DE2800902A1

DE2800902A1 - Schneidmaschine zum schneiden einer mehrfach gekruemmten flaeche an einem werkstueck

Info

Publication number: DE2800902A1
Application number: DE19782800902
Authority: DE
Inventors: George William Johnson
Original assignee: Lockheed Corp
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1977-05-10
Filing date: 1978-01-10
Publication date: 1978-11-23
Also published as: JPS53139284A; FR2390232A1; GB1587001A; FR2390232B1; US4111085A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska

2ÜÜQ902

8000 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 983921/22

Lockheed Corporation, Burbank, Calif. / USA

Schneidmaschine zum Schneiden einer mehrfach gekrümmten Fläche an einem Werkstück

Die Erfindung betrifft eine Schneidmaschine zum Schneiden einer mehrfach gekrümmten Fläche an einem Werkstück, so dass sich an der Oberfläche eines Werkstücks Flächen mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Krümmungsachsen ausbilden lassen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Maschine zur Ausbildung von unterschiedlichen mehrfach gekrümmten Flächen an Materialien mit geringer Dichte, bei denen es sich zum Beispiel ohne Einschränkung um Honigwabenstrukturen aus Verbundwerkstoffenoder Metall, unterschiedlichen geschäumten Kunststoffen, sowie Holz- und Pressholzprodukte mit niedriger Dichte handeln kann.

In jüngerer Zeit wurden fortschrittliche Konstruktionen aus

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steifen Verbundkörpern entwickelt, die mittels geräuschdämpfender Füllstoffe niedriger Dichte und grossem Festigkeits-Gewichtsverhältnis ausgefüllt sind. Die Füllungen werden aus Stoffen, wie Honigwabenstrukturen aus Verbundmaterial oder Metall, unterschiedlichen geschäumten Kunststoffen, sowie aus Pressholzprodukten mit niedriger Dichte, als auch anderen Materialien mit niedriger Dichte, gebildet.Von - grossem Nachteil bei diesen Konstruktionen waren bislang die erheblichen Kosten für deren Fertigung, die insbesondere Folge der Schwierigkeiten waren,die sich bei der Formgestaltung der Füllkörper ergaben.

Maschinen, die teilweise die mit der erfindungsgemässen durchführbare Arbeiten vollziehen können, sind bekannt; als Beispiel hierfür wird die US-PS 2 856 672 genannt. Diese Maschine ist auf die Bearbeitung von Honigwaben-Werkstücken oder andere Materialien mit einer mustermässigen Anordnung von Löchern oder Durchgangspassagen beschränkt. Auch erfordern diese Maschinen speziell geformte Werkstückhalter für die Bearbeitung jeder einzelnen Werkstückkonfiguration. Dagegen kann bei der Erfindung das Schneidelement in herkömmlicher geradliniger Weise und üblicher Umgebung (d.h. ohne Verbiegen oder Versetzen des Schneidelements aus seinem normalen geradlinigen Schneidweg) infolge 'der Realtivversteilung zwischen dem geradlinigen Schneidweg und der Werkstückoberfläche arbeiten, was zur Folge hat, dass die Anzahl an speziellen Werkzeugen zum Anbringen von mehrfach gekrümmten Flächen an unterschiedlichen Werkstücken wesentlich verringert wird und damit geringere Kosten anfallen.

Ziel der Erfindung ist es daher, eine mehrachsige Schneidmaschine zu schaffen, mit der sich mehrfach gekrümmte Flächen

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an einem Werkstück mit einer minimalen Anzahl an Schneidvorgängen und SpezialWerkzeugen anbringen lassen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer mehrachsigen Schneidmaschine,mit der mehrfach gekrümmte Oberflächen an einem Werkstück mit engeren Toleranzen und glatterer Ausbildung geschaffen werden können.

Schliesslich ist es ein Ziel der Erfindung, eine mehrachsige Schneidmaschine zu schaffen, mit der mehrfach gekrümmte Flächen an einem Werkstück wirksamer angebracht werden können.

Die erfindungsgemässe Maschine zum Schneiden derartiger, mehrfach gekrümmter Flächen an einem Werkstück zeichnet sich durch Vorsehen von einem linearen oder longitudinal geradlinig sich erstreckenden Schneidelement aus, das relativ zu dem auf einem Maschinenbett angeordneten Werkstück einstellbar beweglich ist. Die Relativbewegung oder Verstellung des Schneidelements zum Maschinenbett kann in irgendeiner von fünf unterschiedlichen Achsen oder Richtungen als auch um zwei oder mehr der fünf Achsen oder Bewegungsrichtungen erfolgen.

Eine Ausfuhrungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht einer erfindungsgemäss aufgebauten Maschine mit einer portalmässig ausgebildeten beweglichen Schneidvorrichtung, die auf einem das Werkstück aufnehmenden Maschinenbett angeordnet ist,

Fig. 2 fünf schematische Ansichten A bis E, bezüglich der relativen Verstellung oder Bewegung zwischen Schneidvorrichtung und Maschinenbett,

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Fig. 3 eine Ansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 1,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht längs der Linie 5-5 in Fig. 1,

Fig. 6 Details des Mechanismus zum Verstellen oder Bewegen der Schneidvorrichtung relativ zum Maschinenbett, gemäss Fig. 2D, und

Fig. 7 eine Ansicht längs der Linie 7-7 in Fig. 3.

