DE700413C - Vorrichtung zum Herstellen gekruemmter Flaechen - Google Patents

Description

In dem Patent 676 607 ist eine Vorrichtung zum Herstellen gekrümmter Flächen mittels eines Werkzeuges beschrieben, bei dem die Berührungsstelle zwischen Werkzeug und Werkstück in der Mittelachse eines winkeleinstellbaren, entlang eines Ringes im Bereich der herzustellenden Fläche bewegbaren Dreifußes angeordnet ist. Wird dieser an seiner Scheitelspitze ein Werkzeug tragende -

to Dreifuß längs des Ringes bewegt, beispielsweise indem einer der drei Schenkel an einer bestimmten Stelle dieses Ringes seitlich verschoben wird, so wird die Scheitelspitze auf einer Kurvenfläche geführt, und diese Kurvenfläche ist eine Ellipse. Das an der Scheitelspitze vorgesehene Arbeitswerkzeug, beispielsweise ein Diamant, ist also in der Lage, während der Verlagerung des erwähnten einen Schenkels des Dreifußes auf dem Ring, während gleichzeitig das Werkstück um seine Mittelachse umläuft, dieOberfiäche des Werkstückes derart zu bearbeiten, daß eine genaue Ellipsenoberfläche entsteht.

Für punktförmig wirkende Arbeitsgeräte ist die Vorrichtung nach jedem Patent vollkommen ausreichend und ergibt zufriedenstellende Ergebnisse. Wenn hingegen das Arbeitswerkzeug mit einer .größeren Fläche auf dem Werkstück aufliegt, ist es von Nachteil, daß dieses Arbeitswerkzeug nicht an jeder Stelle der durchlaufenen Kurve, also der Ellipse, senkrecht hierzu steht. Wenn also beispielsweise ein spanabhebendes Werkzeug, etwa ein Drehstahl, seine Neigung zu dem ■ Arbeitswerkstück ändert, wird seine Arbeitegenauigkeit beeinträchtigt. Auch bei eine Umlaufbewegung ausführenden Werkzeugen, etwa Schleif- oder Polierscheiben, tritt eine solche Beeinträchtigung der Arbeitsleistung ■. durch die sich ändernde Neigung zum Werkstück ein. Derartige Werkzeuge haben üblicherweise die Form einer Kugelhaube, die

eine Filzbekleidung ο. dgl. aufweist. Die beste Leistung wird auch in diesem Fall mit dem Werkzeug dann erreicht, wenn stets der in der Verlängerung der Umlaufachse befindliche Punkt auf der Kugelhaube, also gewissermaßen der mittlere Punkt des Haubenausschnittes, auf dem Werkzeug aufruht. Derartige Schleif- und Polierwerkzeuge weisen gegenüber der starren Werkstückfläche eine ίο gewisse Elastizität auf, welche durch die Nachgiebigkeit der Filzbekleidung gegeben ist. Andererseits darf kein Werkzeug verwendet werden, das mit einer größeren Fläche auf dem Werkzeug aufliegt, da dies zur Folge haben würde, daß die erzeugte Form von der genauen Ellipsenform abweicht.

Hinsichtlich der geschilderten Umstände bedarf die Vorrichtung nach dem Patent einer Verbesserung. Erfindungsgemäß wird zur Behebung der geschilderten Nachteile vorgeschlagen, die Vorrichtung nach jenem Patent als Steuervorrichtung zu verwenden und die eigentliche Herstellung der gekrümmten Fläche außerhalb des Wirkungsbereiches des entlang des Ringes bewegbaren Dreifußes zu bewirken. Zu diesem Zweck ist die Mittelachse des Dreifußes über eine sich rechtwinklig zur Bewegungsebene der Dreifußspitze erstreckende, außerhalb des Leitringes beispielsweise kurbelarmartig abgekröpfte Steuerstrebe mit dem Leitpunkt des Arbeitswerkzeuges starr verbunden; an diesem Leitpunkt sind ferner zwei einander parallele Winkelschenkel angelenkt, die zueinander einen veränderbaren Winkel einschließen und die auf Widerlagern verschiebbar sind, die in den Brennpunkten der Ellipse angeordnet sind, welche der Leitpunkt, gesteuert von der ihn mit der Mittelachse des Dreieckfußes verbindenden Strebe, beschreibt; die einander parallelen Winkelschenkel sind überdies über ein Parallelogrammgestänge miteinander verbunden, dessen einer Gelenkpunkt im Leitpunkt liegt und dessen gegenüberliegender Gelenkpunkt längs der Werkzeugtragachse bzw. der Werkzeugantriebswelle axial verschiebbar ist. Durch diese beiden Punkte des Parallelogrammgestänges wird jeweils die Richtung der Werkzeugtragachse bzw. der Antriebswelle für das Werkzeug richtungsgemäß derart festgelegt, daß der Leitpunkt und das an ihm angebrachte Werkzeug, beispielsweise das Polierwerkzeug, in jedem Punkte der vom Leitpunkt durchlaufenen Kurve senkrecht zu dieser Kurve steht und somit eine einwandfreie Bearbeitung der Gesamtfläche gewährleistet.

