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Kurvensteuerung für Gravier- und Fräsmaschinen Die Erfindung hat zur
Aufgabe, an Fräsmaschinen. insbesondere Graviermaschinen, den Fräs- oder Gra,vi-ervorgang
einschließlich des Weiterschaltens des Werkstückes auf einfachere Weise vollautomatisch
erfolgen zu lassen, als es bei bekannten Einrichtungen üblich ist.
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An Graviermaschinen erfolgte bisher im allgemeinen der Graviervorgang,
z. B. das Betätigen des Pantographen, weiterhin das Senken und Heben der Fräserspindel
sowie; das Weiterschalten des Werkstückes - z. B. bei ringförmigen Stücken - von
Gravurzeichen zu Gravurzeichen, durch Handbedienung. Zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit
entwickelte man Graviermaschinen mit mehreren Gravierspindeln, wobei der Graviervorgang
sinngemäß, wie vorher beschrieben, durch Handbedienung durchgeführt werden m.uß.
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Man hat darüber hinaus automatisch arbeitende Graviermaschinen entwickelt,
die in ihrem Aufbau mehr oder weniger kompliziert sind bzw. bei denen der Aufwand
sowohl für den Bau der Maschine als auch für die Anfertigung der Schablonen oder
Kurven außerordentlich hoch ist. So hat man z. B. die Steuerung des Stichels durch
den Führungsstift eines Pantographenstiftes nach zwei Koordinaten mit Hilfe von
Führungskurven vorgesehen, die in walzenförmigen, drehbaren Steuerkörpern eingelassen
sind und wobei die Führungskurvenzüge schraubenartig um die Achse der Steuerungskörper
außer einer Drehbewegung noch eine Bewegung senkrecht und eine zweite Bewegung parallel
zur Achse des anderen Steuerkörpers ausführen.
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Die beiden notwendigen Koordinatenbewegungen zur Steuerung des Stichels
werden bei diesem System also durch Kurvenzüge hervorgerufen;, die auf getrennten
Kurventrägern angebracht sind. Sowohl die Herstellung dieser Kurvenzüge auf den,
beweglichen Steuerkörpern als auch die Justierung beider Steuerkörper ist äußerst
schwierig. Besonders beim häufigen Wechsel der zu gravierenden Schriftzüge ist deshalb
diese Bauweise nachteilig.
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Eine andere, selbsttätig arbeitende Graviermaschine ist derart ausgeführt,
daß auf einer Schablone Linienelemente vorgesehen sind, welche dem herzustellenden
Linienbild entsprechen und die zu einem fortlaufenden, eckenlosen und in sich geschlossenen.
Linienzug aneinandergereiht sind, wobei der das Liniensystem durchlaufende Führungsstift
über ein Pantographensystem mit dem Werkzeug verbunden ist.
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Auch diese Anordnung ist speziell auf häufig vorkommende und in großer
Anzahl auszuführende Schriftzüge zugeschnitten, während sie bei öfterem Wechsel
der Graviervorlage als unwirtschaftlich bezeichnet werden muß. Außerdem läßt sich
mit ihr keine saubere Kontur am Linienanfang und -ende erzielen., da, der Führungsstift
dauernd in Bewegung ist, auch dann, wenn sich das Werkzeug hebt oder senkt.
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Eine weitere automatische Graviereinrichtung sieht die Anordnung mehrerer
übereinander angeordneter Kurven vor, die zum Führern des Pantograph en:st.iftes
in zwei Koordinaten: gemäß dem zu gravierenden Schriftzug, zum Heben und Senken
des Gravierfräsers, zum Fortschalten des Werkstückes und zum Ein,- und Ausschalten
der Maschine dienen:, wobei diese Kurven mittels Schneiden oder Rollen abgetastet
werden. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß die beiden notwendigen Koordinatenbewegungen
des Pantographenstiftes zum Gravieren sämtlicher aufeinan@derfolgen:de:r Zeichen
von zwei Kurvenscheiben gesteuert werden. Beide Kurvenscheiben müssen deshalb sehr
lange Kurvenzüge tragen, deren Herstellung schwierig und teuer ist. Da die Kurven
immer nur für eine ganz bestimmte Zeichenkombination verwendbar sind, müssen für
jede andere zu gravierende Zeichenfolge neue Kurvenscheiben angefertigt werden,
so daß derartige Einrichtungen im praktischen Gebrauch sehr kostspielig sind. Abgesehen
hiervon ist aber ihre Nutzbarkeit auch deshalb beschränkt, weil sie sich infolge
ihrer dreidimensionalen Steuerung des Pantographen nicht an bereits vorhandenen
Maschinen anbringen lassen. Ebenso unbrauchbar sind sie bei Mehrspindelmaschinen,
weil bei diesen dreidimensionale Pantographen nicht verwendet werden können.
