Vorrichtung zum Bearbeiten, insbesondere Gravieren von Werkstücken Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bear beiten, insbesondere Gravieren, von Werkstücken. Sie bezweckt, eine Vorrichtung zu schaffen, die beispiels weise zum Gravieren, Schnitzen, Schneiden oder Mei- seln von Metall, Holz, Stein oder dgl. verwendet wer den kann.
Bisher benötigte man grosse Erfahrung, um ein lei stungsfähiger Stahlgraveur zu werden, auch wenn die betreffende Person von vorneherein hierfür begabt war. Die heutige Wirtschaft läuft auf so hohen Touren, dass lange Lehrzeiten ausgeschlossen sind. Daher ist das Handwerk des Gravierens vom Aussterben bedroht.
Es gibt kein Kunsthandwerk, bei welchem ein. Anfänger soviel selbst geben muss und so geringen Erfolg sieht, wie beim Handwerk des Stahlgravierens und deshalb schrecken viele an sich fähige Nachwuchskräfte vor der Erlernung dieses Handwerkes zurück.
Stahl ist sehr widerstandsfähig gegen Eingravierun gen und schon das Gravieren einer einfachen Linie oder eines offenen Bogens kann von einem Lehrling praktisch nicht auf Anhieb gemacht werden, da die Gravierspitzen abbrechen, wodurch dem Lehrling die Freude an der Arbeit genommen wird und er ungedul dig wird.
Zweck der Erfindung ist es, obige Nachteile zu be seitigen und eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher der Treibhammer und die damit verbundene Notwen digkeit, den auszuübenden Druck genau von Hand zu wählen, durch eine präzise, steuerbare, mechanische Antriebskraft ersetzt wird.
Demgemäss betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bearbeiten, insbesondere Gravieren, von Werk stücken, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ein von Hand zu bedienendes Instrument aufweist, das einen eine Kammer enthaltenden Hohlkörper besitzt, an dessen einem Ende ein zur Aufnahme eines Werk- zeuges dienender Werkzeughalter angeordnet ist, wobei in der Kammer ein mittels eines Arbeitsmediums ver- schiebbarer, gegen den Werkzeughalter schlagender Kolben vorgesehen ist, und dass sie ferner eine An triebsvorrichtung aufweist, mittels der über das Arbeits medium intermittierend ein Unterdruck an dem dem Werkzeughalter abgewandten Ende der Kammer ange legt wird.
Die vorliegende Vorrichtung liefert dem Graveur die notwendige Kraft, wodurch dieser nur das Schneid werkzeug zu führen braucht, ohne Druck darauf aus zuüben. Die Vorrichtung kann nun so ausgebildet sein, dass sich die Intensität der auf die zu gravierende Oberfläche auszuübenden Kraft einstellen lässt, wodurch die Tiefe des Schnittes reguliert werden kann. Zweckmässigerweise lässt sich die Schlagzahl des Kol bens verändern. Die Genauigkeit und Flexibilität der vorliegenden Vorrichtung stellt einen ihrer Hauptvor teile gegenüber üblichen, pneumatisch und elektrisch betätigten Schlagwerkzeugen dar.
Es wird hierdurch ermöglicht, die vorliegende Vorrichtung auch für wei tere Feinarbeiten, wie die Bearbeitung von Elfenbein, Silber und anderen schwierigen Materialien, sowie für die Entfernung von Zwischenmassen kleiner Fossilien usw., zu verwenden.
Die vorliegende Vorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass nicht nur ein intermittierender Unter druck auf den Kolben wirkt, sondern dass dieser zu sätzlich abwechselnd zu den Unterdruckphasen inter- mittierend mit unter Überdruck stehendem Medium beaufschlagt wird. Obwohl die Vorrichtung so ausge bildet sein kann, dass als Arbeitsmedium eine Flüssig keit verwendet wird, hat es sich als vorteilhaft erwie sen, die Vorrichtung pneumatisch auszubilden.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung wird anhand der Zeichnung nachfolgend näher beschrieben. Dabei zeigen: Fig. 1 eine Graviervorrichtung in Seitenansicht; Fig.2 die Pumpen- und Antriebsvorrichtung der Graviervorrichtung nach Fig. 1 in Ansicht von rechts;
Fig. 3 das von Hand zu führende Instrument der Graviervorrichtung, im Längsschnitt 3-3 der Fig.l und in grösserem Massstab; Fig.4 das Drehventil der Graviervorrichtung im Längsschnitt 4-4 der Fig. 1 und in grösserem Massstab; sowie Fig.5 das Fusspedal der Graviervorrichtung im Querschnitt 5-5 der Fig. 1 in grösserem Massstab.
