiefe von 0,81 mm (0,032 Zoll) (gestützt auf einem Werkstück mit Nennmaß von 1 mm (0,040 Zoll)) haben. Die Aussparungstiefe ist nominal auf die Werkstückdicke bemessen, in diesem Fall 1 mm (0,040 Zoll). Die Ausführung berücksichtigt durch die Verwendung von Vorder- und Hinterkantenabschrägungen im Amboss Toleranzen bis zu 0,064 mm (± 0,0025 Zoll).

Um die Aussparung herum ist ein Ausbruch 55 in der Form des Werkstücks zentriert. Während des Gravierens ermöglicht der Ausbruch 55 dem Gravierwerkzeug Zugang zum Werkstück, während die Aussparung 54 das Werkstück unter der Klemmplatte 46 sicher festhält.

Der relative Durchmesser des Ausbruchs 55 und der Aussparung 54 ist in Fig. 5E gezeigt. Der Außendurchmesser der Aussparung verjüngt sich von einem ersten Durchmesser, d3 bezeichnet, zu einem zweiten, d2 bezeichneten Durchmesser. Der Innendurchmesser d1 des Ausbruchs 55 ist kleiner als der zweite Durchmesser d2 der Aussparung, sodass zwischen ihnen eine Schulter gebildet wird. Das Werkstück liegt an dieser Schulter an, wenn es in der Aussparung 54 erfasst ist.

Die Klemmplatte 46 ist vorzugsweise plattiert, um Abnutzung und Verunreinigung in den Gleit- und Lagerbereichen minimal zu halten.

An das proximale Ende 60 der Klemmplatte ist ein Aufnahmeteil 62 angebracht, das in seiner Unterseite einen abgeschrägten Schlitz 64 hat (siehe Fig. 3A).

In der Materialaufnahmephase (Fig. 5D) bewirkt die Aufwärtsfederkraft vom Werkstückübergabesystem 16, dass das oberste Werkstück in jedem Werkstückstapel 31 durch das durchgehende Loch 36 im Amboss passiert und in der Aussparung 54 in der entsprechenden Klemmplatte 46 ruht. Während der Materialpositionierphase (Fig. 5C) wird die Klemmplatte 46 (und das in ihrer Aussparung befindliche Werkstück) zwischen den Führungen 48 gleitend über die Oberseite des Ambosses vorbewegt, bis das Werkstück auf den Rollen 56 ruht, wie in Fig. 3B gezeigt. Das ist die Gravierposition, in der sich die Rollen unmittelbar unter dem Werkstück befinden (in Fig. 3B mit 500 bezeichnet und in Fig. 5A mit 55B) und dadurch Druck nach oben ausüben, der das Werkstück während des Gravierens in seiner Lage hält. Weil der Ausbruch 55 ein wenig kleiner ist als das Werkstück, kann das Werkstück nicht durch den Ausbruch hindurch passieren, sondern bleibt stattdessen unter der Klemmplatte 46 gefangen.

Aus Fig. 3A und 4 ist ersichtlich, dass die Werkstücktransporteinheit 14 einen Schrittmotor 66 hat, der an einem Schlitten 80 montiert und mit einer Antriebsspindel 68 verbunden ist. In der Nähe des proximalen Endes der Antriebsspindel ist ein Grenzschalter 76 am Schlitten 80 montiert. An der Antriebsspindel ist eine selbstnachstellende Antriebsspindelmutter 70 befestigt.

Die Antriebsspindelmutter 70 ist an einem Werkstückauswahlblock 72 angebracht, der einen abgeschrägten Schlitz 74 hat. Ein Paar durchgehender Bohrungen 75 (Fig. 4) verlaufen durch den Werkstückauswahlblock 72 hindurch. In jeder durchgehenden Bohrung 75 sind Stangen 77 gleitbar aufgenommen. Eine Auslöseplatte 78 (Fig. 3A) ist am Werkstückauswahlblock 72 fixiert, um den Grenzschalter zu schließen, wenn der Werkstückauswahlblock 72 das proximale Ende seines Wegs erreicht.

Die Aktivierung des Schrittmotors 66 führt zur Drehbewegung der Antriebsspindel 68 und eine entsprechende lineare Bewegung der Antriebsspindelmutter 70 und des daran angebrachten Werkstückauswahlblocks 72. Der Auswahlblock 72 gleitet über Stangen 77, die dazu beitragen, die Stabilität der Werkstückpositioniereinheit während der Bewegung des Auswahlblocks 72 aufrecht zu erhalten.

Wenn der Auswahlblock 72 mit einem Aufnahmeteil 62 in Eingriff ist, wie in Fig. 3A gezeigt, dann bewirkt die lineare Bewegung des Werkstückauswahlblocks 72 entlang der Antriebsspindel 68 die lineare Bewegung des Aufnahmeteils 62 und seiner assoziierten Klemmplatte 46. Auf diese Weise bewegt die Werkstücktransporteinheit 14 die Klemmplatte zwischen drei Positionen. Jede der drei Positionen ist vorbestimmt und wird durch Schalten des Schrittmotors durch eine vorbestimmte Anzahl von Inkrementalschritten in der gewünschten Richtung erreicht.

Die erste Position ist die Werkstückentnahmepdsition (Fig. 2 und Fig. 5D), in der die Klemmplatte 46 so positioniert ist, dass die Aussparung 54 in der Klemmplatte auf das Loch 36 im Amboss 32 ausgerichtet ist. Wenn die Klemmplatte in der Werkstückentnahmeposition ist, wird das oberste Werkstück in der assoziierten Säule wegen der Aufwärtskraft der Feder 42 in der Aussparung 54 erfasst.

Die zweite Klemmplattenposition ist die Gravierposition (Fig. 3A, 3B und 5C), in der die Klemmplatte vom Schlitten 80 weg bewegt wird, sodass das von der Klemmplatte 46 erfasste Werkstück auf Ambossrollen 56 ruht. Die dritte Position ist die Ausgabeposition (Fig. 5B), in der die Klemmplatte 46 noch weiter vom Schlitten 80 weg vorbewegt wird (in Fig. 3C nicht gezeigt), sodass die Aussparung 54 vom Amboss entfernt ist und sodass das Werkstück aus der Aussparung in eine Ausgaberutsche (in Fig. 11 mit 230 bezeichnet) hineinfallen kann. Zu Vergleichszwecken zeigt Fig. 5A die Stelle des Ausbruchs 55 und der Aussparung 54 in der Materialaufnahmeposition (mit 55a bezeichnet) und der Materialgravierposition (mit 55b bezeichnet) mit gestrichelten Linien.

Nach Abschluss des Graviervorgangs kehrt die Klemmplatte 46 zur Materialaufnahmeposition zurück, sodass ihr Aufnahmeteil 62 mit den Aufnahmeteilen 62 aller anderen Klemmplatten fluchtet.

Das richtige Funktionieren der Graviereinheit erfordert, dass die stranggepressten Säulen 28 und die Ambosse 32 präzise aufeinander und auf die Klemmplatte 46 ausgerichtet sind. Ausrichtungssteifigkeit dieser Bauteile wird durch Verwenden einer Anzahl von Trägern erreicht. Bezug nehmend auf Fig. 3C bis 3E ist zu sehen, dass jeder Amboss 32 durch Verbindungsplatten 34 mit seinen angrenzenden Ambossen verbunden ist. Die Verbindungsplatten 34 sind in Schlitzen 33 positioniert, die sich in den angrenzenden Seiten der Ambosse befinden, sodass jede Verbindungsplatte 34 innerhalb von zwei Schlitzen angeordnet ist, je einem in jedem der zwei angrenzenden Ambosse 32.

