Maschine zur Herstellung eines Umdrehungsparaboloides Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung eines Umdrehungsparaboloides aus einem vorgeformten Rohkörper. Unter Umdrehungs- paraboloid sei ein rotationssymmetrischer konvexer Körper verstanden, dessen Meridianschnitte durch gleichartige Parabelbogen begrenzt werden.
Umdrehungsparaboloide werden beispielsweise als optische Linsen, als Träger konvexer Parabolspiegel oder als Matrizen zur Herstellung konkaver Parabol spiegel benötigt. Es gelangen vorzugsweise Parabol- matrizen aus Metall zum Drücken von Parabol spiegeln aus Blechen und Parabolmatrizen aus Glas oder leichter zu bearbeitenden Wachsen und Harzen zur Fertigung von Parabolspiegeln im galvano- plastischen Verfahren zur Anwendung.
Das galvano- plastische Verfahren besteht darin, die mit einem elektrisch leitenden, vorzugsweise hochreflektierenden Film versehene Parabolmatrize im galvanischen Bad mit mindestens einem metallischen Überzug zu ver sehen. Der metallische Überzug wird darauf von der Matrize abgezogen. Auf diese Weise gelingt die Fertigung optisch hochwertiger Parabolspiegel, die sich gegenüber den Glasspiegeln durch geringes Ge wicht und höhere Bruchfestigkeit auszeichnen.
Bisher bestand der Nachteil, dass die Herstellung von Paraboloiden mit den bekannten Maschinen umständlich und zeitraubend war und oft hohes manuelles Geschick erforderte. Die meisten der artigen Maschinen mussten mit einer dem herzustellen den Paraboloid entsprechenden Schablone versehen werden, an die hohe Anforderungen in bezug auf Masshaltigkeit zu stellen waren. Eine andere bekannte Ausführungsform benötigte keine Schablone, dafür jedoch komplizierte Getriebe zur Steuerung der Be wegungen der Werkzeuge. Dabei berührten die Werk zeuge das Werkstück praktisch nur in einem Punkt.
Dadurch wurden Steuerungen notwendig, welche die Lage des Berührungspunktes in zwei Richtungen, nämlich in der Höhe über der Grundfläche des Para- boloides und in der Distanz von dessen Symmetrie achse festlegten. Infolge der punktförmigen Be rührung mit dem Werkstück nützte sich das Werk stück an der Berührungsstelle verhältnismässig rasch ab, wodurch die Einhaltung der Masshaltigkeit oft in Frage gestellt wurde.
Die erfindungsgemässe Maschine zur Herstellung eines Umdrehungsparaboloides aus einem in Drehung versetzten vorgeformten Rohkörper mittels eines sich längs einer parabelförnügen Meridianlinie bewegen den, materialabtragenden Werkzeuges ist dadurch gekennzeichnet, C dass mindestens zwei Führungsschie- nen vorhanden sind, die parallel zu zwei sich kreuzen den Tangenten an einen verlängerten,
parabelförmigen Meridianbogen des herzustellenden Paraboloides ver laufen<B>'</B> dass ferner das Werkzeug an einer Halte- rungsschiene befestigt ist, die mit einem längs der einen Vührungsschiene beweglichen Gleitschlitten ge genüber letzterem unverschiebbar und mit einem weiteren, längs der andern Führungsschiene beweg lichen Gleitschlitten, gegenüber letzterem längs verschiebbar, gelenkig verbunden ist;
wobei das Werkzeug eine in Richtung der Halterungsschiene verlaufende Bearbeitungsbahn aufweist, die minde stens so lang ist, dass sie das Werkstück auf der zu bestreichenden Meridianlinie stets tangential berührt, und dass die Gleitschlitten durch Kraftübertragungs- mittel derart miteinander verbunden sind, dass die selben mit gleicher Geschwindigkeit in gegenläufigem Sinne mit Bezug auf den Kreuzungspunkt vorge nannter Tangenten auf den Führungsschienen gleiten.