Der Leitpunkt wird infolge der ihn mit der

Mittelachse des Dreifußes verbindenden Strebe jeweils auf einer Kurve bewegt, die geometrisch ähnlich derjenigen ist, welche der Scheitelpunkt des auf dem Ring bewegten Dreifußes durchläuft. Die Kurve des Leitpunktes wird völlig derjenigen vom Scheitelpunkt des Dreifußes durchlaufenen gleich, wenn nach einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung die Länge der Abkröpfung der Verbindungsstrebe gleich der Höhe ihres starren Anschlußpunktes an der Mittelachse des Dreifußes über dessen Scheitelpunkt ist.

infolge der Trennung von Steuervorrichtung und Arbeitsvorrichtung kann das Arbeitswerkzeug zwischen zwei als Steuervorrichtung dienenden Dreifüßen angeordnet sein. Es kann aber auch beidseitig von einem als Steuervorrichtung dienenden Dreifuß je ein Arbeitswerkzeug angeordnet sein.

Nach einer zweckentsprechenden Ausführung ist wenigstens der Winkel von zwei Schenkeln des Dreifußes (in der Draufsicht gesehen) veränderbar und einstellbar, vorzugsweise derart, daß zwei Schenkel zu der über den Scheitelpunkt hinausgehenden gedachten Verlängerung des dritten Schenkels um jeweils gleiche Winkelbeträge veränderbar sind.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, die einige Ausführungsbeispiele veranschaulichen, näher erläutert. Es zeigen die Vorrichtung Fig. ι in Seitenansicht,
Fig. 2 in Draufsicht,
Fig. 3 in schaubildlicher Darstellung, Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie A-B in Fig. i, 2,

F"ig. 5 eine schematische Querschnittsdarstellung der Steuervorrichtung, in der drei verschiedene Stellungen des Dreifußes und die sich hierbei ergebende Lage der Dreifußschenkel angegeben sind,

Fig. 6 eine entsprechende schematische Darstellung der Arbeitsvorrichtung mit den entsprechend vermerkten drei Stellungen des parallelen Schenkelwinkels und der Werkzeugtragachse; die Ausarbeitung der Ellipsenfläche erfolgt hierbei über die große Achse der Ellipse,

Fig. 7 eine entsprechende schematische Darstellung, die veranschaulicht, daß durch die gleichen Stellungen des Arbeitswerkzeuges, wie sie auch Fig. 6 zeigt, eine Ausarbeitung der Ellipsenfläche über die kleine Ellipsenachse ausführbar ist.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist die dreischenkelige Winkelanordnung, der Dreifuß 1, beidseitig zu der das Arbeitswerkzeug tragenden und die gekrümmte Fläche ausarbeitenden Vorrichtung angeordnet. Dieser Dreifuß ist entlang einem Auf- iao lagering 2 beliebig bewegbar. Die Scheitelspitze des Dreifußes wird sich bei dieser Be-

wegung auf einer Kurvenfläche bewegen, die bei Bewegung längs eines der drei Schenkel auf dem Rande des Auflageringes eine genaue Ellipse ist. Im Patent 676 607 ist beschrieben, wie durch ein in der Scheitelspitze des Dreifußes befestigtes Werkzeug eine Ellipsenfläche erzeugt und/oder bearbeitet werden kann, indem das unterhalb der dreischenkligen Winkelanordnung angeordnete Werkzeug um seine Achse umläuft, während gleichzeitig der Dreifuß längs dem einen Winkelschenkel jeweils um eine Spannbreite weitergeschaltet oder fortlaufend bewegt wird. Besonders wenn das Werkzeug das Werkstück punktförmig berührt, lassen sich mit jener Bauart zufriedenstellende Ergebnisse erzielen. Im wesentlichen sind es aber zwei Umstände, die es geboten erscheinen lassen, jene Bauart noch zu vervollkommnen:

