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Automatische Graviermaschine Die Erfindung betrifft eine Graviermaschine,
die Gravuren aller Art selbsttätig ausführt, sofern sie in einer Ebene liegen. Die
Steuerung erfolgt also nach zwei Koordinaten.
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Dies geschieht durch zwei Führungskurvenzüge, die schraubenförmig
in walzenförmige, drehbare Steuerkörper eingelassen sind und die zusammenwirkend
den Führungsstift eines Pantographensystems steuern.
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Bei allen bisher bekannten :Maschinen verlaufen die Führungskurven
senkrecht zur Achse scheibenartiger Steuerkörper. Dabei sind die Steuerkörper zueinander
parallelachsig angeordnet. Bei der in Rede stehenden Maschine verlaufen die Führungskurvenzüge
gewindeartig, parallel der Achse, und sind die miteinander arbeitenden Steuerkörper
über Kreuz angeordnet.
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Um ein Bild von der Wirkungsweise der Steuerkörper zu bekommen, stelle
man sich folgendes vor: zwei parallele Platten bewegen sich über Kreuz. Die Platten
sind mit schmalen, irgendwie wellenförmigenSchlitzen versehen. An der Stelle, wo
die Schlitze sich kreuzen, entsteht ein Loch. Bewegt man die Platten, so wandert
dieses Loch. Je nach Verlauf der Schlitze, die durch ihr Zusammenwirken diese Wanderung
entstehen lassen, kann das Loch alle Kurven innerhalb zweier Koordinaten ausführen.
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Die Platten gleichen den einander zugekehrten Wölbungen der walzenförmigen
Steuerkörper. Um die Bewegungsverhältnisse analog zu gestalten, ist erforderlich,
daß einer der Steuerkörper außer der Bewegung um die Achse noch zwei andere Bewegungen
gleichzeitig ausführt; eine in der Richtung parallel zur Achse des andern Steuerköipers,
die andere senkrecht zu dieser Achse.
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Die Führungskurvenzüge werden nach systematischer, hier nicht ausgeführter
Zerlegung der von ihnen zu reproduzierenden Schriftzeichen nach Flächenkoordinaten
in die Steuerkörper eingelassen.
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Abb. i zeigt eine Ansicht, Abb. a den Grundriß zu Abb. i, Abb. 3 den
Schnitt E-F, Abb. 4 eine Ansicht (wie Abb. i) der Hebel des Wendegetriebes, Abb.
5 den Grundriß zu Abb. 4., Abb. 6 die Wirkungsweise der Bewegungsübertragung des
Schlittens io auf den Schlitten i i mittels der Zahnstangen 30 und 31 (Abb.a),
Abb.7 die Anordnung der Führungskurvenzüge bei einer dreizeiligen Gravur.
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Sockel i (Abb. i) ist Träger aller Teile. Auf der linken Seite ist
er mit einem Tisch 2 versehen, auf der rechten Seite mit einem Führungsmechanismus.
Zwischen beiden ist in entsprechender Höhe ein Pantographensvsteni gelagert, im
unteren Teil ein Motor und ein Wendegetriebe. Tisch ä ist ein normaler, in der Höhe
verstellbarer Kreuztisch.
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Der Führungsmechanismus besteht aus den über Kreuz gelagerten, walzenförmigen
Steuerkörpern 3 und 4 (Abb. 3). Der Steuerkörper 3 ist in den mit Sockel i starr
verbundenen Stützen 5 und 6 gelagert, Steuerkörper
.4 dagegen beweglich
in den Stützen 7 und 8 (Abb. i) auf einer Kreuzschlittenanordnung, bestehend aus
dem zu einem Bett g geformten Anguß des Sockels i, indem das zu einem Schlitten
geformte Unterteil des Formstückes io gleitet, in dessen Oberteil sich senkrecht
zur Bewegungsrichtung des Unterteiles der Schlitten i i bewegen kann. Dieser Schlitten
trägt die Stützen 7 und B.
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Die Kreuzschlittenanordnung ermöglicht dem Schlitten 4 die Bewegung
parallel zur Achse des Steuerkörpers 3 und senkrecht zu dieser.
