DE2443841A1

DE2443841A1 - Maschine zum funkenerosiven kopierschneiden

Info

Publication number: DE2443841A1
Application number: DE19742443841
Authority: DE
Inventors: Hanns-Juergen Dipl Ing Sauer
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1974-09-13
Filing date: 1974-09-13
Publication date: 1976-03-25

Description

Maschine zum funkenerosiven Kopierschneiden Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum funkenerosiven Kopierschneiden gemäß dem Oberbegriff des anliegenden Patentanspruchs 1.
In einer bereits vorgeschlagenen Maschine dieser Art wird die Vorlage, die die z.B. in eine Metallplatte einzuschneidende Öffnung in Form einer Handzeichnung enthält, mittels eines optischen Abtastkopfes fotoelektrisch abgetastet und der Schneideantrieb, der die Erodierelektrode verstellt, der Abtastbewegung des Abtastkopfes nachgeführt. Die Nachführbewegung des Schneideantriebs, der starr mit der Erodierelektrode verbunden ist, erfolgt dabei entweder mittels elektrischer Antriebsmotoren, die auf den beweglich gelagerten Schneideantrieb einwirken, durch elektrische Nachsteuerung oder aber mittels eines z.B. nach Art eines Storchenschnabels ausgebildeten niechanischen Getriebes, das beweglich mit dem Abtastkopf verbunden und von dessen Bewegung angetrieben den Schneideantrieb verstellt.
Die Verwendung elektrischer Übertragungsmittel zwischen dem Abtastkopf und dem Schneideantrieb ist in zahlreichen Fällen zu aufwendig, weshalb im Regelfall die mechanischen Übertragungs mittel zwischen Abtastkopf und Schneideantrieb bevorzugt werden.
Das zwischen dem Abtastkopf und dem Schneideantrieb vorgesehene merglierige Hebelgetriebe, das die Bewegung des in einer Ebene beweglichen Abtastkopfes und die Bewegung des in einer zweiten dazu parallelen Ebene gelegenen Schneideantriebs miteinander verbindet, beansprucht relativ viel Platz und ist bei der anzustrebenden Kopiergenauigkeit auch mit einem beträchtlichen Ffrtigungsatlfwand verbunden. Daneben stört, daß die Bewegungsebene des Abtastkopfes (Vorlagenebene) und die Bewegungsebene des Schneideantriebs (Arbeitsebene) gemeinsam im Abstand nebeneinander in der gleichen Horizontalebene gelegen sind, wodurch die Abmessungen der Maschine unhandlich werden.
Die Erfindung befaßt sich deshalb mit der Aufgabe, Maschinen der eingangs näher bezeichneten Art dahin zu verbessern, daß unter Verzicht der vorgeschlagenen Pantographenkonstruktion für die Koppelung der mechanischen Bewegung des Abtastkopfes und des Schneideantriebs eine Reduktion der Breitenabmes -sungen dcraschine und eine Vereinfachung des mechanischen Getriebes durch Erhöhung seiner Robustheit und Verbesserung seiner Fertigungseigenschaften herbeigeführt wird.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben an Maschinen der eingangs näher bezeichneten Art dadurch gelöst, daß der in einer ersten Ebene nach zwei Koordinaten in einer Führung beweglich gelagerte Abtastkopf mit dem in einer zweiten, dazu parallel versetzten Ebene in einer Führung beweglich gelagerten Schneideantrieb mittels einer Stange, die sowohl am Abtastkopf als auch am Schneideantrieb um jeweils ein eigenes Drehzentrum schwenkbar mittels Gelenke gelenkig befestigt ist, entlang der Stange abstandsveränderlich verbunden ist und daß die Stange weiterhin um ein drittes Drehzentrum, das ortsfest verbleibt, in einem weiteren Gelenk drehbeweglich gelagert ist.
Die Anordnung kann dabei zweckmäßig derart getroffen sein, daß das ortsfest verbleibende Drehzentrum den Lagerpunkt eines einarmigen stangenförmigen Hebels bildet, der in den beiden weiteren Drehzentren z.B. über Kugelgelenke gelenkig mit dem Schneideantrieb und dem Abtastkopf derart verbunden ist, daß der Abstand zwischen dem Drehzentrum des Abtastkopfes und dem Drehzentrum des Schneideantriebs durch entlang der Stangenlängsrichtung verschiebbare Lagerung eines der beiden Drehgelenke veränderlich ist.
Die Anordnung kann indessen auch derart getroffen sein, daß die erforderliche Abstandsveränderlichkeit zwischen dem Drehzentrum des Abtastkopfes und dem Drehzentrum des S(«hneideantriebs durch teleskopartige Ausbildung der Stange, die beide Zentren verbindet, herbeigeführt wird.
