DE133283C

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Description

e-ii/

KAISERLICHES

PATENTAMT.

JVi 133283 KLASSE 49«.

a HONFLEUR (Frankr.).

Ellipsen-Drehbank.

Vorliegende Erfindung betrifft eine Ellipsen-Drehbank zum Drehen von Ellipsoiden, bei der die Arbeitsstücke elliptisch gedreht werden, ehe sie überhaupt einen elliptischen Querschnitt erhalten haben. Bevor die in der Zeichnung beispielsweise dargestellte Ausführungsform der neuen Ellipsen - Drehbank beschrieben wird, sollen hier einige theoretische Erklärungen gegeben werden, die zum Verständnifs der Arbeitsweise, besonders der des Werkzeuges, nothwendig erscheinen.

In der Fig. 1 sei OA = R eine um den Punkt O sich drehende gerade Linie und zu gleicher Zeit drehe sich eine gerade Linie A B = r um den Punkt A (a'ufserstes Ende der geraden Linie O A) im umgekehrten Sinne der Linie A O und mit der doppelten Winkelgeschwindigkeit.

Der Punkt B wird dann eine Ellipse beschreiben, deren halbe grofse Achse a = R + r und deren halbe kleine Achse b = R — r ist. Zum Beweise hierfür sei angenommen, dafs die Linie OA sich um den Punkt O um einen Winkel α und dafs während dieser Drehung die Linie A B sich um den Punkt A um einen Winkel 2 α bewegt habe. Es ist nun zu beweisen, dafs der Punkt B' ein Punkt einer Ellipse ist. Zu diesem Zweck werde zu OA durch den Punkt A> die Parallele CA¹ und durch den Punkt B' die Parallele B' D gezogen. Dann sind die Winkel B" Ä C und A' OA gleich grofs; der Winkel B" Ä B' ist zweimal gröfser als der Winkel A' O A, daraus ergiebt sich, dafs der Winkel C A' B' gleich dem Winkel B" A' C ist. Demzufolge liegt der Punkt B'' symmetrisch zu dem Punkt B' in Bezug auf die Linie C A' und die Abcisse χ des Punktes B' ist dieselbe wie die des Punktes B". In dem rechtwinkligen Dreieck B¹¹B₁ O ist:

OB₁- B" O cos α oder χ =

(R + r) cos α,
also

cos a =

oder cos ²ct =

R + r (R + rf

(Gleichung ι).
Andererseits ist:

y = B' B₁ — A¹A₁ — A' V.

In dem rechtwinkligen Dreieck A¹A₁ O ist A' A₁ = R sin α, ferner ist in dem rechtwinkligen Dreieck A' V D die Strecke A' V = r sin a.

Also ist:

y = (R — r) sin a,
demnach

«*2

sin a =

oder sin ² a —

(R-

R — r

(Gleichung 2).

Werden nun die Gleichungen 1 und 2 zusammengezählt, so ist:

¹ α -f- cos ²A =

„2

I =

(R-rp

(R + r)*

Dieses ist die Mittelpunktsgleichung einer Ellipse bezogen auf ihre Hauptachsen.

Die Ellipsennormale im Punkt B' wird erhalten , wenn O A' um sich selbst über A' hinaus bis O' verlängert und B' mit O' verbunden wird. Um dies zu zeigen, werden um die Punkte A und A' Kreise Z und Z^} beschrieben, die durch den Punkt O gehen, und ferner ein dritter Kreis, der O als Mittelpunkt und O O' als Halbmesser hat. Angenommen nun, dafs der Kreis Z in den grofsen Kreis vom Halbmesser O O' gewälzt ist, bis er in die Stellung Z' gelangt, so ist der Punkt A in A' angekommen und der Durchmesser E' F' nimmt die Stellung O' O ein, während umgekehrt O" O sich in EF befindet; aber weil nun dieses Wälzen in dem grofsen Kreise die Drehungen der Linien O A und A B ersetzt, so ist O' der augenblickliche Drehpol des Punktes B'\ B' O' ist mithin die Normale.