Die Mittel zur Führung des Werkzeuges der er findungsgemässen Maschine sind im Verhältnis zu denjenigen bekannter Maschinen einfach. Die der Führung zugrunde liegende Methode ist aus der analytischen Geometrie bekannt, wo ein Verfahren zur Konstruktion von Parabelbogen darin besteht, zwei sich kreuzende Tangenten an die herzustellende Parabel mit ihren Berührungspunkten zu konstruieren und eine die vorgenannten Tangenten schneidende Gerade derart zu verschieben, dass die Summe der Abstände von jedem Schnittpunkt der Geraden mit einer der erwähnten Tangenten zum Kreuzungspunkt der letzteren dauernd konstant ist.
Die Zeichnungen stellen fünf beispielsweise Aus führungsformen der erfindungsgemässen Maschine dar. Gleiche Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen: Fig. <B>1</B> einen Aufriss der Maschine gemäss einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 einen Teil eines Aufrisses der Maschine ge mäss einer zweiten Ausführungsform, Vig. <B>3</B> einen Teil eines Aufrisses der Maschine ge mäss einer dritten Ausführungsfärm, Fig. 4 eine Draufsicht der Maschine gemäss Fig. <B>3,
</B> Fig. <B>5</B> einen Aufriss der Maschine gemäss einer vierten Ausführungsform, Fig. <B>6</B> den Aufriss eines Querschnittes durch die Maschine gemäss einer fünften Ausführungsform, Fig. <B>7</B> eine Draufsicht der Maschine gemäss Fig. <B>6,</B> mit der Linie VI-VI, welche die Lage des in Fig. <B>6</B> dargestellten Querschnittes angibt.
Gemäss Fig. <B>1</B> befindet sich auf einer mit einer Welle<B>1</B> versehenen, rotierenden Drehscheibe 2 ein vorgeformter Rohkörper<B>3.</B> Die ursprüngliche Form des Rohkörpers<B>3</B> ist auf einer Seite der Symmetrie achse 4 durch eine gestrichelte Linie<B>5</B> angedeutet. Der Rohkörper<B>3</B> bestehe aus einem nicht glasharten Material, so dass eine Bearbeitung mit Schneidwerk- zeugen möglich ist.
Parallel zu zwei, durch strich punktierte Linien dargestellte Tangenten<B>6</B> und<B>7</B> befinden sich zwei an ihren einen Enden miteinander verbundene Vührungsschienen <B>8</B> und<B>9.</B> Letztere sind an ihren andern Enden durch Bolzen<B>10</B> und<B>11</B> an einer Grundplatte 12 befestigt. Auf der Führungs schiene<B>8</B> ist ein Gleitschlitten<B>13</B> und auf der Füh rungsschiene<B>9</B> ist ein Gleitschlitten 14 angebracht. Die Gleitschlitten <B>13</B> und 14 sind über<B>je</B> einen Bügel <B>15</B> bzw. <B>16</B> mit einem Stahlband<B>17</B> verbunden, das über freilaufende Rollen<B>18, 19</B> und 20 geführt ist. Die Enden des Stahlbandes<B>17</B> sind an<B>je</B> einem Ende einer Rollenkette 21 befestigt.
Ein mit letzterer in Eingriff stehendes Kettenrad 22 vermag mittels einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung die Rollen kette 21 und damit das Stahlband<B>17</B> in Bewegung zu versetzen. Der Gleitschlitten <B>13</B> trägt einen Bolzen <B>23,</B> an dem eine Halterungsschiene 24 drehbar be festigt ist. Der Gleitschlitten 14 trägt eine mit einer Aussparung<B>25</B> versehene drehbare Scheibe<B>26,</B> wobei die Aussparung<B>25</B> die Halterungsschiene 24 seitlich umfasst, so dass dieselbe nur in Längsrichtung in der genannten Aussparung gleiten kann.
Die Halterungs- schiene 24 ist mit einem Schneidwerkzeug <B>27</B> ver sehen, dessen Schneide<B>28</B> in Richtung der Halterungs- schiene verläuft. Die Funktion der Maschine sei nachfolgend unter Beiziehung von Hilfslinien<B>29</B> er läutert. Letztere zeigen dabei einige Lagen der Halte- rungsschiene 24 bei deren Bewegung an.