Allgemein gesagt umfasst die erfindungsgemässe Vorrichtung ein Portalgerüst, das mit einem Maschinenbett verbunden und antriebsmässig so gekoppelt ist, dass zwischen dem Portalgerüst und dem Bett in dessen Längsrichtung eine Relativbewegung erfolgen kann. Eine Schneideinrichtung ist an der Portalgerüstkonstruktion angeordnet und erstreckt sich quer über das Maschinenbett. Die Schneideinrichtung enthält eine Einrichtung, um das Schneidelement oder Schneidorgan relativ zum Maschinenbett in vier Achsen verstellen zu können: Die Steuereinrichtung zur Verstellung in den vier Achsen ist an dem Portalgerüst angebracht und bildet in Verbindung mit der Horizontalbewegung des Portalgerüsts längs des Maschinenbetts eine Schneidmaschine, die eine Bewegung oder Verstellung bis zu fünf Achsen erlaubt. Das am Portalgerüst angeordnete Schneidelement kann ein Sägeblatt in Form eines durchgehenden Bandes mit flachem oder rundem Querschnitt und unter Verwendung verschiedener Zahn- und Kantenformen als auch mit den Schneidmaterialien verklebten Schleifmitteln oder ein Heissdraht sein, der einen

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erhitzten Schneiddraht bildet; sämtliche vorgenannten Schneidvorrichtungen sind bekannt und bilden ein geradliniges Schneidelement. Das speziell gewählte oder verwendete Schneidelement oder Schneidorgan hängt von dem Material für das Werkstück und dem gewünschten Schneidverfahren ab, da jedes Schneidverfahren hinsichtlich der Oberflächenglätte und Massgenauigkeit des fertigen Werkstücks, sowie dessen Einsatztauglichkeit Beschränkungen hat.

Nach Fig. 1 umfasst die erfindungsgemässe Maschine 10 ein mit einem Maschinenbett 12 dergestalt verbundenes Portalgerüst 11, dass zwischen beiden Teilen eine Relativbewegung möglich ist: Das heisst, das Portalgerüst kann auf einem Höhenniveau und stationär zum Aufstellungsboden angeordnet sein, während sich das Bett 12 (wie in Fig. 1 gezeigt) relativ zum Portalgeräst in Längsrichtung bewegt, oder umgekehrt kann das Bett 12 auf einem Höhenniveau und stationär an der Bodenstelle angeordnet sein, während sich das Portalgerüst 11 relativ zum Bett 12 bewegt. Die bevorzugte Ausführungsform ist in der Zeichnung wiedergegeben und stellt die letägenannte dar, d.h. das Portalgerüst. 11 ist relativ zum feststehenden Bett 12 beweglich.

Eine Schneideinrichtung 13, die ein Schneidelement 14 enthält (z.B. ein kontinuierliches Sägeband mit einer der verfügbaren Querschnittsgestalten und mit einer der Vielzahl von äusseren Oberflächenkonfigurationen zum Werkstückabtrag und/oder zur Oberflächenfertigbearbeitung des Werkstücks, oder ein konventionelles Heissdraht-Schneidelement) ist am Portalgerüst 11 so angeordnet, dass eine Verstellung oder. Bewegung des Schneidelementes 14 relativ zur Oberfläche des Bettes 12 in vier von fünf Achsen möglich ist, längs denen das Schneidelement 14 relativ zur Oberfläche des Bettes 12 bei der nachfolgend

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beschriebenen erfindungsgemässen Maschine bewegt werden kann; die fünfte Stellbewegung der Maschine ist die Längsbewegung des Schneidelementes 14 relativ zur Oberfläche des Bettes 12, wie dies ebenfalls nachfolgend näher erläutert werden wird.

Bevor im Detail auf die Erläuterung der Stellbewegungen längs der verschiedenen Achsen bei der gezeigten erfindungsgemässen Ausführungsfonti näher eingegangen wird, wird zunächst auf die Fig. 2A bis 2E Bezug genommen, wo die verschiedenen Achsenbewegungen oder Stellbewegungen schematisch gezeigt sind. Fig. 2A zeigt die Relativbewegung zwischen dem Bett 12 und dem Schneidelement 14 in longitudinaler und paralleler Weise, die bei der bevorzugten Ausführungsform (wie zuvor erwähnt) das Schneidelement 14 relativ zum Bett 12 vornimmt. Diese Bewegung wird als Bewegung oder Stellbewegung längs der X-Achse bezeichnet.

Fig. 2B ziegt die relative Vertikalbewegung oder den Weg . zwischen Schneidelement 14 und Maschinenbett 12, hervorgerufen durch die Vertikalbewegung des Schneidelementes 14 an dem Portalgerüst 11. Diese Bewegung wird als Stellbewegung längs der Y-Achse bezeichnet.