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Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, die bei derartigen Graviereinrichtungen
das Anfertigen von Kurvenscheiben bereitet, die nur zum Gravieren ganz bestimmter
Zeichenkombinationen geeignet sind, ist man dazu übergegangen, für jedes einzelne
der nacheinander zu gravierenden Zeichen auch ein einzelnes, gesondertes Paar von
Kurvenscheiben vorzusehen.
Die paarweise einander zugehörigen Kurvenscheiben
werden den einzelnen nacheinander zu gravierenden Zeichen entsprechend auf zwei
parallelachsig gelagerten senkrechten Achsen übereinandergeschichtet, von einer
gemeinsamen Antriebsvorrichtung in Umdrehungen versetzt und paarweise nacheinander
von einer Führungsrolle abgetastet. Dabei überträgt die eine Kurvenscheibe Bewegungen
in der einen Richtung und die zugehörige .andere Kurvenscheibe Bewegungen senkrecht
zu .jener Richtung auf das Führungsende des Pantographensystems und damit auf den
Gravierstichel selbst.
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Graviereinrichtungen solcher Art vereinfachen. zwar die Herstellungsweise
der Steuerkurven, haben aber sonst schwerwiegende Nachteile; denn sie erfordern
komplizierte Antriebsmechanismen und zusätzliche Steuerungsteile.
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Neben den Kurvenpaaren, welche die Koordinatenhewegungen des Gravierstichels
steuern, sind bei dem Bekannten weitere, gleichartige Kurvenpaare erforderlich,
um mit diesen- das Heben und Senken des Gravierstichels, das Fortschalten des Werkstückes
und das Ein- und Ausschalten der Maschine zu bewirken. Diese Kurvenpaare sind ebenfalls
auf zwei parallelachsig gelagerten senkrechten Achsen übereinandergeschichtet und
werden synchron mit den anderen Kurvenscheiben in Umdrehung versetzt. Zu diesem
Zweck sind die Achsen der vier Scheibenpakete durch ineinandergreifende Zahnräder
miteinander gekuppelt, und der Bewegungsantrieb ist weiterhin so ausgebildet, daß
sich sämtliche vier Scheibenpakete während des Graviervorganges gleichmäßig senken
bzw. heben, um den Übergang der die: Steuerbewegungen abtastenden Führungsrolle
von dem einen Kürvenscheibenpaar zum nächstfolgenden zu ermöglichen. Da sich die
Kurvenscheiben, die zur Steuerung der Koordinatenbewegung des Gravierstichels dienen,
zwar mit gleicher Geschwindigkeit drehen, ihre Kurvenführungen aber je nach Art
der zu gravierenden Zeichen verschieden lang sind, wird die Arbeitsgeschwindigkeit
des Gravierstichels eine sehr ungleichmäßige. Sie ist hoch, wenn eine Kurvenscheibe
beispielsweise die Koordinatenbewegungen zur Bildung eines Schriftzeichens von der
Länge eines »m« oder »w« zu steuern hat. Sie ist niedrig, wenn innerhalb der gleichen
Zeitspanne einer Scheibenumdrehung die Gravierbewegungen zur Bildung des Buchstabens
»l« oder etwa eines Punktes oder eines Kommas auszuführen sind. Derart ungleichförmige
Bewegungen des Gravierwerkzeuges wirken sich ungünstig auf den Gang der Maschine
und auf die Güte der ausgeführten Gravuren aus.
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Die verschiedenen Nachteile, die den bekannten automatischen Fräs-
und Graviermaschinen anhaften, werden erfindungsgemäß durch eine Kurvensteuerung
beseitigt. bei der der Fahrstift eines Pantogra.phen oder eines anderen Übertragungsmittels
entsprechend dem Abtasten zweier Kurven in zwei zueinander senkrechten Richtungen
geführt ist. Das Neue dieser Steuerung besteht darin, da.B für jedes Gravierzeichen
zwei übereinandergelegte, fest miteinander verbundene, längs verschiebbare Kurvenlineale
vorgesehen sind, die für das Zuführen zu den Tastrollen zu einer endlosen Kette
aneinandergereiht oder in einem Zuführungsmagazin gespeichert sind. Diese langgestreckte
Gestalt der Kurvenlineale bringt nicht nur für ihre Herstellung gegenüber den bekannten
Kurvenscheiben Vorteile, sondern macht es auch möglich, die Länge der einzelnen,
zusammensetzbaren Kurvetiabschnitte so zu bemessen, daß die Länge jedes einzelnen
Abschnittes der Länge der Koordinatenbewegungen entspricht, die- er zu steuern hat.
Gegenüber den bekannten Einrichtungen, bei denen der Gravierstichel je nach der
Art des zu gravierenden Zeichens bald mit gesteigerter, bald mit verminderter Geschwindigkeit
geführt wird, ergibt sich der Vorteil, daß dann das Gravierwerkzeug unabhängig von
der Art und Größe der zu bildenden Schriftzeichen annähernd mit der gleichen Arbeitsgeschwindigkeit
geführt werden kann.
