DE2108044C3 - Vorrichtung zur Formgebung eines Werkstücks miteinem flexiblen draht- oder stabförmigen Körper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Formgebung eines Werkstücks, insbesondere aus Schaumstoff, mit einem flexiblen draht- oder stabförmigen Körper gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bereits eine Vorrichtung bekannt, welche ein oder mehrere gerade gespannte beheizbare Drähte aufweist, die horizontal und vertikal relativ zu einem Formblock bewegbar sind, um aus dem Formblock Profilstücke auszuschneiden. Der Bewegung der geradlinig gespannten Drähte wird über Getriebe, Nocken u. dgl. vorgegeben (DE-GM 1704013).

Mit dieser bekannten Vorrichtung lassen sich nur Formen mit parallelen Mantellinien ausschneiden, wobei die sich in senkrecht zu den Mantellinien verlaufenden Ebenen bildenden .Schnittkurven identisch sind. Dreidimmensional gekrümmte Formblöcke lassen sich mit dieser Vorrichtung nicht herstellen.

Es ist bereits bekannt, ein aus Profilen bestehendes dreidimmensionales Modell mit den einen Enden eines längs des Modells verschiebbaren Tasters abzutasten, dessen andere Enden mit einem flexiblen elastischen, elektrisch beheizten Schneiddraht so gekoppelt sind, daß dieser in Axialrichtung frei beweglich ist Das aus geschäumten Polystyrol bestehende Werkstück wird während der Bewegung des Tasters von dem Schneiddraht zertrennt, wobei aufgrund der Abtastung ein dem dreidimmensionalen Modell entsprechender Formkörper erzeugt wird (NL-OS 66 00 001).

Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß der als Schneiddraht ausgebildete stab- oder drahtförmige Körper infolge der Reibung an den Halterungsstellen nicht immer eine Form ohne Knickstellen einnimmt

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß sich mit ihr die gewünschte Formgebung immer genau erreichen läßt und der stabförmige Körper eine stetige Kontur einnimmt

Die Lösungsmittel dieser Aufgabe sind im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zusammengefaßt

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß die Reibung an den Halterungsstellen aufgehoben wird und der stabförmige Körper auch bei starker Auslenkung eine störungsfreie Kontur einnimmt

Mit der Maßnahme gemäß Unteranspruch 2 wird eine Rotation des Körpers um seine geometrische Achse erreicht.

Der Unteranspruch 3 beschreibt eine einfache Ausführungsform der Lager, aufgrund derer sie um wenigstens eine Achse quer zu dem Körper verschwenkbar sind.

Die Maßnahme gemäß Unteranspruch 4 ermöglicht die einfache Herstellung eines Formkörpers aus einem Formmaterialblock.

Mit der Vorrichtung gemäß Unteranspruch 5 kann der draht- oder stabförmige Körper als Kopierteil verwendet werden, wobei das Abtasten ohne Unterbrechung dadurch erfolgt, daß das Tastelement nicht in Berührung mit den Lagern laufen muß. Die Vorrichtung kann jedoch auch ein Schneidwerkzeug bilden. In diesem Fall wird durch das teilweise Umfassen der Lagerbüchsen eine werkstückseitige Ausnehmung vorgesehen, wodurch verhindert wird, daß die Lagerbüchsen Riefen in das Werkstück schneiden.

Mit der Maßnahme gemäß Unteranspruch 6 läßt sich der Schneidvorgang dann besonders leicht ausführen, wenn in einem einzigen Gang viel Material abgeschnitten werden soll und die Enden ziemlich tief in das Werkstück eindringen. Dies wird vor allem durch die Maßnahmen der Unteransprüche 7 und 8 begünstigt.

Mit der Maßnahme des Unteranspruchs 9 läßt sich thermoplastisches Material günstig schneiden.

Anhand der Zeichnungen werden der zu verbessernde Stand der Technik sowie Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine bekannte Vorrichtung zur Formgebung eines Werkstücks (NL-OS 66 00 001).

F i g. 2 zeigt die Vorrichtung von F i g. 1 in einer Seitenansicht

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem um seine Längsachse drehbaren Schneiddraht.

F i g. 4 zeigt in einer Einzelheit ein Lager für den Schneiddraht.

F i g. 5 zeigt eine Halterung des Lagers, wobei die Halterung als Schneidwerkzeug dient.

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F i g. 6 zeigt eine Abänderung der Ausfiihrungsform von F i g. 5.

F i g. 7 zeigt eine Ausfiihrungsform des Lagers für den Schneiddraht in einer Seitenansicht.

