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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch
1 oder 4.
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Bekannt
ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken (WO 03/101663 A1). Bei
dieser bekannten Vorrichtung ist ein Bearbeitungswerkzeug oder eine
Spindel des Bearbeitungswerkzeugs an einem schwenkbaren Arm vorgesehen.
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Bekannt
ist ferner eine Mehrfach-Bohrvorrichtung (
DE 21 726 C1 ) bei der mehrere,
an einem Bohrkopf vorgesehene Bohrer gemeinsam über eine Antriebswelle angetrieben
werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der wenigstens
ein Bearbeitungswerkzeug, vorzugsweise aber gleichzeitig mehrere
Bearbeitungswerkzeuge über
eine Bearbeitungsfläche
auf von Kreisbewegungen abgeleiteten Bewegungsbahnen reproduzierbar
bewegt werden können.
Zur Lösung
dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem Patentanspruch
1 oder 4 ausgebildet.
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Bearbeitungswerkzeuge
im Sinne der Erfindung sind Werkzeuge unterschiedlichster Art, mit
denen eine Bearbeitungsfläche
bearbeitet und/oder auf eine derartige Fläche eingewirkt werden kann.
In diesem Sinne sind Bearbeitungswerkzeuge u. a. Stifte, Fräser, Schneidwerkzeuge
usw.
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„Bearbeitungsfläche" im Sinne der Erfindung ist
eine beliebige Fläche
oder ein beliebiger Untergrund, an dem eine Einflußnahme oder
Bearbeitung durch das Bearbeitungswerkzeug erfolgen soll, beispielsweise
auch eine Papier- oder Stoffbahn, auf der mit Hilfe eines oder mehrerer
Stifte von Kreisbewegungen abgeleitete Linien erzeugt werden sollen, aber
auch Wand- und Bodenflächen,
Oberflächen von
Gegenständen
usw..
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in sehr vereinfachter
schematischer Darstellung und in Draufsicht eine Vorrichtung gemäß der Erfindung;
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2 in vereinfachter Darstellung
einen Schnitt durch den Schlitten der Vorrichtung mit weiteren,
an diesem Schlitten vorgesehenen Funktionselementen;
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3 in vereinfachter schematischer
Darstellung einen Schnitt entsprechend der Linie I-I der 2;
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4 in ähnlicher Darstellung wie 1 eine weitere mögliche Ausführungsform
der Erfindung.
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Die
in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung
dient zum Führen
wenigstens eines Bearbeitungswerkzeugs 2 über eine
Bearbeitungsfläche 3.
Das Bearbeitungswerkzeug ist beispielsweise im einfachsten Fall
wenigstens ein Stift, wobei in diesem Fall die Bearbeitungsfläche z. B.
von einem Flachmaterial aus Papier oder Karton gebildet ist, auf dem
mit Hilfe der Vorrichtung bzw. dem Stift eine Linie 4 erzeugt
werden soll. Das Arbeitswerkzeug 2 kann aber ein beliebiges
anderes Werkzeug sein, beispielsweise ein Schneid- oder Fräswerkzeug
usw. Weiterhin können
an der Vorrichtung mehrere derartige Bearbeitungswerkzeuge 2 gleichzeitig
vorgesehen sein.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
wird zur einfacheren Beschreibung davon ausgegangen, daß die Arbeitsfläche 3 in
einer horizontalen Ebene angeordnet ist, also in der von der X-
und Y-Achse bestimmten horizontalen XY-Ebene liegt. Es versteht sich,
daß auch
andere Orientierungen der Arbeitsfläche 3 möglich sind,
beispielsweise in einer vertikalen Ebene (z. B. XZ-Ebene), und zwar
bei entsprechender Anordnung der Vorrichtung 1.
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Mehr
im Detail besteht die Vorrichtung aus einer Führungsschiene 5, die
mit ihrer Längserstreckung
in der X-Achse liegt und die beidendig jeweils an einem Lager 6 gehalten
ist, welches in Richtung der Y-Achse verstellbar an einer Führungsschiene 7 vorgesehen
ist. Parallel zur Führungsschiene 5 und im
Abstand von dieser sind zwei als Zahnstangen wirkende Antriebsschienen 8 und 9 vorgesehen,
die voneinander beabstandet sind und quer zu ihrer Längserstreckung
(X-Achse), d. h. in Richtung der Y-Achse verstellbar an den Lagern 6 vorgesehen sind,
wie dies mit den Doppelpfeilen B und C angedeutet ist. An ihren
einander zugewandten Seiten sind die Schienen 8 und 9 mit
einer Verzahnung versehen, die beispielsweise von jeweils einer
Länge einer Rollenkette
gebildet ist, welche in geeigneter Weise an der jeweiligen Schiene 8 bzw. 9 befestigt ist.
