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Kopiermaschine zur Herstellung von beliebig geformten Gegenständen
Bekannte Maschinen zur Herstellung beliebig geformter Gegenstände bedienen sich
formgleicher oder formähnlicher Modelle oder Teilmodelle, die in verschiedener Weise
(mechanisch, elektrisch oder optisch) derart abgetastet werden, daß die Tastvorrichtung
gleichzeitig die Werkstückbearbeitung steuert.
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Hierfür werden teure Sonderwerkzeugmaschinen benötigt, auf denen Modell
und Werkstück gleichzeitig aufgespannt sein müssen. Solche Maschinen sind unwirtschaftlich,
sofern sie nicht dauernd ausgenutzt werden. Außerdem @muß die Tastung fortlaufend
erfolgen, was Ungenauigkeiten an scharfen Kanten und steilen Flächen zur Folge hat.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kopiermaschine zur Herstellung
von beliebig geformten Gegenständen. Sie kennzeichnet sich im wesentlichen durch
eine durch Abtasten eines formgleichen oder formähnlichen Modells hergestellte Formaufzeichnungsvorrichtung,
die bei der Herstellung des Abbildes die Werkzeug- und gegebenenfalls auch die Werkst,ückbewegung
steuert.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist ein Impulsgeber vorgesehen,
durch den bei der Herstellung der Formaufzeichnungsvorrichtung jeder Taster- und
der zugehörigen Modellstellung ein elektrischer, mechanischer oder optischer Impuls
zugeordnet wird, wobei die Impulsfolge in beliebiger, an sich bekannter Weise auf
einen Impulsträger aufgezeichnet wird. Die Bewegung des Impulsträgers ist dabei
vorzugsweise mit der Modell-bzw. Werkstückbewegung gekuppelt. Es können
auch
mehrere Impulsträger vorgesehen werden, deren Antriebe miteinander gekuppelt sind.
Schließlich können nach der Erfindung auch mehrere Impulsfolgen untereinander auf
einen gemeinsamen Impulsträger aufgezeichnet werden.
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Ein einfaches Ausführ:ungsbeispnel zeigt Fig. i, wobei als Werkzeugmaschine
eine Leitspindeldrehban.k gewöhnlicher Bauart dient, doch isst die Erfindung sinngemäß
auf alle anderen Arten von Werkzeugmaschinen, wie Fräsmaschinen, Hobelmaschinen,
Schleifmaschinen, Walzwerke, Biegemaschinen, Pressen, Schweißmaschinen usf., anwendbar.
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i ist das Modell bzw. nachher das Werkstück, das sich um die Dreh'ban@kachse
2 dreht, angetrieben vom Motor 3. 4. ist ein parallel zur Achse 2 verschiebbarer
Support, der zuerst den Taster 5, nachher das Werkzeug 6 trägt und mittels. der
ebenfalls vom Motor 3, z. B. über Zahnräder, angetriebenen Leitspindel 8 bewegt
wird. 7 ist ein Motor, der das Werkzeug senkrecht zur Achse 2 steuert. Während des
Tastens bewegt der Taster 5 den Hebel g, mit dem fest eine Blende fo verbunden ist.
ii sind photographische Filmbandrollen. 21 ist ein von der Leitspindel angetriebenes
Zahnrad, von dem aus mittels der Fillmlochung das Filmhand angetrieben wird, so
daß es sich hinter der festen Schlitzblende 12 vorbeibewegt. 13 ist eine Lichtquelle
gleichbleibender Stärke. 14 eine Kondenserlinse, 15 eine lichtempfindl@ehe Zelle
(Selen- oder Photozelle). 12, 13, 1.1. und 15 liegen auf einer gemeinsamen optischen
Achse und sind in einer lichtdichten Kammer 26 untergebracht.
