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Kopierfräseinrichtung Die Erfindung betrifft eine Kopierfräseinrichtung,
insbesondere zum Fertigbearbeiten von Formwerkzeugen, mit einem von Hand um eine
horizontale Tragachse und eine diese rechtwinklig schneidende, in Mittelstellung
vertikale Achse schwenkbaren Träger für einen Taststift und einen Fräser sowie einem
zwischen diesen vorgesehenen Bewegungsgetriebe.
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Die bekannten Kopierfräsmaschinen sind im allgemeinen mit Kopiereinrichtungen
ausgestattet, die nach dem Prinzip des Pantographen arbeiten. Derartige Maschinen
ermöglichen nur das Kopieren bei gleichzeitiger übersetzung der Maße im Verhältnis
von etwa 1 : 1,8 und mehr. Soll mit derartigen Maschinen auch das Kopieren im Verhältnis
1: 1 ermöglicht werden - wie es bei der Fertigbearbeitung von Formwerkzeugen häufig
verlangt wird -, müssen Schlepptische vorgesehen werden, wodurch die Maschinen erheblich
verteuert werden. Andere Maschinen, die mit starr gekoppeltem Taststift und Fräser
arbeiten, ermöglichen nur das Kopieren im Verhältnis 1 : 1. Die bekannten Einrichtungen
haben ferner den Nachteil, daß mit ihnen Formunterschneidungen wie sie an Gummiformen
häufig vorkommen, nur bei entsprechender Schräglage der Werkstücke hergestellt werden
können, was ein wiederholtes Umspannen und Ausrichten der Modelle und Formen erfordert.
Auch kann der Aasstellwinkel der Fräserschneide zum Erzielen besserer Schnittverhältnisse
bei den bekannten Maschinen nicht verändert werden.
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Die Erfindung hat den Zweck, die Nachteile der bekannten Maschinen
zu vermeiden und eine universelle Einrichtung zum Kopierfräsen, insbesondere zum
Fertigbearbeiten von Formwerkzeugen zu schaffen, die sowohl das Kopieren im übersetzungsverhältnis
1 : 1 als auch in größeren tJbersetzungsverhältnissen ermöglicht und das Kopieren
unterschnittener Formen ohne Umspannen der Werkstücke sowie das Verändern des Aasstellwinkels.
der Fräserschneide und endlich auch ein Herstellen vertiefter Formen an Hand von
erhabenen Modellen oder umgekehrt gestattet. Trotzdem soll die erfindungsgemäße
Einrichtung billig herstellbar sein und als Zusatzgerät für handelsübliche Fräsmaschinen
ausgebildet werden können.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß das Bewegungsgetriebe
aus am Träger in an sich bekannter Weise parallel zueinander und senkrecht zu der
vertikalen Achse gelagerten, an einem Ende den Taststift oder den Fräser tragenden
Läufern und einer fest oder beweglich mit diesen koppelbaren am Träger aaslenkbaren
Schwinge besteht und daß der Träger mit seiner Vertikallagerung in Richtung der
horizontalen Achse verschiebbar ist.
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Besonders vorteilhaft können der Taststift uni der Fräser auf verschiedenen
Seiten der horizontalen Tragachse angeordnet sein. Außerdem kann die Schwinge vorteilhaft
wahlweise seitlich zu den Läufern oder zwischen den Läufern aaslenkbar sein. Ist
sie seitlich der Läufer angeordnet und sind Taststift und Fräser in bezog auf den
Schnittpunkt der Schwenkachsen einseitig angeordnet ,so wird das Kopieren vertiefter
Formen mittels vertiefter Modelle in Größenverhältnissen von 1:1,5 und mehr ermöglicht.
Außerdem können Unterschneidungen an der der Kopiereinrichtung zugewandten Seite
der Formen bearbeitet werden, ohne das Werkstück umzuspannen. Liegt dagegen die
Schwinge zwischen den Läufern und der Taststift und der Fräser befinden sich in
bezog auf den Schnittpunkt der Schwenkachsen auf verschiedenen Seiten, so ist das
Kopieren vertiefter Formen mittels erhabener Modelle möglich. Hierbei sind Größenverhältnisse
von 1: 1 bis etwa 1: 2 ohne weiteres erzielbar.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann der Träger um eine weitere
von Taststift und Fräser bestimmte Achse schwenkbar sein, die durch den Schnittpunkt
der beiden anderen Drehachsen verläuft. Die Anordnung der zusätzlichen Schwenkachse
ermöglicht das Herstellen von Formen, deren Seitenflächen unterschnitten sind, sowie
ein Verändern des Aasstellwinkels der Fräserschneide, sofern der Taststift und der
Fräser in bezog auf den Schnittpunkt der Schwenkachsen einseitig angeordnet sind.