F i g. 8 zeigt die Aasführungsform von F' g. 7 um 90° gedreht teilweise im Schnitt

F i g. 9 zeigt die Lagerung des stabförmigen Körpers bei der Verwendung als Kopiervorlage.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung weist ein dreidimmensionales Modell 2 mit Profilen 1 auf. Die Profile 1 sind längs der Wasserlinien eines Grundrisses tür ein Schiffsmodell gebogen. Sie sind an einem Traggestell 4 mit Hilfe von Halterungen 3 angebracht. Jedes der Profile 1 wird von einem Taster 5 abgetastet, der in einem Tasterschlitten 6 gleitend verschiebbar gehalten ist. Der Tasterschlitten wird an dem Traggestell 4 und dem dreidimensionalen Modell 2 vorbeibewegt Während dieser Bewegung stehen die linken Enden der Taster mit den Profilen 1 in Berührung, während sie darauf einen leichten Druck ausüben.

An den rechten Enden der Taster 5 sind flexible elektrisch beheizte drahtförmige Körper 7 angeordnet, die als Schneiddrähte dienen und in Axialrichtung frei beweglich sind.

Auf einem Arbeitstisch 8 ist ein Werkstück 9 aus geschäumten Polystyrol angebracht, welches während der Bewegung des Tasterschlittens 6 von dem Schneiddraht zertrennt wird. Dadurch erhöh das Werkstück 9 eine Form, die der des dreidimensionalen Modells 2 enspricht

Wie einführend bereits erwähnt wurde, nimmt der Schneiddraht infolge der Reibung an den Halterungsstellen nicht immer die gewünschte stetige Form ein.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit der dies vermieden wird. Die Taster 5 dieser Ausführungsform, die im Tasterschlitten durch die Lager 10 gehalten werden, haben jeweils an ihren Enden ein Lager 11 für den Schneiddraht, das in Fig.4 im einzelnen dargestellt ist. Dieses Lager besteht aus einer Lagerbuchse 12, deren Länge zweimal so groß wie der Durchmesser des Schneiddrahts ist. Die Lagerbuchse 12 wird von einer Gabel 13 getragen, die an einem Ende des Tasters 5 angebracht ist. An der Lagerbüchse 12 sind zwei Zapfen 14 und 15 vorgesehen, die in der Gabel 13 litzen. Dadurch ist die Lagerbüchse 12 um eine Achse senkrecht zur Ebene des Schneiddrahtes schwenkbar.

An dem obersten Taster in F i g. 3 sitzt ein kleiner Elektromotor 16, der mit dem Schneiddraht verbunden ist. Der Elektromotor Ϊ6 kann um eine \chse 17 senkrecht zur Ebene des Schneiddrahtes verschwenkt werden. Über flexible Leitungen 18 ist der Elektromotor 16 an eine nicht gezeigte Spannungsquelle angeschlossen.

Wenn im Betrieb der Schneiddraht sich durch das Formmaterial bewegt, wird er von dem Elekfomotor gedreht. Dies führt dazu, daß der Schneiddraht, ohne jetzt Stoßen ausgesetzt zu sein, eine stetige bzw. streckende Form auch dann einnimmt, wenn er stark gekrümmt oder die Reibung an den Schneiddrahtlagern groß ist

Der Schneiddraht braucht nicht rund zu sein. Es ist auch nicht erforderlich, daß er mit konstanter Winkelgeschwindigkeit in einer einzigen Richtung gedreht wird. Vielmehr kanri sich die Drehung in der einen Richtung schnell mit einer Drehung nach der anderen Richtung abwechseln. Die durch einen Motor hervorgerufene Rotation kann auch durch die Drehung von Hand ersetzt werden. Die günstigsten Ergebnisse erzielt man jedoch mit einein Draht als Schneidwerkzeug, der einen im wesentlichen runden Querschnitt hai und von einem kleinen Elektromotor mit konstanter Winkelgeschwindigkeit in gleichbleibender Drehrichtung gedreht wird.

Bei der in F i g. 5 schematisch gezeigten Ausführungsform sind die Lager 11 von einem Ende der Taster gehalten, das als Schneidwerkzeug wirkt Dieses Ende wird von einem V-förmigen, gebogenen Draht 87 von ■2twa 2 mm Stärke gebildet, der an dem Taster 5, elektrisch davon isoliert sitzt Die beiden Enden des V-förmigen Stahldrahtes sind mit einer nicht gezeigten Stromquelle über flexible Leitungen 88 und 89 verbunden, wodurch der Draht 87 elektrisch beheizt wird. Sowohl die Form als auch die Beheizung des Endes 87 des Tasters tragen dazu bei, ein glattes Schneiden durch ein thermoplastisches Formmaterial zu bewirken.

F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher das Ende des Tasters aus vier Schneiddrähten 90,91,92 und 93 besteht Die vier Drähte bilden die Kanten einer vierseitigen Pyramide, deren Spitze mit dem Lager 11 und deren Grundfläche mit dem Taster 5 verbunden ist Diese Anordnung führt zu einer starren Kontruktion des Tasterendes. Die vier Schneiddräte 90 bis 93 bestehen aus vier getrennten Stahldrähten, die jedoch im vorliegenden Fall Schenkel 90, 91 sowie 92, 93 von zwei V-förmigen, umgebogenen Stahldrähten bilden, die zusammen an das Lager 11 angeschweißt sind.