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Bei mehrzeiligen Gravuren muß jeder Steuerkörper mit .so viel Führungskurvenzügen
versehen sein, als Zeilen graviert werden sollen. Um die Abwicklungen der einzelnen
Führungskurvenzüge zu ermöglichen, ist für die Steuerkörper erforderlich, daß sie
ihren Drehsinn wechseln können. Der Antrieb des Führungsmechanismus erfolgt darum
über ein Wendegetriebe.
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Vom Motor 12 wird mittels zweier Darmsaiten über die Wenderäder 13
und 14, die Triebräder 15 und 16 das Wendegetriebe betätigt. Eine der Saiten läuft
über Kreuz, damit eines dieser beiden Räder links, das andere rechts herumläuft.
Beide Räder laufen lose auf der Welle der Schnecke 17 und können durch die Kupplungsscheiben
18 und ig abwechselnd mit der Schnecke i,^ fest verbunden werden, indem der Bügel
2o das Rad 15 oder 16 mit der zugehörigen Scheibe kuppelt. Durch Schnecke 17 wird
das Schnekkenrad 21 angetrieben. Die Schnecke 17 und das Schneckenrad 2i bilden
ein Schneckengetriebe. Dasselbe setzt die hohe Tourenzahl des Motors auf die für
die folgenden Bewegungen erforderliche geringe Umdrehungszahl herab. Mit dem Schneckenrad
21 ist durch eine gemeinsame Achse 22 (Abb. 3) das Zahnrad 23 fest verbunden. Zahnrad
23 treibt über Zahnrad 24, Welle 25 und Zahnrad 26 das Rad 27, welches das Antriebsrad
der Spinde128 ist.
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Die Spindel 28 bewegt mittels der Mutter 2g das Formstück io
und damit den Schlitten i i mit dem Steuerkörper 4 parallel zur Achse des Steuerkörpers
3.
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Die Bewegung des Steuerkörpers 4 senkrecht zur Achse des Steuerkörpers
3 geschieht durch Schlitten i i, der sich in dem senkrecht zur Bewegungsrichtung
des Schlittens i i am Formstück io angebrachten Bett auf folgende Art bewegt: parallel
zum Bett g läuft eine Zahnstange 30, parallel dem Schlitten i i (Abb. i und 2) eine
Zahnstange 31. Demzufolge überkreuzen sich die Zahnstangen. Ihre Zähne sind einander
zugekehrt und unter einem Winkel a, der durch die Weglängen der beiden Schlitten
io und ii bestimmt wird, schräg gestellt, wobei die Zahnstangen miteinander in Einriff
stehen. Siehe Abb.6, hier ist tg
Bewegt sich Schlitten io, so gleiten die Zähne der Zahnstange 3 i durch die der
Zahnstange 3o nach dem Prinzip der Bewegungsübertragung von Schraubenrädern, wo
die Drehung einer Achse in die auf die zu jener senkrechten Achse übertragen wird.
Der Unterschied besteht lediglich darin, daß es sich dort um Drehung, hier aber
um geradlinige Bewegung handelt. In Abb. 6 ist dieser Vorgang dargestellt: Das Bett
A, in dem die Platte B gleitet, bewegt sich in Pfeilrichtung zur feststehenden Platte
C. Platten B und C berühren sich unter dem Winkel a, wodurch die Platte B durch
Entlanggleiten ihrer Schnittfläche an der Schnittfläche von C in Richtung des Pfeiles
verschoben wird. Die Schnittflächen entsprechen den Angriffsflächen der schräg gestellten
Zähne der Zahnstangen 30 und 31. Bei dem- Verhältnis
(Abb.6) ist erforderlich, daß n kleiner ist als m.
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Um eine korrekte Reproduktion der Schriftzeichen zu garantieren, muß
die Abwicklung der Führungskurvenzüge, d. h. die Drehung der Steuerkörper, zwangsläufig
mit allen andern bewegten Teilen des Führungsmechanismus erfolgen. Bei dem Steuerkörper
3 (Abb. 3) geschieht das, indem er vom Kegelrad 27 über das Kegelrad 32, die Welle
33, das Kegelrad 34 und das auf der Achse 35 des Steuerkörpers 3 sitzende Kegelrad
36 getrieben wird. Bei dem Steuerkörper 4 geschieht dies, indem die Gleitbewegung
des Schlittens i i in dem Bett des Formstückes io dazu benutzt wird, eine Drehbewegung
auf folgende Art zu erzeugen: Im Formstück io (Abb. 3) ist eine Zahnstange 37 (Abb.
i und 3) angebracht. Mit dieser Zahnstange steht das Zahnrad 38 im Eingriff. Zahnrad
38 sitzt am unteren Ende der Welle 39. Welle 39 wird vom Schlitten i i gehalten.