Jede Verbindungsplatte 34 ist mit einem Paar Bohrungen 35 (Fig. 3D) versehen. Die Bohrungen 35 sind auf in länglichen vertikalen Trägern 41 gebildete zweite Bohrungen 37 ausgerichtet. Eine Schraube 39 wird an Bohrung 35 und durchgehender Bohrung 37 im entsprechenden vertikalen Tragelement 41 durch jede Verbindungsplatte 34 hindurch geschraubt. Beim Festziehen von Schraube 39 spannt die Verbindungsplatte 34 ihre assoziierten Ambosse 32 am länglichen vertikalen Träger fest.

Jedes vertikale Tragelement 41, Bezug nehmend auf Fig. 3E, hat einen ersten Schlitz 43, der eine Trennwand 45 aufnimmt, die jede Säule 28 trennt. Zweite Schlitze 47, die ebenfalls in vertikalen Tragelementen 41 gebildet sind, nehmen Tafeln 49 auf, die die Rückwand der Werkstückausgabeeinheit bilden. Schlitze 47a nehmen Tafeln 49a auf, um an der Werkstückausgabeeinheit eine Vorderwand zu bilden. Die Trennwände 45 und die Tafeln 49, 49a umgrenzen daher das Strangpressprofil 29a, 29b an vier Seiten und stoßen an den entsprechenden vier Seiten der Platten 57a, 57b an, die an den Enden der Strangpressprofile 29a, 29b angebracht sind. Diese Tafeln halten somit das Strangpressprofil 29a, 29b dank der präzisionsbearbeiteten Beziehung zwischen den Platten 57a, 57b und den Wänden 45 und den Tafeln 49, 49a in seiner Lage.

Für Steifigkeit der gesamten Werkstückübergabeeinheit 16, Bezug nehmend auf Fig. 1B, sorgt ein Paar präzisionsbearbeiteter Stahlseitenträger 51, die von einem hinteren Trag- und Ausrichtungsstab 53 zusammengehalten werden, der vorzugsweise ebenfalls präzisionsbearbeitet ist. Säulenauflage 67, die sich auch zwischen den Stahlseitenträgern 51 befindet, trägt die Aluminium- Strangpressprofile 29a, 29b und die vertikalen Tragelemente 41. Jede Säule, Bezug nehmend auf Fig. 3C, kann mit mehr als einem Aluminium-Strangpressprofil 29 versehen sein, um das Laden von Werkstücken während der Wartung der Graviereinheit zu ermöglichen. Jedes Aluminium-Strangpressprofil 29 hat an jedem Ende angeschraubte Endplatten 57a, 57b. Jede Endplatte 57a, 57b hat einen Ausbruch (nicht gezeigt), der die Form des assoziierten Werkstücks hat und auf die durchgehende Bohrung 30a, 30b ausgerichtet ist. Schlitze 59 (siehe Fig. 3A) in jeder Endplatte ergeben eine Öffnung, durch die während der Wartung ein L-förmiges Werkzeug 61 eingeführt werden kann, um die Feder 42 in einem besonderen zusammengepressten Zustand zu halten.

Wenn der Werkstückvorrat in einer Säule 28 zu Ende geht, hat sich die Feder 42 über die Endplatten 57 des unteren Aluminium-Strangpressprofils 29 hinaus ausgedehnt, in Fig. 3A gezeigt. Zum Wiederauffüllen der Werkstücke kann eine Stange (nicht gezeigt) durch das Loch im Amboss 32 und durch die durchgehende Bohrung 30a im oberen Aluminium-Strangpressprofil 29a gesteckt werden, bis die Feder 42 und alle übrigen Werkstücke unter die Endplatte 57a am unteren Ende des oberen Aluminium-Strangpressprofils 29a niedergedrückt worden sind. Dann kann das L-förmige Werkzeug 61 zwischen die Platten 57a, 57b gesteckt und die Stange aus der durchgehenden Bohrung 30a entfernt werden. Wenn die Feder 42 auf diese Weise eingeschlossen worden ist, können Werkstücke in das obere Aluminium-Strangpressprofil gefüllt werden. Nach dem Laden wird das L-förmige Werkzeug 61 aus der Säule 28 entfernt und die Feder darf sich ausdehnen.

Die Säulen 28 sind dafür ausgelegt, leicht miteinander auswechselbar zu sein. Der in einer Säule aufbewahrte Werkstücktyp kann einfach durch Ersetzen der Strangpressprofile und Ambosse gewechselt werden. Darüber hinaus kann für einen größeren Werkstücktyp ein einziges großes Strangpressprofil leicht durch zwei Strangpressprofile der Standardgröße ersetzt werden. Folglich können Maschinen am Einsatzort von angelernten Wartungskräften rekonfiguriert werden.

Bewegung entlang der X-Achse

Die Werkstücktransporteinheit 14 ist am Schlitten 80 befestigt, der auch die Graviereinheit 12 trägt und der die Werkstücktransporteinheit 14 und die Graviereinheit 12 entlang der X-Achse transportiert.

Die X-Achsen-Bewegung, Bezug nehmend auf Fig. 2 und Fig. 6, findet entlang einer Brücke 82 statt, die vorzugsweise aus stranggepresstem Aluminium präzisionsbearbeitet ist. Die Brücke 82 hat einen weitgehend symmetrischen Querschnitt, einschließlich einem Paar oberer Flansche 84 und einem Paar kürzerer, unterer Flansche 86. Ein Steg 88 verbindet den oberen und den unteren Flansch auf einer Seite der Brücke mit denen auf der entgegengesetzten Seite. Mit jedem unteren Flansch 86 ist eine längliche V-Schiene 90 verbunden, die sich am unteren Flansch 86 entlang, parallel zur X-Achse, erstreckt. Diese V-Schienen, die vorzugsweise präzisionsbearbeitet sind, vergrößern die Stabilität der Brücke und stellen auch eine Bahn bereit, die die X-Achsen- Bewegung ermöglicht.

Entlang der X-Achse, knapp unter dem Steg 88 der Brücke 82, erstreckt sich eine X-Achsen-Antriebsspindel 92. Ein X- Achsen-Schrittmotor 94 (Fig. 2) ist mit einem Ende der X- Achsen-Antriebsspindel 92 verbunden, sodass die Aktivierung des Motors 94 die Drehung der X-Achsen-Antriebsspindel ß2 ergibt.

Der Schlitten 80 ist in zwei Etagen ausgeführt, einer, die sich über der Brücke 82 erstreckt und einer, die sich unter ihr erstreckt. Der Schlitten 80 besteht aus einem Paar Säulen 96 mit einer sich zwischen ihnen erstreckenden Platte 98. Unter der Brücke 82 erstreckt sich normal zur Platte 98 ein Bankelement 100. Bankelement 100 ist eine rechteckige Platte mit einem distalen Ende, mit 102 bezeichnet, und einem proximalen Ende, mit 104 bezeichnet.