Einmal kann durch jene Bauart nicht erreicht werden, daß das Werkzeug sich in jedem Punkte der bearbeiteten Fläche senkrecht zu dieser Fläche befindet, was besonders dann von Nachteil ist, wenn das Werkzeug, etwa eine Polierschale oder selbst auch ein Drehstahl, nicht nur mit einer Spitze gegen die zu bearbeitende Fläche anliegt, vielmehr die Berührung längs einer Fläche erfolgt. Es ist offensichtlich, daß die Wirksamkeit der Bearbeitung darunter leiden muß, wenn das Werkzeug nicht senkrecht zu der Arbeitsfläche und damit zum Werkstück steht. Zum zweiten ist es ein Nachteil jener Bauart, daß damit nur Ellipsen über die große Achse erzeugt oder bearbeitet werden können, nicht aber eine Ellipse über der kleinen Achse. Gerade das letztgenannte Umdrehungsellipsoid hat für die Beleuchtungstechnik als elliptischer Spiegel seine große Bedeutung.

Um diese Übelstände auszuschalten, wird nach den Figuren das eigentliche Arbeitswerkzeug von der dreischenkligen Winkelanordnung getrennt. Der Dreifuß 1 wirkt jetzt nur noch als Steuervorrichtung und überträgt seine Bewegungen auf das außerhalb des Auflageringes 2 angeordnete Arbeitswerkzeug, welches · das ebenfalls außerhalb des Auflageringes angebrachte, um eine Mittelachse drehbare Werkstück in der gewünschten Weise bearbeitet.

Die Verbindung zwischen dem Dreifuß und dem Werkstück erfolgt über ein Gestänge 5. Dieses ist starr an die Mittelachse 6 der dreischenkligen Winkelanordnung angeschlossen, im Sinne eines Kurbelarms rechtwinklig 7 abgekröpft und an den Leitpunkt 8 angeschlossen, welcher das Arbeitswerkzeug 3 trägt, das auf dem Arbeitsstück 4 abläuft und dort die gewünschte Fläche ausarbeitet bzw. bearbeitet.

Bei der doppelseitigen Anordnung der dreischenkligen Winkelanordnung 1 beidseitig zum Arbeitswerkzeug nach den Fig. 1,2 und 3 sind die beiden Gestänge 5 durch ein Verbin- 6g dungsglied, beispielsweise ein Bogenstück, miteinander starr verbunden. Die Gestängestreben 5 erstrecken sich jeweils rechtwinklig zu der Bewegungsebene, die die Scheitelspitze des Dreifußes ausführt, die also in der Darstellung gemäß Fig. 2 in der Pfeilrichtung läuft.

Über das Gestänge 5 wird somit der Leitpunkt 8 genau so geführt wie die Scheitelspitze der Winkelanordnung 1. Ist die Höhe der Abkröpfung 7 genau so hoch wie der Anschlußpunkt der Gestängestreben 5 an der Mittelachse 6 oberhalb des Scheitelpunktes, so muß die vom Leitpunkt durchlaufene Kurve genau die gleich sein, die vom Scheitelpunkt des Dreifußes bei der Bewegung in der Pfeilrichtung (Fig. 2) durchlaufen wird. Wird also das Arbeitswerkstück 4 über der Achse 9 in Umlauf gesetzt und wird gleichzeitig der in Fig. 2 nach oben zeigende Schenkel des Dreifußes jeweils um eine Spanbreite weitergeschaltet oder fortlaufend bewegt, so wird durch das im Leitpunkt 8 angebrachte Arbeitswerkzeug 3 eine entsprechende Kurve aus dem Werkstück 4 herausgearbeitet.

Die verschiedenen Stellungen, die hierbei der Dreifuß einnimmt, ergeben sich aus der Darstellung nach Fig. 5. Es braucht hierbei nur ein sich über 90⁰ erstreckender Bogenabschnitt der von der Scheitelspitze dieser Winkelanordnung durchlaufenden Kurve betrachtet zu werden. Den in Fig. 5 eingezeichneten drei Stellungen entsprechen die in Fig. 6 für das Arbeitswerkzeug eingezeichneten drei Stellungen. Da, wie schon ausgeführt, das Werkstück sich hierbei um die Achse 9 dreht, wird während der Verschwenkung des Arbeitswerkzeuges auf der sich über 9*o° erstreckenden Bogenlinie die gesamte Innenfläche des Werkstückes in der gewünschten Weise bearbeitet, und es entsteht dann die in Fig. 6 eingezeichnete Ellipsenfläche als Ellipsoid über der großen Achse.

