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Selbsttätig arbeitende Koordinaten-Fräsmaschine; insbesondere Graviermaschine
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neuartig selbsttätig arbeitende
Koordinaten-Fräsmaschine, und zwar im besonderen auf eine Graviermaschine.
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Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine Graviermaschine
zur selbsttätigen Arbeit für universale Verwendbarkeit zu schaffen, so daß sie schnellstens
auf beliebige Zeichen und Schriftsätze eingestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die zu
fräsenden Formen bzw. die zu gravierenden Zeichen einzelne als Rotationskörper ausgebildete,
den Formen bzw. Zeichen nachgebildete Steuerelemente für die Bewegung des Werkstücks
bzw. des Werkzeugs vorgesehen sind.
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Durch die Schaffung einzelner je einem Zeichen oder einer Form zugeordneter
Steuerelemente erhält man die Gewähr für universale Verwendbarkeit, zumal wenn in
Weiterbildung des Erfindungsgedankens die Steuerelemente leicht auswechselbar auf
Wellen beispielsweise so angeordnet sind, daß sie, mit Schlitzen versehen, auf Wellen
aufgeschoben oder von diesen abgenommen werden können, ohne daß es einer Entfernung
der benachbarten Steuerelemente bedarf.
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Die Ausbildung der Steuerelemente als Rotationskörper ist deshalb
wichtig, weil so die maß- und lehrenhaltige Massenfertigung der Steuerelemente auf
einfachste und billigste Weise sichergestellt ist.
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Die von den Steuerelementen zu steuernde Bewegung kann entweder eine
solche des Werkzeugs oder eine solche des Werkstücks sein. Beide Möglichkeiten sieht
die Erfindung vor. Einen konstruktiv besonders einfachen Aufbau erhält man dadurch,
daß
die Steuerelemente für die Bewegungen des Werkzeugs in der einen
Richtung und für die Bewegungen des zu bearbeitenden Werkstücks in einer andern
Richtung je auf einer in der Längsrichtung verschiebbaren Welle sich befinden. Wie
dies bei Koordinaten-Fräsmaschinen an sich bekannt ist, können die beiden Richtungen
die X-Achse und die Y-Achse sein. Bei dem angegebenen Ausführungsbeispiel sind also
die Steuerelemente für die Bewegungen des Werkzeugs in der X-Achse und die Steuerelemente
für die Bewegungen des Werkstücks in der Y-Achse auf. zwei in der Längsrichtung
verschiebbaren Wellen angeordnet. Dabei wird der übersichtliche Aufbau noch weiter
dadurch gefördert, daß die Steuerelemente für die Bewegung in aufeinander senkrecht
stehenden Richtungen auf zwei parallel angeordneten Wellen sich befinden.
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Der Gesamtaufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nicht zuletzt
deshalb besonders einfach, weil die Wellen, auf denen die Steuerelemente sich befinden,
sich in der Längsrichtung also geradlinig bewegen.
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In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann vorgesehen werden, daß
auf den Steuerelementen jeweils einer Welle eine Fläche derart angebracht ist, daß
diese Flächen insgesamt eine durchgehende Fläche zur gemeinsamen magnetischen Aufspannung
bilden.
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Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen
-näher erläutert Fig. i ist ein Diagramm, aus dem ersichtlich ist, wie aus der Form
der zu gravierenden Zeichen das Profil der Steuerelemente eindeutig abgeleitet wird;
Fig. 2 ist ein teilweise geschnittener Grundriß der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung;
Fig. 3 zeigt schematisch die gesamte Anlage einer selbsttätig arbeitenden Graviermaschine
mit elektrischer Übertragung der Steuerbewegungen; Fig. 4 ist das Beispiel einer
hydraulischen Übertragung der Steuerbewegungen von den Steuerelementen bis zum `'Werkstück.
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In Fig. 2 bedeuten im einzelnen i und 2 die Lager für eine durchgehende
Welle 3, auf der Steuerelemente 4, und zwar im vorliegenden Fall für die Zeichen
und ihre Folge gemäß Fig. i aufgesteckt sind. Parallel zu der Welle 3 ist die Welle
5 ebenfalls in Lagern 6 und 7 angeordnet, auf der wiederum Steuerelemente 8 aufgesteckt
werden. Hierbei entspricht die Welle 3 bzw. 5 der Y- bzw. X-Achse des in Fig. i
gezeichneten Koordinatensystems.