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Es ist besonders zweckmäßig, ein Ende der Tragachse der Werkzeugaufnahme
der Frässpindel einer Fräsmaschine anzupassen, da die erfindungsgemäße Einrichtung
dann leicht als Zusatzgerät für handelsübliche Fräsmaschinen od. dgl. ausgebildet
werden und am Fräsdorn einer solchen Maschine befestigt werden kann. Es ist aber
auch eine Befestigung im Bereich des Fräsdornes möglich.
Die Erfindung
wird im folgenden an Hand des in der Zeichnung schematisch dargestellten- Ausführungsbeispieles
näher beschrieben und erläutert. Es zeigt F i g. 1 die Ansicht einer Kopiereinrichtung
in Grundstellung, axonometrisch dargestellt; v-F i g. 2 und 3 Ansichten der Einrichtung
gemäß F i g. 1 in verschiedenen .Stellungen zur Veranschaulichung des Köpierens
unterschnittener Formen und die F i g. 4 bis 7 Draufsichten auf verschiedene Ausgestaltungen
der Einrichtung gemäß F i g. 1 in verkleinertem Maßstab.
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Die in den F i g. 1 bis 3 rein schematisch dargestellte Kopiereinrichtung
weist einen Träger 1 auf, in welchem mittels geeigneter Führungen 2 die Läufer
3 und 4 parallel zueinander verschiebbar gelagert sind. An dem- Läufer 3 ist der
Taststift 5 und an dem Läufer 4 der Fräser 6 befestigt. An dem Läufer 4 kann auch
der Antrieb für den Fräser 6 angebracht sein.
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In einer praktischen Ausführungsform könnte der Träger beispielsweise
kastenförmig ausgebildet sein und Führungsflächen für die schienenartig ausgebildeten
Läufer aufweisen, an welchen die Läufer unter Zwischenschaltung von Wälzkörpern
anliegen. Auf die konstruktive Gestaltung der in der Zeichnung nur rein prinzipiell
dargestellten Einrichtung, die mit allen herkömmlichen Mitteln erfolgen kann, soll
jedoch hier nicht näher eingegangen werden.
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Der Träger 1 ist um drei Achsen 7, 8 und 9 schwenkbar, die sich in
einem Punkt 10 schneiden. Die beiden Achsen 7 und 8 verlaufen in der in F i g. 1
gezeigten Grundstellung der Einrichtung senkrecht zu den Bewegungsrichtungen 12
und 13 der Läufer 3 und 4, während die Achse 9 parallel dazu angeordnet ist. Die
freien Enden des Taststiftes 5 und des Fräsers 6 liegen auf einer Geraden 11 durch
den, Schnittpunkt 10, die sich in der Grundstellung parallel zu den Bewegungsrichtungen
12 und 13 der Läufer 3 und 4 erstreckt. Diese Bedingung muß bei der Anordnung gemäß
F i g. 1 eingehalten werden, um eine maßstabgerechte Übertragung der Formen des
Modells 14 auf das Werkstück 15 zu gewährleisten. Bei anderen Anordnungen (s. F
i g. 4) genügt es jedoch, wenn die freien Enden des Taststiftes und des Fräsers
zusammen mit den Schnittpunkt 10 der Achsen 7, 8 und 9 in einer sich parallel zu
den Bewegungsrichtungen derLäufer erstreckendenEbene liegen. Auf jeden Fall ist
es jedoch zweckmäßig, Einstellehren zur Justierung des Taststiftes und des Fräsers
vorzusehen, wie sie auch bei den bekannten Kopiereinrichtungen üblich sind.
