DE3517165A1

DE3517165A1 - Nachlauf-steuereinrichtung

Info

Publication number: DE3517165A1
Application number: DE19853517165
Authority: DE
Inventors: Anton Koukal
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-02-18
Filing date: 1985-05-13
Publication date: 1988-01-28

Description

Die Erfindung betrifft eine Nachlauf-Steuereinrich tung für die Bearbeitung eines Werkstückes entlang einer in einer Ebene verlaufenden, abschnittsweise gekrümmten Kontur und mit den weiteren, im Oberbe griff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbe stimmenden Merkmalen.

Nachlauf-Steuereinrichtungen dieser Art haben üblicher weise einen photoelektrischen Tastkopf, mit dem die Kontur einer Zeichnungsvorlage abtastbar ist, deren Verlauf der Soll-Kontur des Werkstückes entspricht, entlang welcher eine Bearbeitung erfolgen soll. Mit für die Orientierung des Tastkopfes charakteristischen Ausgangssignalen einer üblicherweise als Widerstands- Potentiometer ausgebildeten Sensor-Einrichtung werden den Werkstück-Vorschub und den Tastkopf-Vorschub vermittelnde koordinatenantriebe derart angesteuert, daß die Relativbewegungen zwischen Tastkopf und Vor lage bzw. zwischen Werkstück und einem dessen Bear beitung vermittelnden Werkzeug dem Konturverlauf ent sprechen.

Nachteilig an solchen Nachlauf-Steuereinrichtungen ist vor allem, daß nur nach speziell für den Nachlauf- Steuerbetrieb erstellten und präparierten Zeichnungs vorlagen gearbeitet werden kann, deren Erstellung aufwendig ist. Ein "Kopierbetrieb" durch Abtastung einer Schablone oder durch Abtastung einer geeigneten Kontur des Werkstückes selbst ist nicht möglich, da z.B. dessen Rand mittels einer photoelektrischen Ab tasteinrichtung nicht zuverlässig genug erfaßt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Nachlauf- Steuereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der als "Vorlage" für die Nachlauf gesteuerte Bearbeitung eines Werkstück-Rohlings ein fertiges Werkstück selbst oder eine dessen Form ent sprechende Schablone verwendet werden kann.

Des weiteren sollte auch ein Betrieb der Nachlauf- Steuereinrichtung derart möglich sein, daß, jedenfalls dann, wenn das Werkstück keine Material-abhebende Bearbeitung erfährt, dieses selbst abgetastet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merk male gelöst.

Die erfindungsgemäße Nachlauf-Steuereinrichtung ver mittelt eine mechanische Abtastung einer Schablone oder des Werkstückes selbst und eine formgetreue Nach lauf-gesteuerte Bearbeitung des Werkstückes. Die hier zu erforderlichen technischen Maßnahmen sind einfach und billig realisierbar.

Durch die Merkmale des Anspruchs 2 wird eine gleich mäßige Bearbeitung des Werkstückes entlang der Soll- Kontur gewährleistet.

In Verbindung hiermit sind durch die Merkmale der An sprüche 3 und 4 alternative, einfach realisierbare Gestaltungen der Nachlauf-Steuereinrichtung angegeben, durch die, unabhängig vom Verlauf der Kontur, eine konstante Vorschubgeschwindigkeit entlang der Bear beitungsbahn erzielt wird.

Durch die Merkmale des Anspruchs 5 und in weiterer Ausgestaltung durch diejenigen des Anspruchs 6 ist eine Gestaltung des Tastkopfes der erfindungsgemäßen Nachlauf-Steuereinrichtung angegeben, bei der dessen Tastelement, das gemäß Anspruch 7 als Tastrolle aus gebildet sein kann, mit sehr gut konstanter Kraft gegen den Rand einer Schablone bzw. des zu bearbei tenden Werkstückes gedrängt wird. Eine Nachlauf- Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und in spezieller Ausgestaltung mit denjenigen der Ansprüche 9 und 10 hat den Vorteil, daß als Schablone ein fertig bearbeitetes Werkstück verwendet werden kann und eine durch Konturenabtastung dieses Werk stückes erfolgende Nachlauf-gesteuerte Bearbeitung eines weiteren Werkstückes mit höchstmöglicher Form treue erfolgt.

Wenn im Rahmen des Tastkopfes der erfindungsgemäßen Nachlauf-Steuereinrichtung hinreichend leistungsstark ausgelegte Schwenkantriebe vorgesehen werden, kann der Tastkopf selbst als Werkzeug eingesetzt werden, z.B. zur Anbringung von Furnierleisten oder Kunststoff- Umleimern an den Randflächen von Tischplatten, Abdeck platten und dergleichen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 12 ist ihrem grund sätzlichen Aufbau nach und durch die Merkmale des An spruchs 13 mehr in Einzelheiten eine Gestaltung einer erfindungsgemäßen Nachlauf-Steuereinrichtung angegeben, die es ermöglicht, im Rahmen einer Bearbeitungsmaschine mit Polarkoordinaten-Antrieb mit Hilfe nur eines ein zigen Tastkopfes die Arbeitsbewegungen an mehreren Arbeitsstationen zu steuern, an denen Werkstücke ver schiedenen Stufen eines Bearbeitungsprozesses unter worfen sind.

Die in weiterer Ausgestaltung vorgesehene Synchronisier einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 ermög licht dabei eine exakt formgetreue Bearbeitung eines Werkstückes, das erst einmal auf die vorgesehen Soll- Kontur gebracht werden muß.

Durch eine Gestaltung der Nachlauf-Steuereinrichtung gemäß Anspruch 15 können Konturenverläufe mit Krümmungs radien, die nur wenig größer sind als der halbe Durch messer einer Tastrolle des Tastkopfes sicher verfolgt werden.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung spezieller Aus führungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Tastkopf einer erfindungsgemäßen Nachlauf-Steuereinrichtung in vereinfachter, schematischer Schnittdarstellung,

Fig. 2 den Tastkopf gemäß Fig.1 in vereinfachter, schematischer Draufsicht,

Fig. 3a bis 3d vereinfachte, schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen erfindungs gemäßer Nachlauf-Steuereinrichtungen zur Erläuterung möglicher Arten der Nachlauf steuerung und

Fig. 3e den grundsätzlichen Aufbau einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nachlaufsteuer-Einrichtung für eine Be arbeitungsmaschine, an der gleichzeitig mehrere Werkstücke in verschiedenen Stufen eines Bearbeitungsprozesses bearbeitbar sind,

Fig. 3f Einzelheiten einer Bearbeitungsstation der in der Fig. 3e dargestellten Bearbeitungs maschine,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines im Rahmen einer erfindungsgemäßen Nachlauf-Steuer einrichtung einsetzbaren Tastkopfes in einer der Fig.1 entsprechenden Schnittdarstellung,

Fig. 5 eine vorteilhafte Orientierung des Tastkopfes bezüglich der Kanten eines Werkstückes im Ver lauf einer nachlaufgesteuerten Bearbeitung desselben.

In den Fig. 1 und 2, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei, ist durch einen insgesamt mit 10 bezeich neten Tastkopf eine erfindungsgemäße Nachlauf-Steuer einrichtung repräsentiert, die in Verbindung mit einer Bearbeitungsmaschine, die mit dieser Nachlauf-Steuer einrichtung ausgerüstet ist, eine selbsttätige Bearbei tung eines Werkstückes entlang einer vorgegebenen Bahn oder Kontur 11 ermöglicht, welche entweder durch eine Schablone oder durch das Werkstück selbst vorgegeben ist.