Die in Fig. 1 dargestellte Graviervorrichtung ist als Ganzes mit 10 bezeichnet. Die Graviervorrichtung 10 weist eine pneumatische Hammereinrichtung in Form eines von Hand bedienbaren Instrumentes 12 auf, fer ner eine kombinierte Pump- und Antriebsvorrichtung 14, um Druck- und Saugkraft für das Instrument 12 vorzusehen, und ferner eine Einrichtung zum wahlwei sen Ändern der Intensität der Saugkraft der Pumpen- und Antriebsvorrichtung 14 in Form eines Fusspedals 16.
Die Vorrichtung 14 enthält einen Elektromotor 18 und eine pneumatische Pumpe 20. Der Motor 18 weist eine Welle 22, die mit der an der linken Seite der Vor richtung 14 vorgesehenen Pumpe 20 verbunden ist und sich ausserhalb an der rechten Seite der Vorrichtung 14 erstreckt, auf. Die Pumpe 20 besitzt eine Einlasslei- tung 24, welche als Saugquelle dient und weiter eine Ablassleitung 26, welche als Druckquelle dient, sobald der Motor 18 die Pumpe 20 antreibt.
Das Instrument 12 weist einen Hohlkörper 28 auf, an dessen einem Ende ein Werkzeughalter 30 befestigt ist, der ein Werkzeug 32, beispielsweise eine Gravierna del, trägt, dessen entferntes, nicht dargestelltes Ende mit einem Werkstück, beispielsweise einer zu gravie renden Oberfläche, zusammenwirkt. Der Hohlkörper 28 stellt eine Kammer 34 dar, in der ein Kolben 36 hin und herbewegbar geführt ist, wie aus Fig. 3 hervorgeht.
Mehrere Entlüftungslöcher 38 erstrecken sich radial durch den Hohlkörper 28 nach aussen und verbinden die linke Seite 34a der Kammer 34 mit der Aussenluft. Der Werkzeughalter 30 weist einen Ansatz 30a auf, mittels dessen er im Hohlkörper 28 des Instrumentes 12 befestigt und mittels eines Stiftes 40 gesichert ist. Der Kolben 36 ist in Richtung auf den Werkzeughalter 30 mittels einer in der Kammer 34 angeordneten Schraubenfeder 42 vorgespannt (Fig. 3). Auf der rech ten Seite des Instrumentes 12 ist eine Kupplung 44 vorgesehen, die über eine Leitung 46 die Kammer 34 mit einem Schlauch 48 verbindet.
Die Saugseite der Pumpe ist mit einem Verteiler 50 verbunden, an den über eine Leitung 52, beispielsweise einen Schlauch, das Fusspedal 16 angeschlossen ist. Letzteres weist einen Bodenteil 54 und einen als Fuss- hebel 56 ausgebildeten Stuerteil auf, wobei der Fusshe- bel mittels eines Drehstiftes 58 am Bodenteil drehbar befestigt ist. Eine nicht dargestellte Feder spannt den Fusshebel 56 gegen den Bodenteil 54 im Uhrzeigersinn vor, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist.
Der Fusshebel nimmt dann die in Fig. 5 veranschaulichte, in ausgezo genen Linien dargestellte Stellung ein.