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Während des Tastens beschreibt der Taster eine schraubenförmige Bewegung
längs der Modelloberfläche, wobei der Taster 5 den Hebel g in schwingende Bewegungen
versetzt. Die mit Hebel g verbundene Blende ist so geformt, daß sie z. B. in der
untersten Stellung die dahinterliegende Schlitzblende 12 ganz frei gibt, während
sie bei Aufwärtsbewegung die Schlitzblende allmählich abdeckt, bis in der obersten
Hebelstellung der ganze Schlitz durch die Blende abgedeckt wird. Die während des
Tastens in Betrieb befindliche Lichtquelle 13 belichtet also entsprechend der jeweiligen
Lage der Blende fo ein verschieden breites Stück des sich hinter der Schlitzblende
vorbeibewegenden Filmbundes, und es entsteht bei Entwicklung eine Aufzeichnung,
ähnlich wie sie vom Amplitudenaufzeichnungsverfa@hren beim Tonfilm bekannt ist.
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Das entwickelte Filmband wird zurückgespult, z. B. durch Umsteuern
von Motor 3, wodurch auch der Support wieder in seine Anfangslage gelangt. Das Modell
wird nun gegen das Rohwerkstück umgetauscht, der Taster 5 zur Seite geschwenkt und
das Werkstück, z. B. ein Drehstahl, eingesetzt.
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Mit dem Werkzeugträger durch Hebel verbunden ist ein elektrischer
Meß-kopf M, der auf dem um die Achse 17 drehbaren Segmernthebel 18 befestigt ist.
Der Meßkopf kann in bekannter Weise ausgeführt sein, -derart, daß eine Zunge mit
Gegenkontakten bei Ablenkung aus einer Mittellage Kontakt macht oder den Luftspalt
zwischen zwei einander gegenüberstehenden, in einer wechselstromgespeisten Brückenschaltung
liegenden Magneten verändert, wodurch in der Brückenschaltung Spannungsänderungen
hervorgerufen werden, die zur Steuerung von Relais benutzt werden. Den Anker des
Meßkopfes M bildet der Zeiger 16 eines Strommessers ig, dessen Drehachse mit Achse
17 zusammenfällt und der während der Werkstückbearbeitung, gegebenenfalls über einen
Verstärker, mit der gegenüber der Schlitzblende 12 angeordneten. Photozelle 15 zusammengeschaltet
:ist.
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Meßkopf 31 ist seinerseits verbunden mit der Steuervorrichtung
22 (vorteilhaft einer Röhrensteuerung) des Motors 7, der so lange in Ruhe bleibt,
wie sich der Zeiger des Strommessers ig genau in der Mitte zwischen den Kontakten
oder Spulen des Meßkopfes befindet. Bei Ausschlagen nach der einen oder anderen
Richtung bewegt der Motor 7 .das Werkzeug sinngemäß vor oder zurück und kommt erst
wieder zur Ruhe, wenn der Zeiger wieder -die Mittellage erreicht hat, d. h. die
Werkzeugstellung der Aufzeichnung entspricht.
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Soll dizDrehbank zwecks Bearbeitung angefahren werden, so wird der
Hebel g der Blende fo zur Seite geschwenkt und damit die Schlitzblende 12 in ihrer
ganzen Breite dem Licht der Lampe 13 ausgesetzt. Nach Einschalten des Motors 3 übernimmt
das Filmband die Steuerung des Motors 7 über Photozelle, Strommesser, Meßkopf und
Röhrensteuerung und reproduziert genau die aufgezeichneten Bewegungen, d. h. das
Werkzeug erzeugt in richtiger Zusammenarbeit mit der Werkstückbewegung ein Werkstück,
das 4n seiner Form genau mit der des getasteten Modells übereinstimmt. Es ist natürlich
nicht möglich, die endgültige Form in einem Arbeitsgang zu erzeugen. Um die gewünschte
Spandicke zu erzielen, wird das Werkzeug zuerst kürzer eingespannt, als der Tasterstellung
entspricht, und von Hand oder selbsttätig nachgestellt.
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Die Abtastung und Bearbeitung können je nach Art der verwendeten Werkzeugmaschine
auch in ebener Spirale oder zeilenmäßig erfolgen. Der Taster braucht auch während
der Testung nicht dauernd am Modell anzuliegen, sondern kann es zwecks genauer Erfassung
scharfer Kanten zeitweise verlassen. Das Werkzeug tut dies dann während der Bearbeitung
ebenfalls. In solchem Fall wird zweckmäßig auch die Werkstückbewegung besonders
gesteuert. An Stelle: des Lichtes kann irgendeine andere Größe gewählt werden.
