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Kopiereinrichtung für. Werkzeugmaschinen mit gerader Schnittbewegung,
insbesondere für Hobelmaschinen und Stoßmaschinen Es sind Kopiereinrichtungen für
Hobelmaschinen .bekannt, bei denen ein Fühlfinger das Modell abtastet und dementsprechend
die Höhen- und Querbewegungen des !den Stahl tragenden Supports :steuert. Diese
Steuerung muß, da naturgemäß während der Spanabnahme kein Vorschub des Werkzeuges
erfolgen darf, innerhalb der Zeit erfolgen, in der das Werkzeug außer Einsgriff
mit dem Werkstück steht, also während des Leerhubes nachdem Zurückfahren. des Tisches.
Es steht also, da man den Leerhub des Tisches zur Vermeidung von Zeitverlusten .nicht
beliebig groß machen kann, nur eine beschränkte Zeit für die Steuerung des Werkzeugvorschubes
zur Verfügung. Diese Steuerung .des Vorschubes durch den Fühler erfolgt nun treppenstufenartig
in der Weise, daß von dem Fühler, solange er nicht mit der Schablone in Berührung
steht, die den Fühler und das Werkzeug auf die Schablone bzw. das Werkstück hinführende
Ouerbewegung (Horizontalbewegung) des den Fühler und !das Werkzeug tragenden Supports
eingeschaltet wird, während der Fühler, solange er gegen die Schablone anliegt,
die Vertikalbewegung des Supports einschaltet.
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Es hat sich nun gezeigt, daß die Kopiereinrichtung dann am besten
arbeitet, wenn die Steigung der zu kopierenden Kurve, also der abzutastenden Kante
der Schablone, q.5° beträgt. Dagegen stellen sich Schwierigkeiten ein, wenn (die
Steigung stark von diesem Winkel abweicht. Dies sei an Hand der Abb. i bis 3 -näher
beschrieben.
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Wie aus Abb. i ersichtlich ist, stellt die aus der vertikalen und
horizontalen Bewegung,des Supports gebildete Stufe bei einer Steigung von q.5° ein
gleichschenkliges Dreieck dar. Für die Vertikal- und Horizontalbewegung, die bei
den bekannten Kopiereinrichtungen immer mit aderselben Geschwindigkeit
erfolgen,
steht also gleichviel Zeit zur Verfügung, beispielsweise je o,8 Sek. bei einer Gesamtzeit
von 1,6 Sek. für die Steuerung. Wenn die Steigung, wie in Abb. 2 gezeigt, sehr steil
ist, so ist der Weg für die Vertikalbewegung, die nötig ist, bis der Fühler so weit
von der Schablone freigegeben ist, daß er die Querbewegung Einschalten kann (senkrechter
.abstand s von der Schablone bedeutend größer als bei einer Steigung von .t3'=,
so daß beispielsweise für die Höhenbeweung eine Zeit von 1,3 Sek. erforderlich ist,
somit für die Querbewegung nur noch 0,3 Sek. verbleiben. Da nun die für das Abfallen
des die Höhenbewegung; steuernden Schützes und für das Ansprechen des die Querbewegung
einsschaltenden Schützes fast o,3 Sek. benötigt «-erden, .so bleibt für die Ausführung
der Querbewegung selbst fast keine Zeit übrig. hei einer flach verlaufenden Steigung
ist die Größe der Höhenbewegung zur Erzielung des Abstandes ,s etwas kleiner als
bei .I3=. aber die zum Wiederheranführen des Fühlers an die Schablone erforderliche
Querbewegung ist bedeutend größer, so daß die Gesamtzea für die Umsteuerung verstrichen
ist und die Abschaltung der Fühlersteuerung bereits erfolgt, bevor der Fühler wieder
an die Schablone zurückgeführt ist.
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Die Erfindung; vermeidet diese Fehler dadurch, daß das Verhältnis
der Drehzahlen der Antriebsmotore für die Senkrecht- und Waagerechtbewegung so eingestellt
wird, daß es um so größer ist. je größer die Steigung der abzutastenden Musterform
ist.
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Die Einstellung diese, Drehzahlverhältnisses kann in der einfachsten
Weise mittets eines von Hand verstellbaren Drehzahlreglers erfolgen, der mit einer
auf Neigungswinkel geeichten Skala versehen ist.