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Als Beispiel für die Bildung des Profils eines Steuerelements sei
in dem Koordinatensystem von Fig, i der Punkt Z_ festgelegt. Für eine Bewegung von
einem angenommenen Ausgangspunkt A in Richtung zum Punkt Z ist der Weg a in Richtung
der Y-Achse zurückzulegen, während der Weg in Richtung der X-Achse Null geblieben
ist. Demgemäß ist in Fig. 2 der Abstand a auf dem Steuerelement ii proportional
aufgetragen, während auf dem Steuerelement 12 eine Änderung von der Geraden nicht
auftritt. I?s entspricht also auf dem Steuerelement ii der Punkt Z' dem Punkt Z"
auf (lern Steuerelement 12. Aus Fig. 2 ist nun weiter ztt selten, claß mit dem Profil
des Steuerelements .4 das eine Ende des einen Armes eines Winkelhebels 13 zusammen
arbeitet, der die bei der Längsbewegung der Welle 3 entstehenden Ausschläge auf
das Werkstück bzw. das Werkzeug überträgt.
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Die Übertragung selbst kann auf verschiedene Art (mechanisch, elektrisch,
hydraulisch) erfolgen. In Fig. 2 ist die Übertragung als elektrische Fernsteuerung
vorgesehen, derart, daß das freie Ende des anderen Armes des Winkelhebels 13 den
Widerstandsender 14 steuert und dabei Spannungswerte, die dem Ausschlag des Hebels
13 proportional sind, mißt.
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Der Winkelhebel 15 übt für die X-Achse dieselbe Funktion aus und steuert
in der gleichen Weise entweder das Werkzeug oder das Werkstück.
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Wesentlich ist also für die in Fig.2 dargestellte elektrische Übertragung
der bei der Längsbewegung der Wellen 3 und 5 entstehenden Ausschläge der Steuerelemente,
daß je die abgreifende Spitze das Ende des einen Armes eines Winkelhebels 13 bzw.
15 bildet, dessen anderer Artn <1e11 Abgreifer 16 bzw. 17 für einen elektrischen
Widerstandsender 14 bzw. 18 trägt.
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Fig. 3 zeigt das Schema einer selbsttätigen Gravier-bzw. Koordinaten-Fräsmaschine,
bei der die Übertragung der Steuerbewegungen in Richtung der X-Achse des KoordinatcnsN-stems
auf die Achse i9 des Werkzeugträger> ?0 111)d die Bewegung in Richtung der Y-Achse
auf die Welle 21 des Werkstückträgers 22 übertragen wird.
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Der Mischverstärker 36 bzw. 3g iwt ein Drehspulsystem mit drei
Spulen 37 ,7o und 7 1 bzw. 38, 7 2 und 73, das in an sich, bekannter Weise einen
Winkelausschlag, bezogen auf die Achse 6o bzw. 61 hervorruft, wenn eine dieser Spulen
an Spannung gelegt wird.
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Die Fesselung des Dreltsptilsvstems erfolgt dadurch, daß die Spule
71 bz-,V. 73 direkt am Abgreifer 64 bzw. 69 liegt. Bei Stromlosw-eidett der Spulen
37 und 7o bzw. 38 und 72 bewegt diese elektrische Fesselung so lange den Abgreifer
64 bzw-. 69, bis von diesem keine Spannung mehr abgegriffen wird.
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Wird nun der Spannungswert des Widerstandsenders 14 an die Spule
37 des Mischverstärkerrelais 36 gelegt, dann wird vom Abgreifer 64 am Widerstandsender
62 eine Spannung abgegriffen, die an das Feld 63 des Motors 40, dessen Anker eine
konstante Spannung erltiilt, gelegt wird. Dadurch erhält der Motor 40 eine Drehzahl,
die der Größe des Spannungswertes proportional ist.
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Auf der Achse des Motors 40 befindet sich die Schnecke 65, die mit
dem Schneckenrad 66, das auf fler Welle i9 befestigt ist, im Eingriff steht. Auf
der Welle i9 befinden sielt der \\'erkzettgträger 20 und der Abgreifer des Widerstandsenders
42.
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Die an das Feld 63 des Motors 40 gelegte Spannung wird also die Welle
ig so lange drehen, bis die von dem Abgreifer auf dein Widerstandsender 42 gemessene
Spannung in der Spule 70 des Relais 36 ein Drehmoment hervorruft, das dem
vori der Spule 37 erzeugten entgegengesetzt, aber gleich groß ist. Durch die elektrische
FesselunZ; gellt der Al>greifer 64 auf o,
das Feld 63 des Motors
40 wird stromlos; die Welle ig und damit der Werkzeugträger 2o bleiben in dieser
Stellung stehen.