Am Bankelement 100 ist Halterung 120 montiert, die die X- Achsen-Antriebsspindelmutter 122 trägt. Die X-Achsen- Antriebsspindelmutter ist vorzugsweise eine gefederte, verstellbare, selbstnachstellende Antriebsspindelmutter. Am Bankelement 100 ist auch ein Paar Keilnuträder 124, jeweils zur Drehung um ihre eigene Achse, montiert. Jedes Keilnutrad 124 hat entlang seines Umfangs eine V-förmige Nut 126. Die Nuten sind proportioniert, um die Keilnuträder 124 an den an der Brücke 82 montierten V-Schienen 90 entlang rollen zu lassen. Wenn der Schrittmotor der X-Achse 94 zum Drehen der X- Achsen-Antriebsspindel 92 aktiviert wird, bewirkt die X- Achsen-Antriebsspindelmutter 122 die Bewegung des Schlittens 80 entlang der Antriebsspindel 92, wobei die Keilnuträder 124 an den V-Schienen 90 entlang rollen.

Die Bewegung entlang der X-Achse dient zwei Funktionen. Ihre erste Aufgabe ist die Positionierung des Schlittens 80 auf gleiche Linie mit der Säule 28, die den vom Benutzer ausgewählten Werkstücktyp enthält. Vor einem Graviervorgang befinden sich alle Klemmplatten 46 auf ihrer ersten Position, wobei jedes Aufnahmeteil 62 jeder Klemmplatte 46 entlang einer zur X-Achse parallelen Achse mit allen anderen Aufnahmeteilen 62 fluchtet. Wenn der Schlitten 80 den Werkstückauswahlblock 72 in der X-Richtung trägt, wird Schlitz 74 des Werkstückauswahlblocks 72 über Ansatz 63 jedes Aufnahmeteils 62 bewegt. Durch Drehen des Schrittmotors 94 der X-Achse durch eine vorbestimmte Anzahl von Inkrementalschritten in der gewünschten Richtung wird Schlitz 74 des Werkstückauswahlblocks 72 mit dem Ansatz 63 des mit der ausgewählten Werkstücksäule assoziierten Aufnahmeteils 62 in Eingriff gebracht. Die Aktivierung des Werkstückpositionierungsschrittmotors 62 an diesem Punkt bewirkt die Bewegung der Klemme 46 und somit die Bewegung des Werkstücks in die Gravier- und Ausgabepositionen, wie oben beschrieben.

Die zweite Funktion der Bewegung entlang der X-Achse ist das Bewegen des Gravierwerkzeugs in der X-Richtung, wie es zum Eingravieren des gewünschten Textes nötig ist. Diese X- Achsenbewegung ist ebenfalls schrittgesteuert, und weil die Feinbewegung des Gravierwerkzeugs benötigt wird, wird in Verbindung mit dem X-Achsen-Motor ein Mikroschritt-Treiber verwendet.

Zum Gravieren muss das Gravierwerkzeug sowohl in der X- als auch in der Y-Richtung bewegt werden. Die zum Bewirken der Y-Achsen-Bewegungen verwendeten Bauteile werden im Folgenden beschrieben.

Bewegung entlang der Y-Achse

In Fig. 6 ermöglicht die Etage des Schlittens 80, die sich über der Brücke 82 befindet, die Bewegung der Graviereinheit entlang der Y-Achse. Normal zum distalen Ende 102 des Bankelements 100 erstreckt sich ein Paar vertikaler Tragelemente 106 (siehe auch Fig. 7) und normal zum proximalen Ende 104 des Bankelements 100 erstreckt sich ein zweites Paar vertikaler Tragelemente 108. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist jedes Tragelement 108 an einer der Säulen 96 befestigt. Von jedem der vertikalen Tragelemente 108 erstreckt sich über der Brücke 82 freitragend ein Trägerelement 110. Die Trägerelemente sind in der X-Richtung parallel zueinander und in der Z-Richtung auch parallel zum Bankelement 100.

Trägerelemente 110 werden von vertikalen Tragelementen 106 getragen, aber die Trägerelemente 110 erstrecken sich in der Y-Richtung über die Tragelemente 106 hinaus. Element 114 überbrückt die distalen Enden der Trägerelemente 110, sodass von Platte 98, Trägerelementen 110 und Element 114 ein rechteckiger Rahmen gebildet wird.

An der Innenseite des rechteckigen Rahmens sind die Trägerelemente 110 mit länglichen V-Schienen 116 besetzt. Während Bewegungen des Gravierwerkzeugs entlang der Y-Achse fährt ein Y-Achsen-Schlitten 118 an diesen Schienen entlang.

Eine Y-Achsen-Antriebsspindel 130 erstreckt sich durch Platte 98 von Schlitten 80 hindurch und ist mit dem Schrittmotor der Y-Achse 132 verbunden. Der Y-Achsen-Schlitten 118 ist mittels einer einstellbaren, selbstnachstellenden Antriebsspindelmutter 136 (Fig. 8B), die vorzugsweise aus Turcite hergestellt ist, mit Antriebsspindel 130 verbunden.

Der Y-Achsen-Schlitten 118, Bezug nehmend auf Fig. 2 und 6 bis 8, ist ein rechteckiger Schlitten mit einem Paar langer Seiten 138, einem proximalen Ende 140, das mit der Antriebsspindelmutter 136 verbunden ist, und einem distalen Ende 142. In den langen Seiten 138 des Schlittens 118 befinden sich V-förmige Nuten 144 (Fig. 7). Wie in Fig. 8B gezeigt, sind an der Unterseite des Y-Achsen-Schlittens 118 vier Keilnuträder 146 montiert. Wie die Keilnuträder 124 der X- Achse hat auch jedes Keilnutrad 146 der Y-Achse entlang seines Umfangs eine Nut.

Diese Keilnuträder 146 sind so am Schlitten 118 montiert, dass ihre Nuten weitgehend an die Keilnuten 144 im Schlitten 134 angrenzen. Die Räder 146 rollen während Bewegungen des Schlittens 118 entlang der Y-Achse an den V-Schienen (Fig. 2) entlang, wobei sich die V-Schienen 116 in die Nuten in den Keilnuträdern und auch in die Keilnuten 144 im Schlitten 118 hinein erstrecken. Die Konstruktion mit V-Schienen und Keilnuträdern wird einer abgerundeten oder flachen Schienenausführung vorgezogen, weil sie den Kontakt zwischen Rad und Schiene optimiert.

Die Bewegungen entlang der Y-Achse werden mit einem Mikroschritt-Treiber schrittgesteuert. Der Schlitten der Y- Achse kehrt vorzugsweise in eine Ausgangsposition zurück und setzt die Zählfolge mit Hilfe eines Grenzschalters (nicht abgebildet) rück, um durch kumulativen Schrittverlust bedingte Fehler zu verhindern. Schrittfehler werden in der bevorzugten Ausgestaltung auch durch die Konstruktion des Schlittens 80 und des Schlittens 118 mit präzisionsbearbeiteten Bauteilen vermieden.

Z-Achsen-Steuerung

Wie in Fig. 8B gezeigt, verläuft eine Bohrung 148 in der Z-Richtung durch den Y-Achsen-Schlitten 118 hindurch. Innerhalb der Bohrung 148 ist die Gravierwerkzeugwelle 150 (Fig. 7 und 9) befestigt, die selbst eine durchgehende Bohrung (nicht gezeigt) hat, die sich durch ihre longitudinale Länge hindurch erstreckt. Ein Gravierwerkzeug 152, das die zum Gravieren verwendete Diamantspitze 154 trägt, ist in der durchgehenden Bohrung der Welle 150 verschiebbar aufgenommen. Der Gravierwerkzeughalter wird von einer Feder (nicht gezeigt) bezüglich der Welle 150 vertikal vorgespannt. Am Schlitten der Y-Achse 118 ist eine Montagevorrichtung 162 montiert, die den Z-Achsen-Schrittmotor 164 trägt. Montagevorrichtung 162 besteht aus einer Platte 166, die sich normal zum Schlitten der Y-Achse 118 erstreckt, und Motorplattform 168, die weitgehend perpendikular zur Platte 166 und parallel zum Schlitten 134 der Y-Achse ist. Ein Paar Stangen 163 (Fig. 7) erstreckt sich von der Motorplattform 168 in der Z-Richtung und wird verschiebbar in einem Paar Bohrungen 165 in einem Lagerbuchsenhalter 158 aufgenommen.