Die erfindungsgemäße Ausbildung erlaubt es, die Vorlagenebe ne und die Bearbeitungsebene, in der der Schneideantrieb verstellbar ist, in einem vertikalen Abstand übereinander anzuordnen, so daß ohne Einsatz komplizierter Umlenkungsgetriebe die Breitenabmessungen der Maschine reduzierbar sind.
Die anliegende Zeichnung erläutert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, dem gleichzeitig weitere Einzelheiten der Erfindung entnehmbar sind.
Fig. 1 zeigt eine der Erfindung entsprechende Maschine in einer perspektivischen Teildarstellung schematisch.
Fig. 2 erläutert ein Detail der Konstruktion der Fig. 1.
Fig. 3 erläutert ein weiteres Datail der Konstruktion nach Fig. 1.
In Fig. 1 bezeichnen 1 eine Grundplatte, 2, 3, 4 und 5 vier auf der Grundplatte 1 angeordnete Stützen, die einen Vorlagenträger 6 tragen. Der Vorlagenträger 6 besteht aus einem viereckigen Rahmen 7, der zur Lagerung eines starren, ebenen Kunststoffträgers 8 dient, dessen Ebene die zu schneidende Kontur in Form einer auf den Träger z.B. von Hand aufgebrachten nicht transparenten Kontur 8A enthält.
Der Träger 8 ist im Rahmen 7 durch eine transparente Abdeckung 9 abgedeckt.
Mit lo ist ein in der Ausnehmung des Rahmens 7 in Richtung der Pfeile x in Führungen verschiebbar gelagerter Träger bezeichnet, der mittels eines auf Rollen 11 und 12 umlaufenden Bandes 13 in x-Richtung verschoben werden kann. Die Rolle 11 ist dazu mittels eines Elektromotors, der in dem Gehäuse 14 angeordnet ist, antriebbar.
Der Träger lo ist ebenfalls rahmenartig ausgebildet und nimmt in der zugehörigen Ausnehmung einen optischen Abtastkopf 15 auf. Der Abtastkopf 15 ist in dieser Ausnehmung in Richtung des Pfeiles y verschiebbar gelagert und in dieser Richtung mittels einer Schraubspindel 16 verschiebbar. Die Schraubspindel 16 wird dazu mittels eines Elektromotors 17, der auf dem Träger lo gelagert ist, angetrieben.
Der Abtastkopf 15 tastet die auf dem Hintergrund der Abdekkung 9 mit scharfem Kontrast erscheinende Kontur 8A fotoelektrisch ab, wodurch elektrische Steuersignale erzeugt werden, die auf den Antriebsmotor der Rolle 11 und den Antriebsmotor 17 der Spindel 16 so einwirken, daß der Abtastkopf 15 der Kontur 8A mit vorgebbarer Geschwindigkeit in der x/y-Ebene nachgeführt wird. Die elektrischen Verbindungen zwischen dem Abtastkopf 15 und den Antriebsmitteln 11 und 17 bzw. den elektrischen Teilen ihrer Steuerung, die dem Gehäuse 14A angeordnet sind, sind der Einfachheit wegen nicht dargestellt.
Mit 20 ist eine an den Stützen 2, 3, 4 und 5 befestigte Zwischenplatte bezeichnet, die eine der Ausnehmung des Rahmens 7 entsprechende Ausnehmung 21 aufnimmt und parallel zum Rahmen 7 gelagert ist. In Führungen am Rande der Ausnehmung 21 ist ein Schlitten 22 in x-Richtung verschiebbar gelagert, der eine der ~Ausnehmung des Trägers lo entsprechende Ausnehmung 23 besitzt. Die in y-Richtung verlaufenden Ränder der Ausnehmung 23 dienen zur in y-Richtung verschiebbaren Lagerung eines Bauteils 24 das als Schneideantrieb zum Vorschub eines Elektrodenträgers 25 dient.
Der Elektrodenträger 25 ist aus elektrisch nicht leitendem Material gefertigt und besitzt eine U-förmige Ausnehmung, deren freie Schenkel mittels einer drahtförmigen Erodierelektrode 26 verbunden sind. Die Erodierelektrode 26 ist in Drahtform auf einer Vorratsrolle 27 angeordnet und wird von dieser Vorratsrolle laufend motorisch abgezogen und auf eine Vorratsrolle 28 aufgewickelt. Die Drahtelektrode durchsetzt dabei eine Ausnehmung eines plattenförmigen Werkstücks 29 das in einem Behälter 30 gelagert und eingespannt ist. Der Behälter 30 enthält ein flüssiges Dielektrikum, z.B. Petroleum. Die Ausnehmung im Werkstück 29 bildet zusanunen mit der Erodierelektrode 26 einen Funkenspalt, der über entsprechende(schematisch angedeutete) elektrische Zuleitungen mit einem elektrischen Gleichstromimpulsgenerator 31 verbunden ist.