Am oberen Ende trägt Welle 39 das Kegelrad 40, das mit Hilfe des auf der
Achse des Steuerkörpers 4 sitzenden Kegelrades 41 die Umdrehungen der Welle
39 auf den Steuerkörper 4 überträgt. Die Umdrehungen der Welle
39 entstehen dadurch, daß beim Gleiten des Schlittens i i im Bett des Formstückes
io das Zahnrad 38 in der Zahnstange 37 abrollt.
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Die Steuerung des Wendegetriebes erfolgt durch ein Hebelsystem, bestehend
aus dem S-förmig gebogenen, doppelarmigen Hebel 42, dem gekröpften doppelarmigen
Hebel 43 (Abb.4 und 5), dem einarmigen Hebel 44 und der kräftigen Zugfeder 45.
Der
Schlitten am Formstück io läuft am Ende seines Weges nach links, nach Beendigung
der ersten Zeile gegen den Hebel (Abb. 4), dessen linker Arm sich senkt, folglich
hebt sich sein rechter, der in einer Gabel endigt, die sich am Hebel 44 befindet.
Am Hebel 44 wirkt die Zugfeder 45 (Abb. 5).
Diese ist mit dem einen Ende am
Hebel -[4, mit dem andern in einer gewissen Entfernung hinter dem Drehpunkt des
Hebels 44 so befestigt, daß die- Achse der Zugfeder .I3 mit der Achse des Hebels
44 zusammenfällt, wenn sich dieser in seiner Mittelstellung befindet. In dieser
Mittelstellung ist die Zugfeder 45 unwirksam, sobald aber Hebel 4.4 durch den Hebel
42 etwas über die Mittelstellung hinaus angehoben wird, kommt die Feder 4.5 aus
dieser Totlage heraus, tritt in Wirkung und dreht den Hebel 44. links herum. Hebel
.L.4 bewegt sich zwischen den beiden Anschlägen 2o' am Bügel2o. Sobald nun der Hebel
-14 durch die Zugkraft der Feder 45 den oberen Anschlag des Bügels 2o berührt, wird
der Bügel 20, in dem die Triebräder 15 und i6 lagern, mitgehoben, wodurch sich Rad
16 mit der zugehörigen Scheibe i9 kuppelt. Läuft dagegen der Schlitten io nach rechts.
dann trifft er am Ende seines Weges auf den I-Iebel :I3 (Abb. 4). Dessen rechter
Arm senkt sich, sein linker wirkt hebend auf den Arm d.2', wobei sich der andere
Arm des Hebels .I2 senkt. Gleichzeitig senkt sich der Hebel d.d., wodurch das Triebrad
15 mit Scheibe 18 gekuppelt wird.
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Bei jedem Kupplungswechsel ändert sich der Drehsinn der Schnecke 17
(Abb. i) und in der Folge die Richtung aller bewegten Teile am Führungsmechanismus
mit den Steuerkörpern 3 und .4.
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Das I'antographensy-stem (Abb. 2) besteht aus den Armen .46, :I7,
.48, .49, die nach Maßgabe eines Parallelogrammes in ihren Gelenken miteinander
verbunden sind. Das Svstem bewegt sich außer in der Horizontalen- auch in der Vertikalen
dadurch, daß der Stützarm 46 zwischen den Spitzenschrauben 5o und 51 im Bock 52
(Abb. i) gelagert ist und dieser Bock wiederum in dem Zapfenlager 53.
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Der Arm 48 trägt an einer Verlängerung die Spindel 5d., Arm 47 an
einer Verlängerung, die in dem Gelenk 55 vertikal schwenkbar ist, den Führungsstift
56. Im Gelenk der Arme .I6 und 48 ist das Wenderad 57 gelagert.
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Im Bock 52 lagert die Welle 58 (Abb. i), die an ihrem oberen Ende
das Rad 59, am unteren das Rad 6o trägt. Vom Motor 12 wird mittels einer Darmsaite
über das Wenderad 61, Rad 6o, Welle 58, Rad 59, Wenderad 57 und Rad 62 die Spindel
5.4 mit dem Stichel 65 betätigt. Der Führungsstift 56 bewegt sich in der
Nähe des Kreuzungspunktes der Steuerkörper zwischen den einander zugekehrten Flächen
derselben in den Führungskurvenzügen.