Ohne Beschränkung der Allgemeinheit, d.h. lediglich zum Zweck der Erläuterung, sei angenommen, daß diese Kon tur 11 einen in sich geschlossenen Verlauf habe, z. B. den aus den Fig. 3a bis 3d, auf deren Einzelheiten eben falls ausdrücklich verwiesen sei, entnehmbaren, der Grundform nach rechteckigen Verlauf haben möge und durch den Rand einer Schablone 12 markiert sei, deren Form - im Grundriß der Fig. 3a bis 3d gesehen - derjenigen des herzustellenden bzw. zu bearbeitenden Werkstückes 13 entspricht. Dabei ist weiter vorausgesetzt, daß die Längskanten 11′ und 11′′ sowie die Querkanten 11′′′ und 11′′′′ mit glatter Krümmung aneinander anschließen.

Bei einer Nachlauf-gesteuerten Bearbeitung eines Werk stückes 13 besteht die Funktion des Tastkopfes 10 darin, die Orientierung der Kontur 11 der Schablone 12 bezüg lich einer vorgegebenen Bezugsrichtung zu erfassen und die Vorschub-Antriebe, mittels derer die Schablone 12 und/oder das Werkstück 13 relativ zum Tastkopf 10 bewegt werden, so zu steuern, daß die Bewegungsrichtung der Schablone 12 bzw. des Werkstückes 13 erfaßten Richtung erfolgt. Dieses Prinzip der Nachlauf-Steuerung ist all gemein bekannt, z.B. durch photoelektrische Nachlauf- Steuereinrichtungen, die mit photoelektrischer Abtastung einer Zeichnungsvorlage arbeiten, wobei insoweit auf vielfältige Patent- und Fachliteratur verwiesen werden kann.

In der durch die Fig. 3a veranschaulichten Art der Reali sierung einer Nachlauf-Steuerung ist im Rahmen einer Be arbeitungsmaschine ein "festststehender" Tastkopf 10 vor gesehen, relativ zu welchem die Schablone 12 in zwei zueinander senkrechten Koordinatenrichtungen - der X- und der Y-Koordinatenrichtung, die in der Fig. 3a durch die Pfeile 14 und 10 repräsentiert sind, hin- und her verschiebbar antreibbar ist, wobei das Werkstück 13 mit der Schablone 12 derart bewegungsgekoppelt ist, daß Werkstück und Schablone dieselben Bewegungen ausführen und die Relativbewegungen des Werkstückes bezüglich eines zu seiner Bearbeitung vorgesehenen Werkzeuges 17 in der selben Weise erfolgen wie die Bewegungen der Schablone 12 relativ zum Tastkopf 10. Hierzu sind die Schablone 12 und das Werkstück 13 in der Regel auf einem Koordinatenwagen angeordnet, dessen X- und Y-Koordinatenantriebe durch Steuer-Ausgangssignale des Tastkopfes 10 derart ansteuer bar sind, daß die aus der Überlagerung der X- und Y-Vorschub bewegungen resultierende Bewegung der Schablone 12 bzw. des Werkstückes 13 in der durch den Tastkopf 10 erfaßten Richtung erfolgt.

Der in den Fig. 1 und 2 seinem grundsätzlichen Aufbau nach dargestellte Tastkopf 10 hat ein drehfest angeordnetes Gehäuseteil 18, durch dessen senkrecht zur Ebene der als plattenförmig angenommenen Schablone 12 verlaufende Längs mittelebene 19 die Bezugsrichtung vorgegeben sei, bezüg lich derer der Tastkopf 10 die Orientierung der Schablonen kontur 11 erfasse.

Zur Abtastung der Schablonenkontur 11 ist der Tastkopf 10 mit einem um eine gehäusefeste Achse 21 drehbaren, insge samt mit 22 bezeichneten Tastelement versehen, das sich, in Vorschubrichtung der Schablone 12 bzw. des Werkstückes 13, gesehen, in einem Abstand d von der Drehachse 21 des Tast kopfes 10 an der Schablone 12 abstützt.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 umfaßt dieses Tastelement 22 eine gegen den die Kontur 11 markierenden Rand der Schablone gedrängte und mit diesem mit einer Mindestkraft in Anlage gehaltene Tastrolle 23, die um eine Achse 24 frei drehbar ist, die im Abstand d von der Dreh- bzw. Schwenkachse 21 des Tastelementes an geordnet ist. Diese Tastrolle 23 ist an den parallelen Backen 26 und 27 eines im wesentlichen U-förmigen Lager stückes 28 gelagert, das seinerseits in der am besten aus der Fig. 1 ersichtlichen Anordnung mittels einer Welle 29 an im Abstand übereinander angeordneten Lagerbacken 31 und 32 des verdrehfest angeordneten Gehäuseteils 18 des Tast kopfes 10 gelagert ist. Auf der Welle 29 des Tastelements 22 sitzt drehfest ein Zahnrad 33, mit dem das Abtriebs- Ritzel 34 eines elektrischen Schwenk-Antriebsmotors 36 kämmt, der, elektronisch geregelt, ein begrenztes Aus gangs-Drehmoment erzeugt und dadurch die Tastrolle 23 des Tastelementes 22 mit einer entsprechend begrenzten Kraft in Richtung des Pfeils 37 der Fig. 2 gegen den die Kontur 11 markierenden Rand der Schablone 12 drängt und mit diesem in Anlage hält.

Als Sensor-Einrichtung, mittels derer die Orientierung des Tastelements 22 bezüglich der Referenzebene - der Längsmittelebene 19 des drehfest angeordneten Tastkopf- Gehäuseteils 18 - erfaßt wird, ist ein Sinus-Cosinus- Potentiometer 38 für sich bekannter Bauart und Funktion vorgesehen, das an separaten Ausgängen 39 und 41 je ein Spannungs-Ausgangssignal erzeugt, die nach Polarität und Pegel dem Sinus bzw. dem Cosinus des Winkels proportional sind, den die Orientierung des Tastelementes 22 mit der gehäusefesten Bezugsebene 19 einschließt, wobei als Orientierung des Tastelementes 22 die Richtung derjenigen Ebene 42 gewählt ist, die durch die Schwenkachse 21 des Tastelementes und die Drehachse 24 der Tastrolle 23 definiert ist.

Die an den Ausgängen 38 und 41 des Sinus-Cosinus-Potentio meters erzeugten, für die Orientierung des Tastelementes 22 charakteristischen und mit dieser jeweils eindeutig korrelierten Ausgangssignale werden - nicht dargestellten - Proportionalverstärkern zugeleitet, mit deren, ihrer seits dem Sinus und dem Cosinus des Orientierungswinkels proportionalen Ausgangssignalen die X- und Y-Antriebs motore des der Einfachheithalber nicht dargestellten Koordi natenantriebes angesteuert werden, derart, daß die Schablone 12 und/oder das Werkstück 13 in X- und Y- Richtung mit Vorschubgeschwindigkeiten bewegt werden, die den genannten Winkelfunktions-Ausgangssignalen proportional sind. Hierdurch wird erreicht, daß die Orientierung der aus den X- und Y-Vorschubkomponenten resultierenden Bahnbewegungen der Schablone 12 und/oder des Werkstückes 13 - abgesehen von einem durch den Ab stand d der Drehachse 24 der Tastrolle 23 von der Schwenkachse 21 des Tastelementes 22 bedingten Nach- oder Vorlauf-Fehler - stets mit der Orientierung des Tastelementes 22 des Tastkopfes 10 übereinstimmt.