Der Stahldraht 90, 91 ist über Leitungen 94, 95, der Stahldraht 92, 93 über Leitungen 96, 97 mit einer nicht gezeigten Stromquelle verbunden.

F i g. 7 und 8 zeigt eine Ausführungsform eines Lagers für den drahtförmigen Schneidkörper im einzelnen, die etwas von der in F i g. 4 gezeigten abweicht Das Lager besteht aus einer Lagerbuchse 12, die den Umfang des Schneiddrahtes lediglich teilweise umfaßt Dies führt dazu, daß der Teil des Schneiddrahtes der dem Werkstück gegenüberliegt, aus der Lagerbuchse 12 vorsteht. Dadurch wird verhindert, daß durch die Lagerbuchse 12 in der Werkstückoberfläche Nuten bzw. Riefen hervorgerufen werden. Genauso wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 ist die Lagerbuchse 12 schwenkbar in einer Gabel 13 gelagert. An die Gabel 13 ist das von den Schneiddrähten 90, 91, 92 und 93 gebildete Tasterende angeschweißt, dessen Aufbau in F i g. 6 gezeigt ist.

F i g. 9 zeigt im einzelnen wie die Profile 1 des Modells 2 in ihren Halterungen gelagert sind. Jede der Halterungen besteht aus einem Rohr 32, das ein gabelförmiges Ende hat. An diesem Ende sind zwei Lagerbüchsen 33 und 34 angeschweißt, die die Zapfen 35 und 36 des Profillagers 21 schwenkbar halten. Das runde Profil 1 ist in dem Profillager 21 gleitend verschiebbar. Das Profillager 21 umfaßt das Profil 1 nicht ganz, sondern läßt einen Teil davon für die Abtastung des Profils frei. An diesem freien Teil des Profils liegt eine Rolle 38 an, die sich um eine Achse 39 dreht. Die Achse 39 ist an dem Taster 5 angebracht, der von einem Rohr 40 gebildet wird.

Bei der Bewegung der Halterungen 3 wird das Inlagebringen der Profile 1, die als Kopiervorlage dienen, dadurch erleichtert, daß der drahtförmige Körper um seine Achse gedreht wird und daß er von Schwenklagern 21 gehalten wird.

Die Kontur des draht- oder stabförmigen Körpers der Vorrichtung kann kontinuierlich verändert werden. Der Körper kann daher entweder als Kopierteil, beispielsweise in einer Werkzeugmaschine für spanabhebende

Bearbeitung, für eine Funkenerosions- oder elektrochemische Behandlung oder als Schneidwerkzeug verwendet werden, beispielsweise zum Herstellen von Modellen und Formen für Schiffe, Flugzeuge und Turbomaschinen. Weiterhin können Gegenstände des Bauwesens, wie Schalendächer und Bassins, hergestellt werden. Auch Formen für das Gießen von Gegenständen aus Ferroz.ement können mit der Vorrichtung ausgeschnitten werden. Schließlich auch Gegenstände aus Schaumstoff, wie Möbelteile.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Formgebung eines Werkstüklces, insbesondere aus Schaumstoff, mit einem flexiblen draht- oder stabförmigen Körper, der als Schneidwerkzeug oder als Kopiervorlage ausgebildet ist und dessen Kontur durch eine Anzahl im Abstand voneinander angeordneter und verschiebbarer Lager einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (7) um seine Längsachse drehbar ist und daß die Lager (U) schwenkbar ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (7) mit einem Motor kuppelbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (11) aus Lagerbüchsen (12) bestehen, an denen zwei Zapfen (14, 15) vorgesehen sind, die in einer Gabel (13) gelagert sind, welche am Ende eines verschiebbaren Tasters (5) angebracht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der draht- oder stabförmige Körper (7) als Schneidwerkzeug beheizbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbüchsen (12) den draht- oder stabförmigen Körper (7) nur teilweise umfassen (F i g. 7,8).

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (11) von einem als Schneidwerkzeug wirkenden Ende (87; 90 bis 93) des Tasters (5) gehalten sind (F i g. 5,6).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das als Schneidwerkzeug wirkende Ende des Tasters (5) aus einer Vielzahl von Schneiddrähten (87,90 bis 93) besteht (F i g. 5,6).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiddrähfe (90 bis 93) die Kanten einer drei- oder mehrseitigen Pyramide bilden, deren Spitze mit einem Lager (II) deren Grundfläche mit einem Taster (5) verbunden ist (F ig. 6).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiddrähte (87, 90 bis 93) beheizbar sind.