Platte 166 hat einen Schlitz 170 zum Aufnehmen eines proximalen Teils von Lagerbuchsenhalter 158. Der proximalste Teil 172 von Lagerbuchsenhalter 158 passiert durch den Schlitz 170 und dient als Auslöser für den Grenzschalter 174 der Z- Achse, der mit der Montagevorrichtung 162 verbunden ist.

Eine Z-Achsen-Antriebsspindel 176 ist mit dem Z-Achsen- Schrittmotor 164 verbunden und erstreckt sich durch die Motorplattform 168. Das Ende der Antriebsspindel 176 gegenüber dem Schrittmotor 164 ist unbefestigt, um Vibrationen und Verschleiß zu eliminieren. Die Mutter 178 der Z-Achsen- Antriebsspindel, die nichtverstellbar sein kann und die vorzugsweise aus Turcite hergestellt ist, ist am Lagerbuchsenhalter 158 montiert und nimmt die Z-Achsen- Antriebsspindel 176 auf. Die Antriebsspindel 176 ist mittels Kupplung 180 mit dem Schrittmotor 164 der Z-Achse fest gekoppelt.

Die Aktivierung des Schrittmotors 164 der Z-Achse hat die lineare Aufwärts- oder Abwärtsbewegung (je nach der vom Motor erzeugten Umdrehungsrichtung) des Lagerbuchsenhalters 158 mittels der Antriebsspindelmutter 178 zur Folge. Wenn sich der Lagerbuchsenhalter 158 bewegt, gleitet er an Stangen 163 entlang, die in seinen Bohrungen 165 angeordnet sind. Diese Stangen 163 tragen zur Erhaltung der Stabilität des Gravierwerkzeugs bei.

Aufwärts- oder Abwärtsbewegung des Lagerbuchsenhalters 158 bewirkt die resultierende Aufwärts- oder Abwärtsbewegung des Diamantspitzenhalters 152 gegen die Vorspannungsfeder und die entsprechende Z-Achsen-Bewegung der Diamantspitze 154. Die Entfernung, um die die Diamantspitze bewegt wird, wird von der vom Motor, der von einem Halbschritt-Treiber (nicht gezeigt) angesteuert wird, durchlaufenen Anzahl von Schrittinkrementen bestimmt. Nach Abschluss eines Gravierauftrags wird das Gravierwerkzeug wieder in eine Ausgangsposition an der Z-Achse zurückgebracht, wodurch der Grenzschalter 174 zum Rücksetzen des Schrittzählers ausgelöst wird.

Die Z-Achsen-Bewegung dient zwei Zwecken: während des Gravierprozesses (z. B. zum Beginnen des Gravierens oder zum Abheben der Diamantspitze beim Übergang von einem Buchstaben in einem Wort zum nächsten) bewegt sie die Diamantspitze auf das Werkstück und von ihm herunter; außerdem stellt sie eine Einrichtung zum Einstellen der Breite der während des Gravierens auf dem Werkstück gemachten Striche bereit. Dickere Striche werden gebildet, wenn relativ hoher Druck auf die Diamantspitze ausgeübt wird, während dünne Striche relativ leichten Druck auf die Diamantspitze erfordern.

Durch Federbelasten der Diamantspitze und Verwenden eines schrittangetriebenen Z-Achsen-Positioniersystems kann der Betrag des Diamantspitzendrucks innerhalb der Grenzen der ausgewählten Feder variiert werden. Die Federauswahl wird zu einer Funktion des Materials, das für die von dieser Maschine zu gravierenden Werkstücke ausgewählt wird. Allgemein ist vorgesehen, dass jedwedes Material, das für die Diamantgravierung zugänglich ist, unter Verwendung der anfänglichen Federauswahl und einer Kombination aus voreingestellter Federkomprimierung (der die leichteste Einstellung beeinträchtigt) und Z-Achsen-Hub (der die stärkste Einstellung beeinträchtigt) graviert werden kann. Die Feder hat in diesem Fall eine Gesamtlänge von 5,08 cm (2,0 Zoll) mit einer Federrate von 36,03 N (8,1 Pounds) und einem Drahtdurchmesser von 1,07 mm (0,042 Zoll). Der Außendurchmesser der Feder beträgt 10,7 mm (0,420 Zoll) und die Blocklänge 1,42 cm (0,558 Zoll). Diese Eigenschaften sorgen für Betriebsbewegung innerhalb eines akzeptablen Bereichs der Feder, was eine Kraftänderung im Verhältnis zur Komprimierung zulässt, die so linear ist wie möglich.

Die oben beschriebenen Ausführung in Verbindung mit der Systemsoftware und der Diamantspitzenauswahl erlaubt die Programmierung jedes Auftrags für spezifische Ausgangseigenschaften. Im Besonderen vereinen sich Diamantspitzengeometrie, Federdruck und Materialhärte zum Beeinflussen der tatsächlichen gravierten Strichbreite. Folglich kann die jeweilige Strichbreite beim Planen der Aufträge und Auswählen von Material und Diamantspitzengeometrie innerhalb des Auftrags durch Variieren der Z-Achsen-Position eingestellt werden. Dies bedeutet, dass jede Säule ein anderes Werkstück haben kann, wobei jedes seine eigenen Schriftarten und Strichbreiten hat und somit seinen eigenen Stil oder seine eigenes Erscheinungsbild.

Zubehörausgabeeinheit

Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die bevorzugte Ausgestaltung zwei in der Gravierkabine montierte identische Ausgabeeinheiten 18. Diese Einheiten arbeiten unter Verwendung kombinierter Schwerkraftzuführungs- und Druckausgabekonzepte mit Hilfe eines Schrittmotorenpaares.

Jede Zubehörausgabeeinheit, Bezug nehmend auf die in den Fig. 10 und 11 gezeigten Ausgabeeinheiten, besteht aus einer Mehrzahl von Zubehörspeichersäulen, die aneinander angrenzend positioniert sind. Das Zubehör wird in kleinen Packungen, vorzugsweise rechteckigen Päckchen (nicht gezeigt), aufbewahrt und innerhalb der Speichersäulen 180 vertikal gestapelt. Die bevorzugte Einheit fasst ungefähr 100 Einheiten pro Säule für ein Gesamtgewicht pro Säule von ungefähr 5 Pfund.

Die Einheit ist so ausgelegt, dass jede Säule einen anderen Zubehörtyp enthalten kann. Während des Gebrauchs weist der Controller die Ausgabeeinheit zur Ausgabe desjenigen der verschiedenen Zubehörtypen an, die dem vom Benutzer ausgewählten Werkstücktyp entspricht.

Die Ausgabeeinheit 18 hat eine in Fig. 10 mit 182 bezeichnete Vorderseite und eine in Fig. 11 mit 184 bezeichnete Rückseite. Eine Mehrzahl von Trennwänden 186 trennt die Speichersäulen 180 voneinander. Eine vordere Wand 188 bedeckt die Vorderseite 182 der Ausgabeeinheit, obwohl sich die Trennwände 186 bis unter den unteren Rand der vorderen Wand 188 erstrecken.