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Zweckmäßig wird jedoch gemäß der weiteren Erfindung die Veränderung
des Drehzahlverhältnisses der Antriebsmotoren für die Höllen- und Querbewegungen
in Abhängigkeit von der Steigung selbsttätig vorgenommen, finde n der Fühler mit
einem eilte Kontaktvorrichtung verstellenden Hilfsfühlfinger versehen ist. -- .-Durch
die Kontaktvorrichtung kann entweder unmittelbar eine: Regelung der Antriebsmotoren
bewirkt werden oder. es können Ton der Kontaktvorrichtung die Drehzahländerung bewirkende
. Steuerungsmittel beeinflußt werden, indem die Kontaktvorrichtung als Impulsgeber
für- eine. schrittweise fortschaltbare Schaltvorrichtung ausgebildet ist: Es sei.
erwähnt. daß es für eine Kopierfräsinaschiiie, d-. h:. eine Werkzeugmaschine finit
kreisender Schnittbewegung, bekannt ist. Zeichnungen, welche die Umrißlinie von
Querschnitten eifites Modells darstellen. durch eine Fotozelle abzutasten und die
Geschwindigkeit in zwei Hauptrichtungen des Raumes zwischen Werkzeug und Werkstück
entsprechend der Steigung der abgetasteten Musteroberfläche selbsttätig durch eine
aus zwei weiteren Fotozellen bestehende Hilfstasteinrichtung zu steuern.
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In. -den Abb.4 bis 6 der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele
für die :selbsttätige Veränderung des Drehzahlverhältnisses der Vorschubmotoren
dargestellt. In Abb. -1 ist im Längsschnitt der vordere Teil der Fühlfingeranordnung
dargestellt. _11a1>. 3 zeiht einen Querschnitt nach der Linie. A-ß in F:,. d.. Abb.
6 zeigt eine von der Kontaktvorrichtung des Hilfsfühlfingers besteuerte Schaltvorrichtung.
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In dem Gehäuse 3 (Abb. 4; ist in bekannter. nicht dargestellter Weise
die Fühlfingerspindel i gelabert, die an ihrem Vorderende den Fühlerkopf 2 aufweist,
der "sehen die abzutastende Schablone anliegt. In dein Gehäuse 3 ist mittels der
Kugellager ; die Hülse 6 leicht beweglich gelagert, die an denn Arm ; den Hilfsfühlfinger
4 trägt. Eine Spiralfeder 15, die finit ihrem einen Ende an dem Gehäuse 3 und mit
ihrem anderen Ende an der Hülse 6 befestigt ist, sucht den Hilfsfühlfinger q. immer
so zu drehen, daß er regen die Kante der Schablone anliegst. Mit der-Stirnfläche
des Gehäuses 3 ist ein all' Isoliermaterial verbunden, an dem die untereinander
verbundenen Kontakte cl befestigt sind. An einem lose drehbar auf der Hülse 6 sitzenden
Ring i i ist ein Kontaktarm Io befestigt. Mit der Hülse fest verbunden ist ein Mitnehmerstift
14. Zu beiden Seiten de, Mitnehmerstiftes sind auf dein Kontaktarm to je zwei Kontaktstifte
12 und 13 1>z«-. 12' und z3' befestigt, von denen die Kontaktstift: 12 und 12' leitend
mit dein Kontaktarm Io verbunden sind, während der Kontaktstift 13 gegenüber dein
Kontaktarm Io isoliert ist.
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Wie aus Abb. 3 ersichtlich ist. S1 ,1i(1 die miteinander verbundenen
Kontakte c) finit dem einen Pol einer Stromquelle verbunden, während an den isoliert
auf dem Kontaktarm i o befestigten Kontaktstiften 13 und 13' die Magnete l1, bzw.
M2 angeschlossen sind, die finit ihren anderen Spulenend en an dein anderen Pol
der Stromquelle liegen.