Wie beispielsweise aus Fig.5 hervorgeht, besitzt der Fusshebel 56 eine seitlich angeordnete nach ab wärts weisende Platte 60, die eine Öffnung 62 aufweist, derart, dass die Öffnung 62 in der Platte 60 mit einer Öffnung 64 in einem Nippel 66, welcher mit dem Schlauch 52 in Verbindung steht, zusammenwirkt, Eine Schraubenfeder 68 spannt den Nippel 66 gegen die Platte 60 und hält ihn in gleitendem Eingriff mit der Oberfläche der Platte 60,
wobei ein Flansch 66a des Nippels 66 mit der Oberfläche 60a der Platte 60 zu- sammenwirkt. Befindet sich der Fusshebel 56 in seiner äussersten, in Fig. 5 in ausgezogenen Linien dargestell ten Stellung, so sind die Öffnung 62 und die Öffnung 64 koaxial zueinander ausgerichtet,
so dass die Saug leitung 24 zusammen mit dem Verteiler 50 und dem Schlauch 52, unter den am Fusspedal 16 herrschenden Umgebungsbedingungen 52, steht. Auf diese Weise ge langt unter höherem Druck stehende Luft in die Lei tung 24. Während der Betätigung der Vorrichtung 10 wird also Luft durch den Schlauch 52 in der durch den Pfeil 70 gezeigten Richtung angesogen.
Es ist klar, dass beim Verschwenken der Platte 60 nach unten in die in gestrichelten Linien in Fig. 5 gezeigte Stellung die Öffnung 62 gegenüber der Öffnung 64 versetzt wird und dadurch die der Leitung 24 und dem Verteiler 50 zuführbare Menge an Umgebungsluft gedrosselt wird. Auf diese Weise wird der absolute Druck in der Lei tung 24 und im Verteiler 50 vermindert, sobald die Pumpe 20 mehr Luft durch den Schlauch 52 ansaugen will, und zwar sobald die mit der Öffnung versehene Platte 60 nach unten verschoben wird.
Ein Drehventil 72 dient dazu, den Schlauch 48 abwechselnd mit dem Verteiler 50 und der Pumpenab- lassleitung 26 zu verbinden. Das Ventil 72 hat einen Anschluss 74, welcher mit dem Verteiler 50 durch das Rohr 76 verbunden ist. Ein weiterer Anschluss 78 ver bindet das Ventil 72 über die Rohrleitung 80 mit der Pumpenablassleitung 26.
In die Leitung 80 sind ein Ölfilter 82 und ein Über- druckvsntil 84 eingeschaltet. Das Drehventil 72 weist ferner einen Anschluss 86 mit einer Öffnung 88 auf, an dem die Schlauchleitung 48 für das Instrument 12 be festigt ist, wodurch eine Druckluftverbindung zwischen dem Drehventil 72 und der Kammer 34 des Instru- mentes 12 sichergestellt ist.
Das Drehventil 72 besitzt ein Gehäuse 90, in dem ein Steuerschieber 92 drehbar gelagert ist. Der Steuer schieber 92 endigt mit Abstand vom Anschluss 74, wodurch eine Kammer 94 gebildet wird, die über die Leitung 76 mit dem Verteiler 50 verbunden ist. Der Steuerschieber 92 weist eine Umfangsnut 96 auf, wel che über den Anschluss 78 und die Rohrleitung 80 in ständiger Verbindung mit der Pumpenablassleitung 26 steht.
Der Steuerschieber 92 ist mit einem in axialer Richtung verlaufenden Kanal 98 ausgestattet, der wäh rend der Drehung des Steuerschiebers 92 stets mit der Kammer 94 in Verbindung steht.
Der axiale Kanal 98 weist ferner einen axialen Teil 98a und einen radialen Teil 98b auf. Wie aus Fig.4 ersichtlich ist, wirkt der radiale Teil 98b während der Drehung des Steuerschiebers 92 intermittierend mit der Öffnung 88 zusammen, wodurch diese mit der Kammer 94 und dadurch mit dem Unterdruck im Verteiler 50 in Verbindung kommt. Ein in gestrichelten Linien in Fig.4 angedeuteter weiterer Kanal 100 befindet sich auf der dem Kanal 98 gegenüberliegenden Seite des Steuerschiebers 92.