Ein typischer Bearbeitungszyklus eines Werkstückes 13 in der durch die Fig. 3a veranschaulichten Art der Nach lauf-Steuerung mit Hilfe des Tastkopfes kann wie folgt ablaufen, wobei angenommen sei, daß der Rand des Werk stückes mit Hilfe eines rotierenden Fräsers 43 ent sprechend dem Verlauf der Kontur 11 der Schablone 12 gefräst werden soll:

Vor Beginn der nachlaufgesteuerten Bearbeitung soll das Tastelement 22 die gestrichelt eingezeichnete Position einnehmen, in der es um 45° gegen die Bezugs ebene 19 orientiert ist. Die Schablone 12, die mit dem Werkstück 13 gemeinsam bewegt wird, was durch eine starre Verbindung 44 zwischen der Schablone 12 und dem Werk stück 13 veranschaulicht ist, wird zunächst in der durch den Pfeil 14 markierten X-Richtung auf den Tastkopf 10 zu bewegt, wobei sie mit einem Abschnitt ihrer Querkante 11′′′, der parallel zur Bezugsebene 19 verlaufen möge, auf die Tastrolle 23 aufläuft. Diese Position der Schab lone 12 und des Werkstückes 13 sind jeweils gestrichelt eingezeichnet. Sobald das Tastelement 22 durch das Auf laufen der Schablone mehr in Richtung auf seine Grund position geschwenkt wird, in der seine Orientierung mit derjenigen der Bezugsebene 19 übereinstimmt, wird die Vorschubbewegung der Schablone 12 und des Werk stückes 13 verlangsamt, und es wird der Antrieb des Fräsers 43 eingeschaltet, der sich in dieser Situation in einem Abstand von der zu bearbeitenden Querkante des Werkstückes 13 befindet. Noch bevor das Tastelement 22 seine Grundposition erreicht hat, gelangt der Fräser 43 in Eingriff mit dem Werkstück 13. Sobald das Tastelement 22 seine mit der Richtung der Bezugsebene 18 überein stimmende Orientierung erreicht hat - diese Position ist in ausgezogenen Linien dargestellt - wird von Zustell-Betrieb auf Nachlauf-Steuerbetrieb umgeschaltet, d.h. die für die Konturverfolgung und den Arbeitsvor schub vorgesehenen Koordinatenantriebe werden jetzt mit den Ausgangssignalen des Sinus-Cosinus-Potentiometers 38 in der bereits erläuterten Weise angesteuert, mit der Folge, daß sich nunmehr Schablone 12 und Werkstück 13 in Richtung des Pfeils 16 in Y-Richtung bewegen. Gelangt hierauf die Tastrolle in den Bereich der Krümmung 46 in dem gemäß Fig. 3a rechten, unteren Eckbereich der Schablone, so schwenkt das Tastelement 22 unter dem Einfluß des durch den Schwenkantriebsmotor 36 ausge übten Drehmoments - in der Darstellung der Fig. 3a im Uhrzeigersinn - aus, mit der Folge, daß - gesteuert durch die Ausgangssignale des Sinus-Cosinus-Potentiometers 38 die Vorschubgeschwindigkeit in Y-Richtung 16 zunehmend verlangsamt und dafür wieder die Vorschubgeschwindigkeit in X-Richtung 14 erhöht wird, bis schließlich nach dem Umfahren des gekrümmten Bereiches 46 das Tastelement 22 in Richtung der unteren Längskante 11′′ orientiert ist und Schablone 12 und Werkstücke 13 sich gemäß Fig. 3a nach rechts bewegen. Der entsprechende Vorgang wieder holt sich, wenn das Tastelement 22 den gemäß Fig. 3a linken unteren Eckbereich 47 umfährt, wonach, sobald sich das Tastelement 22 parallel zur linken Querkante 11′′′′ orientiert hat, die Vorschubbewegung der Schablone 12 und des Werkstückes 13 in -Y-Richtung erfolgt, wie durch den Pfeil 16′ angedeutet. Danach umfährt das Tastelement 22 den linken oberen Eckbe reich 48′ der Schablone, wonach die Vorschubbewegung von Schablone 12 und Werkstück 13 in der -X-Richtung 14′ erfolgt. Schließlich gelangt das Tastelement 22 nach dem Umfahren des rechten oberen Eckbereiches 48, worauf wieder die Vorschub-Bewegung in der durch den Pfeil 16 repräsentierten Y-Richtung erfolgt, wieder in seine in ausgezogenen Linien dargestellte Ausgangs position, in der die Bearbeitung eingesetzt hat und nunmehr, nachdem die geschlossene Kontur 11 durchlaufen ist, der Bearbeitungszyklus abgeschlossen ist.

Eine dem Erfindungsgedanken unterfallende Nachlauf- Steuereinrichtung mit einem Tastkopf 10 kann, im Unter schied zu der anhand der Fig. 3a erläuterten Nachlauf- Steuereinrichtung, bei der die Schablone 12 und ggf. das Werkstück 13 relativ zum Tastkopf 10 bzw. zum Werk zeug 17 bewegt werden, auch in der Weise realisiert sein, daß der Tastkopf 10 und der Werkzeugkopf mit dem Werk zeug 17 relativ zu der Schablone 12 bzw. zum Werkstück 13 bewegt werden, wie durch die Fig. 3b schematisch ange deutet. In einem solchen Falle sind der Tastkopf 10 und der das Werkzeug 17 tragende Maschinenkopf an einem gemeinsamen Koordinatenwagen mit X- und Y-Koordinaten Antrieben angeordnet, die mittels der Ausgangssignale des Sinus-Cosinus-Potentiometers 38 in genau derselben Weise gesteuert sind, wie vorstehend anhand der Fig. 3a erläutert, die Koordinaten-Antriebe für die Schablone 12 bzw. das Werkstück 13. Der Vorteil einer Nachlauf- Steuereinrichtung, die nach dem durch die Fig. 3b ver anschaulichten Prinzip arbeitet, besteht darin, daß die X- und Y-Führungslängen für die in diesen Koordi natenrichtungen bewegbaren Tast- und Maschinenköpfe nur geringfügig größer sein müssen als die in diesen Richtungen gemessenen Ausdehnungen der Schablone 12 und/oder des Werkstückes 13, während im Falle der Fig. 3a diese entsprechenden Führungslängen in praxi doppelt so groß sein müssen.

Es ist auch, wie z.B. durch die Fig. 3c schematisch dar gestellt, möglich, die Nachlauf-Steuereinrichtung so aus zubilden, daß die Schablone 12 - und ggf. das Werk stück 13 - gemeinsam in der einen Koordinatenrichtung, z.B. der Y-Koordinatenrichtung 16 hin und her verschieb bar angetrieben sind, während der Tastkopf 10 und ggf. mit diesem zusammen der das Werkzeug 17 tragende Maschinenkopf gemeinsam in der dazu senkrechten Koordi natenrichtung, beim gewählten Erläuterungsbeispiel der X-Koordinatenrichtung 14 hin und her verschiebbar an getrieben sind. In einem solchen Falle wird mit dem einen Ausgangssignal des Sinus-Cosinus-Potentiometers 38 des Tastkopfes 10 die Y-Vorschub-Bewegung der Schab lone 12 und ggf. des Werkstückes 13 gesteuert, während mit dem anderen Ausgangssignal des Sinus-Cosinus- Potentiometers 38 der X-Vorschub des Tastkopfes 10 selbst und des mit diesem mit angetriebenen Werkzeug kopfes gesteuert wird.

Bei der durch die Fig. 3d veranschaulichten Art der Nach laufsteuerung werden die zur Abtastung der Schablonen kontur 11 mittels des Tastkopfes 10 bzw. zur Bearbei tung des Werkstückes 13 mittels des Werkzeuges 17 er forderlichen Relativbewegungen aus der Überlagerung von Bewegungen der Schablone 11 bzw. des Werkstückes 13 mit Bewegungen des Tastkopfes 10 bzw. des Werkzeuges 17 erzielt. Die dafür erforderliche Koordinaten-Antriebs vorrichtung, deren Einzelheiten der Einfachheit halber nicht dargestellt sind, aus der Analogie zu der anhand der Fig. 3c erläuterten Art der Nachlauf-Steuerung für den Fachmann jedoch ohne weiteres realisiertbar sind, ist hier als Polar-Koordinaten-Antrieb ausgebildet, bei dem die Schablone 12 sowie das Werkstück 13 synchron rotierend antreibbar sind und der Tastkopf 10 und zu sammen mit diesem der das Werkzeug 17 tragende Maschinen kopf in radialer Richtung, d.h. entlang einer jeweils zu der Drehachse 51 bzw. 52 der Schablone 12 bzw. des Werkstückes 13 hin gerichteten Geraden, wie durch die Pfeile 53 und 54 veranschaulicht, gemeinsam hin und her verschiebbar antreibbar sind. Für die Verschiebung des Tastkopfes 10 und des Werkzeuges 17 kann in diesem Falle ein gemeinsamer Antrieb, z.B. ein insgesamt mit 56 bezeichneter Zahnstangenantrieb vorgesehen sein; auch für den synchron-rotierenden Antrieb der Schablone 12 und des Werkstückes 13 kann eine einzige, z.B. als Zahn riemen- oder Kettentrieb ausgebildete, lediglich schematisch angedeutete Antriebsvorrichtung 57 vorgesehen sein. Es versteht sich, daß der rotierende Antrieb der Schablone 12 und des Werkstückes 13 auch unter Verwendung von Zahnrad getrieben, mittels derer die Schablone 12 und das Werk stück 13 mit einem Antriebsmotor gekoppelt sind, realisiert sein kann.