Es kann jedoch auch die Umlauf bewegung des Werkstückes in einer zu Fig. 6 um 90⁰ gedrehten Achse erfolgen, und es ergibt sich dann die Darstellung gemäß Fig. 7. In diesem Fall sind nur die Stellungen 2 und 3 gemäß Fig. 5 für das Werkzeug eingezeichnet. Wie ohne weiteres ersichtlich, wird bei der Umlaufbewegung des Werkstückes auch in diesem Fall eine Ellipsenfläche erzeugt, in diesem Fall jedoch ein Ellipsoid über die kleine Achse. Das Ellipsoid gemäß Fig. 6 weist einen Brennkreis auf, während das Ellipsoid gemäß Fig. 7 einen Brennpunkt besitzt . und in dieser Weise eine bevorzugte

Claims (5)

1. Ausführung für Strahlenvvefferanlagen darstellt.

   Es ist nun weiterhin erwünscht, das Werkzeug in jedem Punkte der von ihm durchlaufenen Fläche senkrecht zu dieser Fläche stehenzulassen. Zu diesem Zwecke sind an den Leitpunkt 8 zwei zueinander parallele Winkelschenkel io, ii angelenkt, die über den Gelenkpunkt 12 zueinander schwenkbar sind. Diese Winkelschenkel sind auf Zapfen 13, 14 (Fig. i, 3) gelagert, die an Stangen 15, 16 angebracht und zueinander verstellbar sind. Diese Zapfen lassen sich in die Brennpunkte der Ellipse bringen, welche vom Scheitelpunkt der Winkelanordnung 1 durchlaufen wird und auf welcher auch der Leitpunkt 8 des Arbeitswerkzeuges 3 bewegbar ist. Die Bestimmung der Lage der Brennpunkte erfolgt nach vorheriger mathematisch-geometrischer Be-Stimmung der zu erzeugenden Ellipsenkurve bzw. -fläche. Die Schenkel 10, 11 können beispielsweise nach Fig. 4 geschlitzt sein und mit ihrem Schlitz die Zapfen 13, 14 umfassen. Die verschiebbaren Stangen 15, 16 sind irgendwo außerhalb gleitbar und einstellbar gelagert.

   Die Schenkel io, 11 bilden nun außerdem noch zusammen mit den Streben 17, 18 ein Parallelogrammgestänge. Zu diesem Zweck sind die genannten Streben 17, 18 mit Zapfen in den Schenkeln 10, 11 gelagert. An ihrem anderen Ende sind sie an Zapfen 20 einer Hülse ig angelenkt. Dieses Parallelogrammgestänge hat also vier Gelenkpunkte, nämlich den Scheitelpunkt 12 der parallel zueinander angeordneten Winkelschenkel 10, 11, die in den Schenkeln angeordneten Zapfen der Gelenkstreben und die Lagerbolzen 20. Die Hülse 19 umschließt gleitbar die Werkzeugtragachse bzw. die Antriebswelle 21 für das Werkzeug 3, und diese Antriebswelle kann beispielsweise über eine biegsame Welle 22 an einen Elektromotor angeschlossen sein.