Der Kanal 100 hat eine ähnliche Form wie der Kanal 98 und ermöglicht eine intermit- tierende Verbindung der Öffnung 88 mit der Druckseite 26 der Pumpe. Auf diese Weise wird bei Drehung des Steuerschiebers 92 die Kammer 34 des Instrumentes abwechselnd an die Druck- und die Saugseite der Pumpe 20 angeschlossen.
Zum Antrieb des Drehventils 72 ist dieses mit einer Antriebseinrichtung 102 ausgerüstet, welche das Drehventil 72 mit dem rechten Ende der Welle 22 koppelt. Die Antriebseinrichtung 102 weist hierzu eine am Steuerschieber 92 befestigte Ri menscheibe 104 und eine auf der Welle 22 angeordnete Riemenscheibe 106 auf, die über einen Riemen 108 miteinander ge koppelt sind (Fig. 2). Die Riemenscheibe 106 enthält einen axial verschiebbaren Seitenteil 110 und einen festen Seitenteil 112. Die einander zugekehrten Flä chen der Teile 110 und 112 divergieren radial nach aussen.
Der Teil 110 ist mittels einer Schraubenfeder 114 gegen den Teil 112 vorgespannt (Fig.l). Zum Verändern der Geschwindigkeit des Steuerschiebers 92 ist eine Spannvorrichtung vorgesehen, die eine an einem Schwenkhebel 118 befestigte Spannrolle 116 aufweist. Der Schwenkhebel 118 ist um den Zapfen 120 schwenkbar. Aus Fig.2 ist ersichtlich, dass der Riemen 108 durch Verschwenken des Schwenkhebels <B>118</B> im Uhrzeigergegensinn der Riemen 108 durch die Riemenscheibe 106 gespannt wird, wobei der Teil 110 vom Teil 112 weggedrückt wird.
Der Angriffsradius des Riemens 108 auf der Riemenscheibe 106 wird dadurch verkleinert, was eine Abnahme der linearen Geschwindigkeit des Riemens 108 und damit eine Abnahme der Drehgeschwindigkeit des Steuerschiebers 92 zur Folge hat.
Die Graviervorrichtung funktioniert nun folgender- massen: Wie bereits ausgeführt, drückt die Feder 42 den Kolben 36 konstant gegen den Werkzeughalter 30. Wird der Motor 18 eingeschaltet, so arbeitet die Pumpe 20 und erzeugt im Verteiler 50 einen Unter druck und in der Ablassleitung 26 einen höheren Druck. Dadurch wird auch die Leitung 80 unter Druck und die Leitung 76 unter Unterdruck gesetzt. Während der Drehung des Steuerschiebers 92 wird nun der Schlauch 48 abwechselnd unter Druck gesetzt und eva kuiert, und zwar, sobald der Kanal 100 die jeweiligen Anschlüsse 78 und 74 mit dem Schlauch 48 verbindet.
Die Kammer 34 wird folglich abwechselnd unter Druck gesetzt und evakuiert. Befindet sich die mit öff- nungen versehene Platte 60 des Fusshebels, in der in ausgezogenen Linien veranschaulichten Stellung der Fig. 5, so steht der Verteiler 50 mit der Umgebungsluft in Verbindung. Der absolute Druck im Verteiler 50 wird nur geringfügig unterhalb des Atmosphärendruk- kes liegen. Die Intensität der am Verteiler 50 ange schlossenen Saugleitung der Pumpe reicht nun nicht aus, um den Kolben 36 entgegen der Vorspannung der Feder 42 vom Werkzeughalter 30 abzuheben.
Wird der Fusshebel 56 und mit ihm die Platte 60 in die in Fig. 5 in gestrichelten Linien angedeutete Stellung bewegt, so werden die Öffnung 62 und die Öffnung 64 gegeneinan der versetzt und der absolute Druck im Verteiler 50 kann zusätzlich abfallen. Es ist klar, dass sich bei Ver bindung des Kanals 98 mit der Kammer 34 der Kolben 36 umso weiter vom Werkzeughalter abheben wird, je niedriger der absolute Druck im Verteiler 50 ist.
