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Bildhauer-Kopiermaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildhauer-Kopiermaschine
mit quer verfahrbarer Werkzeugstation, bei der um eine quer zu ihrer Achse linear
gelagerte Stützwelle schwingend einerseits der seitlich verlagerbare Träger für
die Werkzeuge und den Taster für das Meisterstück und andererseits die Welle für
die Gewichte zum Gewichts- bzw. Momentenausgleich angeordnet sind, wobei Stützwelle,
Werkzeugträger und Gewichtwelle über Schwenkhebel miteinander verbunden sind.
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Mit einer derartigen Maschine ist es möglich, von einem Modell oder
Meisterstück gleichzeitig mehrere Kopien anzufertigen, wodurch zeitraubende Handarbeit
gespart wird. Diese Maschinen, die nach dem verwendeten Werkzeug auch als Nachformfräsmaschinen
bezeichnet werden, weisen eine Werkzeugstation, auch Pantograph genannt, auf, bei
der die jeweils einzeln angetriebenen Fräswerkzeuge über einen Träger starr mit
dem Taster gekoppelt sind und um eine Stützwelle schwingend gelagert sind. Zum Gewichts-bzw.
Momentenausgleich sind besondere Ausgleichsgewichte vorgesehen, so daß sich das
ganze System in einem gewichtsausgeglichenen Zustand bezüglich der Stützwelle befindet.
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Wird der Taster, der den Konturen des Meisterstücks folgt,
seitwärts
bewegt, so werden bei bekannten Kopiermaschinen die Ausgleichsgewichte ebenfalls
seitlich verlagert, wobei die Verlagerungabewegung des Tasters und damit des Werkzeugträgers
wie auch der Ausgleichsgewichte auf einem Kreisbogen erfolgt. Hierftir sind erhebliche
Massen zu beschleunigen und zu verzögern.
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Bei starr auf der Hauptwelle befestigten Gegengewichten, die nur auf
Kreisbogen vertikal bewegt werden, treten bei seitlicher Verlagerung des Werkzeugträgers
Gewichtskomponenten auf, die beetrebt sind, das System in die Normallage zu bewegen.
Die Überwindung dieser Gewichtskomponenten wie auch der Trägheits- bzw.
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Massenkräfte erfordert zusätzliche Kraft bei der Bedienungsperson.
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Um die Bedienung zu erleichtern, d.h. um den erforderlichen Kraftaufwand
für die Bedienungsperson zu vermindern, ist eine Kopiermaschine bekannt geworden
(DE-OS 2.140.025), bei der die Gegengewichte auf einer starr angeordneten Welle
vorgesehen sind.
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Der Werkzeugträger ist über Schwenkhebel gelenkig mit dieser Gewichtwelle
verbunden. Durch diese Anordnung bleiben die Ausgleichsgewichte bei einer seitlichen
Verschwenkung des Werkzeuge trägers an Ort und Stelle, so daß sie also keine Kraftkomponenten
bei der Verlagerungsbewegung des Werkzeugträgers ausüben. Bei der seitlichen Verlagerung
aber, die, wie bereits erwähnt, auf einem Kreisbogen erfolgt, ändert sich der wirksame
Hebelarm zwischen Werkzeugträger und Stützwelle, so daß der Gewichtsausgleich durch
die an Ort und Stelle verbleibenden Ausgleichsgewichte nicht mehr gewährleistet
ist. Um trotzdem einen Gewichts-bzw. Momentenausgleich auch bei Verlagerung des
Werkzeugträgers in horizontaler Richtung herbeizuführen, ist bei der bekannten Maschine
ein zusätzliches Gegengewicht vorgesehen, welches über Gestänge und Zahnsegmente
mit dem einen Schwenkhebel in Verbindung steht. Beim Verlagern des Werkzeugträgers
in horizontaler Richtung wird dabei das zusätzliche Gegengewicht über das Gestänge
usw.
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in Querrichtung verlagert.
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Abgesehen von der Tatsache, daß bei der bekannten Maschine neben
den
eigentlichen Ausgleichsgewichten noch ein zusätzliches Gegengewicht notwendig ist,
ist für die Gestänge-Verbindung eine große Anzahl zusätzlicher Teile und Elemente
notwendig, wodurch die Herstellung der bekannten Maschine nicht nur verteuert wird,
sondern auch deren Störanfälligkeit vergrößert wird. Darüber hinaus ergibt sich
durch die notwendige Vergrößerung der Anzahl der Schwenkstellen für die Bewegung
des zusätzlichen Gegengewichts bei der Lagerung der einzelnen Schwenkhebel und Zahnsegmente
eine zusätzliche Reibung, wodurch sich zum einen die erforderliche handkraft bei
Betätigung des Werkzeugträgers entsprechend erhöht und zum anderen mit entsprechend
größerem Verschleiß zu rechnen ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Bildhauer-Kopiermaschine
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit einem minimalen Aufwand ein
vollkommener Gewichtsausgleichh bei jeder horizontalen oder vertikalen Stellung
des Werkzeugträgers erreicht wird, wobei die bei der Verlagerung des erkzeugträgers
erforderliche Kraft möglichst gering und in jeder Stellung des Werkzeugträgers möglichst
konstant ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der erfindung die im kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei noch in
den weiteren Ansprüchen für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen
beansprucht sind.