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An
der Führungsschiene 5 ist
ein Schlitten 10 in Richtung der X-Achse verschiebbar geführt, wie dies
mit dem Doppelpfeil D angedeutet ist. Am Schlitten 10 ist
u. a. ein Lager 11 (siehe 2)
befestigt, in welchem eine Welle 12 um ihre Achse frei
drehbar gelagert ist. Die Achse der Welle 12 liegt in der Z-Ebene.
Am oberen Ende der Welle 12 ist austauschbar ein Zahnrad 13 vorgesehen,
welches mit der Verzahnung einer der Schienen 8 oder 9 zusammenwirken
kann. Am unteren Ende ist an der Welle 12 ein Träger 14 vorgesehen,
der an seiner der Welle 12 abgewandten Unterseite einen
Halter 15 bildet, in welchem das wenigstens eine Bearbeitungswerkzeug 2 befestigt
werden kann, und zwar derart, daß dieses Bearbeitungswerkzeug 2 radial
gegenüber der
Achse der Welle 12 versetzt ist. Der radiale Abstand a
des Bearbeitungswerkzeuges 2 von der Achse der Welle 12 ist
verstellbar, wie dies mit dem Doppelpfeil E angedeutet ist, und
zwar bei der dargestellten Ausführungsform
dadurch, daß der
Halter 15 mit den Aufnahmen 16 relativ zum Träger 14 verstellbar ist.
Der Träger 14 besteht
bei der dargestellten Ausführungsform
aus einem oberen, sich radial zur Achse der Welle 12 erstreckenden
Arm 14.1, der beidendig radial von der Welle 12 wegsteht.
An jedem Ende des Armes 14.1 ist ein parallel zur Achse
der Welle 12 sich erstreckender Arm 14.2 mit seinem
oberen Ende befestigt. Am unteren Ende des Armes 14.2 ist der
leistenartige Halter 15 derart befestigt, daß er mit seiner
Längserstreckung
radial zur Achse der Welle 12 liegt.
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Am
unteren Ende der Welle 12 ist weiterhin ein radial von
dieser Welle Wegstehende und mit seiner Längserstreckung in einer X-Y-Ebene
angeordneter Ausleger 17 (nachfolgend auch als Lager bezeichnet)
vorgesehen, an dessen freiem Ende eine weitere Welle 18 (siehe 3) frei drehbar gelagert ist,
die mit ihrer Achse parallel zur Achse der Welle 12 und
damit in Richtung der Z-Achse orientiert ist. Am oberen Ende der
Welle 18 ist ein Ketten-Rad 19 (nachfolgend auch
mit Antriebsrad bezeichnet) austauschbar befestigt, welches Bestandteil
eines Kettengetriebes ist, welches eine eine geschlossene Schlaufe
bildende Kette 20 sowie ein Kettenrad 21 (nachfolgend
auch Antriebsrad genannt) aufweist, welches drehfest an dem Lager 11 vorgesehen
ist, und zwar derart, daß die
Achse des Kettenrades 21 achsgleich mit der Achse der Welle 12 liegt.
Durch den von dem Kettenrad 19, der Kette 20 und
dem Kettenrad 21 gebildeten Kettengetriebe 22 wird
bei umlaufender Welle 12 und damit bei um die Achse dieser
Welle umlaufendem Ausleger 17 die Welle 18 für eine Rotation
um ihre Achse angetrieben. Am unteren Ende der Welle 18 ist
ein dem Träger 14 entsprechender
Träger 14a zusammen
mit einem dem Halter 15 entsprechender Halter 15a mit
Aufnahme 16 für
Bearbeitungswerkzeuge vorgesehen.
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An
der Führungsschiene 5 und/oder
an den Schienen 8 und 9, aber auch an den Führungsschienen 7 sind
Maß-Skalen
vorgesehen, um eine genaue Positionierung des Schlittens 10 in
Bezug auf die Bearbeitungsfläche 3 zu
ermöglichen.
Weiterhin ist zumindest an der Welle 12 bzw. an dem Zahnrad 13 eine
Winkeleinteilung vorgesehen, mit der eine beispielsweise manuelle
Einstellung der Drehstellung der Welle 11 und damit auch
der Drehstellung der Träger 14 und 14a mit
den zugehörigen
Haltern möglich
ist.