Um zu erreichen, daß die Kontur 11 der Schablone 12 bzw. die Bearbeitung des Werkstückes 13 entlang seiner der Kontur 11 der Schablone 12 entsprechenden "Soll-Kontur" mit einer konstanten Bahngeschwindigkeit erfolgt, ist eine den radialen Abstand des Tastkopfes 10 von der Drehachse 51 der Schablone 12 erfassende Positions- Erkennungseinrichtung 58 vorgesehen, die ein Ausgangssignal erzeugt, das ein Maß für den radialen Abstand r des Tast kopfes 10 von der Drehachse 51 der Schablone 12 bzw. des Werkzeuges 17 von der Drehachse 52 des Werkstückes 13 ist, der, entsprechend der Kontur der Schablone 12 bzw. des Werkstückes 13, zwischen einem maximalen Wert r _max und einem minimalen Wert r _min variieren kann. Die nachlaufgesteuerte Bearbeitung des Werkstückes 13 wird in einer Position des Tastkopfes und damit auch des Werkzeuges eingeleitet, die einem definierten Wert r _i des Abstandes des Tastkopfes 10 von der Drehachse 51 der Schablone 12 entspricht.

Die in der Fig. 3d lediglich schematisch angedeutete Positions-Erkennungseinrichtung 58 wird im folgenden, der Einfachheit halber, lediglich anhand ihrer Funktion erläutert, bei deren Kenntnis ein Fachmann diese Positions-Erkennungseinrichtung 58 in vielfältiger Weise realisieren kann:.

die Positions-Erkennungseinrichtung 58 erzeugt in jeder Position des Tastkopfes 10 - bzw. des Werkzeuges 17 - ein Ausgangssignal, das dem Abstand r des Tastkopfes 10 von der Drehachse 51 der Schablone 12 direkt proportional ist. Dieses Ausgangssignal wird einer - der Einfachheit halber nicht dargestellten - Dividierstufe zugeleitet, die ein Ausgangssignal erzeugt, das dem Reziprok wert des Abstandes r des Tastkopfes 10 von der Dreh achse 51 der Schablone 12 proportional ist. Mit dem Ausgangssignal dieser Dividierstufe wird eine - eben falls nicht dargestellt - Treiberstufe angesteuert, die eine zum Ausgangssignal der Dividierstufe proportionale Versorgungsspannung für den Antriebsmotor erzeugt, der den rotierenden Antrieb der Schablone 12 und ggf. des Werkstückes 13 vermittelt, wobei der Antriebsmotor so ausgebildet ist, daß seine Drehzahl der von der Treiber stufe erzeugten Ausgangsspannung proportional ist. Durch diese Ansteuerung des Rotations-Antriebsmotors mittels der Positions-Erkennungseinrichtung 58 wird erreicht, daß das Produkt ω×r der Winkelgeschwindigkeit, mit der sich die Schablone 12 dreht, und des Abstandes r des Tastkopfes 10 von der Drehachse 51 der Schablone 12, mithin die Bahngeschwindigkeit, mit der die Abtastung der Kontur 11 der Schablone 12 bzw. die Bearbeitung des Werkstückes 13 entlang der entsprechenden Kontur erfolgen, konstant bleibt.

Wenn das Werkstück schon eine Form hat, die derjenigen, welche durch die nachlaufgesteuerte Bearbeitung erzielt werden soll, geometrisch ähnlich ist, dann kann das Werk stück selbst als "Schablone" verwendet werden. Eine solche Möglichkeit ist z.B. dann gegeben, wenn vom Rand des Werkstückes jeweils nur eine Schicht bestimmter, geringer Dicke abgetragen - abgeschliffen oder abge fräst - werden soll, oder wenn z.B. auf die Stirnkante des Werkstückes eine Furnierleiste oder ein Kunststoff streifen aufgeklebt werden sollen, oder wenn z.B. an der Oberseite einer Platte mit zu derem Rand parallelem Verlauf eine Rille eingefräst werden soll oder einer erhabenen Rippe, die parallel zum Rand des Werkstückes verläuft, eine bestimmte Profilierung erteilt werden soll. Der Tastkopf 10 und ein das Werkzeug tragender Maschinenkopf bilden dann eine einzige Bau- und Funktionseinheit. Soweit diese ein rotierend ange triebenes Werkzeug umfaßt, ist dieses dann zweckmäßiger weise so angeordnet, daß seine Drehachse mit der Schwenk achse 21 des Tastkopfes zusammenfällt.

Soweit eine abtragende Bearbeitung des Werkstückes er folgt, ist es notwendig, daß das Werkzeug, in Vorschub richtung gesehen, "hinter" dem Tastelement 22 bzw. der Abtastrolle 23 angeordnet ist, d.h. die Abtastung "vor" der Bearbeitung erfolgt.

Soweit bei einer Bearbeitung des Werkstückes keine Materialabtragung erfolgt, die zu Änderungen der Aus dehnungen des Werkstückes in X- und Y-Richtung bzw. in radialer Richtung führen, kann das Werkzeug, in Vorschubrichtung des Tast- bzw. des Werkzeugkopfes gesehen, auch "vor" dem Tastelement 22, 23 angeordnet sein.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung der erfindungsge mäßen Nachlauf-Steuereinrichtung mit elektromechanischem Tastkopf 10, bei der die Tastrolle 23 unmittelbar als Bearbeitungswerkstück ausgenutzt werden kann, ist das Ankleben einer Furnierleiste oder einer Kunststoff- Schutzleiste an eine abschnittsweise gekrümmt verlaufende Randkante einer Platte, z.B. einer Tisch- oder Abdeck platte; hierzu ist es lediglich erforderlich, den Schwenk antriebsmotor 36 des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Tastkopfes 10 so auszulegen, daß er ein für das Anpressen der Leiste an den Plattenrand genügend großes Drehmoment entfalten kann. Das zum Ankleben erforderliche Klebemittel kann entweder in einem gesonderten Arbeitsgang auf den Plattenrand aufgebracht werden oder gleichsam in einem Arbeitsgang mit dem Anpressen der Leiste, unmittelbar bevor diese durch die Tastrolle 23 an das Werkstück ange drückt wird. Zweckgerechte Gestaltungen einer Zustell vorrichtung, mittels derer eine Fournier- bzw. Kunststoff- Schutzleiste an das Werkstück herangeführt werden kann und ggf. einer Einrichtung, mit der, bevor die jeweilige Leiste an das Werkstück angedrückt wird, Klebemittel auf das Werkstück aufbringbar ist, sind dem Fachmann bei Kenntnis der diesbezüglichen Problemstellung ohne weiteres möglich.

Die genannten Arbeitsvorgänge können auch an separaten Bearbeitungsstationen eines sog. Rundschalttisches durch geführt werden, auf dem mehrere Werkstücke gleicher oder verschiedener Kontur in nacheinander durchgeführten Arbeitsgängen mit Klebemittel beschichtet und an schließend die Leisten an die zu beschichtenden Rand kanten angedrückt werden. Die Steuerung der Winkelge schwindigkeit des Rundschalttisches während der Bear beitung erfolgt dabei zweckmäßigerweise in der anhand der Fig. 3d erläuterten Art.

