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Kopierwerkzeugmaschine, insbesondere Kopierfräsmaschine
EMI1.1
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In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes schematisch darge- stellt. Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Ko- pierwerkzeugmaschine. Fig. 3 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Teiles einer erfin- dungsgemäss ausgebildeten Werkzeugmaschine. Fig. 4 ist eine Ansicht der in Fig. 3 dargestellten Mai schine von hinten. Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer andern Ausführungsform der Erfindung mit einer andern Art von Tastern.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Pantographmechanismus, der in der erfindungsgemässen Maschine
Verwendung finden kann. Zur Ausführung einer Bewegung in der Ebene der Fig. 2 ist ein vertikal be- weglicher Arm 10 vorgesehen, der mittels eines Gelenks 12 an eine vertikale Stange 11 angelenkt ist. Die Stange 11 gleitet axial in einer Hülse 13. Die Seitenverschiebung der Stange 11 bewirkt eine seitliche Verschiebung der Hülse 13.
Ein Lagerbock 14 dient als Stütze für eine vertikale Schwenkachse 15, die ein Schwenken einer Hülse 16, in welcher der Arm 10 horizontal beweglich ist, gestattet. Die Hülse 16, die bei 17 mit einem Schwenkgelenk versehen ist, stellt den Gelenkpunkt für den Arm 10 dar.
Eine zweite Hülse 18 ist an einer Werkzeugspindel 20 bei 19 schwenkbar gelagert. Der Arm
10 kann in der Hülse 18 horizontal gleiten. Aus diesem Grund bewirkt eine Verschiebung der Ver- längerungsstange 11 des Tasters nach oben oder nach unten eine gleichartige Verschiebung der Werk- zeugspindel 20, die direkt proportional ist zu ihrer Entfernung von der Schwenkachse 15.
Die Verschiebung der Stange 11 gegen die Schwenkachse 15 oder in umgekehrter Richtung wird durch ein Gleiten des Armes 10 in den Hülsen 16 und 18 kompensiert. Der Parallelogramm- mechanismus sichert denselben proportionalen Abstand.
Die beschriebene Anordnung bewerkstelligt eine proportionale Vertikalverschiebung zwischen der
Verlängerungsstange 11 und dem Werkzeug. Die proportionale Horizontalverschiebung wird durch den
Parallelogrammechanismus, wie in Fig. 1 gezeigt, bewirkt. Ein Arm 20a, der ein Parallelogramm betätigt, stützt die Hülse 13. Er bildet eine der Seiten des Parallelogramms, über welches hinaus er verlängert ist, wobei das Parallelogramm des weiteren gelenkig miteinander verbundene Arme 21,22 und 23 umfasst.
Die Arme 23 und 20a sind durch ein Gelenk 23a verbunden, wogegen die Arme 21 und 22 mittels eines Gelenks 24 verbunden sind, das sich immer in Flucht mit der Stange 11 und der
Schwenkwelle 15 befindet, infolge deren Verbindung mit dem Arm 10.
Die Arme 21 und 23 sind durch ein Gelenk 25 verbunden, wogegen die Arme 20a und 22 durch das Gelenk 26 in Verbindung sind. Die Gelenke 25 und 26 sind längs der beiden Arme, an denen sie befestigt sind, verstellbar, derart, dass die Seitenlänge des Parallelogramms eingestellt wer- den kann. Dies ermöglicht eine wahlweise Einstellung des Übertragungsverhältnisses des Pantographen.
Ein Antriebsmotor 26a, welcher ein Werkzeug 27, z. B. einen Fräser, antreibt, ist auf der
Werkzeugspindel 20 derart montiert, dass die Rotationsachse des Werkzeugs durch das Gelenk 24 geht.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Mechanismus bewirkt somit eine proportionale Bewegung in drei
Dimensionen zwischen einem Punkt an der Achse der Stange 11 bzw. zwischen irgendeinem mit dieser verbundenen Punkt und dem Werkzeug 27.
Eine Pantographmaschine gemäss der Erfindung umfasst darüber hinaus einen Tisch 30, an dem der Lagerbock 14 befestigt ist und der die Bezugsbasis darstellt. Ein Werkstückträger 31 und ein
Modellträger 32 sind auf diesem Tisch 30 montiert. Eine Vertikalverstellung kann für einen oder beide Teile vorgesehen sein, um eine individuelle Einstellung zu ermöglichen. Ein zu bearbeitendes
Werkstück 33 wird durch den Werkstückträger 31 gehalten, und ein zu reproduzierendes Modell 34 ruht auf dem Modellträger 32.
Auf dem Modellträger 32 ist eine erste Führung 35 vorgesehen, die eine schwalbenschwanz- förmige Gleitschiene bildet, die sich parallel zu einer ersten Achse 36 erstreckt. Diese Achse 36 ist zur Ebene der Fig. 3 senkrecht. Auf der ersten Führung 35 ist ein erster Schlitten 37 montiert, der parallel zur Achse 36 beweglich ist.