Fig. 2C ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2B, jedoch bezüglich der relativen Vertikalbewegung oder des Weges zwischen nur einem Ende des Schneidelementes 14 und dem Maschinenbett 12, in-dem nur ein Ende des Schneidelementes 14 sich an dem Portalgerüst 11 vertikal bewegt hat, während das gegenüberliegende Ende des Schneidelementes 14 relativ zum Portalgerüst 11 in Vertikalrichtung stationär verbleibt. Diese Bewegung wird als Winkel a oder Bewegung um die X-Achse bezeichnet. In gleicher Weise kann die Stellbewegung nach dieser

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Art aus einer gleichzeitigen Bewegung von beiden Enden des Schneidelementes 14 in entgegengesetzter Richtung oder in der gleichen Richtung um jedoch unterschiedliche Beträge bestehen.

Fig. 2D zeigt eine Stellbewegung, bei der ein Ende des Schneidelementes 14 sich relativ zum anderen Ende verschwenkt hat, wobei die Schwenkbewegung des einen Endes des Schneidelementes 14 in einer horizontalen und parallelen Richtung zum Maschinenbett 12 erfolgt ist; diese Bewegung wird als Winkel b oder Stellbewegung um die Y-Achse bezeichnet.

Fig. 2E zeigt die Ablenkung oder Neigung des Schneidelementes 14 relativ zur vertikalen Achse des Portalgerüstes 11; die Ablenkungs- oder Neigungsachse steht senkrecht zur vertikalen Achse des Portalgerüstes 11, wenn sich das Schneidelement 14 quer und parallel zum Bett 12 erstreckt. Diese Bewegungsart wird als sogenannte Winkel-c-Stellbewegung um die Z-Achse bezeichnet.

Bezüglich der in Fig. 2A gezeigten Stellbewegung oder Bewegung längs der X-Achse wird nachfolgend insbesondere auf Fig. 1 und 5 Bezug genommen. Das Portalgerüst 11 umfasst wenigstens vier vertikale, säulenförmige Elemente 15, die an ihren oberen Enden durch horizontale Elemente 16 starr miteinander verbunden sind. Die unteren Enden der vertikalen säulenförmigen Elemente 15 sind jeweils mit davon abstehenden Führungseinrichtungen 17 versehen, die auf Führungsschienen 18 aufliegen und durch diese Schienen geführt werden. Die Führungsschienen 18 erstrecken sich in Längsrichtung an den gegenüberliegenden Kanten des Bettes 12. Die Elemente 15 und 16 des Portalgerüstes 11 bilden eine Art Rahmen oder Support

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für eine Befestigungs- oder Halteeinrichtung für die Schneideinrichtung 13; diese Bef estigungs- oder Halteeinrichtung umfasst ein Paar vertikale säulenförmige Elemente 19, die durch ein horizontales Element 20 miteinander verbunden sind, wobei sich das horizontale Element 20 über ein Paar gegenüberliegende horizontale Elemente 16 des Rahmens des Portalgerüsts

11 erstreckt und daran befestigt ist. Details der Halterung und Verstellung der Schneideinrichtung 13 an den vertikalen Elementen 19 zur Verstellung relativ zum Bett 12 werden nachfolgend gegeben.

Die Horizontalbewegung des Portalgerüstes 11 relativ zum Bett

12 (Verstellbewegung längs der X-Achse) erfolgt durch einen Motor oder eine Antriebseinrichtung 21, der bzw. die an einem der horizontalen Elemente 16 befestigt ist und eine Welle 22, die sich im wesentlichen parallel zu diesem horizontalen Element 16 erstreckt,in Drehbewegung versetzt. Die Welle 22 steht wiederum in Antriebsverbindung mit einem Paar vertikaler Wellen 23, über geeignete Winkelgetriebe 24; die vertikalen Wellen 23 erstrecken sich nach unten bis nahe dem Bett 12 und jede Welle trägt ein Ritzel 25, das mit einer Zahnstange 26 kämmt, die an jeder Seite des Bettes 12 befestigt ist. Der Motor 21 ist umkehrbar und die diesbezügliche Steuerung, die weder dargestellt ist noch Teil der Erfindung bildet, kann manuell durch das Maschinenbedienungspersonal oder numerisch erfolgen, oder sie steht unter der Wirkung irgendeiner Art von Werkzeugmaschinensteuerung, welche eine konventionelle Werkzeugmaschine der in Rede stehenden Art betreiben kann. Auf diese Weise wird die Horizontalbewegung oder Stellbewegung des Portalgerüstes 11 relativ zum Bett 12 vorgenommen, so dass sämtliche vier vertikalen säulenförmigen Elemente 15 gleichmassig in Bewegung versetzt werden, wenn eine Stellbewegung

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der Schneideinrichtung 13 und damit des Schneidelementes 14 relativ zum Bett 12 längs der X-Achse der Maschine vorgenommen werden soll.

Details hinsichtlich der Vertikalbewegung der Schneideinrichtung 13 relativ zum Bett 12 (d.h. die Stellbewegung längs der Y-Achse) werden anhand von Fig. 1, 3, 4 und 7 gegeben.