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Die Führungskurvenzüge, die der Gravur entsprechen, bedingen nicht
nur die horizontale Bewegung des Führungsstiftes 56, sondern bewirken auch das Ein-
und Aussetzen des Stichels beim Schreiben.
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Der Abstand zweier jeweils zusammengehöriger Kurven ist an jeder Stelle,
wo sie den Führungsstift 56 beeinflussen, konstant. Die Länge des Führungsstiftes
56 entspricht genau der Größe dieses Abstandes, der Führungsstift 56 gleitet also
mit seinen Enden stets auf dem Grunde der Führungskurven.
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Hebt sich nun das Führungskurvenzugpaar in dem Führungsmechanismus,
d. h. es hebt sich der Grund des Führungskurvenzuges in dem Steuerkörper d. um denselben
Betrag, um den sich der Führungskurvenzug in dem Steuerkörper 3 senkt, so muß der
Führungsstift 56 dieser Aufwärtsbewegung folgen. Das Pantographensy-stem überträgt
diese Bewegung; es wirkt als zweiarmiger Hebel, der seinen Unterstützungspunkt in
den Spitzenschrauben 5o und 31 hat, auf den Stichel 65. Das Abheben des Stichels
geschieht ents s prechend.
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Der Grund der Führungskurvenzüge verläuft also nicht konzentrisch
zur Achse, sondern ist aus Erhöhungen und Vertiefungen zusammengesetzt.
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Man kann von der Maschine mehrzeilige Gravuren ausführen lassen, wenn
der Durchinesser des Steuerkörpers 3 entsprechend groß gehalten wird, damit die
Krümmung desselben möglichst flach ist, d. h. möglichst einer Ebene parallel zum
Steuerkörper d. gleicht. Hierbei bewegt sich der Führungsstift 56 nicht nur in der
Nähe des Kreuzungspunktes der beiden Steuerkörper, wie es bei einzeiligen Gravuren
der Fall ist, sondern er wandert um einen Betrag, der vom Zeilenabstand und dem
Übersetzungsverhältnis des Pantographensvstems bestimmt wird, aus dem Steuerkörper
3 heraus, d. h. er entfernt sich von der Vertikalen zur Achse des Steuerkörpers
3. Der Führungsstift 56 würde bei dein Steuerkörper 3 bald die Führung verlieren,
wenn sein Durchmesser sehr klein wäre.
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Abb. ; zeigt die Anordnung der Führungskurvenzüge und die Reihenfolge
ihrer Abwicklung bei einer dreizeiligen Gravur. Führungsstift 56 bewegt sich bei
I, wenn die eine äußere Zeile geschrieben wird, bei Il, wenn die andere äußere,
bei III, wenn die mittlere Zeile geschrieben wird.
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Für jede Zeile einer Gravur muß in jeden Steuerkörper ein Führungskurvenzug
eingelassen
werden. Alle Führungskurvenzüge laufen in einem Gewindesinn
um die Steuerkörper herum. Ihrer Natur entsprechend kreuzen sie sich häufig. Um
die Gefahr zu beseitigen, daß der Führungsstift 56 bei den Kreuzungspunkten aus
dem gegebenen Führungskurvenzug in einen falschen übergleitet, müssen die einzelnen
Führungskurvenzüge verschieden tief in die Steuerkörper eingelassen werden. Dies
geschieht in der Weise, daß der tief stgelegene Führungskurvenzug im Steuerkörper
3 der höchstgelegene im Steuerkörper 4 ist und umgekehrt, wobei, wie gefordert,
der Führungskuivenzuggrundabstand stets derselbe bleibt. Die Führungskurvenzüge
werden so viel tiefer gelegt, daß ein Unterschied bleibt zwischen der tiefstgelegenen
Partie des Grundes des vorherigen und der höchstgelegenen des folgenden Führungskurvenzuges.