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Bei der Anordnung gemäß F i g. 1 sind die Bewegungen der Läufer 3
und 4 durch eine Schwinge 16 miteinander gekoppelt, die an der Stelle 17 außerhalb
der Läufer an einem Fortsatz 18 des Trägers 1 gelagert ist. Die Schwinge 16 weist
einen Langschlitz 19 auf, in den an den Läufern 3 und 4 angebrachte Stifte 20 und
21 eingreifen. Die Verschiebung der Läufer 3 und 4 erfolgt also im Verhältnis der
Abstände der Stifte 20 und 21, vom Drehpunkt 17 der Schwinge 16. Die Vorrichtung
kann so gestaltet sein, daß im Bedarfsfall durch Versetzen eines oder beider der
Anlenkpunkte 20 und 21 und/oder durch Versetzen des Drehpunktes 17 das übersetzungsverhältnis
in weiten Grenzen veränderbar ist. Bei praktischen Ausführungsformen können sowohl
Mittel für eine stetige als- auch für eine sprunghafte Anderung der Übersetzungsverhältnisse
vorgesehen sein. Insbesondere bei stetiger Veränderung der übersetzungsverhältnisse
kann das Einstellen der Einrichtung durch das Anbringen von Skalen erleichtert werden.
Es ist dabei zu- beachten, daß auch die. Abstände des Taststiftes 5 und des Fräsers
6 von dem Schnittpunkt 10 der Drehachsen 7 bis 9 dem eingestellten übersetzungsverhältnis
entsprechen muß. Zum Einstellen dieser Abstände können beispielsweise die Halteorgane
für den Taststift und/oder den Fräser in den dazugehörigen Läufern 3 und 4 teleskopartig
verschiebbar angeordnet sein. Bei der in den F i g. 1 bis 3 gezeigten Anordnung
ist das bei Kopierarbeiten häufig zur Anwendung kommende übersetzungsverhältnis
1: 2 gewählt.
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Die Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 1 geht aus den F i g.
1 bis 3 hervor. Das Abtasten und Kopieren findet stets in einer Ebene statt, auf
welcher die in Grundstellung gemäß Fig.1 vertikale Schwenkachse 7 senkrecht steht
und die durch den Schnittpunkt 10 der Schwenkachsen 7, 8 und 9 geht. Dieser Schnittpunkt
10 kann als Zentrum eines Polarkoordinatensystems betrachtet werden. Die Kopplung
der Läufer 3 und 4 durch die Schwinge 16 gewährleistet beim Kopieren eine proportionale
Verkürzung der vom Ursprung 10 ausgehenden Radialstrahlen, während beim Schwenken
um die Achse 7 die Winkel erhalten bleiben. Damit ist eine formgetreue Abbildung
der in dieser Ebene liegenden Figuren gewährleistet. Zum Kopieren räumlicher Gebilde
kann diese Ebene um die Achsen 8 und 9 geschwenkt werden, wie es die F i g. 2 und
3 zeigen. Durch Schwenken der Einrichtung um die Achse 8 können, wie in F i g. 2
dargestellt, auch hinterschnittene Flanken 22 und 23 kopiert werden, die der Kopiereinrichtung
zugewandt sind. Dabei muß allerdings das Werkstück 15 gegenüber dem Maschinentisch
24 durch Unterlagen 25 angehoben werden. In F i g. 2 ist ferner ein Lagerbock 26
zur Montage der Kopiereinrichtung auf dem Werktisch 24 angedeutet.
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Durch Verschwenken der Kopiereinrichtung um die Achse 9 können, wie
F i g. 3 zeigt, auch seitlich hinterschnittene Flächen 27 und 28 kopiert werden.
Ein Verschwenken der Kopiereinrichtung um die Achse 9 ist auch zweckmäßig, um einen
günstigen Anstellwinkel für die Schneiden des Fräsers 6, der vorzugsweise nach Art
der üblichen Kopierstichel ausgebildet ist, zu erzielen. Dabei wird zweckmäßig der
Träger 1 in einer um die Achse 9 verschwenkten Stellung durch nicht näher dargestellte
Mittel arretiert.
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Die Anordnung gemäß F i g. 1 sowie weitere Anordnungen der erfindungsgemäßen
Kopiereinrichtung sind in verkleinertem Maßstab in den F i g. 4 bis 7 in Draufsicht
dargestellt. Während die Anordnung gemäß F i g. 4, welche der Anordnung gemäß F
i g. 1 entspricht, besonders zum Kopieren mit größeren Übersetzungsverhältnissen
geeignet ist, und das Herstellen einer vertieften Form an Hand eines vertieften
Modells gestattet, ist die Anordnung. gemäß F i. g. 5 zum Kopieren vertiefter Formen
mittels erhabener Modelle geeignet. Hier ist die Schwinge 16' um eine Achse 17'
drehbar, die in Verlängerung der Achse 7 angebracht ist. Infolgedessen bewegen sich
die Läufer 3 und 4 hier nicht gleichsinnig, sondern gegensinnig. Es kann mit einer
solchen Anordnung ohne weiteres im Verhältnis 1:1 kopiert werden, weil die
Abstände
der an den Läufern 3 und 4 für die Schwinge 16' vorgesehenen Lagerstellen 20' und
21' von der Drehachse 17' gleichgemacht werden können. Die Möglichkeit, erhaben
zu vertieft zu kopieren, ergibt sich aus dem Umstand, daß bei einem Verschwenken
der Einrichtung um die in F i g. 5 nicht sichtbare Achse 8 beim Anheben des Taststiftes
5 der Fräser 6 in das Werkstück eindringt, und umgekehrt. Im übrigen arbeitet auch
die Einrichtung gemäß F i g. 5 nach den gleichen Prinzipien wie die Einrichtung
gemäß den F i g. 1 bis 3 bzw. 4.
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Weitere Möglichkeiten zum Kopieren im Verhältnis 1 : 1 ergeben sich
durch eine starre Verbindung der Läufer 3 und 4, die in den F i g. 6 und 7 durch
Verbindungsstege 29 und 30 angedeutet ist. Bei diesen Anordnungen ist der Träger
1 auf der Achse 8 verschiebbar angeordnet. Das Kopieren erfolgt also hier im wesentlichen
in einem rechtwinkligen Koordinatensystem durch Verschieben des Trägers 1 auf der
Achse 8 und gemeinsames Verschieben der Läufer 3 und 4. Zum Kopieren räumlicher
Gebilde kann die Ebene dieses Koordinatensystems um die Achse 8 verschwenkt werden.
Die Anordnungen gemäß den F i g. 6 und 7 sind besonders gut zum Kopieren langgestreckter
Formen geeignet.
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Die Drehbarkeit des Trägers 1 um die Achsen 7 und 9 muß bei den Anordnungen
gemäß den F i g. 6 und 7 durch geeignete, nicht näher dargestellte Arretierungsmittel
aufgehoben werden, während bei Anordnungen gemäß den F i g. 4 und 5 der Träger 1
auf der Schwenkachse 8 unverschieblich gehalten werden muß. Zum besseren Verständnis
des Kopiervorganges sind in den F i g. 4 bis 7 als zu kopierende Formen jeweils
ein R eingezeichnet. Es dürfte nach den vorangegangenen Darlegungen ohne weiteres
verständlich sein, daß die Einrichtung gemäß F i g. 6 wiederum zum Kopieren vertiefter
Formen mittels vertiefter Modelle und die Einrichtung gemäß F i g. 7 zum Kopieren
vertiefter Formen mittels erhabener Modelle geeignet ist. Die Einrichtung gemäß
F i g. 6 sowie die Einrichtung gemäß den F i g. 1 bis 4 sind natürlich auch zum
Kopieren erhabener Formen mittels erhabener Modelle bestimmt.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung wird in praktischen Ausführungsformen
vorteilhaft so ausgebildet, daß alle die in den F i g. 4 bis 7 dargestellten Anordnungen
mit der gleichen Einrichtung erstellt werden können. Es wird so ein universelles
Gerät geschaffen, welches in seiner Gestaltung sehr einfach und daher billig herstellbar
ist und das an jeder vorhandenen Fräsmaschine angebracht werden kann. Die Erfindung
ist auch nicht auf die dargestellten Anordnungen und beschriebenenAnwendungsbereiche
beschränkt. Es ist z. B. ohne weiteres denkbar, durch Abtasten der Modelle von unten
und Fräsen der Werkstücke von oben Modelle spiegelbildlich zu kopieren. Auch könnte
die erfindungsgemäße Einrichtung, gegebenenfalls in vereinfachter Ausführung, beispielsweise
bei Graviermaschinen, Verwendung finden.