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Weiterhin
sind Mittel vorgesehen, beispielsweise in Form einer Klemmschraube 23,
um den Schlitten 10 in einer bestimmten Position an der
Führungsschiene 5 zu
fixieren.
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Für die Vorrichtung 1 ergeben
sich unterschiedliche Verwendungsmöglichkeiten. So ist es beispielsweise
möglich,
eine der beiden Schienen 8 oder 9 derart an das
Zahnrad 13 heranzubewegen und in dieser Position zu fixieren,
daß das
Zahnrad mit der Verzahnung an dieser Schiene in Eingriff steht,
so daß beim
manuellen Verschieben des Schlittens 10 entlang der Führung 5 der
Träger 14 mit dem
zugehörigen
Halter 15 um die Achse der Welle 12 gedreht wird
und ein in einer Aufnahme 16 befestigtes Bearbeitungswerkzeug 2 demnach
entsprechend der evolventen Linie 4 über die Bearbeitungsfläche 3 bewegt
wird. Gleichzeitig wird auch der Ausleger 17 um die Achse
der Welle 12 gedreht, wobei über das Kettengetriebe 23 der
Träger 14a und
der zugehörige
Halter 15a zusätzlich
um die Achse der Welle 18 gedreht werden und ein in einer
Aufnahme des Halters 15a vorgesehenes Bearbeitungswerkzeug
damit eine Bewegung relativ zur Bearbeitungsfläche 3 ausführt, die
die Kombination der linearen Bewegung des Schlittens 10 und
der beiden Drehbewegungen des Auslegers 17 um die Achse
der Welle 12 und des Trägers 14a um
die Achse der Welle 18 ist.
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Durch
wahlweise Verwendung der Schiene 8 oder 9 bzw.
deren Verzahnungen für
den Antrieb des Zahnrades 13 kann bei gleicher Bewegungsrichtung des
Schlittens 10 die Drehbewegung der Welle 12 und
damit auch die Drehbewegung für
den Träger 14 und 14a sowie
deren Halter 15 und 15a umgekehrt werden.
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Weiterhin
besteht die Möglichkeit,
den Schlitten 10 mit Hilfe der Klemmschraube 23 an
der Führungsschiene 5 in
einer vorgegebenen Position zu fixieren und bei außer Eingriff
mit den Schienen 8 und 9 befindlichem Zahnrad 13 dieses
manuell zu drehen, und zwar bei gegenüber der Bearbeitungsfläche 3 stationärer Vorrichtung
oder aber bei entlang der Führungsschienen 7 in
Richtung der Y-Achse bewegter Vorrichtung.
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Es
besteht weiterhin auch die Möglichkeit, mehrere
Bearbeitungswerkzeuge 2 an dem Halter 15 und/oder 15a vorzusehen.
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Weiterhin
ist es möglich,
an Stelle des Kettengetriebes 22 auch einen anderen Antrieb
vorzusehen, der bei um die Achse der Welle 12 umlaufenden Ausleger 17 ein
Drehen der Welle 18 bewirkt, beispielsweise ein Riemenantrieb
oder ein Zahnradgetriebe.
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Um
eventuelle Toleranzen auszugleichen, ist die jeweilige, mit dem
Zahnrad 13 in Eingriff stehende Schiene 8 bzw. 9 durch
Federmittel gegen das Zahnrad 13 angedrückt.
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Durch
Austauschen des Zahn- oder Kettenrades 13 gegen ein Zahn-
oder Kettenrad mit kleinerem oder größerem Durchmesser besteht die
Möglichkeit,
die Übersetzung
des von diesem Zahnrad und einer Antriebsschiene 8 bzw. 9 gebildeten
Getriebe zu verändern.
Gleiches gilt auch für
das Austauschen des Kettenrades 19. Zum Spannen der Kette 20 ist
ein Kettenspanner 20.1 vorgesehen.
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Die 4 zeigt als weitere mögliche Ausführungsform
eine Vorrichtung 1a, die sich von der Vorrichtung 1 im
Wesentlichen dadurch unterscheidet, daß an einem Lagerelement 11 ein
Zahnrad 24 drehbar gelagert ist, welches mit einer parallel
zur Führungsschiene 7 angeordneten
oder an dieser Führungsschiene
vorgesehenen Zahnstange 25 zusammenwirkt. Über eine
Antriebsverbindung 26, die beispielsweise von wenigstens
einem Getriebe gebildet ist, sind das Zahnrad 24 oder eine
dieses Zahnrad aufweisende Welle antriebsmäßig mit der Welle 12 verbindbar,
sodaß bei
an der Führungsschiene 5 mittels
der Klemmung 23 fixiertem Schlitten 10 und bei außer Eingriff
mit den Schienen 8 bzw. 9 stehendem Zahnrad 13 beim
Bewegen der Vorrichtung in Richtung des Pfeiles A mit dem in die
Zahnstange 25 eingreifenden Zahnrad 24 ebenfalls
ein Drehen der Wellen 12 und 18 und damit ein
Bewegen der an den Haltern vorgesehenen Werkzeuge in der vorstehend
beschriebenen Weise erfolgt.