Der Abtastkopf und der Schneideantrieb 24 sind über eine Stange 40 miteinander verbunden. Hierzu ist die Stange 40 einerseits am Schneideantrieb 24 mittels eines Kugelgelenkes 41 in Verbindung gesetzt.
Das Kugelgelenk 41 ist in Fig. 2 im Schnitt dargestellt. Es bezeichnet 42 den mit dem Schneideantrieb 24 fest verbundenen äußeren Rahmen des Gelenks, der in einer entsprechenden Ausnehmung ein kugelkalottenförmiges Bauteil 43 aufnimmt. Das Bauteil 53 nimmt seinerseits in einer zentrischen Bohrung 44, die durch das Gelenkzentrum 45 verläuft, die Stange 40 gleitend auf, so daß die Stange 40 in dem Bauteil 43 bzw. in der Bohrung 44 entlang der Stangenlängsrichtung gegen das Bauteil 42 verschiebbar ist. Das Kugellager 41 ist über seinen äußeren Rahmen 42 in der Ausnehmung 23 des Bauteils 22 in der y-Richtung verschiebbar gelagert, so daß Bewegungen des Bauteils 22 in Richtung bzw. Bewegungen des Bauteils 41 in y-Richtung eine entsprechende Bewegung des Schneideantriebs 24 bewirken.
Am Abtastkopf 25 ist die Stange 40 (vgl. Fig. 3) ebenfalls mittels eines Kugelgelenks 46 drehbeweglich befestigt, so daß die Stange 40 um das Drehzentrum des Gelenks 46 um einen gewissen Raum winkelfrei schwenkbar ist.
Mittels eines weiteren Kugelgelenks 50 ist die Stange 4o um einen gehäusefesten Lagerpunkt frei drehbar. Das Kugelgelenk 50 ist dabei entsprechend dem Gelenk nach Fig. 2 ausgebildet, so daß die Stange 4o im Gelenk 50 in Stangenlängsrichtung verschiebbar und um das Gelenkzentrum in einem vorgegebenen Raumwinkel frei bewegbar ist.
Das Kugelgelenk 50 ist an einer gehäusefesten Zwischenplatte 51 in einer vertikalen Führung 52 mittels einer Schraubspindel 53 höhenverstellbar, so daß das Zentrum des Kugelgelenks 5o in seinem Abstand gegen die Vorlage 8 verändert werden kann.
Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Bei der Abtastung der Kontur 8A führt der Abtastkopf 15 über die Stange 40 das Zentrum 45 des Kugelgelenks 41 der Lage des Abtastkopfes nach, wodurch das Kugelgelenk 41 im Bauteil 22 und das Bauteil 22 in der Ausnehmung 21 des Zwischenbodens 20 entsprechend verschoben wird. Die Stange, die als einarmiger Hebel wirksam ist, wird dabei entsprechend um das Zentrum des Kugelgelenks 50 gedreht und in der Bohrung 44 gegen das Bauteil 43 verschoben. Eine entsprechende Verschiebung der Stange 4o tritt gegen das Kugelgelenk 41 ein.
Infolge der starren Verbindung des Kugelgelenks 41 mit dein Schneideantrieb 24 wird der Erodierelektrodenhalter 25 mit der Erodierelektrode 26 gegen das ortsfest verbleibende Werkstück 29 bewegt, so daß durch funkenerosive Materialabtragung im Arbeitsspalt zwischen dem Werkstück 29 und der Erodierelektrode 26 vom Werkstück 29 Material abgetragen und entsprechend der Abtastbewegung des Abtastkopfes 15 entlang der Kontur 8A in das Werkstück 29 eine entsprechende Kontur 28AA eingeschnitten wird.
Durch Verstellung des Kugellagers 50 in seiner Führung 52 kann dabei innerhalb der durch die Konstruktion gegebenen Grenzen der Abbildungsmaßstab des Schneidevorganges eingestellt werden.
Die Erfindung ist nicht an das beschriebene Ausführungsbeispiel gebunden. So ist es z B. möglich, die Stange mit den Gelenken 41 und 50 fest zu verbinden und die erforderliche Abstandsveränderlichkeit zwischen den Kugellagern 41, 46 und So durch eine Längenveränderliche Ausbildung der Stange 4o zwischen diesen Kugellagern herbeizuführen. Die Stange kann dazu mehrteilig mit teleskopartig gegeneinander verschiebbaren Einzelteilen ausgebildet sein.
Ferner kommt es auf die Funktion des Abtastkopfes 15 nicht an. Es kann sich dabei um Abtastvorrichtungen zur Abtastung magnetischer Vorlagen oder anderer Vorlagen handeln, die den Abtastkopf selbst in seiner Bewegung steuern.
Im übrigen liegt es im Rahmen der Erfindung, die Antriebsmittel des Abtastkopfes 15 nicht über die Abtastvorrichtung des Tastkopfes selbst sondern über eine gesonderte Steuervorrichtung, die ihrerseits ihre Steuerbefehle von einem Magnetband, einem Lochband oder einem anderen Datenträger erhält, zu betätigen.
6 Ansprüche

