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Nach einer Musterkurve mit Hilfe photoelektrischer Mittel arbeitende
selbsttätige Nachformwerkzeu gmaschine, insbesondere Brenns chneidmas chine Die
Erfindung betrifft ein photoelektrisches Kurvenabta@stgerät zum Steuern von Bearbeitungseinrichtungen
für Werkstücke oder zum sonstigen Übertragen von Kurven. Als Bearbeitungseinrichtung
kommen vor allem Werkzeuge in Betracht, die selb,sttätig nach einem photoelektrisch
abgetasteten Dianegativ Teils tücke aus größere Abmessungen aufweisendem Ausgangsmaterial
verschiedener Werkstoffe trennen oder sonstwie bearbeiten, ohne daß am Werkstück
.seihst ein Arbeitsgang vorgenommen zu werden braucht. Die Bearbeitungseinrichtung
kann, den Anforderungen entsprechend beliebig gewählt werden, z. B. für Stahlplatten
ein Schneidbrenner, Markierungskörner, Fräser oder für andere Werkstoffe ein entsprechend
anderes Bearbeitungsgerät sein. Zum Abtasten der Steuerkurven kann jede photoelektrische
Kurvenabtastvorrichtung benutzt werden, .die mit der erforderlichen Genauigkeit
und Über- oder Untersetzung eine .der Steuerkurve entsprechende Vorschubbewegung
der Bearbeitungseinrichtung sicherstellt. Besonders eignet sich hierzu das bereits
vorgeschlagene Abtast- und Steuergerät von Bearbeitungseinrichtungen für Werkstücke
bzw. zur Übertragung von Kurven unter Benutzung photoelektrischer Abtastung von
Kurven, welches dadurch gekennzeichnet ist, d@aß eine photoelektrische Abtasteinrichtung
exzentrisch an einem Abtasitkopf angeordnet isst und etwa über einen Motor o:d.
dgl. die Drehung des Abtastkopfes steuert und d:aß die Vorwärtsbewegungsrichtung
des Abtastkopfes gemäß der Stellung des Abtastkopfes
in Richtung
der jeweiligen Exzentrizität erfolgt. Dabei steuert zweckmäßig die photoelektrische
Abtasteinrichtung neben der Drehung des Ab:tastkopfes auch die Vorwärtsbewegung
des Abtastkopfes.
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Erfindungsgemäß wird ein photoelektri@sche.s Kurvenabtas@tgerätgesthaffen,
das sich bei einfachem Aufbau durch eine sehr hohe Arbetsgenau.igkeit und eine vielseitige
Verwendungsmöglichkeit auszeichnet, und zwar dadurch, daß die Komponentenzerlegevorrichtung
aus einer Kugel besteht, welscher eine der Vorschubbewegung des Bearbeitungswerkzeugs
gleiche oder verhältnisgleiche Drehgeschwindigkeit um eire in der Ebene der .beiden
Hauptrichtungen liegende Achse übermittelt wird, die .in Gleichlage der resultierenden
Tangente (der Bewegung) im Berührungspunkt gehalten wird, daß die Kugel ihre Umfangsgeschwindigkeit
auf zwei mit ihren Achsen in der Hauptebene rechtwinklig zueinander angeordnete
Reibräder überträgt, die mit :denn Antrieb des Bearbeitungswerkzeugs in den beiden
1-1auptrichtungen in Drehverhindung stehen, und daß zweckmäßig auch eine :die Gleichlage
zwischen Tangente und Kugeldrehachse aufrechterhaltende Steuerdrehbewegung unmittelbar
oder über eine Über-oder Untersetzung als dritte Einstellbewegung einer Steuerwelle
des Bearbeitungswerkzeugs übermittelt wird.
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In Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens wird außerdem vorgeschlagen,
:das: Bearbeitungswerkzeug an einem Ausilegearm@ zu befestigen, der entsprechend
der einen Hauptbewegung aus einem den Auslegerarm .tragenden Haltewagen verschoben
wird, während der Haltewagen entsprechend der anderen Hauptbewegung verschoben werden
kann.
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Ein besonderes. Merkmal der Erfindung besteht noch darin, daß der
Ausleger den Haltewagen beiderseits überragt und :daß an jedem Ende des Auslegers
Bearbeitungswerkzeuge vorgesehen werden.
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Überdies wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Haltewagen auf einem
Führungsvierkant zu bewegen, desisen Seitenwände von je einem U-Profil gebildet
werden und in :dessen Mitte eine Längsaussparung für die Vorschubeinrichtung und
die Parallelführung des Haltewagens vorgesehen werden kann.
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Nach einer anderen Erfindungsvorschlag kann dieübertragungseinriichtung,
welche :die abgetastete Bewegung auf :das Werkzeug überträgt, aus einem Gestänge
bestehen, .das nach Art eines Storchschnabels ausgebildet ist.
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Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine I, besondere Ausbildung
der Übertragungseinrizhtung, .indem die von der photoelektrischen Abtast vorrichtung
gesteuerte Komponen;tenzerlegevorrichtung in einem ortsfesten Gerät untergebracht
wird, wobei :die der Bearbeitungseinrichtung zugeführten Teilbewegungen über zwei
ParalleIführungen, die über ein Gelenk miteinander verbunden sein können, übertragen
werden. Schließlich wird erfindungsgemäß noch vorigeschlagen, das Bearbeitungswerkzeug
auch in der dritten Hauptbewegung zu steuern.
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Inder Zeichung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. i :in räumlicher Darstellung die Gesamtanlage :des photoelektrischen
Kurvenabtas,tgerätes gemäß der Erfindung, Fig. 2 in schaubildlicher Darstellung
den Aufbau des Steuerwerks des Abtastgeräts nach Fig. i, Fig. 3 in räumlicher Darstellung
eine gegenüber der. Anordnung nach Fig. 2 erweiterte Steueranlage, . Fig. ¢ in räumlicher
Darstellung einen Kugelkomponentenzerleger, Fig. 5 in schaubildlicher Damstellung
den Kugelkomponentenzerleger in einer Grenzstellung, Fig. 6 eine Darstellung ähnlich
derjenigen nach Fi,g. 5, jedoch bei einer anderen Grenzstellung dies Kugelkoirnponentenzerlegers,
Fig. 7 eine Zwischenstellung gegenüber .den Darstellungen nach den Fig. 5 und 6,
Fing. 8 eine Auisführungsform mit ortsfestem Steuergerät und: Parallelführung der
Bearbeitung.sei:nrichtung, während Fig.9 eine Ausführungsform für die Bearbeitung
von: Körpern in drei Dimensionen wiedergibt. Beim Steuergerät nasch Fig. i .ist
i ein Führungsunterbau von Vierkantform, dessen Seitenwände von zwei U-Profilen,
2, 3 gebildet werden und der :einen Längsschlitz ¢ in der oberen A:bd#eckpilatte
5 aufweist. Auf diesem Führungsvierkant bewegt sich in Richtung des. Pfeiles X ein
Haltewagen 6, der die nachfolgend beschriebene Steuereinvd:chtung besitzt und Jaks.
Bedienungspult ausgebildet ist, in dessen Au:s,sparung 7 das abzutastende Dianegativ
eingelegt wird, wobei Steuer- und Bediienungsmittel 8 an handlicher Stelle vorgesehen
sind.
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In Querrichtung trägt der Haltewagen einen Auslegerarm 9, der sich
in Pfeilrichtung Y selbsttätig zu ibewegen vermag und an jedem Ende 9a, 9b eine
Bearbeitung;seinr:i.chtung, z. B. einen Schneidbrenner ioa, iob trägt. Mit :dieser
Bearbeitungseinrichtung können gleichzeitig zwei Werkstücke iia, iib bearbeitet,
z. B. Blechplatten eutspreehend der Außenkurve 12 ausgeschnitten oder Aussparungen
13 in .ihnen vorgesehen werden, und zwar von Hand oder völlig ,selbsttätig. Die
Schnittlänge kann, sowohl in ihrer Summe als auch in den Teillängen, an .den Anzeigegeräten
14. am Haltewagen 6 abgelesen werden. Die Steuerkurve, nach welcher .das Werkstück
i i selbsttätig bearbeitet wird, ist in Fig. 2 ,reit 15 bezeichnet und befindet
sich auf einem Dianegativ 16, das in den sich in der Aussparung 7 (Fig. i) :des
Haltewagens 6 befindlichen Bildhalter 17 eingelegt wird. Die Justierung des Dianegativs
kann mit Hilfe von Ausriehtspitzen vorgenommen werden.
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Der B,ildhalter 17 und :damit die Dianegativplatte 16 sowie .die Kurve
15 werden ebenfalls in den senkrecht aufeinanderstehenden Teilrichtungen, und zwar
entsprechend .den Pfeilers x und y bewegt, wobei ein bestimmtes, regelbares Übersetzungsverhältnis
zwischen
X und x bzw. 1" und y vorhanden ist. Dieses Übersetzungsverhältnis kann i : Zoo
oder beliebig sein, wobei noch die für die Bearbeitung der Werkstücke i iu, i 1b
vorgeschriebene Bearbeitungsgenauigkeit mit Sicherheit einzuhalten ist.
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Mittels der Abtastoptik, die aus einer Leuchte 18 und einem Kondensatorsystem
ig besteht, wird jeweils ein Punkt 2o oder ein kleines Kurvenstück der Kurve abgetastet,
das über ein weiteres optisches System 2i einer Exzenterspalteinrichtung 22 übermittelt
wird, die sich dann in der Steuernu.llstellung befindet und keinen Steuerimpuls
dem Verstärker 23 zuführt, wenn der Abtastlichtspalt genau an der Kurve 15 tangential
anliegt, während er Steuerimpulse der einen oder andern Richtung dann hervorruft,
wenn der Abtastlichtspalt sich zuvie1 der Kurve 15 nähert oder sich zu weit von
ihr entfernt.
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Die Kurve 15 kann außerdem mit Zusatzmarkierungen versehen :sein,
wie sie mit 24 angedeutet sind, worauf ein zweites photoelektrisches System 25 anspricht,
das über die Kontakte 26 einen Stromimpwls dem Verstärker 23 übermittelt, der ein
weiteres Bearbeitungsgerät steuern kann, z. B. einen Anreißkörner, welcher Anreißmarkierungen
an der vorgesehenen Stelle auf das Werkstück i i vornimmt. Die zusätzlichen Markierungen
24 neben der Kurve 15 können aber auch zur Steuerung der Bearbeitungseinrichtung
io benutzt werden, beispielsweise in. der Weise, daß :durch sie der selbsttätige
Vorschub dieser Bearbeitungseinrichtung sein Ende findet und jetzt eine Steuerung
der Bearbeitungseinrichtung io von Hand an- oder zwischengefügt werden kann,.
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Die Impulse vom photoelektrischen System z2 her werden über die Kontakteinrichtung
27 dem Verstärker 23 übermittelt, dessen Ausgangsleitung 28 zu einem Leonardaggregat
führt, während die Ausgangsleitung 30 mittel- oder unmittelbar zur Steuerung
der zweiten Bearbeitungseinrichtung, z. B. des Anreißkörners., -dient.
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Das Leonardaggre@gat 29 erhält seine Antrieb;sleistung über die Verbindungsleitung
31 und übermittelt seine Steuerleistung über Verbindungsleitung 32 einem Steuermotor
33, der über ein Schneckengetriebe 34 die Welle 35 .antreibt. Diese treibt über
ein Kronenradigetriebe 36 die Welle 37 der Exzenterspaltanordnung 38 mit .den optischen
Systemen 22 und 25 derart an, .daß in Verbindung mit der nachbeschriebenen Steuerbewegung
des Bildhalters 17 der Punkt 2o einen Ausschnitt der Kurve 15 durchleuchtet.
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Zu diesem Zweck steht :die Welle 35 über ein Kronenradgetriebe 39
mit dem Steuerwerk eines Kua lkomponentenzerlegers 4o in Verbindung, dessen Steuerwelle
41 von der Welle 35 aus zu Steuerschwenkungen veraulaßt wird. Ein weiterer Antriebsmoto:r
42 erhält über eine Kontakteinrichtung 43, Verbindungsleitung 44 und eine Schalt-und
Steuereinrichtung 45 Strom in solcher Weise, daß der Motor 42 mit einer stufenlos
regelbaren Drehzahl umläuft, die der gewünschten Vorschubgeschwindigkeit der Bearbeitungseinrichtung
io entspricht.
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Die Drehzahl des Motors 42 wird über ein Vorgelege 46 der verstellbaren
Antriebisscheibe 47 übe-rmitte-lt, die die Komponentenzerlegungskwgel48 in solcher
Weise antreibt, d.aß, wie später erläutert wird, das Komponentenreibrad 49 sich
entsprechend der x-Komponente, das, Reibrad 5o sich entsprechend der y-Komponente
dreht.
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Das Reibrad 4cg steht über Welle 5 i, Kronen, radpaar 52, 53 und 54
mit der Spindel 55 in Verbindung, die dem Bildhalter 17 eine Bewegung in der x-Richtumg
übermittelt, während Reibrad 5o über Welle 56 und Kronenr:adgetriebe 57, 58 die
Spindel 59 .antreibt, die :dem Bildträger 17 eine Bewegung in der y-Richtung übermittelt.
Mit der Spindel 59 bzw. der Welle 6o für die andere Spindel 55 können in beliebiger
Weise die Antriebe für den Haltewagen 6 (Fig. i) und den Auslegerarm 9 in Verbindung
stehen, so :daß die Bearbe:itungsei-nrichtung io in entsprechend benmessener Übersetzung
eine Vorschubeinrichtung ausführt, .die der Kurve 15 entspricht.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fi;g. 3 sind die bleichen Bezugszeichen
für die gleichen; Bauelemente verwendet worden. Die Bewegungsrichtung (Marschrichtung)
der Bearbeitungseinrichtung io relativ zum Werkstück i i wird durch einen Marschrichtungsanzeiger
61 .angezeigt, der in der Nähe der Kurve 15 (Fig. 2) angebracht ist, um, von Hand
an die Kurve heranzufahren, und zwar bis zur Einschaltung der vorerläuterten, selbsttätigen
Steuerung. Zur Handverstellung ist :die Verbindungsleitung 62 .mit einer Kontakteinrichtung
mit beispielsweise zwei Tasten verbunden, wobei .diese Tasten über den Verstärker
23 in solcher Weise auf den Motor 33 einwirken, daßdieser beim Drücken ,der einen
Taste eine (regelbare) Drehung .in der einen Drehrichtung, beim Drücken der andern
Taste eine (ebenfalls regelbare) Drehbewegung in der anderen Drehrichtung ausführt.
Das hat eine Verstellung des Marschrichtungszeigers 61 und damit eine dessen Richtung
entsprechende Vorschubbewegung der Bearbeitungseinrichtung io an die Bearbeitungskurve
12 des Werkstücks i i heran zur Folge, woraufhin mittels der Schalteinrichtung 8
(Fi:g. i) :das Abtastgerät auf Automatik umgeschaltet wird -und nunmehr die weitere
Steuerung des Geräts, selbsttätig durch die photoelektrischeAbt.astvorrichtung 38
.in Verbindung mit ,dem vorgeschriebenen Steuerwerk erfolgt.
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Mit dem Kronenradgetriebe 63, das stich entsprechend dem Marschrichtungspfeil
61 dreht, steht über Welle 64, Kronenrad@getriebe 65 eine Steuerwelle 66 in Verbindung,
durch die :dem Werkzeug io eine zusätzliche Steuerbewegung übermittelt wird, derart,
:daß dieses Werkzeug einen Schrägschnitt beliebiger Winkelstellung .ausführt, des,sen
Schnittachse immer senkrecht zu der K:urven.richtUng 12 verläuft. Diese abgeleitete
Steuerbewegung kann auch vorteilhaft zur Einstellung einer Schleifscheibe benutzt
werden, deren Vorschub im übrigen in der X- und Y-Richtung in der vorbe.schriebenen
Weise
erfolgen kann. Im übrigen braucht die Komponentenzerlegung nicht nach rechtwinkligen
Koordinaten vorgenommen zu. werden, sondern kann auch als Pollarkoordinatenze@rlegung
zur Anwendung kommen.
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Der bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig.2 und 3 zur Anwendung
kommende Kugelkoordinatenzerleger ist in Fig. ¢ dargestellt. Gleiche Bauelemente
sind auch hier wieder, mit dergleichen Bezugszeichen versehen. Das, Antrieb.sreibrad
47 ist hier als. Reiebraddoppelpaar 4711 mit Gegeuradpaar 47b ausgebildet und erhält
seinen Antrieb von der Welle 67 über eifix Kronradgetriebe 68. Die Steuerdrehung
dieser Antri,ebsreibräder, ,die der Steuerschwenkung der Welle 4i in Fig. 2 entspricht,
wir ;d ,den Antrieb.s,doppdlerollen 47a und: 47b über Kammradpaar 69, Welle
70 und Kammradpaar 71 übermittelt, derart, daß die gleichsinnige Steuerdrehung
% der Kugel 48 um die Achse der Welle 67 von. entgegengesetzten Seiten her eingeleitet
wird. Das A.ntriebsreibrad 5o erhält hierbei,die x-Komponente nL der Antriebsdrehbewegung
ycK .der Kugel übermittelt, während sich das Abtriebsreibrad 49 entsprechend der
y-Komponente n$ dreht.
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F.iig. 5 zeigt die Kugel 48 in solcher Steuerstellung, daß das Reibrad
5o seich entsprechend .dem Größtwert dreht, während ,das Reibrad 49 stillsteht.
Das würde bedeuten., daß das Abfiastgerät nur eine Y-Steuerbewegung ausführt, daß
also, sich nur der Auslegerarm 9 (Feg. i) bewegt, während der Haltewagen 6 stillsteht.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Feg: 6 ist die Steuerstellung der Kugel
,derart, daß .sich nur das. Reibrad 49, und zwar dieses mit dem Größtwert dreht,
während das Reibrad 5o stillsteht. Gegenüber dem Beispiel nach Fig. 5 hat ,die Steuereinrichtung
69 bis 71 eine Drehung von genau. 9o° ausgeführt, was durch eine entsprechende Steuerung
des Motors, 33 (Fing. 2, 3) entweder selbsttätig mittels der Ab:tastoptik oder auch
von: Hand vorgenommen werden, kann. In diesem Fallee führt das Gerät .nach Fig.
i nur eine X-Bewegung, nicht aber eine Y-Bewegung .aus, @d. h. .der Haltewagen 6
bewegt sich, während der Auslegerarm 9 stillsteht.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist eine Zwischenstellung zwischen
den Stellungen nach den Fig. 5 und 6 ,dargestellt. In :diesem Falle. drehen sich
beide Reibräder 49, 5o, so daß in Fig. i gleichzeitg .sich,der Haltewagen 6 und
der Auslegerarm 9 bewegen und die Bearbeitungseinrichtung ioa, tob eine aus beiden
Bewegungsvektoren resultierende Vorächwbbewegung erhält, deren Richtung vom Marschrichtungspfeil6i
angezeigt wird.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel
nachden Fig. i his 3 der dem Haltewagen 6 entsprechende Geräteteil ortsfest, während
.der Werkzeughalter 9 und die Beanbeitungseinrichtuneg io eine Vorschuebbewegung
ausführen, die genau derjenigen der die gleichen Bezugszeichen tragenden Teile in
den Fig. i bis, 3 entsprechen. Die Verbindung zwischen dem Steuergerät 6 und dem
Werkzeughalter 9 wird durch eine Parallelführung 81 hergestellt, die an dem der
Steuereinrichtung 6 abgewandten Ende ein Gelenk S2 aufweist, an welchem eine zweite
Parallelführung 83 artgelenkt ist. Die Steuerung. der Parällelführung
8 1 relativ zum, Steuergerät 6 sowie der Parallelführung 83 am; Gelenk
82, erfolgt über entsprechende Steuerbewegungsübertragungsmittel in Poliarkoordinatenbewegung
derart, daß z. B. der Teil, 84 der Bearbei,tungs,schnittkurve von Hand gesteuert
wird, während der Teil 85 durch selbsttätige Steuerung entsprechend der Kurve
15 auf dem Dianegativ 16 (Fg. 2) hervorgerufen wird. Der Bearbeitungseinrichtung
io kann in ähnlicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. i ,bis. 3
eine zusätztiche Steuerbewegung übermittelt werden, die einen Schrägschnitt zur
Folge hat.
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Beim Ausführungbei.spiel nach Fig. 9 erhält die Bearbeitungseinrichtung
io -außer der Steuerbewegung in X-Richtung entsprechend der Vorsichubibeweg:ung
des Haltewagens 6 sowie der Vorschubbewegung in Y-Richtung entsprechend der Bewegung
des Werkzeughalters 86 relativ zum (diesmal ortsfesten) Auslegerarm. 87 noch eine
dritte Einstellbewegung in Z-Richtung, und zwar durch die Einstellbewegung der Bearbei.tungseinrichturig
io relativ zum Werkzeughalter 86. Das Werkstück 88, beispielsweise ein Preßwerkzeug,
kann, daher eine Bearbeitung in drei Dimensionen erfahren, wobei an Stelle ,des
Komponenten.zerlegers 40 eine Steuereinrichtung tritt, die Steuerbewegungen in drei
Dimensionen abzunehmen gestattet.