Auf dem ersten Schlitten ist eine zweite Führung 38 vorgesehen, die zu einer zweiten Achse 39 parallel ist. Die Achse 39 ist senkrecht zur Achse 36. Ein zweiter Schlitten 40 ist an der zweiten Führung 38, parallel zur zweiten Achse 39, vertikal verschiebbar angeordnet.
An dem zweiten Schlitten ist eine dritte Führung 41 vorgesehen, die sich parallel zu einer dritten Achse 42 erstreckt. Die Achse 42 ist zu den Achsen 36 und 39 senkrecht. Ein dritter Schlitten 43 ist an der dritten Führung 41 derart angeordnet, dass er in einer horizontalen Richtung verschieb-
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bar ist.
Am dritten Schlitten 43 ist ein Steuerschieber 44 angeordnet, dessen Gehäuse 45 mit dem
Schlitten beweglich ist.
Ein Drucklager 46 verbindet die Verlängerungsstange 11 mit dem Gehäuse 45. Das Druck- lager 46 ermöglicht es dem Taster, die Stange 11 axial zu verschieben und gestattet eine relati- ve Verdrehung zwischen der Stange 11 und dem Gehäuse 45, wenn die Stange 11 seitlich ver- schoben wird.
Die Mittel 50 zur Steuerung des ersten Schlittens 37 umfassen eine Gewindespindel 51, die an der ersten Führung 35 befestigt ist, und eine Mutter 52 auf dem Schlitten 37. Ein Motor 53 wird durch Druckflüssigkeit angetrieben und ist mit Leitungen 54 und 55 versehen, um die Druckflüs- sigkeit zu- und abzuführen. Der Motor ist auf der Führung 35 derart montiert, dass er die Gewinde- spindel 51 dreht und vermittels der Mutter 52 den ersten Schlitten 37 entlang der Führung 35 verschiebt.
Die Antriebseinrichtung 56 für den zweiten Schlitten 40 umfasst eine Kolbenstange 57, deren freies Ende am ersten Schlitten 37 befestigt ist und deren anderes Ende mit einem Kolben 58 verbunden ist. Dieser ist in einem Hydraulikzylinder 59 geführt. Zwei Leitungen 60 und 61 führen die zur Verschiebung des Kolbens im Zylinder benötigte Druckflüssigkeit zu und ab. Die Leitungen 60 und 61 münden an gegenüberliegenden Enden des Zylinders. Der Zylinder 59 ist auf dem zweiten
Schlitten 40 derart befestigt, dass, wenn er gegenüber dem Kolben 58 verschoben wird, der zweite
Schlitten 40 gegenüber dem ersten Schlitten 37 verschoben wird.
Die Antriebseinrichtung 62 zum Antrieb des dritten Schlittens 43 umfasst eine von der dritten
Führung getragene Gewindespindel 63 und eine mit dieser zusammenwirkende Mutter 64. Ein hy- draulisch betätigter Motor 65 ist auf der dritten Führung 41 montiert. Dieser Motor 65 besitzt zwei Leitungen 66 und 67 zur Zu- und Abfuhr der Druckflüssigkeit.
Das Gehäuse 45 des Steuerschiebers enthält einen von einem Taststift 68 gesteuerten Kolben.
Dieser steuert zwei getrennte Flüssigkeitskreisläufe, wobei die Durchflussgeschwindigkeiten durch die Kreisläufe zueinander verkehrt proportional sind. Der Taststift 68 ist entlang der zweiten Achse vertikal bewegbar, indem an seinem Ende eine Kraft ausgeübt wird. Seine Spitze ist von der zweiten Achse wegschwenkbar, indem die Spitze des Taststiftes sich nach der einen oder andern Seite aus der Nullage entfernt. In der Nullage ist der Taststift zur zweiten Achse parallel.
Einer der Kreisläufe wird durch einen Teil eines Vierwegventils geregelt, wobei ein erstes Paar von Leitungen den Flüssigkeitskreislauf darstellt. Dieser Teil bestimmt, welche der Leitungen unter Druck und welche unter Sog stehen soll sowie die Strömungsgeschwindigkeiten in diesen. Ein zweites Leitungspaar ist mit einem andern Teil des Ventils verbunden, wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch diesen Teil der Durchflussgeschwindigkeit durch das erste Leitungspaar verkehrt proportional ist. Wenn die Durchflussgeschwindigkeit durch den Kreislauf, dem das zweite Leitungspaar angehört, erhöht bzw. vermindert wird, nimmt sie in dem das erste Leitungspaar umfassenden Kreislauf ab bzw. zu. Diese zwei Kreisläufe sind jeweils mit einem der Motoren verbunden, so dass zwei der Motoren unter der koordinierten Kontrolle des Steuerschiebers stehen.
Wenn der Steuerschieber sich entlang der dritten Achse bewegt, wird die Vorschubgeschwindigkeit entlang der dritten Achse ein Maximum erreichen, wenn sich der Taststift in der Nullage befindet, nämlich dann, wenn er eine Oberfläche ohne Hindernisse bzw. Neigung abtastet.
