DE74018C - Mechanismus zur Führung von Werkzeugen in Kegelschnittbahnen behufs Erzeugung krummer Flächen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 67: Schleifen und Poliren.

HEINRICH NEUBART in CHARLOTTENBURG.

Flächen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 24. Juni 1893 ab.

Vorliegende, Erfindung betrifft einen Mechanismus, um Werkzeuge, namentlich Schleifwerkzeuge, in Kegelschnittbahnen zu führen, und zwar beruht derselbe auf der Erzeugung der bezüglichen Curven zweiten Grades (der Parabel, Hyperbel und Ellipse) durch den Schnitt einer Ebene mit einem geraden KreiskegeL Diese Erzeugungsart wird dadurch mechanisch verwirklicht, dafs man einen Punkt auf der Achse einer Schiebstange, die bei ihrer Bewegung einen Kegelmantel beschreibt, durch die Verbindung mit einer Ebenenführung zwingt, in einer Ebene zu bleiben.; die aus dieser Verbindung sich: ergebende Bahn des Punktes ist dann naturgemäfs die Kegelschnittlinie. Wenn man eine derartige ebene Curve als Erzeugende einer Drehfläehe annimmt, für welche mithin die Ebene mit der Curve den Achsenschnitt darstellt, so. erhält man, je nachdem die Curve eine Parabel, Hyperbel· oder Ellipse ist, die Convex- oder Concavfläche eines Rotations-Paraboloids,. Rotations-Hyperboloids oder RotationsrElüpsoids. Unter diesen ist die ParaboloidfLäche die praktisch wichtigste, weil in dieser Form convex© und concave Spiegeloder Glasflächen (Parabolspiegel) geschliffen werden. Der neue, aus diesem Grunde vorzugsweise für die Paraboloidfiächen-Erzeugung bestimmte Mechanismus ermöglicht nicht nur die zwangläufige Führung des Werkzeugträgers mit den einfachsten kinematischem; Hülfsmitteln, sondern läfst auch noch eine weitere. Vereinfachung insofern zu, als die Ebenenführuiig durch einen einzigen Lenker unter Benutzung des Princips der sogen. Conchoiden - Geradführungen erzielt werden kann.

Auf beiliegender Zeichnung ist:

Fig. ι die perspectivische Uebersichtsdarstellung eines Parabelschleifmechanismus (für Convexflächen),

Fig. 2 der Aufrifs einer Parabelschleifmaschine mit dem neuen Mechanismus unter Benutzung eines Erzeugerkegels von 90⁰ Spitzenwinkel;;

Fig. 2a zeigt in Seiten- und Oberansicht die das Kugelgelenk in Fig. 2 ersetzende Einrichtung eines Universalgelenks;

Fig. 3 ist die Vorderansicht der wesentlichen Theile des in Fig. 2 angewendeten Führungsmechanismus, bei welcher die im. Kegelmantel sich bewegende Schiebstange eine geschränkte Lage einnimmt.

Fig. 4 und 5 sind Uebersichtsdarstellungen von Ausführungsformen eines zur Erzeugung von parabolischen Concavflächen einerseits und zur Erzeugung von parabolischen Convexflächen andererseits geeigneten Apparates, welche: beide mit Benutzung der in Fig. 6 veranschaulichten Form des Conchoidenlenkers entworfen sind.

Fig. 6, 7 und 8 veranschaulichen schematisch die drei Arten der als Geradführungen gebräuchlichen Conchoidenlenker, und

Fig. 6a, ja und 8a kennzeichnen ebenfalls schemarisch drei von diesen drei Anordnungen hergeleitete Ausführungsformen des neuen Mechanismus, bezw. zur Erzeugung einer Parabel, einer Hyperbel und einer Ellipse..

Der neue Mechanismus besteht (Fig. r) zunächst aus einem um eine Achse oder Welle χ