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In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
bei dem für die entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. i gewählt
sind.
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Während des Tastens .bewegt der Taster 5 den Hebel g, der über den
Frequenzregler FR den. Frequenzgenerator FG so bzeinfllußt, daß jeder Stellung des
Hebels g eine bestimmte Frequenz des Frequenzgenerators entspricht. Die so erzeugte
Frequenzfolge wird direkt oder Über einen Verstärker und mittels eines Sprechkopfes
Sh auf einem Tonträgerhand TB, z. B. einem Magnetophonband, aufgezeichnet.
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Während des Tastens macht der Taster eine schraubenförmige Bewegung
längs der Modellober-
Fläche, wobei er Hebel 9 bewegt und so die
Frequenzfolge steuert, die auf dem angetriebenen Tonträgerband aufgezeichnet wird.
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Wie bed dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i wird nach beendeter Formaufzeichnung
das Tonträgerband TB durch Umsteuerung des Motors 3 zurückgespult, wodurch
auch der Support q. wieder in seine Anfangsstellung gelangt ist. Darauf wird das
Modell gegen das Rohwerkstück ausgetauscht, der Taster 5 zur Seite geschwenkt und
das Werkzeug 6 eingesetzt. Den Anker des Meßkopfes 31
bildet der Zeiger eines
Präzisionsfrequenzanzeigers EM (wie in ETZ 1938, Heft io, S. 37, beschrieben),
dessen Drehachse mit Achse 17 zusammenfällt und der während der Werkstückbearbe-itung
über den Verstärker h mit einem am Tonträgerband angeordneten Hörkopf
HK zusammengeschaltet ist.
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Der Maßkopf M ist verbunden mit der Steuervorrichtung St des Motors
7, der so lange in Ruhe ist, wie sich der Zeiger des Frequenzanzeigers
EM
genau in der Mitte zwischen dein Spulen des Meßkopfes M befindet. Bei Ausschlagen
der Zeiger nach der einen oder anderen Richtung bewegt Motor 7 das Werkzeug sinngemäß
vor oder zurück und kommt erst wieder zur Ruhe, wenn der Zeiger wieder in der Mittellage
ist.
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Wird die Drehbank nach beendeter Formaufzeichnung zwecks Bearbeitung
des Rohwerkstückes a,ngafahren, so übernimmt das Tonträgerband io die Steuerung
des Motors 7 über den Frequenzanzeiger FM, den Meß;kopf M -und die Röhrensteuerung
St und reproduziert genau die aufgezeichneten Bewegungen, d. b. das Werkzeug erzeugt
in richtiger Zusammenarbeit mit der Werkstückbewegung ein Werkstück, das in seiner
Form mit der des vorher getasteten Modells genau übereinstimmt. Schalter M ist während
des Aufzeichnens nach links und während des Bearbeitens nach rechts zu legen.
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Es ist ferner ohne weiteres möglich, das Prinzip der Formaufzeichnung
auch im allgemeinen Maschinenbau zu verwenden und beliebige, sich periodisch wiederholende
Bewegungen zu steuern, z. B. an Stelle von komplizierten Lenkersteuerungen. In diesem
Falle ist das Impulsträgerband eine in sich geschlossene Schleife, die 'beliebig
angetrieben werden kann.
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Auch für das Biegen von Spanten im Schiff-oder Flugzeugbau können
für die selbsttätige Einstellung der Walzen impulsträgergesteuerte Motoren verwendet
werden. Man verwendet in diesem Falle zur Aufzeichnung .der Spantenfor.m zweckmäßig
ein kleines Modell oder eine Zeichnung, wie überhaupt das Modelil gegenüber dem
Werkstück beliebig verkleinert oder vergrößert ausgeführt sein kann.
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In manchen Fällen kann ,man die Herstellung eines Modells ganz vermeiden
und die Form durch Aufbringung einer lichtundurchlässigen Schicht auf einem durchsichtigen
Filmband vorschreiben, und zwar durch Umfahren von gezeichneten Formen oder durch
Berechnung aus der gewünschten Form.