Die Fig. 3e, auf deren Einzelheiten nunmehr verwiesen sei, zeigt eine mit einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Nachlauf-Steuereinrichtung ausge rüstete, insgesamt mit 70 bezeichnete Bearbeitungs maschine, bei der an drei verschiedenen Bearbeitungs stationen 71, 72 und 73 verschiedene, nacheinander durch zuführende Bearbeitungsschritte an Werkstücken 13′, 13′′ und 13′′′ durchführbar sind.

Diese Werkstücke sind auf einem rotierend antreibbaren Drehtisch 74 in einer bezüglich der zentralen Drehachse 76 dieses Drehtisches drehsymmetrischen Anordnung gehal ten. Als "viertes" Werkstück 13′′′′ ist an einer Be schickungsstation der Bearbeitungsmaschine 70 ein Rohling zuführbar bzw. das an der End-Bearbeitungsstation 72 fertig bearbeitete Werkstück 13′′′ entnehmbar. An der Bearbeitungsstation 71 wird der für das Werkstück 13′ vorgesehene Konturenverlauf gefräst, wobei die Bearbeitung entlang einer zur Erläuterung willkürlich gewählten, etwa wellenförmigen Kontur 11′ erfolgt, die sich zwischen den freien Ecken 77 und 78 des Werkstückes 11′ erstreckt. An der zweiten Bearbeitungsstation 72 wird die ge schwungene Stirnkante des als plattenförmig vorausge Setzten Werkstückes 13′′, das zuvor an der Station 71 der fräsenden Bearbeitung ausgesetzt war, mit einem streifenförmigen Umleimer 79 versehen, der mittels der als Andruckrolle ausgenutzten Tastrolle 23 eines Tast elementes 22 der vorstehend schon erläuterten Art an die gefräste Stirnkante gedrückt wird, wobei der Umleimer 79 entweder zuvor schon mit einer Klebeschicht versehen worden sein kann oder Klebemittel im Verlauf dieses Be arbeitungsvorganges mittels einer nicht dargestellten Spende-Einrichtung auf die gefräste Stirnkante des Werk stückes 13′ bzw. 13′′ aufgebracht worden sein kann.

An der dritten Bearbeitungsstation 73 wird das mit dem Umleimer 79 versehene Werkstück 13′′′ "besäumt", das heißt es werden nach oben und unten überstehende Randstreifen des Umleimers 79 entfernt, z.B. mittels eines Fräsers oder eines Schneidwerkzeugs.

Eine die Kontur der bzw. des bearbeitenden Werkstücke(s) erfassendes Tastelement 22 ist nur an der zum Aufbringen des Umleimers 79 ausgenutzten Bearbeitungsstation 72 vorgesehen. Durch die mittels des Tastelementes 22, das mit dem anhand der Fig. 1 und 2 oder auch mit dem an hand der Fig. 4 noch zu erläuternden Aufbau realisiert sein kann, gesteuerten radialen Vorschubbewegungen des Bearbeitungskopfes 72′ der Bearbeitungsstation 72 werden auch die radialen Vorschub- bzw. Rückzugsbewegungen der Bearbeitungsköpfe 71′ bzw. 73′ der Bearbeitungsstationen 71 bzw. 73 gesteuert, und zwar mittels einer mechanischen Synchronisiereinrichtung, deren Aufbau und Funktion nun mehr im einzelnen erläutert wird:
die Steuerung der Arbeitsbewegungen erfolgt hier mittels eines Polar-Koordinatenantriebes, wobei die Verfolgung der Kontur 11′ aus einer Überlagerung der Rotation des Dreh tisches 74 mit radialen Bewegungen der Bearbeitungsköpfe 71′, 72′ und 73′ erzielt wird. Dabei erfolgt die Steuerung der rotatorischen und radialen Bewegungen des Drehtisches 74 bzw. der Bearbeitungsköpfe 71′, 72′ und 73′ zweckmäßiger weise wieder so, daß das Produkt r×ω konstant ist, wenn mit ω die Winkelgeschwindigkeit des Drehtisches und mit r der radiale Abstand des jeweiligen Bearbeitungswerk zeuges von der Drehachse 76 des Drehtisches 74 bezeichnet sind. Der Antrieb der Bearbeitungsköpfe 71′, 72′ und 73′ erfolgt mit Zahnstangentrieben, wobei mit jedem Bear beitungskopf 71′, 72′ bzw. 73′ eine Zahnstange 81 bzw. 82 bzw. 83 fest verbunden ist, die in der aus der Fig. 3e ersichtlichen Anordnung mit einem einzigen zen tralen Antriebsritzel 84 kämmen, das mittels eines nicht dargestellten Antriebsmotors antreibbar ist. Da durch wird erreicht, daß die drei Bearbeitungsköpfe 71′, 72′ und 73′ jeweils dieselben Bewegungen ausführen.

Beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel, sind die Bearbeitungsstationen 71, 72 und 73, in Umfangsrich tung des Drehtisches 74 gesehen, um jeweils 90° ver setzt angeordnet. Es versteht sich jedoch, daß bei der gewählten Art des Synchronantriebes die Bearbeitungs stationen 71, 72 und 73 grundsätzlich in beliebigen Winkelabständen voneinander angeordnet sein können.

Um sicherzustellen, daß die an der Fräs-Bearbeitungs station 71 gefräste Kontur 11′ dem mittels des Tast elements 22 erfaßten Konturenverlauf des Werkstückes 13′′ entspricht und sich dieser Konturenverlauf im Zuge einer Vielzahl nacheinander folgender Bearbeitungen nicht ändert, sind beim dargestellten, speziellen Ausführungs beispiel die folgenden konstruktiven Maßnahmen getroffen:
der Durchmesser des Fräsers 87 ist um den doppelten Wert der Dicke des Umleimers 79 größer als der Durchmesser der Tastrolle 23. Des weiteren ist der Fräser in der selben Weise wie die Tastrolle 23 schwenkbar an dem Bearbeitungskopf 71′ gelagert, wobei der Abstand der Drehachse 88 des Fräsers 87 von der Schwenkachse 89 dem Vorlaufabstand d entspricht, in welchem die Achse 24 der Tastrolle 23 von der Drehachse 21 des Tastkopfes 10 der Bearbeitungsstation 72 angeordnet ist.

Des weiteren ist eine Zahnstangentrieb-Anordnung vorge sehen, durch die eine formschlüssige Kupplung der Schwenkbewegungen des Tastelementes 22 um die Dreh achse 21 des Tastkopfes 10 mit entsprechenden Schwenk bewegungen des Fräsers 87 um die Achse 89 des Bearbei tungskopfes 71′ im Sinne einer 1/1-Übersetzung erzielt wird.

Diese Zahnstangentrieb-Anordnung umfaßt eine erste Zahn stange 91, die mit dem aus der Fig. 3e ersichtlichen, parallelen Verlauf zu der die Drehachse 21 des Tast kopfes und die Drehachse 76 des Drehtisches 74 um fassenden Ebene verschiebbar an dem Bearbeitungskopf 72′ geführt ist. Diese Zahnstange ist mittels eines mit dem Tastkopf 10 fest verbundenen und sich mit diesem drehenden Zahnkranz 92 einerseits und andererseits mit einem um die zentrale Achse 76 des Drehtisches 74 frei drehbar gelager ten Ritzel 93 in kämmendem Eingriff. Diese erste Zahn stange 91 wird, gesehen in Richtung der zentralen Achse 76 des Drehtisches 74 in einem geringen vertikalen Abstand von einer zweiten Zahnstange 94 überquert, die ihrerseits mit parallelem oder annähernd parallelem Verlauf zu der die Achse 89 der Schwenkbewegungen des Fräsers 87 und die Drehachse 76 des Drehtisches 74 enthaltenden Ebene an dem Bearbeitungskopf 71′ verschiebbar geführt ist und dort mit einem Zahnkranz 96 kämmt, dessen Ausbildung nach Durchmesser und Zahnteilung dem Zahnkranz 92 ent spricht, wobei dieser Zahnkranz 96 koaxial bezüglich der Schwenkachse 89 des Fräsers 87 angeordnet und mit der insgesamt mit 97 bezeichneten Fräskopfeinheit drehfest verbunden ist. Diese zur Synchronisierung der Schwenk bewegungen des Fräsers 87 mit denen der Tastrolle 23 vorgesehene Zahnstangentrieb-Anordnung 91, 92, 93, 94, 96 bewirkt, daß der Fräser 97 genau dieselben Schwenkbe wegungen senkrecht zur Kontur 11′ des jeweiligen Werk stückes 13′ bzw. 13′′ bzw. 13′′′ ausführt wie die von der Tastrolle 23 ausgeführten Schwenkbewegungen um die Achse 21 des Tastkopfes 10.