Zuerst wird die Halterungsschiene 24 in eine derartige Lage ge bracht, dass das Schneidwerkzeug <B>27</B> seitlich des rotierenden Rohkörpers<B>3</B> steht, ohne letzteren zu berühren. Darauf werden die Rollenkette 21 und damit das Stahlband<B>17</B> in Pfeilrichtung in Bewegung ge setzt.
Das Schneidwerkzeug <B>27</B> senkt sich dadurch auf den Rohkörper<B>3</B> und folgt bei weiterer Bewegung des Stahlbandes<B>17</B> einer Meridianlinie des her zustellenden Paraboloides. Bei Betrachtung der Hilfs linien<B>29</B> erkennt man, dass dieselben eine Tangenten- schar an letztere Meridianlinie darstellen.
Die Länge des Schneidwerkzeuges <B>27</B> muss nicht notwendiger weise der Länge des zu bestreichenden Meridian- bogens entsprechen, da das Werkzeug bei der Auf wärtsbewegung des Gleitschlittens<B>13</B> infolge der unverschiebbaren Befestigung der Halterungsschiene 24 am letzteren gegen die Symmetrieachse 4 des Roh körpers<B>3</B> geführt wird.
Dabei tritt zusätzlich eine Abwälzbewegung des Schneidwerkzeuges <B>27</B> auf dem Rohkörper<B>3</B> auf, da die Schiebebewegung der Halte- rungsschiene 24 infolge der geradlinigen Führungs schiene<B>8</B> linear, die Funktion des Meridianbogens jedoch quadratisch ist. Diese Gegebenheiten wirken sich insbesondere auf die Dimensionierung der Werk zeuge nachfolgender Ausführungsformen günstig aus.
Anstelle des Schneidwerkzeuges <B>27</B> in Fig. <B>1</B> be sitzt die Ausführungsform gemäss Fig. 2 eine Schleif walze<B>30,</B> die aus einem Schmirgelstoff besteht. Mit einer Schleifwalze genügender Härte lässt sich bei spielsweise auch Glas bearbeiten. Die Achse der Schleifwalze<B>30</B> ist zur Halterungsschiene 24 parallel. Die Schleifwalze<B>30</B> ist an zwei Stegen<B>31</B> und<B>32,</B> die an der Halterungsschiene 24 befestigt sind, gelagert und wird durch ein nicht dargestelltes Antriebsmittel über eine biegsame Welle<B>33</B> in Rotation versetzt.
Die übrigen, teilweise weggelassenen Teile der Ma schine entsprechen den in Fig. <B>1</B> dargestellten. Auch die Führung der Schleifwalze<B>30</B> entspricht derjenigen des Schneidwerkzeuges <B>27</B> in Fig. <B>1.</B> Als Variante kann zur Bearbeitung eines metallischen Rohkörpers die Verwendung eines Walzenfräsers mit Schrauben zähnen anstelle der Schleifwalze<B>30</B> vorteilhaft sein. Endlich kann letztere zur Durchführung eines Polier vorganges durch eine Walze mit Stoff- oder Filz bezug ersetzt werden.
Beim Ausführungsbeispiel ge mäss den gemeinsam zu betrachtenden Fig. <B>3</B> und 4 dient als materialabtragendes Werkzeug eine Schleif scheibe 34, deren dem Rohkörper<B>3</B> zugewendete Stirnfläche <B>35</B> parallel zur Halterungsschiene 24 liegt und deren Achse<B>36</B> sich ausserhalb des zu bestrei chenden Meridianbogens befindet. Unter vorherigem Lösen der Stellschraube<B>38</B> ist die Schleifscheibe 34 zur schrittweisen Annäherung ihrer Bearbeitungs bahn an den Meridianbogen des herzustellenden Paraboloides höhenverstellbar.
Auch die Schleif scheibe 34 wird über eine biegsame Welle<B>33</B> von einem nichtdargestellten rotierenden Antriebsmittel ange- trieben. Zur Durchführung verschiedener Bearbei tungsvorgänge kann die Schleifscheibe 34 durch einen Stirnfräser oder eine stoff- bzw. filzbesetzte Scheibe ersetzt werden. Die Ausführungsform ge mäss Fig. <B>5</B> dient der wahlweisen Herstellung von Paraboloiden mit verschiedenen Abmessungen.