Eine mit Fenstern versehene Platte 190 erstreckt sich nahe dem unteren Ende über die Rückseite 184 der Ausgabeeinheit. Von der mit Fenstern versehenen Platte 190 zur Vorderseite 182 der Ausgabeeinheit hin erstreckt sich eine untere Platte 192 (Fig. 12). Die untere Platte 192 hat einen leichten Abwärtswinkel (vorzugsweise ungefähr 5º) und vorzugsweise eine glatte reibungsarme Oberfläche zum Erleichtern der Ausgabe von Zubehörpackungen. In der mit Fenstern versehenen Platte 190 und der unteren Platte 192 befindet sich ein winkliges Entnahmefenster 194. Die Breite des Entnahmefensters 194 ist kleiner als die Breite der Zubehörpäckchen (nicht gezeigt), die in die Speichersäulen 180 gelegt werden. Zubehörpäckchen in den Säulen 180 werden also von der unteren Platte 192 getragen, sie werden aber vom Fenster 194 teilweise freigelegt. In Platte 190 befindet sich auch ein Kontrollfenster 195, damit die Anzahl von Zubehörpäckchen in jeder Säule überwacht werden kann.

Eine Montageplatte 196 erstreckt sich seitlich von der Rückseite 184 der Ausgabeeinheit. An der Montageplatte 196 ist ein Block 198 befestigt, der eine Schiene 200 trägt. Die Schiene erstreckt sich hinter der Ausgabeeinheit, wie in den Fig. 11 und 14 gezeigt, und ist mit Block 204 an der Wand 202 befestigt.

Normal zur Montageplatte 196 erstreckt sich Platte 206. Platte 206 trägt Riemenscheibe 208 und Platzierungsmotor 212 (vorzugsweise ein 3,4 A, 1,3 V DC Schrittmotor), der, wenn er aktiviert wird, die Drehung der Riemenscheibe 208 bewirkt.

Eine zweite Riemenscheibe 214 ist an einer L-förmigen Platte 216 montiert, die an der mit Fenstern versehenen Platte 190 angebracht ist. Der Riemen 210 bildet eine Schleife, die um die Riemenscheiben 208, 214 herum umläuft. Die Bewegung des Riemens 210 um die Riemenscheiben 208, 214 herum wird durch das Rotieren von Riemenscheibe 208 durch Schrittmotor 212 vorangetrieben.

Der allgemein als 218 bezeichnete Entnahmemechanismus ist zwischen den Säulen 180 bewegbar, sodass er Zubehörpackungen aus jedweder Säule 180 herauswerfen kann. Der Entnahmemechanismus 218 besteht aus einem Schlitten 220, der verschiebbar auf der Schiene 200 montiert ist und an Element 222 am Riemen 210 befestigt ist. Ein Lager 221 sorgt für eine glatte Oberfläche zwischen dem Schlitten 220 und der Schiene 200 zur Erleichterung des Gleitens. An einem Ende des Schlittenwegs ist ein Grenzschalter (nicht abgebildet) an der Ausgabeeinheit angebracht und am Schlitten 220 ist eine entsprechende Auslösevorrichtung (nicht abgebildet) montiert.

Der Schlitten 220 trägt einen Entnahmemotor 224, der vorzugsweise ein 2,9 A, 3,4 V DC Dreifach-Schrittmotor ist, der einen Entnahmearm 226 dreht, wenn er aktiviert wird. Der Entnahmearm ist proportioniert, um sich durch eines der Entnahmefenster 194 hindurch zu drehen, wodurch eine Zubehörpackung an der Vorderseite 182 der Zubehörausgabevorrichtung hinaus gestoßen wird. In der Gravierkabine befindet sich eine Rutsche 228 (Fig. 1), die die Zubehörpackung zu einer Ausgabeposition 230 rutschen lässt, wenn sie vom Entnahmearm 226 aus der Speichersäule 180 entnommen worden ist.

Der Entnahmemotor 224 kann Software-angesteuert sein, um ein Bewegungsprofil zu bewirken. Dies erlaubt die Einbeziehung eines breiten Spektrums von Zubehörmasse sowie der Entnahmegeschwindigkeit. Um sicherzustellen, dass kein kumulativer Geschwindigkeitsverlust auftritt, ist im Schrittmotor 224 ein an null Grad positionierter Anschlag 232 mit genug Toleranz bereitgestellt, um den nicht angetriebenen Entnahmearm 226 in eine echte Nullposition zu zwingen oder in ihr zu halten. Anstelle des Anschlags 232 kann auch ein photoelektrischer Grenzschalter verwendet werden. Dies kann eventuell bevorzugt werden, um Variationen der Schrittmotorwicklungen zu kompensieren.

Der Entnahmearm 226 hat ein sich verjüngendes Ende, das zum Minimieren von Beschädigungen der Zubehörpackung während des Ausgabevorgangs beiträgt. Die Länge des Entnahmearms wird gewählt, um eine zwangsläufige Ausgabe zu gewährleisten, indem der Kontakt zwischen dem Entnahmearm und der Zubehörpackung während der Entnahmearmbewegung maximiert wird. Beim Auswählen der Antriebsteile für den Entnahmearm müssen der Abstand zur Packung, der Moment des Arms während der Entnahmearmdrehung und die erforderliche Motorleistung berücksichtigt werden.

Oftmals wird ein in einer Zubehörpackung enthaltenes Zubehör auf eine Seite der Packung verschoben, was zu einer ungleichmäßigen Gewichtsverteilung in der Packung führt. Wenn der Packungsinhalt zur Vorderseite 182 der Ausgabevorrichtung hin verschoben wird, können während einer einzelnen Entnahmearmdrehung versehentlich mehrere Packungen aus einer Säule ausgegeben werden.

Um dieses Problem zu lösen, kann ein hinten gewichteter Block (nicht abgebildet) auf den Stapel Zubehörpackungen in jeder Säule gelegt werden. Der bevorzugte Gewichtsblock beträgt 0,23 kg (0,5 1b); er ist hinten gewichtet, um sicherzustellen, dass die Packungen ungeachtet der in der Säule verbleibenden Anzahl von Packungen oder der Position des Schwerpunkts jeder Packung waagerecht bleiben. Dies verhindert effektiv, dass bei nach vorn verschobenem Gewicht mehrere Packungen aus einer Säule "entnommen" werden.

Der Gewichtsblock ist dergestalt ausgeführt, dass der Entnahmearm, wenn eine Transaktion versucht wird, wenn nur der Gewichtsblock in der Säule zurückbleibt (d. h. wegen einer irrtümlichen Bestandszählung), weder den Gewichtsblock auswirft noch mit ihm zusammenstößt. Dies wird erreicht, indem die Rückseite des Gewichtsblocks mit Schlitzen versehen wird, sodass der Entnahmearm völlig an ihm vorbeiläuft, und indem der Block so geformt wird, dass er nicht versehentlich durch die Öffnung des Entnahmefensters 194 auf der entgegengesetzten Seite des Ausgabevorrichtungsunterteils passieren kann.

Der Platzierungsmotor 212 und der Entnahmemotor 224 werden mit Halbschritt-Treibern betrieben. Um kumulative Schrittverlustfehler zu verhindern, werden die Schrittzählfolgen zwischen Ausgabeaufträgen rückgesetzt.