Auch der Fräser 98 der Besäumungsstation 73 ist in einem "Vorlaufabstand" d von einer kopffesten Achse 21′ schwenkbar angeordnet. Eine der Zahnstangentrieb- Anordnung 91, 92, 93, 94, 96 entsprechende Einrichtung zur Synchronisierung der Fräser-Schwenkbewegungen mit den Bewegungen des Tastelementes 23 ist jedoch nicht erfor derlich, wenn der Fräser, wie im einzelnen aus der Fig. 3f, auf deren diesbezügliche Einzelheiten verwiesen sei, mit einer freilaufenden Stützrolle 99 versehen ist, die sich an der Außenfläche des Umleimers 79 abstützt, wobei die schwenkbare Fräskopfeinheit 97 z.B. durch die Wirkung einer nicht dargestellten, vorgespannten Druck feder in Anlage mit dem Werkstück gedrängt wird. Die für die genaue Bearbeitung des Werkstückes 13′′′ erforder liche Anlage des Fräsers 98 am Werkstück kann auch, die in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 geschildert, mit Hilfe eines Elektromotors erzielt werden, der ein begrenztes Drehmoment auf die Fräsereinheit 97 ausübt.

Einen Antrieb des Drehtisches im Gegenuhrzeigersinn, d.h. in Richtung des Pfeils 99 der Fig. 3e vorausgesetzt, beginnt der Fräser 87 die Bearbeitung des Werkstückes 13′ an der Ecke 77. Um sicherzustellen, daß am Bearbeitungs beginn der Fräser 87 eine genau der Soll-Position ent sprechende Position hat, sind die Werkstücke 13′, 13′′, 13′′′ und 13′′′′ durch Zwischenstücke 101 gegeneinander abgesetzt, deren Außenkonturen 102 glatt an den Konturen verlauf 11′ im Bereich der Ecke 77 anschließen. Diese Zwischenstücke 101 haben - unterhalb der als platten förmig vorausgesetzten Werkstücke 13′, 13′′, 13′′′ und 13′′′′ eine außerhalb des Arbeitsbereiches des Fräsers 87 bzw. des Fräsers 98 der Bearbeitungsstationen 71 bzw. 73 angeordnete Stützfläche 103, an der sich die Stütz rolle 23 des Tastkopfes 10, 22 mit einem unteren Ab schnitt abstützt, wodurch sichergestellt wird, daß der Fräser 87 am Beginn der Werkstückbearbeitung auf den vorgesehenen Soll-Abstand von der Drehachse 76 des Drehtisches 74 "gesetzt" wird. Dadurch wird gewähr leistet, daß sich in praxi kaum vermeidbare, gering fügige Abweichungen der Bahnbewegungen des Fräsers 87 von denjenigen der Tastrolle 23 des Tastkopfes 10, 22 nicht dahingehend auswirken können, daß eine im Verlauf der Be arbeitung zahlreicher Werkstücke ansonsten mögliche Aufsummation von Maßfehlern eintreten kann.

Um die Zahnstangen 81, 82 und 83 in kämmendem Eingriff mit dem zentralen Antriebsritzel 84 zu halten, sind oberhalb des Drehtisches an einem nicht dargestellten Maschinenelement drehbar gelagerte Andruckrollen 104 und 106 vorgesehen. Eine weitere funktionsentsprechende Andruckrolle 107 ist vorgesehen, um die beiden Zahn stangen 91 und 94 der zur Synchronisation der Schwenk bewegungen des Fräsers 87 und der Tastrolle 23 vorge sehenen Zahnstangen-Triebe in kämmendem Eingriff mit dem freilaufenden Ritzel 93 zu halten.

Die erfindungsgemäße Nachlauf-Steuereinrichtung mit elektromechanischem Tastkopf 10 bietet für sämtliche, anhand der Fig. 3a bis 3e erläuterten Arten der Nach lauf-Steuerung die vorteilhafte Möglichkeit, Nach oder Vorlauf-Fehler, die daraus resultieren können daß die Abtastung der Schablonen bzw. Werkstückkontur und die Bearbeitung des Werkstückes nicht an genau derselben Stelle erfolgen, dadurch zu vermeiden, daß die Bewegungen des Tastelementes 22, 23 und des Werk zeuges 17 derart miteinander gekoppelt sind, daß das Werkzeug 17 bezüglich des Werkstückes 13 genau dieselben Bewegungen ausführt wie die Tastrolle 23 bezüglich der Schablone 12. Eine einfache technische Realisierung dieser Maßnahme kann darin bestehen, daß das schwenkbar antreibbare Element 22 des Tastkopfes und ein drehbar angeordnetes Teil des Maschinenkopfes, das das Werkzeug 17 trägt, über einen Ketten- oder Zahnriemen-Antrieb mit 1/1-Übersetzung miteinander drehbar gekoppelt sind und daß die Drehachse des Werkzeuges 17 von der Schwenk achse des drehbaren Maschinenkopfteils denselben Abstand d hat wie die Tastrolle 23 von der Drehachse 21 des dreh baren Tastkopfelements.

Für den Fall, daß als Werkzeug 17 ein Fräser vorgesehen ist, ist es dann vorteilhaft, wenn dessen Durchmesser dem Durchmesser der Tastrolle 23 entspricht. Die Kontur eines in dieser Weise nachlaufgesteuert bearbeiteten Werkstückes 13 entspricht dann praktisch exakt der ab getasteten Kontur 11 der Schablone 12.

Die erfindungsgemäße Nachlauf-Steuereinrichtung ermög licht somit die Eliminierung eines Problems, das mit einer mit photoelektrischer Abtastung einer Zeichnungs vorlage arbeitenden Nachlauf-Steuereinrichtung nicht, zumindest nicht mit vertretbarem technischem Aufwand, lösbar wäre.

Anschließend sei anhand der Fig. 4, auf deren Einzelheiten nunmehr ausdrücklich verwiesen sei, noch eine spezielle Gestaltung eines Tastkopfes 60 eingegangen, der sich ins besondere für die Abtastung einer Schablone 12 eignet und insoweit zu demselben Zweck einsetzbar ist wie der anhand der Fig. 1 und 2 erläuterte Tastkopf 10. Baulich oder funktionell Elementen des Tastkopfes 10 gemäß Fig. 1 entsprechende Teile des Tastkopfes 60 gemäß Fig. 4 sind jeweils mit denselben Bezugszeichen belegt, so daß inso weit auch auf die diesbezüglichen, anhand der Fig. 1 und 2 gegebenen Erläuterungen verwiesen werden kann.