Eine Schraubenspindel 27 ist vertikal relativ zu jedem vertikalen Säulenelement 19 angeordnet und steht in Eingriff mit einer Gewindemutter oder Kugelschraubeinrichtung 28, die in einer Rahmeneinrichtung 29 enthalten ist. Die Rahmeneinrichtung 2 9 weist wiederum geeignete Leisten 30 und davon abstehende Einrichtungen 31 mit Führungsrollen auf, die um die vertikalen säulenförmigen Elemente 19 derart angeordnet sind, dass die Führungsrollen 31 in Rollberührung mit den Elementen stehen, wenn sich die Welle 27 in die eine oder andere Richtung dreht, so dass jede Rahmeneinrichtung 29 und ihre zugehörige Mutter 28 vertikal nach oben oder nach unten relativ zu den vertikalen Säulen, je nach Drehrichtung der Welle 27, bewegt wird. Jede Rahmeneinrichtung 29 besitzt eine vorstehende Konsole oder ein Auflager 32a oder 32b, die bzw. das mit der Rahmeneinrichtung 29 fest verbunden ist und auf der oder dem die Schneideinrichtung 13 angeordnet oder befestigt ist, so dass bei gemeinsamer Drehung der Wellen 27 mit der gleichen Geschwindigkeit das Schneidelement 14 in Richtung auf und weg vom Bett 12 vertikal bewegt wird, was wiederum zu der Bewegung des Schneidelementes 14 längs der Y-Achse gemäss Fig. 2B führt. Jede Welle 27 erhält ihren Antrieb von einem separaten Antriebsmotor 33 und über ein Winkelgetriebe 34. Die Steuerung der Motoren 33 kann ebenso wie

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in Verbindung mit dem Motor 21 erwähnt, durch irgendeine geeignete Steuereinrichtung als auch, wie nachfolgend erläutert, durch eine Nockenführungssteuerung erfolgen.

Jedes Ende der Schneideinrichtung 13 ist schwenkbar mit der betreffenden Konsole 32a oder 32b durch Zapfen verbunden, die sich durch ausgerichtete Bohrungen in Ösen oder Ansätzen 37, die in zweckentsprechender Weise von den Konsolen 32a und 32b abstehen und in Endplatten 35 und 36 erstrecken, so dass zwischen den Endplatten 35, 36 und den Konsolen 32a und 32b um eine durch die Linie 37a in Fig. 7 definierte Achse eine relative Drehbewegung möglich ist.

Infolge dieser Schwenkverbindungen und des Vorsehens von einem separaten Motor 33 für jede Schraubenspindel 27, kann das Schneidelement 14 relativ zum Bett 12 um einen Winkel a (Stellbewegungen um die X-Achse) wie in Fig. 2C gezeigt, winkelmässig verstellt werden, indem man selektiv oder unterschiedlich die beiden Motoren 33 in Betrieb setzt. Mit anderen Worten, das Ende der Schneideinrichtung 13, das nahe einem vertikalen säulenförmigen Element 19 liegt, kann relativ zum anderen Ende der Schneideinrichtung 13 zur Erzielung einer solchen a-bgewinkelten Stellung der Einrichtung 13 und damit des Schneidelementes 14 angehoben oder abgesenkt werden. Desweiteren ist dabei in Erinnerung zu rufen, dass sich gleichzeitig eine Bewegung oder Stellbewegung des Schneidelementes 14 relativ zum Bett 12 in sowohl der_#Y-Achse als auch um den Winkel a durch die gleichzeitige Inbetriebsetzung der beiden Motoren 33 in zueinander entgegengesetzten Richtungen oder in gleicher Richtung, jedoch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, erzielen lässt.

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Die Konsole 32a,an der ein Ende der Schneideinrichtung 13 befestigt ist, unfasst eine Keilgleitverbindung 38 gemäss Fig. 1 und 7, dxeDxmensionsanderungen hinsichtlich der Hypotenuse zwischen Konsole 32a und 32b zu kompensieren oder einzustellen erlaubt, wenn zwischen den beiden Konsolen 32a und 32b und der Oberfläche des Bettes 12 bei Vornahme von Stellbewegungen unter dem Winkel a variable Vertikalbeziehungen stattfinden.

Die bauliche Anordnung, die die Stellbewegung des Schneidelementes 14 relativ zum Bett 12 um den Winkel b (Winkelbewegung um die Y-Achse) gemäss Fig. 2 ermöglicht, wird anhand von Fig. 1. 3. 4 und 6 erläutert.

Die Konsole oder das Auflager 32a umfasst ein Paar untere plattenförmige Elemente 39 und 40, die auf Tragarmen 41 angeordnet sind: Die plattenförmigen Elemente 39 und 40 sind zur Bildung der vorerwähnten Keilgleitverbindung 38 miteinander verkeilt. An die Platte 40 ist eine rechtwinklige Zwischenplatte 42 mit einer an ihrer oberen Oberfläche befestigten Gleitunterlage 43 befestigt. Ein oberes plattenförmiges Element 44 ist so angeordnet, dass seine Unterseite in gleitendem Eingriff mit der Oberseite der Gleitunterlage 43 steht (dabei ist darauf hinzuweisen, dass es sich speziell um das obere plattenförmige Element 44 handelt, an dem die vorgenannten Ösen oder Ansätze 37 befestigt sind und von dem sie sich nach oben erstrecken). Die obere Platte 44 wird in gleitendem Eingriff mit der Unterlage 43 durch eine Vielzahl von Führungsrollen 45, 46, 47, 48,und 49 gehalten, die an der Oberseite der Platte 42 dergestalt drehbar gehalten sind, dass die sich drehenden Absatzflächen an den Rollen 45 und 46 in einem rechtwinkligen Ausschnitt 50 laufen, der sich längs

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einer Kante der Platte 44 erstreckt, während die sich drehenden Absatzflächen an den Rollen 47, 48 und 49 in einem rechtwinkligen Ausschnitt 51 eingreifen, der sich längs der gegenüberliegenden Kante der Platte 44 erstreckt; die rechtwinkligen Ausschnitte 50 und 51 sind in Längsrichtung, wie nachfolgend näher erläutert werden wird, leicht bogenförmig ausgebildet.