Sie unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäss Fig. <B>3</B> hauptsächlich dadurch, dass auf verschiedene parabelförmige Meridianbogen einstellbare Führungs schienen 40 und 41 vorhanden sind. Die Grundplatte 42 der Maschine trägt zwei Gleitschienen 43 und 44, auf denen sich<B>je</B> ein Stellschlitten 45 bzw. 46 befindet. Zur Erhöhung der Stabilität der Führungsschienen 40 und 41 dient ein Träger 47, an dem eine Führungs lasche 48 befestigt ist.
Der einzustellende Abstand der Fusspunkte der Führungsschienen 40 und 41 kann aus der Gleichung der gewünschten Meridian- linie errechnet werden. Um eine Verstellung der Führungsschienen zu erlauben, ist das Stahlband<B>17</B> über einen mit einem Gewicht 49 versehenen ein fachen Flaschenzug<B>50</B> geführt. Anstelle des Flaschen zuges<B>50</B> kann auch eine durch Federkraft betätigte bekannte Spannvorrichtung verwendet werden. Ein weiterer Unterschied dieser Ausführungsforrn ge genüber derjenigen gemäss Fig. <B>3</B> besteht darin, dass zur Höhenverstellung der Schleifenscheibe 34 eine Hilfsschiene<B>51</B> vorhanden ist.
Die die Schleifen- scheibe 34 tragende Hilfsschiene<B>51</B> ist an einem Ende mit der Halterungsschiene 24 gelenkig ver bunden und stützt sich, durch eine Schraubenfeder<B>52</B> zur Halterungsschiene 24 gezogen, über eine Rändel- schraube <B>53</B> auf letztere ab. Die gestrichelt dar gestellte Lage, welche die Hilfsschiene<B>51</B> am Ende des Bearbeitungsvorganges einzunehmen hat, kann mittels der Stellschraube 54 vorbestimmt werden.
Durch wiederholtes Verstellen der Rändelschraube <B>53</B> vor jedem Arbeitsgang kann die Bearbeitungsbahn der Schleifscheibe 34 schrittweise der gewünschten Meridiankurve genähert werden.
Gemäss den gemeinsam zu betrachtenden Fig. <B>6</B> und<B>7</B> sind insbesondere zur Erhöhung der Stabilität zwei parallele Paare von Führungsschienen<B>55, 56;</B> <B>57, 58</B> vorhanden. Letztere sind an zwei Seitenschil dern<B>59</B> und<B>60</B> befestigt, die mit einer Grundplatte <B>61</B> verbunden sind. Die Grundplatte<B>61</B> trägt ausser dem das Lager<B>62</B> der Drehscheibe<B>63</B> für den vor geformten Rohkörper 64. Der Antrieb der Drehscheibe <B>63</B> erfolgt durch eine nichtdargestellte Antriebs vorrichtung über die Zahnräder<B>65</B> und<B>66.</B> Jede der Führungsschienen<B>55-58</B> ist mit einem Gleitschlitten <B>67, 68, 69</B> bzw. <B>70</B> versehen.
Die gegenüberliegenden Gleitschlitten<B>67</B> und<B>69</B> bzw. <B>68</B> und<B>70</B> sind durch <B>je</B> einen Tragstab<B>71</B> bzw. <B>72</B> miteinander verbunden. Der Tragstab<B>71</B> steckt drehbar und unlöslich in den Lagern<B>73</B> und 74 der zugeordneten Gleitschlitten <B>67</B> und<B>69,</B> wogegen der Tragstab<B>72</B> von lösbaren Überwurfrnuttern <B>75</B> und<B>76,</B> die mit den Gleitschlitten <B>68</B> und<B>70</B> verbunden sind, umschlossen wird.