Bei dem Tastkopf 60 gemäß Fig. 4 ist das funktionell dem drehfest angeordneten Gehäuseteil 18 gemäß Fig. 1 ent sprechende Gehäuseteil als nach unten offenes, zylindrisch topfförmiges Teil ausgebildet. Das die Tastrolle, 23, deren Lagerstück 28 eine Schwenkwelle 29′ und eine ebenfalls nach unten offene, zylindrisch-topfförmig ausgebildete Hohlwelle 29′′, in der die Schwenkwelle 29′ drehbar gelagert ist, umfassende Tastelement 22′ ist analog zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 um die zentrale, gehäusefeste Achse 1 schwenkbar antreibbar. Zwischen dem unteren Rand der Hohlwelle 29′′ und dem Lagerstück 28 der Tastrolle 23 ist ein mit der Drehwelle 28′ drehfest ver bundenes Zahnrad 61 angeordnet, mit dem das Abtriebs ritzel 62 eines elektrischen Antriebsmotors 63 mit um kehrbarer Drehrichtung kämmt, der fest am unteren freien Endabschnitt der Hohlwelle 29′′ montiert ist. Die Hohl welle 29 hat einen durch den Topfboden des drehfest an geordneten Tastkopf-Gehäuseteils 18 hindurchtretenden Zapfen 64, mit dem die Schleifkontakte des zur Erfassung der Orientierung des Tastelements 22′ vorgesehenen Sinus- Cosinus-Potentiometers 38 drehfest verbunden sind. Die Hohlwelle ist an ihrem aus dem topfförmigen Gehäuseteil 18 nach unten austretenden freien Abschnitt mit einem äußeren Zahnkranz 33′ versehen, der funktionell dem Zahnrad 33 gemäß Fig. 1 entspricht und mit dem Abtriebs ritzel 34 des Orientierungs-Schwenkantriebsmotors 36 des Tastkopfes 60 kämmt. Durch die schon anhand der Fig. 1 erläuterte Art der Ansteuerung dieses Schwenk- Antriebsmotors 36 wird die zur Verfolgung der Schablonen kontur 11 erforderliche Schwenkung des Tastelements 22′ erzielt. Der zusätzliche Schwenkantriebsmotor 63 ist dazu vorgesehen, ein konstantes, vorzugsweise relativ schwaches Drehmoment auf die in der Hohlwelle 29′′ drehbar gelagerte Untereinheit 23, 28, 29′ des Tast elements 22′ auszuüben, um dadurch die Tastrolle ständig mit einer definierten Anpreßkraft in Anlage mit der Schablonenkontur zu halten. Die Wirkung dieses zusätz lichen Schwenk-Antriebsmotors ist analog zu einer vor gespannten Feder, die, unabhängig von der Orientierung des Tastelementes 22′, dessen Tastrolle 23 zuverlässig in Anlage mit der Schablonenkontur bzw. der Werkstück kontur hält. Der Tastkopf 60 gemäß Fig. 4 ist insbesondere dann geeignet, wenn die Schablone 12 aus einem Material verhältnismäßig geringe Festigkeit besteht, z. B. aus Pappe oder einer relativ dünnen Kunststoffplatte.

Die zweckgerechte Ansteuerung des "Vorspannungs"- Antriebsmotors 63 kann über eine - nicht dargestellte - Widerstandsbrücke erfolgen, derart, daß bei einer vor gegebenen Orientierung des Tastelementes 22′ bezüglich der abzutastenden Kontur 11 dieses mit einem definier ten Drehmoment in Anlage mit der Schablone gehalten ist.

Der Versatz d, zwischen der Drehachse 24 der Tast rolle 23 und der zentralen Achse 21 des Tastkopfes 60 beträgt in praktischen Fällen zwischen 0,5 und 1 cm. Dasselbe gilt auch für den Tastkopf 10 gemäß Fig. 1.

Anhand der Fig. 5, auf deren Einzelheiten nunmehr ver wiesen sei, wird eine spezielle Gestaltung des Tast kopfes 10 und Anordnung der Tastrolle 23 erläutert, die gewährleisten, daß Konturenverläufe zuverlässig abgetastet werden können, deren Radien nur geringfügig größer sind als der Radius der Tastrolle 23 selbst. Als Erläuterungsbeispiel sei angenommen, daß recht winklig zueinander verlaufende Abschnitte 111 und 111′ einer Kontur 11′ über einen gekrümmten Bereich 111′′ glatt aneinander anschließen, wobei der Radius R dieses gekrümmten Bereiches 111 gleich dem Radius R der Tast rolle 23 sein soll. Wäre in diesem Falle die durch die Drehachse 24 der Tastrolle 23 und die Drehachse 21 des Tastkopfes 10 bestimmte Ebene parallel zu dem Konturen abschnitt 111 entlang dessen die Abtastung zunächst erfolgen solle, so würden, in dem Moment, in dem die Tastrolle in den durch den gekrümmten Konturenabschnitt 111 eingelaufen ist, große Rückstellkräfte auf den Tastkopf 10 wirken, da, weil auf die Tastrolle 23 ein diese in Anlage mit dem Konturenabschnitt 11 bzw. dem Konturenabschnitt 111′′ drängendes Moment ausgeübt wird, das verhindert, daß die Tastrolle 23 entlang der Soll-Kontur 111′′, 111′, gemäß Fig. 5 nach rechts, ausweichen könnte. Es wäre gleich sam ein Totpunkt der Relativbewegung von Tastkopf und Werkstück erreicht, an dem die Abtastbewegung zum Stillstand kommt. Diese Totpunkt-Situation wird dadurch vermieden, daß das zu erfassende Orientierung des Tast kopfes vorgesehene Sinus-Kosinus-Potentiometer 38 so angeordnet ist, daß es seine für die Orientierung des Konturenverlaufs charakteristische Ausgangssignal kombination dann abgibt, wenn die Orientierung der durch die Drehachse 24 der Tastrolle und die Drehachse 21 des Tastkopfes 10 markierte Ebene einen spitzen Winkel ϑ mit dem Verlauf der Kontur 111, 111′′, 111′ einschließt, bezogen auf die Richtung der Kontur am Berührungspunkt mit der Tastrolle 23.

Claims

1. Nachlauf-Steuereinrichtung für die Bearbeitung eines Werkstückes entlang einer in einer Ebene verlaufenden Kontur, die durch den Verlauf seines Randes oder einer Profilierung des Werkstückes bestimmt ist, mit einem zur Erfassung des Konturen verlaufs vorgesehenen Tastkopfs sowie mit Koordinaten-Antriebsvorrichtungen, mittels derer Tastkopf und Werkstück in mindestens 2 verschie denen, vorzugsweise rechtwinklig zueinander ver laufenden Koordinaten-Richtungen relativ zueinander bewegbar sind, wobei aus der Überlagerung dieser Bewegungen die Verfolgung der Kontur durch den Tastkopf bzw. das Vorbeitreten des Werkstückes an einem Werkzeugkopf entlang der vorgesehenen Kontur erzielt wird, wobei weiter ein die Konturer fassendes Tastelement des Tastkopfes in einem (Vor lauf-) Abstand von einer senkrecht zur Ebene der Kontur verlaufenden Achse des Tastkopfes angeordnet ist, um die das Tastelement schwenkbar angeordnet und antreibbar ist und der Tastkopf mit einer die Orientierung des Tastelementes bezüglich einer definiert vorgebbaren Bezugsrichtung erfassen den Sensor-Einrichtung versehen ist, die für die Tastelement-Orientierung charakteristische Ausgangssignale erzeugt, mittels derer die Koordinaten-Antriebe derart steuerbar sind, daß die Relativ-Bewegungen von Tastkopf und Werkstück bzw. von Tastkopf und einer den Kon turenverlauf repräsentierenden Schablone stets entlang der vorgesehenen Kontur erfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastkopf (10; 60) mit einem Schwenkantrieb (33, 36; 33′, 36) versehen ist, der auf das Tastelement (22; 22′) ein auf einen vorgegebenen oder vorgebbaren Wert begrenztes Drehmoment ausübt und dieses dadurch mit einer definierten Mindestkraft in Anlage mit dem die Kontur (11) markierenden Bereich des Werkstückes (13) bzw. der Schablone (12) hält, und daß mit den Ausgangssignalen der Sensoreinrichtung (38) die Koordinaten-Antriebe im Sinne der Einhaltung der vorgegebenen Orientierung des Tastelements (22; 22′) bezüglich der Kontur des Werkstückes (13) bzw. der Schablone (12) angesteuert sind.