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Mit der Erfindung wird also eine Bildhauer-Kopiermaschine geschaffen,
bei der ohne zusätzliches Gegengewicht und ohne zusätzliche komplizierte Gestänge-Verbindungen
ein Gewichts-bzw. Momentenausgleich in jeder Stellung des Werkzeugträgers erreicht
wird. Die von der Bedienungsperson auf den Werkzeugträger bei dessen Verlagerung
aufzubringende Kraft ist gering und weitgehend konstant, das heißt, die Bedienungsperson
muß beim seitlichen Verlagern des Werkzeugträgers keine progressiv
ansteigende
Kraft auf den Werkzeugträger ausüben. Hierdurch wird die Bedienung der erfindungsgemäßen
Maschine wesentlich erleichtert, so daß sich die 3edienungsperson ganz auf das Nachführen
des Tasters an den konturen des Meisterstücks konzentrieren kann.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang
mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Vorderansicht der einen
Seite der Kopiermaschine in abgebrochener schematischer Darstellung, Fig. 2 eine
seitliche Ansicht der Kopiermaschine im Schnitt gemäß Schnittlinie II - II in Fig.
1 und Sig. 3 eine schematische Draufsicht auf die Maschine in abgebrochener verkleinerter
Darstellung.
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Die Werkzeugstation 1 (auch Pantograph genannt) ruht auf dem Gestell
oder Ständer 2. Dieser besteht im wesentlichen aus den durch Verbindungsträger 31
gehaltenen konsolartigen Seitenteilen 3 mit Stützfüßen 32. Auf dem Ständer 2 sind
Längsträger 4 angeordnet, die sich auf Querleisten 5 abstützen. Die Querleisten
5 wiederum ruhen auf Stützelementen 6, die fest mit dem Ständer 2 verbunden sind,
jedoch in Höhenrichtung veränderbar sind, so daß eine exakte Ausrichtung der Längsträger
4 möglich ist. Die Stützelemente 6 können hierbei beispielsweise als Bewegungsschrauben
ausgebildet sein.
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Die Längs träger 4 weisen entsprechend der Anzahl der Fräswerkzeuge
einschließlich des Tasters Spannvorrichtungen 7 auf, in die das Meisterstück sowie
der Werkstoff für die Kopien eingespannt wird. Diese Spannwerkzeuge, beispielsweise
Spannzangen oder dgl., sind drehbar in den Längsträgern 4 gelagert, so daß eine
Rundbearbeitung vorgenommen werden kann.
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usätzlich läßt sich die Maschine mit einem Spanntisch 8 für die Flachbearbeitung
ausrüsten. Auf dem Spanntisch 8 werden sodann das Meisterstück und die Werkstoffe
für die Kopien aufgespannt.
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Die eigentliche Werkzeugstation 1 besteht im wesentlichen aus einer
Stützwelle 9, die jeweils drehbar in seitlich angeordneten Lagerböcken 10 gelagert
ist, wobei diese Lagerböcke 10 wiederum über Linearlager 11 querbeweglich auf Führungsstangen
12 abgestützt sind, die fest mit dem Ständer 2 verbunden sind. Die gesamte Werkzeugstation
1 ist somit in Querrichtung der Maschine längs der Führungsstangen 12 beweglich
gelagert.
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An der Stützwelle 9 sind zwei (gezeigt ist nur einer) Schwenkhebel
13 schwenkbeweglich gelagert, und zwar schwenkbeweglich senkrecht zur Achse der
Stützwelle 9. Diese Schwenkhebel 13 besitzen eine zur Gewichtwelle 14, die die nicht
weiter gezeigten Ausgleichsgewichte trägt, weisende Verlängerung 15.