Weiter hin ist eine Halterungsschiene <B>77</B> mit dem Tragstab <B>71</B> kraftschlüssig verbunden, wogegen dieselbe in einer Gleitbahn durch ein vom zweiteilig ausgebildeten Tragstab<B>72</B> gehaltertes Lager<B>78</B> mit einer schlitz- förmigen Aussparung verläuft. Der Antrieb der Gleit- schlitten <B>67-70</B> erfolgt in der aus den bisherigen Er läuterungen bekannten Weise über ein Paar' von Stahlbändern<B>79</B> und<B>80,</B> die über freilaufende Rollen <B>81, 82, 83</B> und 84 verlaufen.
Die Enden der Stahl bänder<B>79</B> und<B>80</B> schliessen auch bei dieser Ausfüh rungsform an Rollenketten<B>85</B> und<B>86</B> an, die mit Kettenrädern<B>87</B> und<B>88</B> im Eingriff stehen. Letztere befinden sich auf einer durchgehenden Welle<B>89,</B> die durch eine Handkurbel<B>90</B> in Drehung versetzt werden kann. Die Halterungsschiene <B>77</B> trägt als materialabtragendes Werkzeug eine über die bieg same Welle<B>91</B> in Drehung versetzbare Schleifscheibe <B>92.</B> Letztere ist in einer mit einer Drehsicherung ver- sehenen Lagerhülse<B>93</B> gelagert, die sich unter dem Druck einer Feder 94 gegen eine Überwurfmutter <B>95</B> abstützt.
Die Überwurfmutter <B>95</B> ist mit einem mit der Halterungsschiene <B>77</B> kraftschlüssig verbundenen hohlzylindrischen Gewindebolzen<B>96</B> in Eingriff. Durch Betätigung der Überwurfmutter <B>95</B> ist die Schleifscheibe<B>92</B> zur schrittweisen Annäherung ihrer Bearbeitungsbahn an die gewünschte Meridianlinie höhenverstellbar. Die Anzeige der Höhenverstellung erfolgt mittels eines an der Hülse<B>93</B> befestigten Zeigers<B>97</B> auf der Skala<B>98.</B> Auch bei dieser Aus führungsform kann die Schleifscheibe<B>92</B> durch eines der vorgenannten Schneid-, Schleif- oder Polier werkzeuge ersetzt werden.
Ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen, sind weitere Ausführungsformen denkbar. So können zur Steuerung der Bewegungen der Gleitschlitten anstelle von Stahlbändern auch andersartige Übertragungs mittel verwendet werden. Neben der naheliegenden Verwendung von endlosen Rollenketten können Varianten darin bestehen, Zahnstangen, Gewinde spindeln oder Hebelgetriebe zu verwenden. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. <B>1</B> kann beispielsweise anstelle der Rolle<B>19</B> ein Ritzel angebracht werden, mit dem eine in Richtung der Führungsschiene<B>8</B> laufende Zahnstange und eine in Richtung der Füh rungsschiene<B>9</B> verlaufende weitere Zahnstange in Eingriff stehen.
Jede Zahnstange ist dabei mit einem der Gleitschlitten<B>13</B> und 14 verbunden. Es erhellt, dass bei Bewegungen der einen Zahnstange in einer Richtung die andere Zahnstange zwangläufig in gegenläufigem Sinne bewegt wird. Weiterhin können zwei Gewindespindeln zu<B>je</B> einer Führungsschiene<B>8</B> und<B>9</B> parallel angebracht werden. Die Kraftüber tragung von einer Gewindespindel kann durch Kegel zahnräder erfolgen, die in der Nähe der Berührungs stelle der Führungsschienen<B>8</B> und<B>9</B> angebracht sind. Jede Gewindespindel kann dabei von einer mit<B>je</B> einem Gleitschlitten<B>13</B> bzw. 14 verbundenen Ge windemutter umschlossen sein.
Auch hier ist die er forderliche gegenläufige Bewegung der Gleitschlitten <B>13</B> und 14 beim Antrieb der einen Gewindespindel gesichert. Dasselbe Ergebnis kann beispielsweise auch mit einem Schwenkhebel, der sich um einen feststehenden Drehpunkt bewegt und mit dem die Gleitschlitten<B>13</B> und 14 gekuppelt sind, erreicht werden. Auch die Ausführungsformen gemäss den übrigen Figuren können auf diese Weise abgewandelt werden.