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Die Höhenunterschiede der einzelnen Führungskurvenzugpaare im Führungsmechanismus
würden eine Verlagerung des Pantographensystems in der Vertikalen und damit ein
Aus- oder Tiefereinsetzen des Stichels 65 im Gefolge haben, wenn nicht das Gelenk
55 (Abb. i) am Arm 47 und Anschlagschraube 63 am Arm 46 angeordnet wären.
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Beim Führungskurvenzugwechsel muß der Führungsstift 56 stets aus dem
höher gelegenen Führungskurvenzugpaar in das tiefer gelegene gleiten. Dann wird
zunächst das ganze Pantographensystem mitgezogen, bis die Anschlagschraube 63 den
Anguß 52' des Bockes 5.2 berührt. Dann verharrt das Pantographensy stem in
dieser Lage, es dreht sich nur noch der äußere Teil des Armes 4.7 in dem Gelenk
55, bis der Führungsstift 56 eine tiefgelegene Partie des folgenden Führungskurvenzugpaares
erreicht hat; sobald die nächste höher gelegene kommt, hebt sich; der Führungsstift
56, und der Stichel 65 schreibt. Das Gelenk 55 klemmt stark. Für die an sich kleinen
Auf- und Abwärtsbewegungen des Führungsstiftes 56 zum Aus- und Einsetzen des Stichels
65 beim Schreiben eines Wortes ist es starr. Erst wenn der Führungsstift 56 die
größere Abwärtsbewegung beim Führungskurvenzugwechsel macht und das ganze Pantographensystem
wegen des Aufschlagens der Schraube 63 nicht folgen kann, gibt es nach.
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Bei Beginn des Gravierens der ersten Zeile wird der Führungsstift
56 von Hand in das Führungskurvenzugpaar I eingeführt. Am Ende der ersten Zeile
wechselt der Führungsstift 56 in das Führungskurvenzugpaar II über auf folgende
Weise (s. Abb. i und 3) Führungskurv enzugpaar I mündet in FührungskurvenzugpaarII.
Die Mündung wird durch eine Feder 66 versperrt. Gelangt der Führungsstift 56 an
diese Stelle, so drückt er die Feder 66 in die Versenkung 68 (Abb. i) und
gleitet über sie hinweg in das Führungskurvenzugpaar Il. Im selben Moment wird durch
den Hebel 4:2 das Wendegetriebe umgeschaltet, so daß sich die Steuerkörper 3 und
4 entgegengesetzt drehen. Der Führungsstift 56 gleitet nun an der Mündung vom Führungskurvenzugpaar
I vorbei in das Führungskurvenzugpaar II, da ihm die wieder aufgerichtete Feder
66 den Weg versperrt. Aus Führungskurvenzugpaar II gelangt der Führungsstift 56
auf dieselbe Art in Führungskurvenzugpaar III, indem der Hebel 43 das Wendegetriebe
umschaltet und Feder 67 als Riegel dient. Am Ende von Führungskurvenzugpaar III
wird der Führungsstift 56 automatisch aus dem Führungsmechanismus herausgeführt
durch entsprechenden Verlauf der Führungskurvenzüge. Denkt man sich den Führungsstift
56 in den Führungskurvenzügen bewegt, so wechselt er die Führungskurvenzüge in der
durch die Pfeile kenntlich gemachten Weise.
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Beim Werkstückwechsel tritt die Anschlagschraube 64 (Abb. 2) in Tätigkeit.
Da wird der Führungsstift 56 aus dem tiefstgelegenen Führungskurvenzugpaare in das
höchstgelegene zurückgeführt. Damit dies ohne Gefahr für den Stichel 65 geschehen
kann, schraubt mari die Anschlagschraube 64 gegen den Anguß 52' des Bockes 52; der
Führungsstift 56 wird sich nun um das Gelenk 55 heben.
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Die Maschine hat den Zweck, Gravuren aller Art selbsttätig herzustellen.
Insbesondere eignet sie sich für sperrige Gravuren, wie sie z. B. auf Rechenschiebern
anzubringen sind, und für solche, bei denen einzelne Schriftzeichen in der Längsausdehnung
größer sind als die normalen, z. B. Schmuckbeschriftungen, vor allem aber für mehrzeilige
Gravuren.