Es wird keine Bewegung entlang der zweiten Achse stattfinden, die unter der Kontrolle des Vierwegventilteiles steht. Sollte jedoch der Taststift auf ein Hindernis stossen, in eine Vertiefung gelangen oder auf eine geneigte Fläche treffen, dann wird sich der Taststift bewegen und den Steuerschieber aus seiner Nullage bewegen, und es wird zu einer Strömung im ersten Vierwegventilteil und damit in dem aus dem ersten Leitungspaar bestehenden Kreislauf kommen. Die Strömungsgeschwindigkeit wird gleichzeitig in dem aus dem zweiten Leitungssatz bestehenden Kreislauf vermindert und kann sogar auf Null reduziert werden. Mittlere Bedingungen entsprechen mittleren Bewegungsverhältnissen entlang den beiden Achsen.
Dies bedingt eine koordinierte Betätigung entlang zweier Achsen, was eine im wesentlichen konstante Vorschubgeschwindigkeit des Taststiftes über ein Modell und des Werkzeugs über das Werkstück ergibt.
Die Spanabnahme wird in den Ebenen der Fig. 3 und 4 ausgeführt, um eine in einer einzigen vertikalen Ebene liegende Kontur in das Werkstück zu schneiden. Um eine dreidimensionale Kontur auszuführen, ist es notwendig, den zweiten Schlitten entlang der ersten Achse mit einer schrittweisen Vorschubbewegung zu bewegen, die durch ein (nicht gezeigtes) Regelventil gesteuert werden kann, welches
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Ventil periodisch, u. zw. am Ende jedes Hubes des Schlittens, dem zweiten Motor eine Flüssigkeitsmen- ge zuführt, um den Schlitten um ein kleines Stück parallel zur entsprechenden Achse zu verschie- ben.
Anschläge zur Begrenzung der Vorschubstrecken, Ventile zur Umkehr der Kreisläufe und zur Steue- rung des schrittweisen Vorschubes können überdies mit Vorteil vorgesehen werden.
Wenn man einen Taster mit nur einem Schieber zur Steuerung der Bewegung parallel zu zwei Ach- sen verwendet, hat die Steuerung den Zweck, mehrere Durchgänge über die Oberfläche eines Modells in Intervallen nacheinander durchzuführen. Dabei soll der Schlitten, auf dem der Steuerschieber montiert ist, abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen parallel zu einer Achse verschoben und eine schrittweise Relativbewegung des Steuerschiebers und des Modells entsprechend einer schrittweisen Vorschubbewegung parallel zu einer andern Achse nach jedem Vorschub bewirkt werden. Dies hat den Vorteil, dass eine vollkommen automatische Bewegung mit durch den Steuerschieber koordinierter Geschwindigkeit über die ganze Oberfläche des Modells sichergestellt wird.
Es ist nicht notwendig, dass die Tätigkeit des Taststiftes automatisch ist. Zum Beispiel kann man einen Taster verwenden, der einen Taststift 100 und zwei Kolbenschieber 101 und 102 aufweist, die jeweils die Flüssigkeitsströmung in den zu einem ersten Kreislauf gehörenden Leitungen 103 und 104 und in zu einem zweiten Kreislauf gehörenden Leitungen 105 und 106 regeln. Diese Kreisläufe können die Motoren der ersten bzw. dritten Achse steuern. Dies ergibt bei der dargestellten Maschine eine pantographische Bewegung in einer einzigen horizontalen Ebene. Dieser Taster wird direkt statt jenem, welcher in Fig. 4 gezeigt ist, eingesetzt. Es ist auch möglich, dreidimensionale Taster zu verwenden, bei denen ein Taststift die Lage und die Flüssigkeitsströmung mit Hilfe von drei Schiebern steuert.
Ein solcher Taster kann verwendet werden, um die Flüssigkeitskreisläufe über die Steuereinrichtungen des ersten, zweiten und dritten Schlittens zu regeln.
Der gezeigte Pantographmechanismus funktioniert in drei Dimensionen. Der Schwingarm stellt einen Pantographmechanismus mit einer einzigen Achse dar. Das ganze Parallelogramm stellt einen Parallelogramm-Mechanismus mit zwei Dimensionen (zwei Achsen) dar.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kopierwerkzeugmaschine, insbesondere Kopierfräsmaschine, mit einem sowohl das Werkstück als auch das Modell aufnehmenden Tisch und einem Pantographen, der einerseits mit einem Taster und anderseits mit einer motorisch angetriebenen Werkzeugspindel verbunden ist, wobei der Vorschub des
EMI4.1
auf einem am Tisch (30) gelagerten Kreuzschlitten befestigt ist, bei dem beide Schlitten durch hydraulische Motoren verschiebbar sind, deren Druckmittelzu-bzw.-ableitungen an den Steuerschieber des Tasters angeschlossen sind.