Benutzeroberfläche und Steuerung

Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung betreffen die Steuerung eines Graviersystems, einschließlich der Auswahl des Werkstücks, der Positionierung des Werkstücks in einer Gravierposition, des Gravierens und des Ausgebens des Werkstücks zusammen mit dem geeigneten Zubehör für den Werkstücktyp. Eine vereinfachte schematische Darstellung des vorliegenden Systems ist in Fig. 15 zu sehen. Eine Benutzeroberfläche 300, die vorzugsweise ein · Personalcomputer (PC) ist, fordert zur Eingabe von von einem Benutzer bereitgestellten Daten auf und verarbeitet diese und leitet die verarbeiteten Daten an einen Controller 302 weiter. Der Controller 302 setzt die Daten in Ansteuersignale um, die den Betrieb der Werkstücktransporteinheit 304, der Graviereinheit 306 und der Zubehörausgabeeinheit 308 steuern. Erforderlichenfalls sendet der Controller auch Fehlersignale zur Benutzeroberfläche, die dann das Abbrechen eines Auftrags zur Folge haben.

In Fig. 16 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm abgebildet, das die Funktion der Benutzeroberfläche 300 zeigt. Zuerst, an Schritt 310, wird der Benutzer zum Auswählen eines Werkstücktyps aufgefordert. Beispielsweise kann der Benutzer aufgefordert werden, zwischen einem Haustieranhänger, einem medizinische Informationen tragenden Armband, einem Gepäckanhänger usw. zu wählen. In der bevorzugten Ausgestaltung erscheint die Eingabeaufforderung auf einem mit einem Berührungsbildschirm ausgerüsteten Bildschirm und fordert den Benutzer auf, den Bereich des Bildschirms zu berühren, der das gewählte Werkstück bezeichnet.

Nach Eingeben der Werkstückauswahl, Schritt 312, fordert das Benutzeroberflächenendgerät den Benutzer zum Eingeben des auf dem ausgewählten Werkstück einzugravierenden Texts auf, Schritt 314. An Schritt 316 gibt der Benutzer den Text mit Hilfe des Berührungsbildschirms oder eines anderen Eingabegeräts ein.

Der Benutzer kann auch zur Eingabe zusätzlicher Informationen aufgefordert werden, wie Schriftart oder Zahlungsinformationen (z. B. Kreditkartenangaben). Wenn das System zur Annahme und Bearbeitung von Kredit- oder Debitkarteninformationen ausgerüstet ist (siehe Zahlungskartenschlitz 23 und Belegdrucker 21 in Fig. 1), führt der PC mit Hilfe eines Modems und Kommunikationssoftware auch Kreditverifizierungsverfahren durch.

Die bevorzugte Ausgestaltung ist auch zur Kommunikation mit einem nicht am Standort befindlichen zentralen Register ausgerüstet, das mit Hilfe einer auf dem Werkstück eingravierten Seriennummer für den Werkstücktyp relevante Aufzeichnungen führt. Beispielsweise wird der Käufer beim Kauf eines Haustieranhängers aufgefordert, den Namen und die Anschrift des Haustierbesitzers einzugeben. Auf dem Anhänger wird eine Seriennummer eingraviert und die Informationen über den Besitzer werden unter dieser Seriennummer im zentralen Register gespeichert. Sollte das Haustier verloren gehen, kann jemand, der das Tier findet, über das zentrale Register mit dem Haustierbesitzer Kontakt aufnehmen. Die im zentralen Register zu führenden Informationen werden normalerweise vorübergehend in dem in jeder Graviereinheit installierten PC gespeichert. Ein Computer im zentralen Register fragt jede in das Registrierungsnetz eingebundene Graviereinheit periodisch ab, um während kürzlicher Transaktionen von den einzelnen Graviereinheiten erhaltene Informationen abzurufen.

Wenn der PC die notwendige Eingabe vom Benutzer erhalten hat, ruft er aus seinem Speicher die Säulenposition für das Zubehör, das mit dem gravierten Werkstück zu vertreiben ist, und die Säulenposition für das ausgewählte Werkstück ab, Schritte 318-319. An Schritt 320 werden die Säulenpositionen für das Zubehörpäckchen und das Werkstück und auch für den auf dem Werkstück einzugravierenden Text in der Form eines Datenstrings zum Controller übertragen. Auftragsinformationen, die den ausgewählten Werkstücktyp spezifizieren, werden an Schritt 320 ebenfalls an den Controller weitergeleitet, damit der Controller aus seinem Speicher Formattierungsinformationen abrufen kann. Die Kontrolle über den Auftrag wird an Schritt 322 an den Controller übergeben.

Als nächstes fragt der PC den Benutzer über den Bildschirm, ob weitere gravierte Werkstücke gewünscht werden, Schritt 324. Wenn der Benutzer weitere Aufträge wünscht, fordert der PC den Benutzer wieder zur Eingabe des Werkstücktyps, Schritt 310, usw. auf.

Nachdem er vom PC die Kontrolle erhalten hat, Schritt 322, beginnt der Controller den Werkstückauswahlschritt des Prozesses. Der Controller, Bezug nehmend auf Fig. 17, entnimmt dem vom PC gelieferten Datenstring zunächst die Säulenposition für das ausgewählte Werkstück, Schritt 326. An Schritt 328 aktiviert der Controller dann den Schrittmotor der X-Achse (in Fig. 2 mit 94 bezeichnet), sodass der Schlitten 80 an der X- Achse entlangfährt, bis er die bezeichnete Säulenposition erreicht. An diesem Punkt kommt der Werkstückauswahlblock 72 mit dem Aufnahmeteil 62, das mit der das ausgewählte Werkstück enthaltenden Säule assoziiert ist (siehe Fig. 3A und 4), in Eingriff.

An Schritt 330 wird das ausgewählte Werkstück in die Gravierposition bewegt. Während dieses Schritts weist der Controller den Werkstückpositionierungsschrittmotor 66 an, die entsprechende Anzahl von Schritten zu durchlaufen, um das bereits in der Werkstückklemmplatte 46 erfasste Werkstück zur Gravierposition (d. h. oben auf den Rollen 56) zu bewegen. Als nächstes wird der Graviervorgang mit Hilfe von X-, Y-, Z- Bewegungen des Gravierwerkzeugs durchgeführt, Schritt 332, wie unten beschrieben wird.

Nach Abschluss des Gravierens, aber vor der Ausgabe des Werkstücks in Schritt 344 wird das dem ausgewählten Werkstück entsprechende Zubehör ausgegeben, Schritt 333. Während des Zubehörausgabevorgangs, Bezug nehmend auf Fig. 18, aktiviert der Controller den Platzierungsmotor 212 und bewirkt, dass er läuft, bis der Entnahmearm 226 mit der dem Controller vom PC übermittelte Säulenposition fluchtet. Nach dem Abschalten des Platzierungsmotors 212 wird der Entnahmemotor 224 aktiviert, um den Entnahmearm 226 zu drehen, was bewirkt, dass er eine Zubehörpackung aus der Säule 180 stößt.