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In
der 4 sind mit 13.1 eine
Winkeleinteilung an der Oberseite des Zahnrades 13 und
mit 8.1 und 9.1 Skaleneinteilungen an den Schienen 8 bzw. 9 vorgesehen.
Weiterhin sind am Schlitten 10 Markierungen 10.1 vorgesehen,
sodaß nicht
nur der Schlitten 10, sondern auch die Welle 12 vor
jedem Arbeitsbeginn in eine definierte Ausgangsstellung gebracht werden
können. Ähnliche
Markierungen bzw. Skaleneinteilungen 24.1 und 25.1 sind
am Zahnrad 24 bzw. an der Zahnstange 25 vorgesehen.
Es versteht sich, daß insbesondere
auch die Skaleneinteilung 13.1 bzw. 14.1 auch
an einer Scheibe an der entsprechenden Welle aufgebracht sein können.
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Die
Vorrichtungen 1 und 1a und deren Elemente bestehen
vorzugsweise aus Metall, beispielsweise Stahl, auch andere Materialien
sind für
die Vorrichtung oder für
Teile dieser Vorrichtung denkbar.
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Die
Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben.
Es versteht sich, daß zahlreiche
weitere Abwandlungen und Änderungen
möglich
sind, ohne daß dadurch
der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen
wird. So ist es grundsätzlich
auch möglich,
die Bearbeitungsfläche
oder einen die Bearbeitungsfläche
tragenden Tisch relativ zu der Vorrichtung beweglich auszubilden, wobei
dann über
eine Antriebseinheit die Bewegung dieser Arbeitsfläche bzw.
des Arbeitstisches auf die Welle 12 übertragen wird, und zwar derart,
daß sich
diese synchron mit dem Arbeitstisch dreht.
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Weiterhin
ist es auch möglich,
für eine
oder mehrere Bewegungen der Vorrichtung motorische Antriebe zu sehen.
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Vorstehend
wurde davon ausgegangen, daß der
Schlitten 10 und/oder der von den Lagern 6 und der
Führungsschiene 5 gebildete
Rahmen in linear bewegt werden, und zwar entsprechend den Pfeilen A
bzw. D. Es versteht sich, daß auch
andere Bewegungsbahnen grundsätzlich
denkbar sind, und zwar beispielsweise dadurch, daß der von
den Lagern 6 und der Führungsschiene
gebildete Rahmen und/oder der Schlitten 10 um eine senkrecht
zur Bearbeitungsfläche 3 verlaufende
Achse geschwenkt werden und/oder der Schlitten 10 auf einer
gekrümmten
Führungsschiene 5 vorgesehen
ist, wobei dann auch entsprechende Zahn- oder Antriebsschienen den
Bewegungen angepaßt
gekrümmt
sind.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Bearbeitungswerkzeug
- 3
- Bearbeitungsfläche
- 4
- Linie
- 5
- Führungsschiene
- 6
- Lager
- 7
- Führungsschiene
für Lager 6
- 8,
9
- Schiene
oder Zahnstange
- 8.1,
9.1
- Skala
oder Markierung
- 10
- Schlitten
- 10.1
- Markierung
- 11
- Lagerelement
- 12
- Welle
- 13
- Zahnrad
oder Kettenrad beziehungsweise Antriebsrad
- 13.1
- Skalen-
bzw. Winkeleinteilung
- 14,
14a
- Träger
- 15,
15a
- Halter
- 16
- Aufnahme
- 17
- Ausleger
beziehungsweise Lager
- 18
- Welle
- 19
- Kettenrad
beziehungsweise Antriebsrad
- 20
- Kette
- 20.1
- Kettenspanner
- 21
- Kettenrad
beziehungsweise Antriebsrad
- 22
- Kettengetriebe
- 23
- Klemmschraube
- 24
- Zahnrad
- 24.1
- Winkeleinteilung
oder -markierung
- 25
- Zahnstange
- 25.1
- Markierung
- 26
- Antriebsverbindung