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An der Gewichtwelle 14 wiederum sind Schwenklaschen 16 senkrecht
zur Achse der Gewichtwelle 14 verschwenkbar gelagert, die schwenkbeweglich bei 17
mit der Verlängerung 15 des Schwenkhebels 13 verbunden sind. Das freie Ende des
Schwenkhebels 13, welches, wie auch das Ende der Verlängerung 15, gabelförmig ausgebildet
ist (Gabeln 18 und 19)1 nimmt den nicht weiter dargestellten Werkzeugträger auf,
an dem die in Fig. 1 lediglich angedeuteten Fräswerkzeuge 20 sowie der mittig vorgesehene
Taster 21 angeordnet sind. Die Gewichtwelle 14 ist in Seitenteilen
22
gelagert, an denen jeweils eine yührungsstange 23 vorgesehen ist, die in die Lagerbohrung
des auf der Stützwelle 9 angeordneten Lagerbocks 24 eingreift. In der Lagerbohrung
des Lagerbocks 24 ist zur leichteren Verlagerbarkeit der Führungsetange 23 ein Linearsälzlager
angeordnet, wie dies auch beim Lagerbock 11 für die ZUhrungsstange 12 der Fall ist.
Die Gewichtwelle 14 ist also über die Iührungsstangen 23 in Querrichtung verlagerbar
gelagert. Anzumerken ist noch, daß auch die Schwenklasche 16 eine Gabel 30 im Bereioh
der Gewichtwelle aufweist.
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Die Wirkungsweise und weitere Merkmale der Kopiermaschine gehen aus
der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf Ring. 3, welche eine Draufsicht in
verkleinerter Darstellung zeigt, hervor. Fig. 3 zeigt deutlich den Werkzeugträger
25 mit den Fräswerkzeugen 20, die Stützwelle 9 sowie die Gewichtwelle 14 mit den
daran befestigten Gewichten 26, die das um die Stützwelle 9 schwingende System im
Gleichgewicht halten. Die Gewichtwelle 14 ist über die Führungsstangen 23, wie bereits
beschrieben, in Querrichtung verschiebbar. Die beiden Schwenkhebel 13 sind schwenkbar
an der Gewichtwelle 9 (Schwenkstelle 27) gelagert. Gleichzeitig stehen sie in gelenkiger
Verbindung (Schwenkstelle 28) mit dem Werkzeugträger 25 und sind bei 17 schwenkbar
mit den Schwenklaschen 16, die wiederum schwenkbeweglich mit der Gewichtwelle 14
bei 29 verbunden sind, verbunden.
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Wird nun der Werkzeugträger 25 in horizontaler Richtung, also seitlich
gemäß Pfeil A verlagert, so erfolgt die Bewegung des Werkzeugträger auf einem Kreisbogen.
Gelangt somit der Werkzeugträger 25 bei einer seitlichen Verschwenkung in die in
Fig. 3 strichpunktiert gezeigte Stellung, so verkürzt sich der Hebelarm a bei gestreckter
Stellung der Schwenkhebel 13 und der Schwenklasche 16 auf den Hebelarm b. Bei feststehender
Gewichtwelle
14 und bei konstant bleibendem Hebelarm c würde somit das ganze System aus dem Gleichgewicht
kommen. Bei der seitlichen Verlagerung und damit Verkürzung des Hebelarms zwischen
Werkzeugträger 25 und Stützwelle 9 wird über den Schwenkhebel 13 und die Schwenklasche
16 eine Querbewegung der Gewichtwelle 14 herbeigeführt, derart, daß sich der Hebelarm
zwischen Gewichtwelle 14 und Stützwelle 9 auf den Wert d verkleinert, wie dies die
strichpunktierte Stellung der Gewichtwelle 14 zeigt. Bei einer seitlichen Verlagerung
des Werkzeugträgers 25 wird also über die Schwenkhebel-Schwenklaschen-Verbindung
zwischen lerkzeugträger 25 und Gewichtwelle 14 eine entsprechende Verkleinerung
des Hebelarms herbeigeführt, so daß das gesamte System im Gewichts-bzw. Momentenausgleich
verbleibt.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß die wirksamen Längen der Verlängerung
15 des Schwenkhebels 13 und die wirksame Länge der Schwenklasche 16, das heißt,
jeweils der Abstand zwischen den Schwenkstellen 17 und 27 einerseits und 17 und
29 andererseits gleich ist, d.h. ein Verhältnis 1:1 eingehalten wird.
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Bei der Verlagerung des Werkzeugträgers 25 in Richtung Pfeil A wird
also die Gewichtwelle 14 mit den Ausgleichsgewichten 26 um einen entsprechend dem
Hebelverhältnis geringeren Betrag in Richtung des Pfeils B verlagert und umgekehrt.
Hierdurch wird bei jeder Stellung des Werkzeugträgers 25 ein automatischer Gewichtsausgleich
des gesamten Systems erreicht. Die von der Bedienungsperson aufzubringenden Kräfte
sind gering, so daß die Arbeit weitgehend ermüdungsfrei ausgeführt werden kann.