DE2823298C2

DE2823298C2 - Kopiervorrichtung für Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE2823298C2
Application number: DE2823298A
Authority: DE
Inventors: Paul Bassecourt Bern Willemin
Original assignee: Willemin Machines Sa 2854 Bassecourt Bern Ch
Current assignee: Willemin Machines Sa 2854 Bassecourt Bern Ch
Priority date: 1978-01-27
Filing date: 1978-05-27
Publication date: 1982-12-30
Also published as: CH618373A5; DE2823298A1; GB2016334A; FR2415518A1; IT7947740A0; JPS54109683A; IT1114374B; GB2016334B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kopiervorrichtung für Werkzeugmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

In der US-PS 32 02 024 ist eine Kopiervorrichtung der genannten Art beschrieben, welche einen fotoelektrisch einen Linienzug auf einem Muster abtastenden Abtastkopf enthält. Nach Maßgabe von Steuersignalen des Abtastkopfes wird eine Schlittenanordnung mit Longitudinal- und Transversalschlitten gesteuert, die das Werkzeug zur Bearbeitung des Werkstückes tragen. Hierbei ist dem einen Schlitten eine Spindel zugeordnet, während der Abtastkopf über eine starre Verbindung mit der Schlittenanordnung verbunden ist. Ein gemeinsamer Antrieb erzeugt die Rotationsbewegung des Musters und des zu bearbeitenden Werkstückes. Die bekannte Kopiervorrichtung weist sowohl in der mechanischen Konstruktion als auch in der Erfassung und Verarbeitung der Steuersignale einen recht aufwendigen Aufbau auf, wodurch hohe Herstellungsund Montagekosten bedingt sind. Auch sind Grenzen hinsichtlich Exaktheit und Funktionssicherheit der Wiedergabe eines Musters gegeben.

In der US-PS 30 37 760 ist eine Kopiervorrichtung beschrieben, welche eine fotoelektrische Abtasteinrichtung aufweist, wobei hier die Übertragung des Musters vollständig über eine elektronische Steuerung von Motoren erfolgt. Zwischen Muster und Werkstück sind keine mechanischen, miteinander verbundenen Steuerelemente vorhanden. Bei einer derartigen, für die Fernkopierung geeigneten Kopiervorrichtung ist ein hoher Aufwand für die elektronische Steuerung erforderlich, wobei die Überwachung und evtl. Reparatüren nur von hochqualifiziertem Personal durchführbar sind.

Ferner ist in der DE-PS 9 59 780 ein Bohr- oder

Fräswerk zum Kopieren beschrieben, bei welchem eine Schablone in drei Ebenen mittels eines Fühlers abgetastet und die Bewegung auf ein sich bewegendes Werkzeug übertragen wird. Werkzeugträger und Fühler sind hierbei an axial unverschiebbaren, aber drehbaren Gewindespindeln geführt, die durch ein Rädergetriebe miteinander verbunden sind. Die genannten Gewindespindeln können gleiche oder ungleiche Steigungen aufweisen und gleichläufig oder auch gegenläufig ausgebildet sein. Die Abtastung mittels Schablone ist ersichtlich vergleichsweise ungenau, wobei sich auch evtL Abtastfehler zu den durch das mechanische Getriebe bedingten Fehlern addieren können. Schließlich sind bei mechanischer Abtastung den Gestaltungsmöglichkeiten der Schablone Grenzen gesetzt, so daß komplizierte Vorlagen auf diese Weise nicht kopiert werden können.

Der Erfindung lieg! daher die Aufgabe zugrunde, eine Kopiervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach im Aufbau und in ihrer mechanischen Ausgestaltung ist und die ein genaues Kopieren ermöglicht

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst

Die erfindungsgemäße Kopiervorrichtung zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau und eine funktionsgerechte Konstruktion aus und sie ermöglicht ein sehr genaues Kopieren mittels fotoelektrischer Abtastung. Darüber hinaus ist zwischen den beiden Leitspindeln kein Spiel vorhanden, da diese fest miteinander verbunden sind, so daß insofern zusätzliche Fehler nicht auftreten können.

Ein Ausführungsbeispiel der Kopiervorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Vorderansicht einer Kopierwerkzeugmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 eine schematische Rückansicht F i g. 3 eine schematische Seitenansicht und

F i g. 4 einen Schnitt durch die in Antriebsverbindung stehenden Leitspindeln.

Gemäß F i g. 1 und 2 weist die Kopierwerkzeugmaschine ein festes Gestell 1 auf, das zwei vertikale Ständer 2 und 3 trägt auf deren Spitzen eine horizontale Gleitführung 4 befestigt ist Auf der Gleitführung 4 befindet sich ein verstellbarer Schlitten 5, der eine Traghülse 6 trägt Dieser Schlitten 5 trägt eine obere Platte 7, die als Halter für einen Motor 8 dient, welcher über einen Riemen 9 eine Werkzeugspindel 10 in der Traghülse 6 antreibt. Eine Spannvorrichtung 12 am Ende der Spindel 10 hält das Schneidwerkzeug, welches im vorliegenden Falle als ein Fräser Il ausgebildet ist Das Gestell 1 trägt ferner einen beweglichen Träger 13, welcher seinerseits einen beweglichen Träger 14 trägt Die beiden beweglichen Träger 13, 14 sind auf dem Gestell 1 in Richtung der Pfeile 15 verschiebbar. Auf dem Träger 13 ist eine drehbare, vertikale Spindel 16 angeordnet, welche von einem Elektromotor 18 angetrieben wird und auf deren oberem Ende das zu bearbeitende Werkstück 17 befestigt werden kann.

Auf dem beweglichen Träger 14 ist an seinem freien Ende ein sehe'¹"*' 'örmiger Musterträger 19 angeordnet mit welchem ein erstes Kettenrad fest verbunden ist. Über eine Kette 20 wird die Verbindung zu einem weiteren, von der Spindel 16 getragenen zweiten

Kettenrad hergestellt Das von der Spindel 16 gehaltene Werkstück 17 und ein auf dem Musterträger 19 angeordnetes Muster drehen sich somit synchron mit derselben Geschwindigkeit Dier bewegliche Träger 14 trägt ferner eine Trag- und Führungseinrichtung, die aus einem vertikalen Ständer 21 und einer horizontalen Gleitführung 22 besteht, auf der ein Schlitten 23 verschiebbar angeordnet ist Der Schlitten 23 trägt einen fotoelektrischen Abtastkopf 24, dessen Lichtbündel dazu bestimmt ist, den Linienzug des von dem Musterträger 19 getragenen Musters abzutasten.

Wie aus Fig.3 in Verbindung mit Fig.2 zu entnehmen ist trägt der bewegliche Träger 14 weiterhin einen Elektromotor 25, welcher über eine Kette 26 einen Spindeltrieb Ti antreibt Der Spindeltrieb 27 wird von zwei Lagern 28 und 29 abgestützt welche mit dem Träger 14 bzw. dem Träger 13 fest verbunden ist

Gemäß Fig.4 weist der Spindeltrieb 27 eine erste Leitspindel 30 mit einer großen Gewindesteigung und eine zweite Leitspindel 31 auf. Die Steigung der zweiten Leitspindel 31 ist ein Bruchteil der Steigung der ersten Leitspindel 30. Beide Leitspindeln 30,31 sind miteinander verbunden und fluchten miteinander. Die Leitspindel 31 weist einen Gewindekopf 31a, auf, der in ein am Ende der Leitspindel 30 angeordnetes Gewindeloch 32 eingeschraubt ist Die Leitspindel 31 weist weiterhin ein glattes Teil 31 b auf, das in ein Auge am Träger 13 eingreift und das genannte Lager 29 des Spindeltriebs 27 bildet Ein Sicherungsring 33 erlaubt die freie Drehung des Spindeltriebs 27, während der Spindeltrieb 27 in Längsrichtung mit dem aus den beweglichen Trägern 13,14 gebildeten Rahmen verbunden ist. Die Leitspindel 31, welche eine geringere Steigung als die Leitspindel 30 aufweist, durchquert ein Loch 34 (Fig.4), das in dem vertikalen Ständer 3 des festen Gestells 1 angebracht ist, und sie ist in eine mit dem Ständer 3 verschweißte Mutter 35 eingeschraubt. Hieraus ergibt sich, daß die jeweiligen Drehbewegungen des Spindeltriebs 27 in dem einen oder anderen Drehsinne entsprechende Längsverschiebungen des Spindeltriebs 27 bewirken, wodurch entsprechende Verschiebungen der beweglichen Träger 13,14 gemäß den Pfeilen 15 erfolgen.

Der Schlitten 23 des Abtastkopfes 24 ist mit dem horizontalen Abschnitt eines Winkelstücks 36 verbunden, dessen vertikaler Abschnitt am Ende ein Loch 37 aufweist durch welches die Leitspindel 30 frei hindurchgeführt ist. Eine Mutter 38, die auf das Ende des vertikalen Abschnitts eines am Schlitten 23 befestigten Winkelstücks 36 geschweißt ist, steht mit der Leitspindel 30 im Eingriff.

Die hier beschriebene und dargestellte Kopiervorrichtung arbeitet auf folgende Weise:

Nun legt auf den Musterträger 19 ein Muster des zu bearbeitenden Stückes, dessen Maßstab dem Verhältnis der Steigungen der beiden Leitspindeln 30 und 31 entspricht. Da der Musterträger 19 vom Motor 18 über die Kette 20 angetrieben wird, läuft das Muster unter dem Abtastkopf 24 vorbei, der ein Lichtbündel 39 auf das Muster wirft

Mittels einer bekannten, hier nicht weiter zu beschreibenden elektronischen Steuereinrichtung, die nach Maßgabe des Linienzugs eines Musters bzw. einer Zeichnung des Werkstücks und nicht aufgrund der Form einer Kopierschablone arbeitet, erhält der Motor 25 Impulse mit dem ^inen oder anderen Vorzeichen. Von diesen Impulsen gesteuert, dreht sich der Elektromotor 25 in dem einen oder anderen Sinne um einen Betrag, so daß sich der Abtastkopf 24 in Pfeilrichtung 40 der F i g. 1 quer zu der Richtung verschiebt, in der sich — aufgrund der Drehung des Musterträgers 19 — der Linienzug des Musters bewegt Infolgedessen folgt das Lichtbündel 39 ständig der unter ihm vorbeilaufenden Linie des Musters. Diese transversalen Verschiebungen des Abtastkopfes 24 werden von der ersten Leitspindel 30 bewirkt die vom Motor 25 über die Kette 26 angetrieben wird und auf der die Mutter 38 verschraubt

ίο ist die mittels des Winkelstücks 36 mit dem Schlitten 23 des Abtastkopfes 24 fest verbunden ist

Da die erste Leitspindel 30 mit der zweiten Leitspindel 31 fest verbunden ist, schraubt letztere sich während der Drehbewegungen mehr oder weniger weit in die feste Mutter 35 hinein, so daß sie sich axial verschiebt und entsprechende Verschiebungen der beweglichen Träger 13,14 in Pfeürichtung 15 der F i g. 1 und 2 bewirkt Durch diese Bewegungen der beweglichen Träger verschiebt sich das zu bearbeitende Werkstück 17 quer zum Schneidwerkzeug 11, und zwar entsprechend der Querverschiebung des Abtastkopfes 24.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Verschiebungen der beweglichen Träger 13, 14 keinen Einfluß auf die Relativstellung von Abtastkopf 24 und Mustor haben, da sowohl die Trag- und Führungseinrichtung 21, 22 des Abtastkopfes 24 als auch der Musterträger 19 auf den beweglichen Trägern 13, 14 befestigt sind und sich folglich gleichzeitig und in gleicher Weise verschieben.

Die Tatsache, daß die genannten Träger 13, 14 sich zusammen mit der Gesamtheit der Elemente, die sie tragen, verschieben, hat den Vorteil, daß die bei der Bearbeitung nötigen Querverschiebungen der das Werkstück 17 tragenden Spindel 16 keine Abstandsänderungen zwischen der Achse dieser Spindel 16 und der Achse des Musterträgers 19 zur Folge haben, so daß der synchron erfolgende Antrieb der Spindel 16 und des Musterträgers 19 durch die Kette 20 bewirkt wird, ohne daß diese Kette 20 Spannungsänderungen erfährt.

Da die Steigung des Gewindes der Leitspindel 31 ein Bruchteil der Steigung des Gewindes der Leitspindel 30 ist, erfolgt die Übertragung zwischen dem Teil »Informationsabnahme« (Muster und Abtastkopf) und dem Teil »Bearbeitung« (Spindel 16 und Traghülse 6) mit Untersetzung, was die Verwendung eines Musters des zu bearbeitenden Werkstückes erlaubt, dessen Maßstab größer ist als 1 (gleich dem Verhältnis der Steigungen der beiden Leitspindeln 30 und 31), was notwendig ist, damit die Vorrichtung präzise kopiert.

so Es ist darauf hinzuweisen, daß es im beschriebenen und abgebildeten Beispiel der Abtastkopf 24 ist, der sich transversal verschiebt, so daß er der Linie des von dem Musterträger 19 gehaltenen und bewegten Musters folgen kann. Als Variante kann man den Fall vorsehen, daß der Abtastkopf feststeht und daß der Musterträger 19 außer der Drehbewegung auch eine transversale Hin- und Herbewegung durchführen kann, d. h. radial in bezug auf sein Rotationszentrum, so daß er die Linie des Musters in der Achse des Lichtbündels des Abtastkopfes hält. Desgleichen könnte die Spindel 16 nur drehbar und nicht quer bewegbar sein, wobei dann die Traghülse 6 derart anzuordnen wäre, daß sie sich quer verschiebt, d. h. radial in bezug auf die Achse der Werkzeugspindel 10, und wobei ihre Bewegungen proportional zu den

i>5 Verschiebungen des Abtastkopfes 24 oder des Musterträgers 19 beim Abtasten des Linienzuges sein müßten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Kopiervorrichtung für Werkzeugmaschinen mit einem fotoelektrisch einen Linienzug auf einem Muster abtastenden Abtastkopf, wobei das Muster auf einem beweglichen Musterträger angebracht ist, durch den der Linienzug des Musters am Abtastkopf vorbei bewegbar ist, und wobei Bewegungen des au einer Trag- und Führungseinrichtung verschiebbar angeordneten Abtastkopfes quer zur Bewegungsrichtung des abgetasteten Linienzuges und entsprechende Relativbewegungen zwischen Werkstück und Werkzeug nach Maßgabe von Steuersignalen des Abtastkopfes über einen motorgetriebenen Spindeltrieb erfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindeltrieb aus zwei Leitspindeln (30,31) besteht, die unterschiedliche Steigungen aufweisen, fest miteinander verbunden sind und miteinander fluchten, daß der Abtastkopf (24) mit der ersten, eine größere Steigung aufweisenden Leitspindel (30) in Antriebsverbindung steht, daß das Werkstück (17) und der Musterträger (19) um parallele, konstanten Abstand aufweisende Achsen drehbar auf einem in Bewegungsrichtung des Abtastkopfes (24) beweglichen Träger (13, 14) gemeinsam mit der Trag- und Führungseinrichtung (2t, 22) für den Abtastkopf (24) angeordnet sind und daß der bewegliche Träger (13,14) mit der zweiten Leitspindel (31) in Antriebsverbindung steht.

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