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Wie aus Ab.b. 6 ersichtlich ist, ist der Ankeides Magneten _LI, mit
einer Schaltklinke gekuppelt, die bei ihrer Bewegung das Schaltrad 16 ini LThrzeigersinn
dreht, während der Magnet 1I_ mittels der ihm zugeordneten Schaltklinke das- Schaltrad
16 entgegen dein C"hrzeigersinn zu drehen vermag. Auf der Achse des Schaltrades
ist der Kontaktaren 17 befestigt, der an seinen- Enden isoliert voneinander
zwei
Kontaktstücke trägt, von denen das eine eine leitende Verbindung zwischen der Stromschiene
18 und den Abgreifklemmen des Widerstandes i9 herstellt, während das andere Kontaktstück
die leitende Stromschiene -2o -mit den Abgriffklemmen des Widerstandes 21 verbindet.
Der Widerstand i9 liegt in Reihe mit dem Feld 23 des Nebenschlußmotors 2z
für die Vertikalbewegung des Supports, während der Widerstand 21 in Reihe mit dem
Feld 25 des Klotors 24 für die Querbewegung des Supports liegt.
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.v Die in Abb. 5 dargestellte Stellung nimmt der Kontaktarm Io ein,
wenn die Steigurig der abzutastenden Kante des Modells 4-; ' beträgt. Hierbei steht
:der Kontaktarm 17 des Feldreglers (Abb.6) in der Mitte auf den Stromschienen I8
und 20, so daß im Feldstromkreis des Motors 22 ein ebenso großer Widerstand eingeschaltet
ist wie im Feldstromkreis des Motors 2d.. Die beiden Motoren laufen also mit gleicher
Drehzahl und das Drehzahlverhältnis für die Vertikalbewegung und die Querbewegung
ist gleich i. Wenn die Kurve steiler als q.5° ist, so wird durch den Hilfsfühlfinger
der Mitnehmer 14 nach links (Abb.5) gedreht, wobei er die Kontaktstifte 12 und 13
überbrückt undgleicli7eitig den Kontaktarm Io nach links zurr Eingriff mit einem
Kontakt 9 dreht. Dann ist der Stromkreis für den Magneten J I, geschlossen, der
mittels seiner Schaltklinke das Schaltrad 16 um einen Zahn im Uhrzeigersinn dreht.
Der Schaltaren 17 wird ebenfalls im Uhrzeigersinn gedreht und hierdurch wird ein
größerer Teil des Widerstandes 21 als bisher kurzgeschlossen, während von dem Widerstand
i9 ein Teil hinzugeschaltet wird. Das Feld des Motors 22 wird also geschwächt und
das Feld des Motors 24. im gleichen Maße verstärkt. Infolgedessen nimmt die Drehzahl
des Motors 22 für die Höhenbewegung zu, während die Drehzahl für den :Motor -24.
für die Querbewegung herabgesetzt wird. Je steiler die Kurve ist, um so mehr wird
der Kontaktarm Io mach links verdreht, und jedesmal, wenn der Kontaktarm Io auf
einen Kontakt 9 gelangt, erhält der Magnet 1I1 einen Impuls, so daß der Kontaktarm
17 schrittweise bis in seine Endstellung gedreht wird, in der dem Feld 23 der gesamte
Widerstand i9 vorgeschaltet ist,-während .der Widerstand 21 vollständig überbrückt
ist.
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Umgekehrt wird bei flacher werdender Steigung der Kontaktarm Io im
Uhrzeigersinn gedreht und hierbei die Kontaktstifte 12' und 13' überbrückt, so daß
der Magnet M2. impulsweise erregt wird und -das Schältrald i6 sowie' der Kontaktarm
17 entgegen dein Uhrzeigersinne gedreht werden, wodurch immer mehr Widerstand aus
dein Feldstromkreis des Motors 22 ausgeschaltet und immer mehr Widerstand in den
Feldstromkreis des Motors 4 eingeschaltet wird, so daß also die Geschwindigkeit
des Motors 22 immer kleiner und die des Motors 24. immer größer ist.
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Bei kleineren -Motoren kann der Hilfsfühlfinger selbst als Feldregler
ausgebildet sein, indem von der Hülse 6 zwei Kontaktarme gedreht werden, die über
zwei elektrisch getrennte Kontaktbahnen schleifen, an die die Reglerwiderstände
angeschlossen sind.
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Ferner ist es möglich, durch die Magnete 1I1 und 1T. einen Drehrgler
zu verstellen, mit dein z. B. die Phase der Gitterwechselspannung einer im Feldstromkreis
liegenden gasgefüllten Röhre gesteuert und dadurch eine Regulierung der Motordrehzahl
erzielt wird.