   Während der Leitpunkt 8 des Werkzeuges, durch den auch die Achse 12 der verschwenkbaren Schenkel 10, 11 hindurchgeht,, einerseits über das Gestänge 5, 7 von der Mittelachse 6 des auf dem Auflagering 2 bewegbaren Dreifußes gesteuert wird, wird während dieser Bewegung dieses Leitpunktes und damit des daran angebrachten Werkzeuges 3 die Tragachse oder Antriebswelle 21 richtungsmäßig durch die Schenkel 10, 11 und Streben 17, 18 gesteuert. Je mehr sich das Werkzeug aus der Mitte des Werkstückes zu dessen Randseite hin bewegt, desto mehr schwenken die Winkel schenkel 10, 11 zueinander und drükken hierbei den Gelenkzapfen 20 und damit die Hülse 19 hoch. Da durch diesen Schwenkpunkt 20 einerseits und den Schwenkpunkt 12 andererseits die jeweilige Richtung der Antriebswelle 21 bestimmt wird, wird mittels dieser auf in den Brennpunkten der beschriebenen Ellipsenfläche vorgesehenen Lagerzapfen verschiebbar angeordneten Winkeischenkel 10, 11 stets dafür gesorgt, daß das Werkzeug 3 in jedem Punkte der beschriebenen Ellipsenfläche senkrecht zu dieser Fläche steht. In Fig. 12 ist gestrichelt die Lage eingezeichnet, welche das Werkzeug und die. seine Riehtung bestimmenden Winkelschenkel einnehmen, wenn das Werkzeug den Rand des Werkstückes erreicht hat. Die einzelnen Zwischenstellungen ergeben sich aus den schon zuvor besprochenen und das Prinzip näher veranschaulichenden Fig. 5, 6 und 7. Die Schenkel 10 und 11 können hierbei nach Fig. 4 ungleiche Länge haben, da nach Fig. 6 und 7 im allgemeinen eine Verschwenkung der Winkelschenkel nur nach der einen Seite hin längs eines Bogens von etwa 90⁰ erfolgt.

   Der vom Scheitelpunkt der dreischenkligen Winkelanordnung durchlaufenen Kurve χ (Fig. 5) entspricht in Fig. 6 und 7 die Kurve y, welche vom Leitpunkt 8 beschrieben wird. Das Werkzeug 3 weist einen gewissen Abstand von diesem Leitpunkt 8 auf, so daß die vom Werkzeug beschriebene und im Werkstück ausgearbeitete Fläche, in Fig. 6 und 7 mit 2 bezeichnet, größer ist. Es läßt sich zwar erreichen, das Werkzeug sehr dicht an den Leitpunkt heranzuführen, so daß die Kurve 2 fast restlos mit der Kurve y zur Deckung kommt. Diese Ungleichheit kann in der Praxis bedenkenlos in Kauf genommen werden. Da der Abstand der Arbeitsfläche des Werkzeuges 3 vom Leitpunkt 8 bekannt ist, kann die Vergrößerung der Ellipsenfläche ζ gegenüber der Ellipsenfläche y vorher errechnet und diesem Umstand von vornherein bei Einstellung der Winkel anordnung 1 Rechnung getragen werden.

   Pa τ ε ν τ α ν s ρ r ü c η ε :

   ι. Die Verwendung der Vorrichtung nach Patent 676 607 als Steuervorrichtung zum Herstellen gekrümmter Flächen außerhalb des Wirkungsbereiches des entlang eines Ringes bewegbaren Dreifußes, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse (6) des Dreifußes (1) über eine sich rechtwinklig zur Bewegungsebene der Dreifußspitze erstreckende, außerhalb des Leitringes (2) kurbelarmartig abgekröpfte Steuerstrebe (5) mit dem Leitpunkt (8) des Arbeitswerkzeuges (3) starr verbunden ist, über dem (8) ferner zwei einander parallele Winkelschenkel (10, 11) gelenkig miteinander verbunden sind, die auf in den Brennpunkten der vom Leitpunkt (8) iao beschriebenen Ellipse angeordneten Lagern (13, 14) verschiebbar sind und die

   überdies über ein Parallelogrammgestänge (17, 18) miteinander verbunden sind, dessen einer Gelenkpunkt (12) im Leitpunkt (8) liegt, mit dem zusammen der gegenüberliegende, längs der Werkzeugtragachse bzw. -antriebswelle (21) axial verschiebbare Gelenkpunkt (20) die Richtung dieser Achse bzw. Welle bestimmt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Abkröpfung der Verbindungsstrebe (5) gleich der Höhe ihres starren Anschlußpunktes an der Mittelachse des Dreifußes (1) über dessen Scheitelpunkt ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (3) zwischen zwei als Steuervorrichtung dienenden Dreifüßen (1) angeordnet ist (Fig.*, 2, 3).
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig zu einem als Steuervorrichtung dienenden Dreifuß (1) je ein Arbeitswerkzeug (3) angeordnet ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Winkel von zwei Schenkeln des Dreifußes (1) (in der Draufsicht gesehen) veränderbar und einstellbar ist, vorzugsweise derart, daß zwei Schenkel zu der über den Scheitelpunkt hinausgehend gedachten Verlängerung des dritten Schenkels um jeweils gleiche Winkelbeträge veränderbar sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen