DE807184C - Maschine zum Bearbeiten von Gegenstaenden, insbesondere Glasgegenstaenden, die eine Rotationsform mit kreis-, ellipsen-, parabel -oder hyperbelfoermigem Meridian haben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Konvex- oder Konkavbearbeiten von Gegenständen, insbesondere Glasgegenständen, die eine Rotationsform mit kreis-, ellipsen-, parabel- oder hyperbelförmigem Meridian erhalten sollen, mittels eines Schneid- oder Abtragewerkzeuges. Insbesondere eignet sich die Maschine zum Bearbeiten von Spiegeln und Linsen mit konischem Meridian.

Die erfindungsgemäße Maschine besteht im wesentlichen darin, daß das Werkstück drehbar um die Achse der zu erzeugenden Form und das Ende des Werkzeugs in einer durch diese Achse gehenden Ebene bewegbar angeordnet ist, wobei dieses Ende in einer gegebenen Richtung dauernd zwangsläufig in Linie mit einem Punkt gehalten wird, der seinerseits gezwungen wird, gleichzeitig in einer zur Bewegungsebene des Werkzeugendes parallelen Ebene sowie auf der Oberfläche eines Rotationskegels zu bleiben.

Da dieser Punkt, im folgenden Leitpunkt genannt, gezwungen ist, in ein und derselben Ebene zu bleiben und sich auf der Oberfläche eines Rotationskegels zu bewegen, beschreibt er einen Schnitt dieses Kegels, der je nach der Neigung der genannten Ebene zur Achse des Kegels ein Kreis, eine Ellipse, eine Parabel oder eine Hyperbel ist. Da zudem das Ende des Werkzeugs zwangsläufig so geführt wird, daß es einerseits in einer

Ebene parallel zur Bewegungsebene des Leitpunkts bleibt und andererseits nach einer gegebenen Richtung in einer Linie mit dem Leitpunkt gehalten wird, so beschreibt das genannte Werkzeugende eine Kurve parallel zu derj enigen des Leitpunkts, d.h. es beschreibt denselben Kegelschnitt. Daraus ergibt sich, daß das Werkzeug, welches sich um eine in der Bewegungsebene des Werkzeugendes liegende Achse dreht, von dem Werkzeug auf seiner ganzen Oberfläche nach diesem Kegel- schnitt bearbeitet wird.

Einige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschine werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

In den Zeichnungen zeigt

Abb. ι eine Gesamtansicht einer solchen Maschine mit dem Werkzeugträger in der Lage, die er einnimmt, wenn das Werkzeugende sich auf der Drehachse des Werkstücks befindet,

Abb. 2 und 3 eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht dieser Maschine mit dem Werkzeugträger in der gleichen Stellung, wobei Abb. 3 gleichzeitig gestrichelt den Werkzeugträger auch in einer anderen Stellung darstellt,

Abb. 4, 5 und 6 eine Vorderansicht, eine Draufsicht bzw. eine schaubildliche Ansicht einer Ausführung der Maschine, bei welcher die Werkzeugachse zwangsläufig rechtwinklig zu dem vom Werkzeugende beschriebenen Kegelschnitt gehalten wird,

Abb. 7 und 8 eine Vorder- und eine Seitenansicht einer Abänderung der Maschine,

Abb. 9 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführung der Maschine, bei welcher die Achse des Werkzeugs bei der Bewegung des Werkzeugendes parallel zu sich selber gehalten wird.

Das Werkstück 1 ist auf einem Dorn 2 befestigt, der von einer Welle 3 mit waagerechter Achse A-B angetrieben wird. Die Welle 3 sowie ihr (nicht gezeigter) Antriebsmotor sitzen auf einem Schlitten 4, der auf einem Rahmen 5 gleitet und bei dessen Vorschub das Werkstück in Arbeitsstellung gebracht und während der Bearbeitung in Eingriff mit dem Werkzeug gehalten wird. Das Werkstück 1 ist derart auf dem Dorn 2 befestigt, daß die Achse der dem Werkstück zu gebenden Form im wesentlichen mit der Drehachse A-B zusammenfällt. Bei Beendigung der Bearbeitung fallen die beiden Achsen genau zusammen.

Der bewegliche Träger 6 trägt ein Werkzeug, beispielsweise ein in einer Spitze endendes Abtragewerkzeug 7 (Schleifwerkzeug), welches in Richtung der Achse C-D in einem Support geführt ist, der mit Gewindevorschub zum Ausgleich der Abnutzung des Werkzeugs gleitet. In der dargestellten Lage befindet sich die Achse C-D des Werkzeugs in der Verlängerung der Achse A-B.

Das Ende des Werkzeugs 7 wird mechanisch gezwungen, sich in der waagerechten Ebene der Achse A-B zu bewegen. Dies läßt sich in ähnlicher Weise erreichen wie bei Drehbänken, bei welchen das Werkzeug auf einem Schlitten sitzt, der in einer Richtung waagerecht gleiten kann und selbst von einem zweiten Schlitten getragen wird, der sich rechtwinklig zu der ersten Richtung waagerecht verschieben kann.

Bei der in den Abb. 1, 2 und 3 dargestellten Ma-■ schine wird dieses Ergebnis mittels Drehbewegungen um senkrechte Achsen erreicht. Zu diesem Zweck trägt das Gestell 5 eine senkrechte Welle mit der Achse E-F, um die sich ein Stützarm 9 mittels einer von ihm gebildeten zylindrischen Büchse S drehen kann. Dieser Stützarm trägt seinerseits an seinem anderen Ende eine senkrechte Welle mit der Achse G-H, um weiche mittels Lageraugen 10 ein Stützarm 11 schwingen kann. Diej ser zweite Stützarm trägt an seinem anderen Ende eine senkrechte Welle 12 mit der Achse I -Z₁ um welche sich der Werkzeugträger 6 mittels Zapfenlager 13 drehen kann.

Zufolge dieser gelenkigen Verbindung der Stützarme miteinander kann der Werkzeugträger sich bewegen, während er beständig in der gleichen waagerechten Ebene bleibt, und das Werkzeugende bewegt sich in der waagerechten Ebene, die durch die Achse A-B geht.

Im übrigen ist die Maschine so gebaut, daß das Ende des Werkzeugs sich auf der Achse V-Z befindet und bei Verschleiß auf diese Achse durch Gewindespindel nachgestellt wird. Die Welle 12 trägt an ihrem unteren gekröpften Ende 14 die Kugel eines Kugelgelenks 15, dessen Mittelpunkt P sich selbst auf der Achse V-Z befindet. Das Ende des Werkzeugs und dieser Punkt P müssen daher stets senkrecht übereinander in übereinstimmender Lage bleiben.

Andererseits sind auf der Welle 12 Bunde 16 und 17 vorgesehen, die jede Längsverschiebung der Welle in Richtung der Achse V-Z verhüten, wodurch der Punkt P zwangsweise dauernd in einer Ebene und zwar der waagerechten Ebene X-Y, gehalten wird, die parallel zu der Bewegungsebene des Werkzeugs Hegt.

Die Kugelhaube des Kugelgelenks 15 wird von dem Ende einer Stange 18 gebildet, die in einer Büchse 19 gleiten kann, deren Achse 0-1 durch einen in der senkrechten Ebene der Achse A-B liegenden Punkt O geht.

Die Büchse 19 kann sich um eine Achse OK drehen,. die sich ebenfalls in der senkrechten Ebene der Achse A-B befindet. Die Achse O-K wird durch die Welle 20 verkörpert, die sich in auf einem Rahmen 22 befestigten Lagern 21 dreht. Die Welle 20 ist durch ein Zwischenstück 23 starr mit der Büchse 19 verbunden. Der Punkt P muß also auf der Geraden 0-1 bleiben, d. h. auf der Erzeugenden eines Rotationskegels mit der Achse 0-K und dem Scheitelwinkel K-O-I.

Der Punkt P, Mittelpunkt des Kugelgelenks 15, wird demnach zwangsweise sowohl in einer zur Bewegungsebene des Werkzeugs parallelen Ebene und auf der Oberfläche eines Rotationskegels gehalten. Dieser Punkt bildet den Leitpunkt, der gemäß der Erfindung einen Kegelschnitt beschreibt und das Ende des Werkzeugs zwingt, sich auf der gleichen Kurve zu bewegen. In Abb. 3 ist die vom Werkzeugende beschriebene Kurve bei W dargestellt.

Die Art des Kegelschnitts hängt von der Neigung des Kegels zur Schnittebene, d. h. zur waagerechten Ebene ab. Diese Neigung wird dadurch geregelt, daß man den Rahmen 22, welcher die den Kegel bildenden Elemente trägt, um den Leitpunkt P schwenkt, der vorher in die senkrechte Ebene der Achse A-B, die als Regelebene betrachtet wird, gebracht worden ist. Zu diesem Zweck ist der den Rahmen 22 tragende Schlitten 24 parallel zu dieser Regelebene verstellbar, indem er in kreisför-

migen Gleitschlitzen 25, 26 verschoben wird, die konzentrisch zum Punkt P verlaufen und in denen der Schlitten 24 mittels Muttern 29 festgestellt werden kann. Bei dieser Verstellung nimmt der Schütten 24 bzw. der Rahmen 22 gleichzeitig die Achse O-K und die Erzeugende 0-1 des Kegels mit. Die Büchse 19 verschiebt sich längs der Stange 18, die stehenbleibt. Wenn die Art des Kegelschnitts einmal festgelegt ist, kann man seine Abmessungen beeinflussen, indem man den Erzeugungskegel dieses Kegelschnitts parallel zu sich selber verstellt. Bei der in Abb. 1 gezeigten Ausführung erfolgt diese Verstellung in einer Richtung parallel zu der in der durch A-B gehenden senkrechten Regelebene liegenden Erzeugenden des Kegels. Zu diesem Zweck besitzt der Rahmen 22 einen zu der Erzeugenden 0-1, in der Regelebene betrachtet, parallelen Führungsschlitz 28, in dem der Rahmen 22 durch Muttern 30 auf dem Schlitten 24 festgelegt werden kann.

Zur Bewegung des Werkzeugendes während des Arbeitsvorgangs bedient man sich einer äußeren Kraft, die auf das Werkzeug oder auf einen der mit dem letzteren verbundenen Teile ausgeübt wird. Bei der in den Abb. ι und 3 dargestellten Vorrichtung ist zu diesem Zweck ein die Büchse 8 angreifendes Schneckenrad 31 vorgesehen, welches fest auf der mit der Büchse 8 verkeilten Welle 8" sitzt und durch einen Motor mittels der Schnecke 32 angetrieben wird.

Was die Einstellung des Werkzeugs in der waagerechten Ebene um die Achse V-Z anbelangt, kann diese von Hand mittels eines Griffes vorgenommen werden, wie ein solcher bei 6" in Abb. 1 gezeigt ist. Hierdurch kann man für ein und dieselbe Stellung des Werkzeugs auf der Bahn W dem Werkzeug jede gewünschte Richtung mit Bezug auf diese Bahn geben, beispielsweise eine Richtung, wie sie in Abb. 3 gestrichelt dargestellt ist.

Bei Verwendung einer Maschine der vorstehend beschriebenen Art als Fein- oder Nachbearbeitungsmaschine mit einer mit Stirnfläche arbeitenden um- laufenden Schleifscheibe als Werkzeug ist es wesentlich, die Achse der Schleifscheibe ständig rechtwinklig zu der vom Werkzeugende beschriebenen Kurve zu halten. Diese Bedingung läßt sich ohne Zutun des Arbeiters gemäß der Erfindung mit der in den Abb. 4, 5 und 6 gezeigten Maschine in vollkommener Weise erfüllen.

Bei dieser Maschine ist die Stange 18, die in der Büchse 19 gleitet und die Erzeugende 0-1 des Rotationskegels bildet, beispielsweise durch einen langen Keil undrehbar in der Büchse gehalten. Die Haube des Kugelgelenks 15, die das Ende der Stange 18 bildet, ist mit einem Arm 33 versehen, der senkrecht zur Stange und in der Meridianebene K-O-I des Kegels liegt. Da die Stange 18 sich in der Büchse 19 nicht drehen kann, bleibt der Arm 33 bei der Drehung der Erzeugenden 0-1 um die Achse O-K ständig in der Meridianebene K-O-I. Im Laufe dieser Drehung bildet der Arm 33 demnach ständig die durch den Punkt P gehende Normale zu dem Kegel. Das Ende des Armes 33, welches ohne Spiel in den Schlitz 34 eines Ansatzes 35 des Werkzeugträgers 6 eingreift, bestimmt die Lage des Werkzeugträgers während seiner Bewegung. Dabei ist die konstruktive Anordnung derart, daß dieser Schlitz 34 sich in der senkrechten Ebene der Achse C-D der Schleifscheibe befindet. Infolge dieser Anordnung enthält die senkrechte Ebene der Achse der Schleifscheibe während der Bewegungen des Werkzeugträgers ständig die Normale des Kegels im Leitpunkt P. Unter diesen Verhältnissen wird, wie sich leicht zeigen läßt, die Achse des Werkzeugs selbsttätig in einer Lage rechtwinklig zur Kurve W bzw., was dasselbe ist, zur Tangente T an j dieser Kurve in dem vom Werkzeugende eingenommenen Punkt gehalten. Dieses läßt sich der Abb. 6 entnehmen, in welcher die an dem Leitpunkt zusammenkommenden Teile der Vorrichtung in zwei Lagen des Leitpunkts veranschaulicht sind. Die rechte Lage P₀ entspricht der Lage des Werkzeugs in seiner Ausgangsregelebene und die linke Lage P₁ einer von der ersten entfernten Lage. Die von dem Punkt P zwischen P₀ und . P₁ beschriebene Kurve ist durch W dargestellt. Die von dem Werkzeugende durchlaufene Bahn ist mit W bezeichnet und ist der Kurve W gleich und parallel. Während der Bewegung, welche den Leitpunkt von P₀ nach P₁ gebracht hat, ist die Erzeugende des Kegels von O-I₀ nach 0-Z₁ gekommen. Zufolge der Verschiebung der Stange 18 in der Büchse 19 hat sich dabei der Punkt P infolge der Gleitbewegung der Stange 18 in der Büchse 19 auf dieser Erzeugenden 0-I₀ verschoben, ist aber dabei trotz der Drehbewegung der Erzeugenden des Kegels um die Achse O-K in der gleichen waagerechten Ebene geblieben.

In der neuen Lage befindet sich der Arm 33 in der Ebene K-O-I', und bildet die Normale des Kegels im Punkt P₁. Wenn man die Tangente T an der Kurve W des Werkzeugendes im Punkt C₁ und die Tangente T' an W im Punkt P₁ betrachtet, so sieht man, daß T parallel zu T' verläuft. Da nun der Arm 33 zu allen auf der Kegelfläche gezogenen und durch P gehenden Kurven senkrecht steht, ist er auch besonders zur Kurve W, d. h. zu ihrer Tangente T' senkrecht. Im übrigen ist T' eine waagerechte Gerade. Die Gerade T' ist also gleichzeitig senkrecht zu der durch den Punkt P₁ gehenden Geraden F₁-C₁ und zum Arm 33. Sie steht also senkrecht zu der von diesen beiden Geraden bestimmten Ebene, d. h. zu der durch die Achse C₁-D₁ der Schleifscheibe gehenden senkrechten Ebene. Diese Achse bleibt also unverändert senkrecht zu der von dem ! Werkzeugende beschriebenen Kurve W.

Aus der Maschine der Abb. 4, 5 und 6 konnte festgestellt werden, wie man die wesentliche Bedingung verwirklichen kann, daß die senkrechte Ebene der Schleifscheibe bei ihren Bewegungen ständig die Normale des Kegels im Leitpunkt P enthält. Die Abb. 7 und 8 beziehen sich auf eine Maschine, mit der dasselbe Ziel erreicht wird, jedoch mit mechanischen Mitteln, die einen gedrängteren Gesamtbau ermöglichen.

In diesen Abbildungen, welche die mit dem Leitpunkt P verbundenen Teile der Maschine zeigen, ist die Stange 18 wie bei der soeben beschriebenen Maschine verschiebbar, aber nicht drehbar in der Büchse 19 geführt. Ihr Ende bildet eine Kardangabel 36, die eine Welle 37 trägt, welche wie der Arm 33 der vorbeschriebenen Maschine die Normale zum Kegel verkörpert. Senkrecht zur Mitte dieser Welle befindet sich eine zweite Welle 38, die sich in einer zweite'n Gabel 39, 37 dreht, die ein Stück mit dem unteren Teil

des Werkzeugträgers 6 bildet und eine solche Lage einnimmt, daß die Welle 38 waagerecht liegt und senkrecht zur Achse C-D der Schleifscheibe steht.

In den Fällen, in denen Werkzeuge benutzt werden, die mit ihrer Spitze arbeiten und wo die Lage der Werkzeugachse nicht senkrecht zur Bahn des Werkzeugs sein muß, kann es zweckmäßig sein, das Werkzeug durch eine mechanische Verbindung stets parallel zu sich selber zu halten. Abb. 9 zeigt eine derartige Maschine, welche, was die Führung des Leitpunktes anbelangt, die mit Bezug auf Abb. 1, 2 und 3 beschriebene Organe umfaßt und zum Halten und Führen des Werkzeugs in einer waagerechten Ebene eine Gelenkvorrichtung besitzt, die aus gleich langen, parallelen Armen bestehen, die ein Gelenkparallelogramm an sich bekannter Art bilden. Zwei parallele Stützarme 9', 9"' von gleicher Länge sind um senkrechte Achsen 8', 8"' auf dem Gestell 5 schwenkbar. Mit ihren anderen Enden sind diese Stützarme an kurzen Pleuelstangen 40 angelenkt, deren Gelenkachsen 10', 10"' den gleichen Abstand voneinander haben wie die Achsen 8', 8"'. Um die Achsen 10', io^a' sind zwei parallele Stützarme 11', 11⁰' gleicher Länge drehbar, die mit ihren anderen Enden um zwei Achsen 14', 14⁰' von kurzen Pleuelstangen 41 drehbar sind, welche an dem Werkzeugträger 6 sitzen. Der Abstand zwischen den Gelenkachsen 14', 14"' ist gleich demjenigen zwischen den Achsen 8', 8"'.

Bei der vorstehenden Beschreibung ist davon ausgegangen worden, daß die Drehachse des Werkstücks waagerecht liegt und die Bewegung des Werkzeugs in einer waagerechten Ebene stattfindet. Bei einer derartigen Anordnung ergibt sich, daß der Leitpunkt auf der Senkrechten des Werkzeugendes sich befindet, in welchem Falle sich die gegenseitige Lage der verschiedenen Organe leichter-erläutern läßt. Es ist aber selbstverständlich, daß für die Drehachse des Werkstücks und für die Ebene des Werkzeugs jede gewünschte Neigung in Frage kommen kann, vorausgesetzt, daß die gegenseitigen Stellungen, wie sie in der Beschreibung für den besonderen Fall von waagerecht liegenden Elementen angegeben sind, gewahrt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Maschine zum Konvex- oder Konkavbearbeiten von Gegenständen, insbesondere Glasgegenständen, die eine Rotationsform mit kreis-, ellipscn-, parabel- oder hyperbelförmigem Meridian erhalten sollen, mittels eines längs eines entsprechenden Meridians. zwangsläufig bewegten Schneidoder Abtragewerkzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (1) drehbar um die waagerechte Achse (A-B) der zu erzeugenden Form und das Ende des Werkzeugs (7) längs des waagerechten Meridians dieser Form bewegbar angeordnet ist, wobei das Werkzeug an einem Träger (6) sitzt, der in einer waagerechten Ebene um senkrechte Achsen (V-Z₁ G-H, E-F) schwenkbar und mit einem der Elemente eines Kugel- oder Kardangelenks (15; 36-39) starr verbunden ist, dessen Mittelpunkt oder Leitpunkt (P) in einer Senkrechten mit dem Ende des Werkzeugs liegt, während das andere Element des Gelenks (15; 36-39) an einer Stange (18) sitzt, die in einer Führung (19) gleitet, die ihrerseits um eine die Gleitrichtung der Stange schneidende Achse (K-O) drehbar ist, wobei die Bewegung der Führung (19) um diese Achse (K-O) einen Rotationskegel erzeugt, auf dem der Leitpunkt (P) zwangsläufig gehalten wird, so daß er gleichzeitig in einer waagerechten Ebene und auf der Oberfläche des Rotationskegels bleibt.

   2. Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Stellmittel (22, 24, 25, 26 und 29) zur Veränderung der Neigung der Kegelachse (K-O) zur Bewegungsebene des Leitpunktes (P).

   3. Maschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel (22, 24, 28 und 30) derart ausgebildet sind, daß die Spitze des Kegels längs der von der Richtung der Führung (19) gebildeten Erzeugenden verstellt und dadurch der Abstand der Kegelspitze von der Bewegungsebene des Leitpunktes (P) geändert werden kann.

   4. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit einem Werkzeug, dessen wirksames Ende oder Teil von geringen Abmessungen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des Werkzeugträgers (6) derart ausgebildet ist, daß dieser bei seinen Bewegungen zwangsläufig parallel zu sich selbst gehalten wird.

   5. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 4 mit einem Werkzeug, dessen wirksames Ende oder Teil eine zur Werkzeugachse senkrechte Fläche bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Teil des Werkzeugs (7) tangential zur Bearbeitungsfläche gehalten wird, indem die durch die Achse des Werkzeugs und den Leitpunkt (P) gehende Ebene so angeordnet ist, daß sie die Normale zur Oberfläche des Kegels in diesem Punkt enthält.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   600 6.