2. Nachlauf-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche die sich aus den Geschwindigkeiten der Relativbewegungen des Werkstückes (13) bzw. der Schablone (12) und des Tastkopfes (10; 60) er gebende Bahngeschwindigkeit, mit der die Verfolgung der Kontur (11) erfolgt, auf einem konstanten Wert hält.

3. Nachlauf-Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Relativbewegungen von Tast kopf (10; 60) und Schablone (12) bzw. Werkstück (13) und Werkzeugkopf in den zueinander senkrech ten X- und Y-Richtungen relativ zueinander erfol gen und die Vorschubbewegung des Werkstückes (13) bzw. der Schablone (12) mit der maximalen Bahnge schwindigkeit v _max erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (38) die Geschwindigkeitskomponenten v _x und v _y der Geschwindigkeiten der Relativ-Bewegungen von Tastkopf (10; 60) und Schablone (12) bzw. Werk stück (13) gemäß der Beziehung v _x = v _max · cos ϕ
und
v _y = v _max · sin ϕvermittelt, wobei ϕ den mittels der Sensorein richtung (38) erfaßten Winkel bedeutet, um den der Konturenverlauf von einer vorgegebenen Bezugs richtung (19) abweicht.

4. Nachlauf-Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (12) und/oder das Werkstück (13) rotierend antreib bar ist und der Tastkopf (10; 60)züglich der Drehachse (51 bzw. 52) der Schablone (12) bzw. des Werkstückes (13) radial verschiebbar ist, wobei der Tastkopf (10; 60) zur Verfolgung der Kontur (11 lediglich radiale Verschiebebewegungen erfährt, und daß die Steuerungseinrichtung (38) die Winkelgeschwindigkeit ω des Werkstückes (13) auf dem Wert v _max/r hält, wenn mit v_max die maximale Umfangsgeschwindigkeit des Werkstückes (13) und r der jeweilige Momentanwert des radialen Abstandes des Tastelements (22; 22′) von der Drehachse (51 bzw. 52) der Schablone (12) bzw. des Werkstückes (13) bezeichnet sind.

5. Nachlauf-Steuereinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastelement (22; 22′) an einem drehbaren Teil (28, 29; 28, 29′, 29′′) des Tastkopfes (10; 60) angeordnet ist, und daß die Sensoreinrichtung (38) den Drehwinkel erfaßt, um den dieses drehbare Teil (28, 29; 28, 29′, 29′′) gegenüber einem drehfest angeordneten Gehäuseteil (18) des Tastkopfes (10; 60) gedreht wird, wenn die Kontur (11) der Schablone (12) bzw. des Werkstückes (13) ihre Richtung ändert.

6. Nachlauf-Steuereinrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastelement (22′) seinerseits in einem drehbaren Tastkopfteil (29′′) koaxial drehbar gelagert ist, und daß ein zweiter Antriebsmotor (63) vorgesehen ist, der das Tast element (22′) mit konstantem, vorgebbarem Moment gegen das drehbare Tastkopfteil (29′′) dreht und dadurch das Tastelement (22′ 23) in Anlage mit dem Werkstück (13) bzw. der Schablone (12) hält.

7. Nachlauf-Steuereinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastelement (22, 22′) eine Tastrolle (23) umfaßt, deren Achse (24) parallel zur Drehachse (21) des drehbaren Tastkopfteils (28, 29; 28, 29′, 29′′) verläuft und in einem Abstand d von dieser angeordnet ist.

8. Nachlauf-Steuereinrichtung nach Anspruch 7, wobei der Tastkopf (10; 60) die Kontur einer Schablone (12) abtastet und dadurch die Relativ bewegungen eines Werkstückes (13) und eines Maschinenkopfes mit drehbar angeordnetem Bear beitungswerkzeug (17) gesteuert werden, die die selben Relativbewegungen ausführen wie die Schablone (12) und der Tastkopf (10; 60), dadurch gekennzeichnet, daß die die Relativ bewegungen von Schablone (12) und Tastkopf (10; 60) bzw. des Werkstückes (13) und des Werkzeugkopfes (17) vermittelnde Antriebsvorrichtung dahingehend ausgebildet ist, daß das Werkstück (13) dieselben Bewegungen ausführt wie die Schablone (12) und der Werkzeugkopf (17) dieselben Bewegungen wie das Tastelement (22; 22′).

9. Nachlauf-Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der das Werkzeug (17) tragende Werkzeugkopf seinerseits schwenkbar an einem drehfesten Maschinenteil angelenkt ist, wobei die Drehachse des Werkzeuges (17) in einem dem Vorlaufabstand d des Tastelements (22; 22′) von seiner Schwenkachse (21) entsprechenden Ab stand von der Schwenkachse des Werkzeugkopfes angeordnet ist, daß der Durchmesser der Tastrolle (23) gleich dem Durchmesser des Werkzeuges (17) ist, und daß die Schwenkbewegungen des Werkzeuges (17) mit denjenigen des Tastelements (22; 22′) gekoppelt sind.

10. Nachlauf-Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Schwenk bewegungen des Tastelements (22; 22′) in ent sprechende Schwenkbewegungen des Werkzeuges (17) umsetzende Kopplungseinrichtung als mechanische Einrichtung ausgebildet ist, vor zugsweise als Zahnriementrieb, über den das drehbare Tastkopfteil (28, 29; 28, 29′, 29′′) mit einem drehbaren Werkzeugkopf verbunden ist.

11. Nachlauf-Steuereinrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Andruck vorrichtung für das Aufbringen einer Furnierleiste oder eines Kunststoff-Umleimers an eine gekrümmt verlaufende Stirnfläche eines plattenförmigen Werkstückes.

12. Nachlauf-Steuereinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem rotierend antreibbaren Drehtisch (74) mehrere Werkstücke (13′, 13′′, 13′′′ und 13′′′′) angeordnet sind, die an verschiedenen Arbeitsstationen (71, 72, 73), deren Bearbeitungsköpfe (71′, 72′ und 73′) in radialer Richtung bewegbar sind, gleichzeitig bearbeitbar sind, und daß die Steuerung der radialen Vorschub bewegungen der Arbeitsköpfe (71′, 72′ und 73′) mittels einer mechanischen Synchronisiereinrichtung erfolgt, über die die Nachlaufbewegungen eines einzigen Tast kopfes (10), der an einer der Arbeitsstationen (72) vorgesehen ist, auf die Werkzeugköpfe (71′ und 73′) der anderen Arbeitsstationen (71, 73) übertragen werden.

13. Nachlauf-Steuereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisier antriebe als Zahnstangen-Triebe ausgebildet sind, die fest mit den Bearbeitungsköpfen (71′, 72′ und 73′) verbundene, sich im wesentlichen in radialer Richtung erstreckende Zahnstangen (81, 82, 83) auf weisen, die mit einem zentralen, angetriebenen Ritzel (84) in kämmendem Eingriff stehen 14. Nachlauf-Steuereinrichtung nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Synchronisation von Schwenkbewegungen der Werkzeugköpfe mit den Schwenk bewegungen des Tastkopfes (10) weitere Zahnstangen Triebe vorgesehen sind, die an den Bearbeitungs köpfen (71′ und 72′) verschiebbar geführte Zahn stangen (91 und 94) aufweisen, die je mit einem einzigen, zentral angeordneten, frei drehbaren Ritzel (93) sowie mit je einem sich mit dem Tast kopf (10) bzw. einem schwenkbaren Träger des Werk zeuges (87) einer weiteren Arbeitsstation (71) mit drehenden Zahnkranz (92 bzw. 96) kämmen.

15. Nachlauf-Steuereinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Verlauf der Ebene, die die Drehachse (24) des Tast elements (23) und die Schwenkachse (21) des Tast kopfes (10) enthält, bestimmte Orientierung des Tastelements mit der an den Verlauf der Soll- Kontur angelegten Tangente einen spitzen Winkel ϑ einschließt.