Ein weiteres Paar Führungsrollen 52 und 53 ist drehbar an der Platte 52 befestigt; die Rollen 52 und 53 haben eine in der Mitte angeordnete, umfänglich sich erstreckende Stufe, die in eine Längsführung oder Nut 54 in einer in Längsrichtung sich erstreckenden Zahnstange 55 eingreift. Die Zahnstange

55 wird horizontal in Rollberührung mit den Rollen 52 und 53 durch ein Ritzel 56 gehalten, das an einem Motor 57 über ein an der Platte 42 gemäss Fig. 3 befestigtes Getriebe 58 befestigt ist; gleichzeitig wird die Zahnstange 55 in vertikaler Ausrichtung zu den Rollen 52 und 53 und zum Ritzel

56 durch die Umfangsstufe an den Rollen 52 und 53 gehalten, die in der U-förmigen Ausnehmung 54 an der Zahnstange 55 läuft.

Ein Kurbelelement 59 mit einem davon nach unten ragenden Zapfen

60 ist fest mit der Zahnstange 55 verbunden und erstreckt sich davon nach aussen, wobei der Zapfen 60 in einem Schlitz

61 in einem Kurbelelement 62 eingreift, das an der oberen Platte 44 befestigt ist und sich von dieser erstreckt; der Zweck dieser Kopplung wird-nachfolgend im Detail erläutert.

Die Verbindung zwischen der Schneideinrichtung 13 und der Konsole 32b (gemäss Fig. 4) besteht baulich aus einem unteren plattenförmigen Element 63, das fest an den Tragarmen 64 der

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Konsole 32b befestigt ist, wobei ein Gleitauflager 65 mittels
einer oberen Platte 66 mit der Platte 63 fest verbunden ist
(an der Platte 66 sind dieDrehösen oder Ansätze 37 zur Schaffung einer Drehverbindung der Schneideinrichtung 13 wie vorbeschrieben, angebracht). Die Platten 63 und 66 sind durch einen
Bolzen oder Stift 67 relativ zueinander schwenkbar verbunden,
so dass zwischen den Platten 63 und 66 um eine durch die
Linie 68 definierte vertikale Achse eine Relativverdrehung
möglich ist.

Beim Betrieb erfolgt die Verstellung oder Bewegung des Schneidelementes 14 in bezug auf das Bett 12 um den Winkel b (Bewegung um die Y-Achse) gemäss Fig. 2D durch Drehen des Ritzels
56 in die eine oder andere Richtung, wodurch wiederum die Zahnstange 55 in die betreffende Längsrichtung unter Rollberührung
mit den Rollen 52 und 53 an der Platte 42 bewegt wird. Die Bewegung der Zahnstange 55 bewegt wiederum die Platte 44 relativ zur Platte 42 aufgrund der Zapfenverbindung zwischen den Kurbelelementen 59 und 62, so dass sich das Ende der Schneideinrichtung 13, das mit der Konsole 32a verbunden ist, bogenförmig
relativ zu dem Ende der Schneideinrichtung 13 bewegt, das durch den oben erwähnten Stift 67 mit der Konsole 32b drehbar verbunden ist. In Anbetracht dieser Verbindungsart wird man ohne
weiteres Einsehen, dass der Radius der rechtwinkligen Ausschnitte 50 und 51 an der Platte 44 dem linearen Abstand zwischen dem betreffenden Ausschnitt und der Achse 68 des Stiftes 67 entspricht. Desweiteren wird man ohne weiteres anhand von Fig. 6 verstehen, dass zur Vornahme einer kleinen Gleitbewegung der Platte 44
relativ zu 42 diePlatte 44 durch sämtliche fünf Führungsrollen 44, 46, 47, 48 und 49 gehalten ist, während die Bewegung der
Platte 44 in grösserem Ausmass relativ zur Platte 42 daraus resultiert,, dass die Platte 44 durch wenigstens drei der Führungsrollen über eine Dreipunkt-Dreieckberührung gehalten wird: Das

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heisst, wenn sich die Platte 44 in Fig. 6 nach oben und nach links bewegt, ist die Platte 44 infolge berührenden Eingriffs mit den Führungsrollen 45, 47 und 48 in ihrer Stellung gehalten und wenn sich die Platte 44 in Fig. 6 nach rechts und nach unten bewegt, ist die Platte 44 durch die Berührung mit den Führungsrollen 46, 48 und 49 gehalten.