Claims

A n s p r ü c h e 1. Maschine zum funkenerosiven Kopierschneiden elektrisch leitender Materialien entlang einer mittels einer Vorlage vorgebbaren Kontur mit einer stab- oder drahtförmigen Erodierelektrode, die mit dem l rkstück in einem elektrischen Stromkreis einen Arbeitsspalt bildet, an dem vom zu schneidenden Material durch Funkenübergang Material abgetragen wird, bestehend aus einem ebenen Vorlagenträger, einem entlang der Oberfläche des Vorlagenträgers in einer Führung beweglichen Abtastkopf zur Abtastung der Vorlage entlang der Kontur, einem auf die Erodierelektrode oder das zu schneidende Material einwirkenden Schneideantrieb zur Herbeiführung einer Relativbewegung zwischen dem zu schneidenden Material und der Erodierelektrode und einem zwischen Abtastkopf und Schneideantrieb angeordneten, gelenkig mit dem Abtastkopf und dem Schneideantrieb verbundenen mechanischen Getriebe zur Parallelführung der Schneidebewegung des Schneideantriebs zur Abtastbewegung des Abtastkopfes, dadurch gekennzeichnet, daß der in einer ersten Ebene nach zwei Koordinaten (x,y) in einer Führung beweglich gelagerte Abtastkopf (15) mit dem in seiner zweiten, dazu parallel versetzten Ebene in einer Führung (20) beweglich gelagerten Schneideantrieb (24) mittels einer Stange (40), die sowohl am Abtastkopf als auch am Schneideantrieb um jeweils ein eigenes Drehzentrum schwenkbar mittels Gelenke (46,41) gelenkig befestigt ist, entlang der Stange abstandsveränderlich verbunden ist und daß die Stange weiterhin um ein drittes Drehzentrum (50), das ortsfest verbleibt, in einem weiteren Gelenk drehbeweglich gelagert ist.
2. Maschine zum funkenerosiven ICopierschneiden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Drehzentrum des Abtastkopfes (15) und dem Drehzentrum (41) des Schneideantriebs (24) durch in Stangenlängsrichtung verschiebbare Anordnung eines den beiden Drehzentren zugeordneten Gelenks (41) herbeigeführt ist.
3.. Maschine zum funkenerosiven Kopierschneiden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das den Festpunkt der Drehbewegung der Stange (40) bildende Gelenk (50) mit der Stange in Längsrichtung der Stange beweglich verbunden ist und in einem Gegenlager (52) angeordnet ist, das in senkrecht zur Bewegungsebene des Abtastkopfes verlaufender Richtung über Verstellmittel (53) verstellbar gelagert ist.
4. Maschine zum funkenerosiven Kopierschneiden elektrisch leitender Materialien nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (40) als einarmiger Hebel ausgebildet ist.
5. Maschine zum funkenerosiven Kopierschneiden elektrisch leitender Materialien nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastkopf (15) in einer Richtung seiner Bewegung in einem Schlitten (lo) mittels einer Schraubspindel (16) und der Schlitten in einer Führung (7) in der anderen Bewegungsrichtung mittels eines Rollenantriebs (11,12) über ein Band (13) motorisch verstellbar gelagert und über den Abtastkopf selbsttätig gesteuert einer parallel zur Führungsebene des Abtastkopfes oder einer in dieser Ebene gelegenen Vorlage (8, 8A) nachführbar ist.
6. Maschine zum funkenerosiven Kopierschneiden elektrisch leitender Materialien nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideantrieb (24) zur Verstellung der Erodierelektrode (26) dient.