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Maschine zum funkenerosiven Kopierschneiden Die Erfindung bezieht
sich auf eine Maschine zum funkenerosiven Kopierschneiden gemäß dem Oberbegriff
des anliegenden Patentanspruchs 1.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die anliegende Zeichnung erläutert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel,
dem gleichzeitig weitere Einzelheiten der Erfindung entnehmbar sind.
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Fig. 1 zeigt eine der Erfindung entsprechende Maschine in einer perspektivischen
Teildarstellung schematisch.
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Fig. 2 erläutert ein Detail der Konstruktion der Fig. 1.
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Fig. 3 erläutert ein weiteres Datail der Konstruktion nach Fig. 1.
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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.
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Der Träger 8 ist im Rahmen 7 durch eine transparente Abdeckung 9 abgedeckt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Durch Verstellung des Kugellagers 50 in seiner Führung 52 kann dabei
innerhalb der durch die Konstruktion gegebenen Grenzen der Abbildungsmaßstab des
Schneidevorganges eingestellt werden.
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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.
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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.
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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.
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6 Ansprüche