Wird der Steuerschieber 92, nachdem der Kolben 36 durch die Evakuierung der Kammer 34 vom Werk zeughalter 30 abgehoben worden ist, weitergedreht bis der Kanal 100 die Kammer 34 mit der Druckseite der Pumpe verbindet, so schnellt der Kolben 36 unter dem erhöhten Luftdruck gegen den Werkzeughalter 30 und schlägt auf ihm auf. Diese Bewegung und damit der Schlag des Kolbens wird durch die Vorspannung der Feder 92 unterstützt bzw. verstärkt.
Die Schlagkraft des Kolbens 36 auf den Werkzeughalter 30 wird durch letzteren auf das wirksame Ende des Werkzeuges 32 übertragen, wodurch eine beträchtliche Antriebskraft geschaffen wird, die bewirkt, dass das wirksame Ende des Werkzeuges 32 sich in die zu gravierende Oberflä che eingräbt.
In Abhängigkeit von der kunsthandwerklichen Art der zu gravierenden Figur ist es weiter möglich, die Schlagfrequenz des Werkzeuges 32 vorzugsweise zu variieren. Wird der Schwenkhebel 118 im Uhrzeiger- sinn (Fig. 2) bewegt, so wird die Anzahl der Schläge pro Minute verringert. Wird der Schwenkhebel 118 dagegen entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt, so wird die Schlagzahl des Werkzeuges 32 pro Minute erhöht.
Die vorliegende Graviervorrichtung 10 ermöglicht eine pneumatische Betätigung der von Hand zu führen den Gravierwerkzeuge und zwar mit grösster Elastizität und für die verschiedensten Verwendungen, was bisher in der Graviertechnik unbekannt war. Durch das einfa- che Schwenken des Schwenkhebels 118 kann die Schlagzahl des Werkzeuges so eingestellt werden, wie sie für die erforderliche Arbeit optimal ist. Durch das Herunterdrücken des Fusshebels 56 kann die Grösse der im Verteiler 50 verfügbaren Saugleistung erhöht werden, wodurch sich am wirksamen Ende des Werk- zeuges 32 verfügbare Kraft steigern lässt.
Die Wirkung der Feder 42 und der Druck aus der Leitung 26 wir ken miteinander verstärkend zusammen und bewegen den Kolben 36 zum Werkzeughalter 30. Die Wirkung der Feder oder der Druck allein würden jedoch bereits ausreichen, um den Kolben 36 gegen den Werkzeug halter 30 zu bewegen und auf ihn aufschlagen zu las sen.
Bei der Graviervorrichtung des vorliegenden Aus führungsbeispieles wird als Arbeitsmedium Luft ver wendet. Es ist aber auch möglich, die Graviervorrich tung anstelle der Luft mit einer Flüssigkeit, insbeson dere Hydrauliköl, zu betreiben. Zwar ist es denkbar, dass auch in diesem Falle zur Verminderung des Druk- kes auf der Saugseite der Pumpe Luft angesaugt wird, vorzugsweise wird hierzu jedoch ebenfalls unter Atmo sphärendruck stehende Flüssigkeit am Fusspedal ange saugt.
Im Falle der Verwendung von Flüssigkeit, wird man auf Druck- und/oder auf der Saugseite der Vor richtung zweckmässigerweise, beispielsweise pneumati sche, Druckausgleichsvorrichtungen vorsehen.
Die vorliegende Graviervorrichtung 10 erbringt insbesondere für einen Lehrling des Gravierhandwerks grosse Vorteile. Es ist nun nicht mehr notwendig, dass er das Gravierwerkzeug in der einen Hand in richtiger Stellung hält und mit der anderen Hand den Hammer mit genau dosierter Kraft handhabt. Die Handhabung der vorliegenden Graviervorrichtung ist so einfach, dass sich der Graveur ganz auf die Ausgestaltung des Motivs konzentrieren kann. Auch für wandernde Gra veure bildet die vorliegende Graviervorrichtung ent scheidende Vorteile, da sie eine wesentliche Steigerung der Arbeitsleistung ermöglicht.