drehbaren Arm α, der eine zweckmäfsig als Hülse u auszubildende Führung zur Aufnahme einer Schiebstange ν trägt. Diese das wesentliche Organ des Mechanismus ausmachende Schiebstange ν beschreibt mit ihrer Längsachse, die zugleich die Verschiebungsrichtung bezeichnet, vermöge ihrer geschränkten Lage zur Achse χ einen in Fig. ι an der Spitze angedeuteten Kegelmantel. Wenn nun erreicht wird, dafs einer der, wie beschrieben, stets auf dem Kegelmantel bleibenden Punkte der Schiebstangenachse zugleich gezwungen wird, sich in einer Ebene zu bewegen, die einer Kegelseite parallel ist, so ergiebt sich als Bahn dieses Punktes nach bekannten Principien der räumlichen Geometrie die Parabel. Ist die Ebene der Seite des Kegels nicht parallel, so erhält man die anderen Kegelschnitte, die Hyperbel oder die Ellipse als Bahn des bezeichneten Punktes. Nach Fig. ι greift nun die Schiebstange ν mittelst eines Kugelgelenks an den verticalen Werkzeugträger w an, der vermöge einer angedeuteten Kreuzschieberführung nicht allein in Seitenrichtung, sondern auch abwärts so beweglich ist, dafs alle Punkte desselben, ohne aus der Ebene herauszutreten, parallele Bahnen beschreiben müssen. Aus diesem Grunde bleibt mithin auch der Mittelpunkt des Kugelgelenks, der, in der Schiebstangenachse liegend, an deren Bewegung im Kegelumfange theilnimmt, in ein und derselben Ebene, welche in dem dargestellten Fall (Fig. i) der Kegelseite k parallel ist und mithin die Erzeugung einer Parabelbahn für den Kugelgelenkmittelpunkt bedingt. Dieselbe Bahn beschreibt dann auch das von dem Werkzeugträger gehaltene Werkzeug.

Die Brennweite bezw. Lage des Brennpunktes des erzeugten Kegelschnittes richtet sich nach dem Spitzenwinkel des Kegels und dem Ebenenabstand, und kann beiläufig auf Grund des Satzes bestimmt werden, dafs, wenn man in dem Kegel diejenige Kugel beschreibt, welche Kegel und Schnittebene zugleich berührt, der Berührungspunkt an letzterer der Brennpunkt ist.

Eine einfache Regelung der Brennweite (ohne Aenderung der Scheitelpunktlage) erhält man, wenn der Spitzenwinkel des Kegels zu 90⁰ angenommen, die Achse χ mithin unter 45 °, und zwar zur Aenderung des Ebenenabstandes verstellbar angeordnet wird. Diesen Fall veranschaulicht Fig. 2, welche die Gesammtanordnung einer Schleifmaschine für parabolischen Convexschliff darstellt. Die zugehörige Theilansicht, Fig. 3, zeigt eine der geschränkten Lagen des Armes α mit der Schiebstange v, welche dieselben während der Beschreibuug der punktirt dargestellten Parabelbahn durch den Kugelgelenkmitttelpunkt einnehmen. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, wie vermöge des horizontal verstellbaren Supports d, der die Achse χ der Schiebstange ν trägt, der Abstand der Parabelbahn- bezw. Werkzeugebene geändert werden kann, und zwar mit der Mafsgabe, dafs einer Verschiebung des Supports nach innen oder aufsen die Verkürzung oder Verlängerung der Brennweite um den halben Verschiebungsbetrag entspricht. Der drehbare Tisch q mit dem darauf festgelegten, zu schleifenden Arbeitsstück ρ bildet einen bekannten Bestandtheil einer derartigen Schleifmaschine für Drehflächen mit parabolischem Profil. Es ist selbstverständlich, dafs die erzeugende Curve bei Fig. 2 in der zur Zeichenebene senkrechten Ebene beschrieben wird.

Die Ebenenführung des Werkzeugträgers, in dem dargestellten Falle einer in Drehung zu versetzenden Schleifscheibe e, ist nach der gebräuchlichen Art mittelst rechtwinklig sich kreuzender Prismenführungen erreicht, wobei die horizontale Gleitschiene g festgelegt ist und wobei der den vertical verschiebbaren Werkzeugträger w aufnehmende Gleitblock h mittelst Leitspindel i den Antrieb behufs Fortbewegung des Parabelpunktes in seiner Ebene aufnimmt. Anderenfalls kann die Antriebbewegung auch von dem Arm α bezw. dessen Welle x, wie in Fig. ι mitdargestellt, ausgehen. Die Welle χ trägt danach ein Schneckenrad^' in Eingriff mit der Schnecke j¹, deren mit einem Handrad oder einem Räderwerk in Verbindung gebrachte Spindel die Theildrehung des Armes α aus der Scheitelstellung in der einen oder anderen Richtung ermöglicht.

In der Ergänzungsfigur 2 a ist die Seitenansicht und Oberansicht eines sogen. Universalgelenks in Verbindung mit dem Werkzeugträger w einerseits und der Schiebstange ν andererseits dargestellt. Da ein solches Gelenk genau den Zweck eines der Einfachheit halber bei Fig. 1 und 2 benutzten Kugelgelenks erfüllt, braucht seine Anwendbarkeit an Stelle desselben bei dem neuen Mechanismus nicht näher begründet zu werden. . .