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Die Welle 21, auf der der Werkzeugträger 22 befestigt ist, besitzt
dieselbe Anordnung mit Schneckenrad 68, Schnecke 67 und Steuermotor 41 sowie Feld
74. Ferner ist auf der Welle 21 der Abgreifer für den Widerstandsender 43 befestigt,
der in dem Relais 39 an die Spule 72 gelegt ist.
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In Fig. 3 stellen die Welle 23 und 24 die Träger der Steuerelemente,
die in Fig. 2 mit 3 bzw. 5 bezeichnet sind, dar. Die Zeichnung zeigt eine Anordnung
dieser Wellen auf einem Revolverkopf 25, derart, daß durch selbsttätiges Schalten
des Revolverkopfes 25 hintereinander eine Vielzahl von Schriftzeichen in einem einzigen
Arbeitsgang graviert bzw. eine Vielzahl von Formen hintereinander in einem Arbeitsgang
gefräst werden.
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Das Schaltgetriebe 26 für den Revolverkopf 25 ist so aufgebaut, daß
mit Hilfe einer magnetischen Doppelkupplung 27 und eines durch den Magneten 28 gesteuerten
Rasthebels 29 über das Relais 3o der Revolverkopf z5 geschaltet wird. Dabei betätigt
der Träger 31 des Revolverkopfes 25 in seiner Endstellung den Schaltkontakt 32,
so daß hierbei der Revolverkopf 25 um go' weitergeschaltet wird.
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Die hin und her gehende Bewegung des Trägers 31 wird durch ein Zahnradgetriebe
33 über eine magnetische Doppelkupplung 34 so gesteuert, daß der Träger 31 bei seiner
Bewegung in Richtung des Pfeiles A eine Geschwindigkeit ausführt, die dem beim Fräsen
bzw. Gravieren erforderlichen Vorschub entspricht, während bei seiner Bewegung in
Richtung ß ein Schnellrücklauf geschaltet wird.
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Die Schaltungen für diese Längsbewegung und der weiteren erforderlichen
Hilfskontakte führt das Relais 35 aus.
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Außerdem ist aus Fig.2 und 3 ersichtlich, daß neben dem die- abgreifende
Spitze tragenden Arm des Winkelhebels 13 auf diesem drehbar ein zweiter gleichfalls
mit einer abgreifenden Spitze versehener Hebel 44 angeordnet ist, der mit Ausfräsungen
45 (Fig. 2) der Steuerelemente 4 zusammen arbeitet und an seinem andern Ende einen
Kontaktstift 46 (Fig. 2) zur Schließung eines Stromkreises für den Magneten 47 trägt,
der das Werkzeug 48 für eine der Länge der Ausfräsungen entsprechende Zeit vom Werkstück
49 abhebt.
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Aus Fig. 2 ist auch ersichtlich, daß zwischen den einzelnen Steuerelementen
4 bzw. 8 Distanzscheiben 5o von einer Stärke angebracht sind, die dem jeweiligen
Abstand zwischen den Schriftzeichen entspricht. Der Durchmesser dieser Distanzscheiben
5o ist so gewählt, <laß beim Gleiten der Spitze des Hebels 15 auf diesen der
Kontakt 58 (Fig. 2) geschlossen wird. Dieser steuert die elektromagnetische Kupplung
52 (Fig. 3), die das Werkstück 49 um den der Stärke der Distanzscheiben entsprechenden
Betrag weiterdreht.
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In Fig. 4 ist die hydraulische Übertragung der bei der Längsbewegung
der Wellen 3 bzw. 5 (Fig. 2) entstehenden Ausschläge gezeigt, und zwar in der Weise,
daß je die abgreifende Spitze das Ende des einen Armes des Winkelhebels 13 bzw.
r5 bildet, dessen anderer Arm in einer Übertragungsfläche 53 endet, die mit dem
Steuerkolben 54 eines hydraulisch arbeitenden Verstärkerrelais 55 zusammen arbeitet
und die Steuerkraft, verstärkt durch den Arbeitskolben 56, auf den Träger 57 des
zu bearbeitenden Werkstücks oder Werkzeugs weitergibt.