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Ein weiterer Vorteil dieser Steuerungsart besteht darin, daß im Gegensatz
zu den bisher gebräuchlichen Einrichtungen, bei welchen die Steuerung der Koordinatenbewegungen
und der Schaltvorgänge durch voneinander getrennt ausgebildete und getrennt angeordnete
Kurvenführungen erfolgt, jetzt beide Steuerungsmittel in einem einzigen Bauelement
vereinigt sind. Diese Zusammenlegung der Steuerungsmittel ermöglicht nicht nur einen
einfacheren Aufbau des Gesamtmechanismus, sondern gestattet auch, die zur Herstellung
der verschiedenen Gravurzeichen dienenden Kurvenabschnitte weitgehend zu standardisie@ren.
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Da die einzelnen Kurvenpaare eine endlose Kette bilden oder über eine
Magazineinrichtung zugeführt werden, kann in kürzester Zeit eine beliebige Zeichenkombination
zusammengestellt werden. Dieser Vorteil ist besonders in der feinmechanisch-optischen
Industrie von großer Bedeutung, da hier sehr oft infolge der Verwendung verschiedener
Optiken für bestimmte Geräte, z. B. Photoapparate, nacheinander verschiedene Zeichenkombinationen
zu gravieren sind.
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Die Einfachheit und Billigkeit linealartiger Kurvenpaare macht es
möglich,, von allen in Betracht kommenden Gravurzeichen Normauen anzufertigen und
diese dann je nach Bedarf durch Kopieren zu vervielfältigen.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß vorzugsweise
an, dem oberen der zwei Kurvenlineale außer den Steuerkurven noch Kurvenbahnen für
das Ein- und Ausschalten der Maschine, das Heben und Senken. des. Werkzeuges oder
des Werkstückes und das Weiterschalten des Werkstückes angebracht sind. Gegenüber
den bekannten Kurvensteuerungen werden dadurch für diese Steuerbewegungen keine
gesonderten Kurvenscheiben notwendig, sondern die für die zweidimensionale Steuerung
vorgesehenen Kurvenlineale übernehmen diese Steuerung gleichzeitig.
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Die erfindungsgemäße Anordnung kann ohne besondere Schwierigkeiten
an vorhandene Maschinen mit zweidimensional gesteuerten Pantographen und auch an
Mehrspindelmaschinen als Zusatzeinrichtung angebaut werden.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Der Führungs- bzw. Fahrstift 1, der über das in der Zeichnung nicht
mit dargestellte, aber an sich bekannte Übertragungsmittel, den Pantographen, jede
ihm zugeteilte Bewegung auf den Gravierfräser überträgt, erhält seine Bewegung über
Kurvenabtastrollen 2 und 3, die ihrerseits kraftschlüssig an den Kurvenlinealen
4 und 5 liegen. Beim Bewegen der miteinander fest verbundenen Kurvenlineale 4 und
5 in Pfeilrichtung werden darüber- bzw. darunterliegende Gestängeteile 6 und 7,
in denen die Abtastrollen 2 und 3 gelagert sind, entsprechend der Kurvenform bewegt.
Hierbei wird- durch das Kurvenlineal 4 über den Gestängeteil 6 dem Fahrstift 1 eine
Bewegung in Längsrichtung des Gestänges erteilt. Durch
das Kurvenstück
5 dagegen wird über den Gestängeteil 7 und einen Schwinghebel 8, der in einem
Drehpunkt 9 ortsfest gelagert ist, und ein weiteres Gestänge 10, in dem der Fahrstift
1 gelagert ist, diesem eine Bewegung quer zu den Gestängeteilen 6 und 7 erteilt.
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Auf das zu gravierende Zeichen bezogen erzeugt das Kurvenlineal 4
die senkrechten und das Kurven-Lineal 5 die waagerechten Bewegungen. Durch die Kurvenabtas.teinrichtung
werden die beiden Bewegungsrichtungen koordinatenmäßig, dem zu gravierenden Zeichen
entsprechend, zu einer resultierenden Bewegung zusammengesetzt. Ein zu gravierender
Schriftsatz erhält demzufolge für jedes Gravurzeichen ein Kurv enlinealpaar und
wird magazinartig oder als endlose Kurvenkette zusammengesetzt.
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Das Kurvenlineals und jedes der nicht mit gezeichneten anschließenden
Kurvenlineale weisen je nach Erfordernis zusätzliche Kurvenbahnen 13, 14 und 15
auf, die bei Durchlaufen in der angegebenen Bewegungsrichtung die Kommandos für
das Einschalten des gesamten Graviervorganges, das Senken und Heben des Gravierfräsers,
das Weitersch.alten des Werkstückes von Gravurzeichen zu Gravurzeichen und das Stillsetzen
des Graviervorganges bewirken; die Kurvenbahnen 13, 14 und 15 betätigen dazu Kominandogeber
16, 17 und 18 für elektromechanische oder druckluft- oder hydraulisch gesteuerte
Schaltelemente.