Zu dem Zwecke, die nothwendige Ebenenführung bei dem Mechanismus mit einfacheren Mitteln, als wie die Kreuzschieberführung des Werkzeuges oder eine andere unabhängige Führung darbietet, zu erreichen, wird nach vorliegender Erfindung ferner eine Combination der aus Dreharm α und Schiebstange ν bestehenden Vorrichtung mit einem Conchoidenlenker angewendet. Bekannt sind die in Fig. 6, 7 und 8 dargestellten ebenen Lenkeranordnungen mit zwei Festpunkten A und B als Mittel, um einen Punkt c¹ c² c³ annähernd in einer Geraden, die senkrecht zur Verbindungslinie der Festpunkte ist, zu führen. Richtet man nun die Festpunkte anstatt mit gewöhnlichen mit Kugeloder Universalgelenken ein, so beschreiben die Punkte c¹ c² c⁸ offenbar im Raum mehr oder weniger angenähert Ebenen. Diese Eigenthümlichkeit ist nun bei den in Fig. 6 a, 7 a und 8 a

Claims (1)

1. schematisch dargestellten Vorrichtungen benutzt. Durch den Arm α wird die Schiebstange ν in jedem Falle so geführt, dafs sie unter denselben Bedingungen — nur mit Drehung im Räume — gegen einen Festpunkt, die Spitze (A) des Kegels, gerichtet bleibt, wie der verschiebbare Lenker V gegen seinen Festpunkt A. Es ist also nur nöthig, in Ergänzung zu dieser Schiebstange ν einen Gegenlenker r so anzuordnen, dafs er dem Gegenlenker R der Conchoiden-Geradführungen entspricht, von denen derselbe sich nur dadurch unterscheidet, dafs er im Kugelgelenk bei b beweglich ist. Der dem Punkt C entsprechende Punkt c an der Schiebstange wird alsdann in der durch die punktirte Linie bezeichneten Ebene bleiben und daher die Kegelschnittbahn beschreiben.

   Die Wirkung der neuen Lenkverbindung läfst sich auch dahin erklären, dafs das angreifende Ende des Gegenlenkers r einen Punkt der Schiebstange ν in einer Kugelfläche fortzuschreiten zwingt, zu welcher die von dem Punkt c beschriebene conchoidische Fläche annähernd eine Ebene ist.

   Aus dem Schema 6 a ist die Ausführungsform des Mechanismus in Fig. 4 abgeleitet, bei welchem ein Werkzeug e¹ (als für Metallbearbeitung geeignetes Schneidewerkzeug dargestellt, aber gewöhnlich ein Schleifwerkzeug) unmittelbar mit der Schiebstange ν verbunden wird und, wenn der wirksame Angriffspunkt an den Punkt c verlegt ist, mit diesem die Kegelschnittbahn beschreibt. Sofern die punktirt eingezeichnete, zur Zeichenebene senkrechte Schnittebene, parallel ist zur Kegelseite, ergiebt sich eine Parabel als Schnittcurve in derselben; der Mechanismus befindet sich auf der Hohlseite der Parabel, kann daher zur Erzeugung einer concaven Drehflä'che, wie dieselbe durch die punktirte Schnittparabel angedeutet ist, dienen. Die Figur zeigt gleichzeitig, wie von der Ausführung von Kugelgelenken für den Festpunkt des Gegenlenkers r abgesehen, bezw. dafs derselbe durch eine Kette von unveränderlicher Länge ersetzt werden kann, wenn durch eine an der Schiebstange ν angreifende und dieselbe nach dem Kegelspitzenpunkt 0 ziehende Feder/ für genügenden Kraftschlufs gesorgt ist. Derselbe kann übrigens zum Theil entbehrlich werden, sobald man das Werkzeug durch den Widerstand der Bearbeitungsfläche in der Pfeilrichtung beanspruchen läfst.

   Mittelst eines Schneckengetriebes j j^x wird, wie bei Fig. 1, der Antrieb auf den Dreharm a und auf die Schiebstange ν übertragen.