Die fünfte oder letzte Stellbewegung des Schneidelements 14 relativ zum Bett 12 (in Fig. 2E gezeigt) ist die Kippbewegung der Schneideinrichtung 13 um eine vertikale Ebene, die durch die vertikalen säulenförmigen Elemente 19 des Portalgerüstes 11 über die Verbindung der Schneideinrichtung 13 mit den Endplatten 35 und 36 definiert ist, wobei auf Fig. 1, 3, 4 und 7 Bezug genommen wird. Die Schneideinrichtung 13 ist an ihrem oberen Ende mit einem geeigneten plattenförmigen Element 69 versehen, an dem eine Vielzahl von Rollen 70 und 71 befestigt ist, die in rollendem Eingriff oder in Rollberührung mit den betreffenden Endplatten 35 und 36 stehen. Die Rollen 70 sind paarweise und in einem Abstand voneinander angeordnet, der im wesentlichen der Dicke der Endplatten 35 und 36 entspricht, so dass eine Rolle von jedem Rollenpaar 70 in Rollberührung mit der betreffenden Seite der . Endplatte 35 oder 36 steht. Die Rollen 71 sind um eine horizontale Achse drehbar gehalten und stehen in rollendem Eingriff mit geeigneten Flächen an bogenförmigen Nockenführungselementen 72, die an den betreffenden, der Schneideinrichtung 13 zugewandten Seiten, von beiden Endplatten 35 und 36 befestigt sind. Die Schneideinrichtung 13 ist weiter schwenkbar mit jeder Endplatte 35 und 36 durch einen Zapfen oder Bolzen 73 an jeder Endplatte verbunden, wobei sich die Zapfen oder Bolzen an den unteren Bereichen

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der Endplatten 35 und 36 befinden. Die Mittellinie der Bolzen oder Zapfen 73 sind so ausgerichtet, dass sie eine Achse 74 bilden, um die die Schneideinrichtung 13 relativ zu den beiden Platten 35 und 36 gedreht werden kann.

Die Drehung der Schneideinrichtung 13 relativ zu den Endplatten 35 und 36 (die eine Winkel-c-Bewegung oder Verstellung um die Z-Achse darstellt), erfolgt durch ein Ritzel 75, das mit einem bogenförmigen Zahnstangensegment 76 kämmt, welches an einer Endplatte 35 fest angebracht ist; das Ritzel 75 wird von einem Motor 77 über ein Reduziergetriebe 78, die an der Schneideinrichtung 13 angeordnet sind, angetrieben.

Die verschiedenen Verstellungen oder Bewegungen der Schneideinrichtung 13, die eine Verstellung oder Bewegung des Schneidelementes 14 relativ zum Bett 12 wie vorbeschrieben ermöglichen, sind mechanisch dadurch erzielbar, indem die Achsen 37a und 74, die der Konsole oder dem Auflager 32a zugeordnet sind, zweckmässigerweise so liegen, dass sie sich unter rechtem Winkel zueinander schneiden; und indem ebenfalls die der Konsole oder dem Auflager 32b zugehörigen Achsen 37a, 68 und 74 so liegen, dass sie sich sämtlich unter rechtem Winkel zueinander schneiden, wie dies am besten aus Fig. 4 und 7 zu entnehmen ist. Desweiteren dürfte es zur Berechnung der verschiedenen Einstellsteuersignale und der gegenseitigen Beziehungen besonders effizient und wirtschaftlich sein, wenn die Linie des Schneidpunktes bei Vorsehen von einer flachen Bandsäge und der Mittelpunkt von runden durchgehenden Schneidelementen oder Heizdrähten coextensiv zur vorgenannten Drehachse 74 für die Winkel-c-Bewegung um die Z-Achse liegt.

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Wie erwähnt, kann das Schneidelement 14 ein kontinuierliches Bandsägeblatt mit flachem oder rundem Querschnitt oder ein Heizdraht sowie irgendein anderes, longitudinales geradliniges Schneidelement sein. Wenn es sich bei dem Schneidelement 14 um ein kontinuierliches, an der Schneideinrichtung 13 befestigtes Sägeband handelt, erfährt es seinen Antrieb von einem ebenfalls an der Schneideinrichtung 13 befestigten Motor 79. Bei einem Schneidelement in Form eines Heizdrahtes wird natürlich der Motor 79 durch eine geeignete Steuereinrichtung und Wärmequelle zur Speisung des Drahtes ersetzt. Ferner können der Präzisionsantrieb oder der Steuermechanismus zur Beaufschlagung des Schneidelementes 14 irgendeine bekannte Ausbildung haben; sie stellen keinen Teil der Erfindung dar.

Obschon sämtliche vorbeschriebenen Motoren 33, 57 und 77 für die verschiedenen Bewegungen oder Einstellungen in der gleichen Weise wie der Motor 21, z.B. durch eine manuelle Steuerung, eine numerische Bandsteuerung, rechnergesteuerte elektronische Schaltkreise und dergleichen, betrieben werden können, könnten diese Bewegungen oder Einstellungen, wie sie in Fig. 2B bis 2E gezeigt sind, auch von einer Nockensteuerung gemäss Fig. 1,3 und 5 vorgenommen werden. Wie dargestellt, kann eine geeignete mechanisch ausgebildete Nockenplatte 80 längs der Seitenkante des Bettes 12 fest angeordnet werden. Die Platte weist eine Führungsfläche 81 auf, die von einer geeigneten vertikalen Abtasteinrichtung 82 bekannter Bauart zur Steuerung von einem oder beiden Motoren 33 berührt wird. Ferner können weitere Führungs- oder Auslöseelemente 82 an der Platte 81 befestigt sein, um Mikroschalter 83 gemäss Fig. 5 zu schalten oder zu steuern, die wiederum die Steuermotoren 57 oder 77 gezielt in Betrieb versetzen;

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Obgleich nicht dargestellt, versteht es sich, dass die Mikroschalter oder Steuerelemente 83 in geeigneter Weise mit dem Portalgerüst 11 ebenso wie die Nockenabtasteinrichtung 8 2 verbunden sind. Ebenso versteht es sich, dass vor Beginn einer Nockensteuerung oder Arbeit der Motoren 33, 57 oder 77 der Motor 21 für die Relativbewegung zwischen Portalgerüst 11 und Bett 12 in Betrieb gesetzt werden muss. Obschon Fig. 1 eineNockenführungsplatte 80, die mit nur einer Seite des Bettes 12 verbunden ist, zeigt, kann auch eine entsprechende Nockenführungsplatte 80 an der anderen Seite des Bettes 12 befestigt werden; das Vorsehen von einer Nockenführungsplatte 80 an beiden oder an nur einer Seite des Bettes 12 hängt von der Art der für die betreffende Anlage gewünschten Nockensteuerung ab.

Beim Betrieb kann eine mehrfach gekrümmte Fläche an einem Werkstück ausgebildet werden, das auf dem Bett 12 in geeigneter Weise oder mittels irgendeiner geeigneten bekannten Einrichtung befestigt wird (Details des Werkstücks sowie dessen Befestigung sind nicht gezeigt, da sie keinen Teil der Erfindung darstellen). Danach bewegt sich das Schneidelement 14 unter Stromzufuhr zum Motor 21 in Längsrichtung relativ zum Bett 12, wie in Fig_v 2A gezeigt. Bei dieser Längsbewegung längs der X-Achse gemäss Fig. 2A, kann eine vielgestaltige Oberfläche im Werkstück durch eine entsprechende Bewegung oder Verstellung des Schneidelementes 14 relativ zum Bett 12 durch gezielte Beaufschlagung von einem oder beiden Motoren 33, dem Motor 57 oder dem Motor 77 auf einer selektiven und bestimmten Grundlage geschaffen werden, so dass sich das Schneidelement 14 relativ zum Bett 12 in eine oder mehrere nachfolgende Richtungen bewegt: Längs der X-Achse, unter einem Winkel a, unter einem Winkel b und unter einem Winkel c, wie in Fig. 2B bis 2E gezeigt.

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Obschon eine spezielle Ausführung der Erfindung beschrieben wurde un dargestellt ist, können vom Fachmann ohen Abweichen vom Wesen und Schutzbereich der Erfindung zahlreiche Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska

~~ 280ÜÜÜ2

' 8000 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860820 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

LOCKHEED CORPORATIOH
2555 North Hollywood Way Burbank, Calif. 91520/USA

Schneidmaschine zum Schneiden einer mehrfach gekrümmten Fläche an einem Werkstück

PATENTANSPRÜCHE

M.J Mehrachsige Schneidmaschine zum Schneiden einer mehrfach gekrümmten Fläche an einem Werkstück, gekennzeich net durch

ein Maschinenbett'(12) zur Aufnahme und sicheren Befestigung des Werkstücks/ mit längs seiner gegenüberliegenden Seitenkanten sich erstreckenden Führungsschienen (18),

ein auf den Führungsschienen längs einer X-Achse beweglich angeordnetes Portalgerüst (11),

eine Schneideinrichtung (13) mit einem geradlinigen Schneidelement (14) zur Werkstückbearbeitung,

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eine die Schneideinrichtung am Portalgerüst haltende Einrichtung und

eine erste in der Halteeinrichtung vorgesehene Einrichtung (27 bis 34) zur Vertikalbewegung der Schneideinrichtung längs einer Y-Achse.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung eine zweite Einrichtung (37, 33) aufweist, um ein Ende der Schneideinrichtung (13) relativ zum Maschinenbett (12) um die X-Achse zu einem Winkel (a) zu verdrehen.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Halteeinrichtung eine dritte Einrichtung (38 bis 68) aufweist, um ein Ende der Schneideinrichtung (13) relativ zum Maschinenbett (12) um die Y-Achse zu einem Winkel (b) zu verdrehen.
4. Maschine nach Ansprüchen 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , dass die Halteeinrichtung eine vierte Einrichtung (69 bis 78) aufweist, um die Schneideinrichtung (13) sowohl zum Portalgerüst (11) als auch Maschinenbett (12) um eine Z-Achse zu einem Winkel (c) zu verdrehen.
5. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (14) ein durchgehendes Band mit flachem Querschnitt ist.
6. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (14) ein durchgehendes Band mit rundem Querschnitt ist.

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7. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (14) ein Draht ist, der
bei Erwärmung einen Heissdrahtschneider bildet.
8. Maschine nach Anspruch 1 , gekennzeichnet
durch wenigstens eine am Maschinenbett (12) befestigte Nockenführungseinrichtung (80) und eine Steuereinrichtung (82), die über wenigstens einen Teil der Bewegung in X-Richtung auf die Nockenführungseinrichtung anspricht, um die Bewegung der Schneideinrichtung (13) in Y-Richtung sowohl relativ zum Portalgerüst (11) als auch Maschinenbett (12) zu
steuern.
9. Maschine nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet , dass die Nockenführungseinrichtung und die Steuereinrichtung die Bewegung der Schneideinrichtung (13) relativ sowohl zum Portalgerüst (11) als auch Maschinenbett (12) in irgendeiner Kombination der Bewegungen in
Y-Richtung und zu dem Winkel (a) steuern.
10. Maschine nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet , dass die Nockenführungseinrichtung und die Steuereinrichtung die Bewegung der Schneideinrichtung (13) sowohl relativ zum Portalgerüst (11) als auch Maschinenbett (12) in irgendeiner Kombination der Bewegungen in
Y-Richtung und zu dem Winkel (b) steuern.
11. Maschine nach Ansprüchen 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet , dass die Nockenführungseinrichtung und die Steuereinrichtung die Bewegung der Schneideinrichtung (13) sowohl relativ zum Portalgerüst (11) als auch Maschinenbett ( 2) in irgendeiner Kombination der Bewegungen in Y-Richtung und zu dem Winkel (c) steuern.

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12. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste in der Halteeinrichtung vorgesehene Einrichtung aufweist:

eine im wesentlichen vertikale Schraubspindel (27) , die nahe jedem Ende des Portalgerüstes (11) drehbar gehalten ist,

ein mit jedem Ende der Schneideinrichtung (13) und mit einer der Wellen in Eingriff bringbaren Mutterelement (28, 29)

und Umkehrmotoren (33) zum Drehen der Spindeln, SO dass beide Enden der Schneideinrichtung (13) gleichzeitig längs der Y-Achse mit gleichen Beträgen angehoben und abgesenkt werden können.
13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Halteeinrichtung eine zweite Einrichtung mit einer Schwenkverbindung zwischen den Mutterelementen (28, 29) und den Enden der Schneideinrichtung (13) vorgesehen ist, wobei die Verbindung Drehachsen (37a) hat, die parallel zueinander und parallel zur X-Achse liegen, und dass Umkehrmotoren. (33) zum Drehen von jeder Spindel (27) vorgesehen sind, so dass jedes Ende der Schnexdeinrichtung (13) gleichzeitig oder unterschiedlich angehoben und abgesenkt werden kann, um die Schneideinrichtung in irgendeiner Kombination aus einer Bewegung in Y- und Winkel (a)-Richtung zu bewegen.
14. Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Halteeinrichtung eine dritte Einrichtung vorgesehen ist, die aufweist:

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eine zweite Schwenkverbindung zwischen einem Ende der Schneideinrichtung (13) und dessen Mutterelement (28, 29), wobei die zweite Schwenkverbindung eine vertikale Achse (68) hat, die im wesentlichen parallel zur Schraubspindel (27) liegt, eine horizontal gleitbare Verbindung zwischen dem anderen Ende der Schneideinrichtung und dessen Mutterelement, wobei die Gleitverbindung aufweist: ein unteres plattenförmiges Element (39, 40, 42, 43), das in einer festen Beziehung zum Mutterelement angeordnet ist, ein oberes plattenförmiges Element (44) , das an der Schneideinrichtung angeordnet ist und das untere plattenförmige Element über eine Vielzahl von Führungsrollen (45, 46, 47, 48, 49) berührt, die mit dem unteren plattenförmigen Element verbunden sind, eine longitudinale Zahnstange (55), die beweglich mit Führungseinrichtungen am unteren plattenförmigen Element in Eingriff bringbar ist und ein Kurbelelement (59) trägt, welches in Eingriff mit dem oberen plattenförmigen Element steht ,und einen Motor (57) mit Getriebe (53) ,der an dem unteren plattenförmigen Element befestigt ist und ein Ritzel (56) antreibt, das mit der Zahnstange kämmt, so dass die Schneideinrichtung (13) relativ zum Portalgerüst (11) und Maschinenbett (12) zu einem Winkel (b) um die vertikale Drehachse bewegt werden kann.
15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Halteeinrichtung eine vierte Einrichtung vorgesehen ist, die aufweist: Endplatten (35, 36), die die Schneideinrichtung (13) mit dem Mutterelement verbinden und mit jedem Ende der Schneideinrichtung in Schwenkverbindung stehen, wobei die Schwenkverbindungen (73) zwischen den Endplatten und der Schneideinrichtung so angeordnet und ausgelegt sind, dass die beiden Achsen in Längsrichtung kolinear zu

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einander liegen, ein Getriebe (75, 76) an einer der Endplattenyum die Schneideinrichtung um die Achsen der Schwenkverbindungen zu verdrehen, und einen Motor (77) zum Antrieb des Getriebes, so dass die Schneideinrichtung relativ zum Portalgerüst (11) und Maschinenbett (12) um einen Winkel (c) verdreht werden kann.

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