Nach Ausgabe des Zubehörs, wobei wieder auf Fig. 17 Bezug genommen wird, wird das Werkstück aus der Werkstücktransporteinheit 14 ausgeworfen, Schritt 334. Während dieses Schritts aktiviert der Controller den Werkstückpositionierungsschrittmotor 66 zum Bewegen der Klemmplatte 46 auf die Werkstückausgabeposition, sodass das Werkstück von der Klemmplatte 46 herunter und in die Ausgaberutsche fällt. An diesem Punkt wird auch die Z-Achsen- Bewegung eingeleitet, um das Gravierwerkzeug zur Werkstückausgabeposition zu bewegen. Dadurch wird sichergestellt, dass das Werkstück von der Klemmplatte herunterfällt, indem das Werkstück aus der Klemmplatte herausgedrückt wird, wenn es nicht bereits von ihr heruntergefallen ist. Schließlich wird die Werkstückpositioniereinheit 14 wieder auf die Werkstückerfassungsposition gebracht, Schritt 336.

Als nächstes wird der Graviervorgang unter Bezugnahme auf Fig. 19 beschrieben. Unter Verwendung der vom PC erhaltenen Werkstücktypinformationen ruft der Controller als nächstes die Layout- und Schriftartinformationen für dieses ausgewählte Werkstück ab, Schritt 342. In der bevorzugten Ausgestaltung sind diese Informationen für jeden Werkstücktyp vorbestimmt und werden im Controller gespeichert. Eine Tabelle, die ein Beispiel der Anordnung und Auswahl von Variablen für den Controller aufzeigt, ist unten zu sehen:

Die Schriftart kann aber vom Benutzer gewählt werden und das Layout kann mit Hilfe der Anzahl von Buchstaben im gewünschten Text, der Größe des Werkstücks, der Schriftgröße und anderer vorbestimmter Werte wie des Anteils weißer Zwischenraums und der Länge jeder Zeile errechnet werden. Ein Graviersystem, das Berechnungen dieser Art durchführt, wird im Dahlgren et al erteilten US-Patent Nr. 4 437 150 beschrieben.

An Schritt 344 weist der Controller X- und Y-Achsen- Bewegungen des Gravierwerkzeugs auf die Position am ausgewählten Werkstück an, wo das Gravieren beginnt. An diesem Punkt im Verfahren ist das Gravierwerkzeug bereits nahe an der X-Achsen-Position, die zum Beginnen des Gravierprozesses notwendig ist. Grund dafür ist, dass der Schlitten 80, der das Gravierwerkzeug und die Werkstückpositionierungseinheit 14 trägt, bereits während des Schritts, in dem das ausgewählte Werkstück an die Gravierposition übergeben wird (Fig. 17, Schritte 328 und 330), in Ausrichtung auf die das ausgewählte Werkstück enthaltende Säule bewegt worden ist. Die X-Achsen- Position des Gravierwerkzeugs wird aber in Schritt 344 zum Positionieren des Gravierwerkzeugs zum Gravieren fein eingestellt. Desgleichen ist während Schritt 344 die Y-Achsen- Bewegung des Schlittens 118 der Y-Achse erforderlich, um das Gravierwerkzeug in die richtige Startposition zu setzen.

An Schritt 346 wird vom Controller der Z-Achsen-Druck für das ausgewählte Werkstück eingestellt. Der Z-Achsen-Druck ist vorbestimmt und wird im Controller gespeichert, er kann aber auch vom PC oder Controller berechnet werden, wenn die Schriftgröße vom System zu berechnen ist, anstatt für jedes Werkstück vorbestimmt zu sein. Der Z-Achsen-Druck wird durch Aktivieren des Z-Achsen-Schrittmotors 164 zum Tiefer- (wenn der Druck erhöht werden soll, um eine größere Strichbreite zu erhalten) oder Höherstellen (zum Verringern des Z-Achsen- Drucks und der Strichbreite) des Gravierwerkzeugs auf die für die gewünschte Strichbreite vorbestimmte Position eingestellt. Schließlich wird in Schritt 348 der Text auf dem Werkstück eingraviert. Das Gravieren wird durch Starten und Anhalten der Schrittmotoren von X-Achse, Y-Achse und Z-Achse durchgeführt, wie es zum Bewegen des Gravierwerkzeugs zum Eingravieren der Buchstaben des gewünschten Textes auf dem Werkstück notwendig ist. Ein Verfahren zum Kombinieren von X- und Y-Achsen-Bewegungen, um Zeichen auf einem Werkstück einzugravieren, wird im US-Patent Nr. 4 437 150 ausführlich beschrieben.

Wenn weitere Aufträge vom PC an den Controller gesendet wurden, beginnt der Controller dann mit der Werkstückauswahl, -positionierung und -ausgabe (Fig. 15, Schritt 304, und Fig. 17) des nächsten ausgewählten Werkstücks.

Es wurde zwar eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben, im Rahmen der Erfindung sind aber noch viele andere möglich. Es ist nicht vorgesehen, dass der Rahmen der Erfindung auf die oben beschriebene spezifische Ausgestaltung begrenzt ist, sondern er ist nur in Bezug auf die anhängigen Ansprüche begrenzt.


Anspruch[de]

1. Automatisiertes Graviersystem, in dem ein vorbestimmtes Werkstück gemäß von einem Benutzer gelieferten Daten graviert wird, wobei die vom Benutzer gelieferten Daten einen ausgewählten Werkstücktyp und auf dem Werkstück einzugravierende Zeichen bezeichnen, umfassend:

eine auf die vom Benutzer gelieferten Daten reagierende Steuereinrichtung (302) zum Erzeugen von Werkstücktransportbefehlen und Gravierbefehlen und zum Umsetzen der genannten Befehle in Steuersignale;

eine Werkstücktransporteinrichtung (14, 16) zum Zubringen des vom Benutzer ausgewählten Werkstücks (500) und zu seinem Platzieren in der Gravierposition in Reaktion auf von der Steuereinrichtung (302) in Reaktion auf die vom Benutzer gelieferten Daten erzeugten Werkstücktransportsteuersignale; und

eine Graviereinrichtung (12) zum Gravieren des vom Benutzer ausgewählten Werkstücks (500) gemäß den Gravierungssteuersignalen, wenn das vom Benutzer ausgewählte Werkstück (500) in einer Gravierposition angeordnet ist.

2. Automatisiertes Graviersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

Benutzeroberflächeneinrichtung (300) zum Auffordern des Benutzers zur Auswahl eines Werkstücks aus einer Gruppe möglicher Werkstücke und zum Liefern von Informationen über auf dem Werkstück einzugravierende Zeichen und zum Identifizieren einer Position eines vom Benutzer ausgewählten Werkstücks und Bereitstellen der vom Benutzer gelieferten Zeicheninformationen; und dadurch, dass

die Steuereinrichtung (302) auf die gelieferten Zeicheninformationen und die identifizierte Position des ausgewählten Werkstücks zum Erzeugen von Werkstücktransportsteuersignalen und Graviersteuersignalen reagiert; und

dass die Werkstücktransportvorrichtung (14, 16) für das Zubringen des vom Benutzer ausgewählten Werkstücks und das Platzieren von ihm in einer Gravierposition in Vorbereitung auf einen Graviervorgang auf die Werkstücktransportsteuersignale reagiert.

3. Automatisiertes Graviersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücktransporteinrichtung (14, 16) zum Liefern des Werkstücks an den Benutzer nach Abschluss des Graviervorgangs ausgeführt ist.

4. Automatisiertes Graviersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Steuereinrichtung (302) zum Erhalten von vom Benutzer gelieferten Daten, die einen ausgewählten Werkstücktyp und auf dem Werkstück einzugravierende Zeichen bezeichnen, und zum Erzeugen von Formatierungsbefehlen, Werkstücktransportbefehlen und Gravierbefehlen entsprechend den vom Benutzer gelieferten Daten in Reaktion darauf und zum Umsetzen der genannten Befehle in Steuersignale ausgeführt ist; dass die Werkstücktransporteinrichtung (14, 16) auf von der Steuereinrichtung erzeugte Steuersignale reagierende Mittel (94, 82, 92, 120, 100, 66, 72) zum Zubringen eines Werkstücks des ausgewählten Typs aus seinem betreffenden Lagerplatz und zum Bewegen des Werkstücks zu einer Gravierposition hat; und

Einspannmittel (46, 56) zum Festspannen des Werkstücks in der Gravierposition.

5. Automatisiertes Graviersystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Werkstücklagerkammer, die Folgendes umfasst:

eine Mehrzahl von Werkstücksäulen (28), die jeweils eine Werkstückübergabestelle haben; und

eine Liefereinrichtung (15, 17, 42, 44) zum Liefern und Vorspannen eines Werkstücks aus jeder Säule (28) in seine betreffende Übergabestelle.

6. Automatisiertes Graviersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Werkstücksäule (28) einen Stapel (31) Werkstücke enthält und die Liefereinrichtung eine Mehrzahl von teilweise zusammengedrückten Federn (42) umfasst, die jeweils im Inneren einer der Werkstücksäulen (28) angeordnet sind, um gegen den assoziierten Stapel (31) Werkstücke zu drücken.

7. Automatisiertes Graviersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubringeinrichtung eine Mehrzahl von Platten (46) umfasst, die jeweils eine Öffnung (55) haben, wobei jede Platte (46) mit ihrer Öffnung (55) die Übergabestelle (36) ihrer assoziierten Säule (28) überdeckend positionierbar ist und ferner auf eine Gravierposition positionierbar ist.

8. Automatisiertes Graviersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Werkstück eine Form hat und jede Säule (28) eine Durchgangsbohrung mit einer Form hat, die der Form ihres assoziierten Werkstücktyps ähnlich ist.

9. Automatisiertes Graviersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Werkstücktyp eine Form hat und dass sich um die Öffnung (55) in jeder Platte (46) herum eine Aussparung (54) befindet, wobei die Aussparung (54) zu ihrer assoziierten Säule (28) weist und eine Form entsprechend der Form ihres assoziierten Werkstücktyps hat, wobei die Aussparung (54) ferner einen Durchmesser hat, der größer als der des assoziierten Werkstücktyps ist,

wobei eine Rolle (56) an jeder Werkstücksäule (28) montiert ist zum Rolleingriff mit der entsprechenden Platte (46), wobei die Rolle zur Platte (46) hin vorgespannt wird und zum Anliegen am Werkstück (500) positioniert ist, wenn sich ein Werkstück (500) in der Aussparung (54) befindet und die Platte (46) in der Gravierposition positioniert wurde.

10. Automatisiertes Graviersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Graviereinrichtung (12) Folgendes umfasst:

ein Gravierwerkzeug (152) mit einer Gravierspitze (154);

erste Manipuliereinrichtung zum Manipulieren des Werkzeugs in einer X-Richtung und einer Y-Richtung; und

zweite Manipuliereinrichtung (164) zum Manipulieren des Werkzeugs in einer Z-Richtung zum Heben und Senken der Gravierspitze (154) von einer Oberfläche eines Werkstücks in der Gravierposition und zum Einstellen von Druck auf die Gravierspitze (154).

11. Automatisiertes Graviersystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Werkstückausgabeeinrichtung zum Ausgeben des Werkstücks an den Benutzer, nachdem es graviert worden ist.

12. Automatisiertes Graviersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (302) zum Erzeugen von Zubehörausgabebefehlen und zum Umsetzen der genannten Befehle in Zubehörausgabesteuersignale ausgeführt ist, und dass das System ferner Folgendes umfasst:

eine auf die Zubehörausgabesteuersignale reagierende Zubehörausgabeeinrichtung (18, 228) zum Ausgeben eines Zubehörs eines mit dem vom Benutzer ausgewählten Werkstücktyp vorassoziierten Typs.

13. Automatisiertes Graviersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Manipuliereinrichtung (164) Folgendes umfasst:

einen federvorbelasteten Schrittmotor zum Drängen des Werkzeugs gegen das Werkstück.

14. Automatisiertes Graviersystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Werkstücklagerkammer (16, 28) und dadurch, dass jede betreffende Lagerstelle innerhalb der Werkstücklagerkammer (16, 28) liegt.

15. Verfahren zum Steuern eines Graviersystems (14, 16) mit einer Werkstücklagereinheit (16), einem Werkstücktransportsystem (14, 16) zum Bewegen eines ausgewählten Werkstücks aus der Werkstücklagereinheit (16), wobei es während des Gravierens an einer Gravierstelle befestigt wird, und ein Gravierwerkzeug (152) zum Gravieren des ausgewählten Werkstücks, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

(a) Erhalten von Benutzerbefehlen (312, 316) von einem Benutzer, wobei die Benutzerbefehle einen ausgewählten Werkstücktyp und die auf ein Werkstück zu gravierenden Zeichen spezifizieren;

(b) Erzeugen von Gravierbefehlen entsprechend den Zeichen in den Benutzerbefehlen;

(c) Umsetzen der Gravierbefehle in Graviersteuersignale;

(d) Erzeugen von Werkstückzubringungsbefehlen (326) entsprechend einer Position, die den ausgewählten Werkstücktyp in der Werkstücklagereinheit (16) des vom Benutzer spezifizierten Typs enthält;

(e) Umsetzen der Werkstückzubringungsbefehle in Werkstückzubringungssteuersignale;

(f) Übertragen der Werkstückzubringungssteuersignale zum Werkstücktransportsystem (14, 16);

(g) Bewegen eines ausgewählten Werkstücks von der Werkstücklagerstelle zu einer Gravierstelle in Reaktion auf die Werkstückzubringungssteuersignale;

(h) Übertragen der Graviersteuersignale zu einem Graviersystem;

(i) Gravieren einer Oberfläche des ausgewählten Werkstücks gemäß den Graviersteuersignalen zum Produzieren eines gravierten Werkstücks.

16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

(j) Erzeugen von Werkstückausgabebefehlen;

(k) Umsetzen der Werkstückausgabebefehle in Werkstückausgabesteuersignale;

(l) Übertragen der Werkstückausgabesteuersignale zum Werkstücktransportsystem; und,

(m) nach Schritt (i), Ausgeben des gravierten Werkstücks.

17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das Graviersystem eine Zubehörausgabeeinheit (18) hat, die Zubehör entsprechend dem ausgewählten Werkstücktyp ausgibt, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:

Erzeugen von Zubehörausgabebefehlen, die eine Stelle eines zutreffenden Zubehörs in der Zubehörausgabeeinheit (18) identifizieren,

Umsetzen der Zubehörausgabebefehle in Zubehörausgabesteuersignale;

Übertragen der Zubehörausgabesteuersignale zum Werkstücktransportsystem (14, 16) und Ausgeben des zutreffenden Zubehörs.

18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, das Schritt (b) die folgenden Schritte umfasst:

Erzeugen von Schriftartbefehlen für den ausgewählten Werkstücktyp und die vom Benutzer gelieferten Zeichen und Erzeugen von Formatierungsbefehlen für den ausgewählten Werkstücktyp und die vom Benutzer gelieferten Zeichen.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Erzeugens von Schriftartbefehlen den Schritt des Erzeugens von Gravierwerkzeugdruckbefehlen beinhaltet.







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