   Im Princip nicht von der Einrichtung nach Fig. 4 verschieden, ist die durch Fig. 5 veranschaulichte Einrichtung bestimmt, die Erzeugung convexer Paraboloidflächen zu ermöglichen. Der Unterschied beider Einrichtungen bezieht sich also lediglich auf die Lage der den Kegelschnitt erzeugenden Kegel, deren Spitzen bei 0 bezw. o¹ liegen. Aufserdem verdient noch hervorgehoben zu werden, dafs, um das Werkzeug möglichst normal gegen die der Bearbeitung unterliegende Fläche wirken zu lassen, im Falle der Fig. 5 die Schiebstange ν nicht cylindrisch, sondern vierkantig in ihre Führungshülse u pafst, während im Falle der Fig. 4 wesentlich dieselbe Wirkung dadurch erzielt ist, dafs die Verbindung zwischen Schiebstange ν und Lenker r nicht nach Art eines Universalgelenks, wie sonst nöthig, sondern einfach mit einer an Zapfen der Stange direct angreifenden Gabel ausgeführt wird.

   Wie Fig. 6 a das Princip des Conchoidenlenkers erster Art (Fig. 6) in Anwendung auf den Fall der Parabelbahn veranschaulicht, so veranschaulichen Fig. 7 a und 8 a die Erzeugung einer Hyperbel bezw. einer Ellipse mit Mechanismen, die sich aus den Conchoidenlenkern zweiter und dritter Art (Fig. 7 und 8) ergeben'. Der Kegel ist jedesmal durch im Punkt A zusammentreffende Hülfslinien, die Schnittebene durch eine unterschiedene Hülfslinie angedeutet. Es ergiebt sich aus den Fig. 7 a und 8 a, dafs die Ebene einerseits gegen die gegenüberliegende Kegelseite divergirt, andererseits gegen dieselbe convergirt, woraus die Erzeugung dort der Hyperbel, hier der Ellipse mittelst des Punktes c, welcher der Werkzeugpunkt ist, folgt. Es ist natürlich selbstverständlich, dafs die Hyperbel- und Ellipsenbahn ebenso mit Vorrichtungen der ersten Art (Fig. 6 a) -erzielt werden kann, und dafs diejenigen der zweiten und dritten Art ebenfalls, um Parabelbahnen zu erzielen, verwendbar sind. Da die speciellen Ausführungsformen dieser Vorrichtungen aber im Vergleich zu den in Fig. 4 und 5 dargestellten nichts wesentlich Neues darbieten, ist von besonderen Darstellungen derselben abgesehen.

   Bezüglich der Ausführungen der Mechanismen, wie sie Fig. 4 und 5 zeigen, soll noch bemerkt werden, dafs, wenn ein rotirendes Werkzeug angewendet wird, der Antrieb auf dasselbe entweder mittelst einer biegsamen Welle zu übertragen ist, die in der hohl auszuführenden Schiebstange angeordnet wird und nahe der Kegelspitze ihr festes Lager haben kann, oder dafs mit Benutzung des Umstandes, wonach die Summe der Lenkerlänge und des Abstandes bis zum Werkzeugpunkt constant bleibt, eine Seilübertragung angewendet wird.

   Patent-Ansρrüche:

   i. Mechanismus, um Werkzeuge in Kegelschnittbahnen — behufs Erzeugung von Convex- und Concavflächen — zu führen, bestehend aus einer mittelst eines Dreharms (a) zur Beschreibung eines Kegelmantels zu bewegenden Führung (u) mit Schiebstange fvj,

   die in der Richtung der Kegelseite verschiebbar ist und mittelst eines Kugel- oder Universalgelenks an den einer Kreuzschieberführung zugehörigen und dadurch mit allen seinen Punkten in einer Ebene geführten Werkzeugträger (w) angreift, so dafs der in dem Kegel einerseits und in einer Ebene andererseits geführte Gelenkmittelpunkt die Kegelschnittbahn durchläuft und dieselbe für alle Punkte des Werkzeugträgers bestimmt. Mechanismus der durch Anspruch ι, gekennzeichneten Art mit Benutzung der

   Schiebstange (v) als Werkzeugträger und mit abgeänderter Ebenenführung des die Kegelschnittcurve erzeugenden Werkzeugpunktes (c) in der Weise, dafs ein eventuell als Kette ausgebildeter und um einen Festpunkt (b) nach allen Richtungen drehbarer Gegenlenker fr) an einen Punkt der Schiebstange (v), denselben in eine Kugelflächenbahn zwingend, so angreift, dafs die hierzu conchoidische Fläche, in welcher der Werkzeugpunkt bewegt wird, annähernd eine Ebene ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.

   BERLIN. GEDRUCKT IN DER REICHSDRUCKEREL