Es sei ferner angenommen, dafs der Punkt B die Ellipse (s. Fig. 2) gezogen habe und in seine Anfangsstellung bei B zurückgekehrt sei. Wird diese Ellipse nun vollständig um ihren Mittelpunkt O im Sinne des Pfeiles zum Kreisen gebracht und bleibt der Punkt B in stetiger Berührung mit der Ellipse, während A festgehalten wird, so wird der Punkt B zwei vollständige Drehungen um den Mittelpunkt A, und zwar in dem Drehungssinn der Ellipse, machen. Die Normale irgend eines Punktes B' der Ellipse wird durch den Punkt O' hindurchgehen, demnach ist O' ein fester Punkt, durch welchen alle Normalen der sich drehenden Ellipse hindurchgehen.

Wird nun ein Werkzeug in Richtung der Normale B' O' derart angeordnet, dafs sich der Schneidpunkt in B' befindet, so wird dieser Punkt eine genaue Ellipse ausschneiden, während sich das Werkstück um O dreht.

Die halben Achsen dieser Ellipse sind:

a = R -j- r und b = R — r.

Der durch den Punkt A beschriebene Halbmesser des Kreises ist:

a — b

Die Entfernung des geometrischen Ortes O' von dem festen Mittelpunkt A ist:

Um die Achsen der Ellipse anzugeben, welche die Spitze des Werkzeuges auf dem um O sich drehenden Werkstück ausschneiden soll, genügt es,

£-=lA_und

zu nehmen, damit die Spitze des Werkzeuges diese Ellipse genau ausschneidet.

Fig. 3 zeigt die Bewegung des Werkzeuges in einfachen Linien, um die weiter unten beschriebene Ausführungsform der Ellipsen-Drehbank verständlicher zu machen. Die Linie B G entspricht der Normalen B' O' (Fig. 2) und geht durch den festen Punkt 0'. Der Punkt B beschreibt einen Kreis vom Halbmesser

_a iy

mit A als Mittelpunkt. Die Entfernung

O¹A ist =

a + b

Die Linie HJ ist gleich

und parallel mit B G und geht durch den festen Punkt K. Die Linie G J, welche die äufsersten Punkte G und J der Linien B G und HJ verbindet, ist parallel zu O' K. Beschreibt der Punkt B einen Kreis F, so beschreibt der Punkt H einen Kreis Y' von gleichem Durchmesser wie der Kreis F, da sich die Linie G J immer parallel zu O' K stellt.

Die Fig. 4 und 5 stellen in Vorderansicht und Seitenansicht eine beispielsweise Ausführungsform der Ellipsen-Drehbank dar, die im Grofsen und Ganzen die gewöhnlichen Anordnungen einer Drehbank mit parallelen Gleitschienen auf dem Bett zeigt.

Zum besseren Verständnifs der nachstehenden Erläuterung werden die Bezugszeichen der Fig. 3 hinter die entsprechenden Theile der Drehbank in Klammern beigefügt werden.

Das zu drehende Ellipsoid 1 wird zwischen den Spitzen einer Drehbank eingespannt. An ihm greift das Werkzeug 2 in der .Richtung der Normalen der Ellipse an, es erhält eine kreisförmige Bewegung. Zu diesem Zweck kann der Werkzeugträger 3 (Fig. 5) in einer Führung 4 hin- und herbewegt werden, welch letztere in einer halbkreisförmigen Aussparung 5 eines mit dem Schlitten aus einem Stück bestehenden Bogenstückes 6 im Kreisbogen hin- und herschwingen kann. Der Werkzeugträger 3 entspricht der Linie HJ der Fig. 3 und der Mittelpunkt der halbkreisförmigen Aussparung 5 dem festen Punkt K. Die Führung 4 (s. Fig. 6) ist an ihren in der Aussparung 5 befindlichen Theilen schwalbenschwanzförmig gestaltet und eine entsprechende Gestaltung ist den die Aussparung nach oben und unten begrenzenden Theilen 7 und 8 gegeben. Der Werkzeugträger 3 ist durch eine Stange 9 (Linie G J der Fig. 3) an das eine Ende eines Schiebers 10 (Linie GB) angeschlossen, dessen anderes Ende mit einer Scheibe 11 in Verbindung steht, und der aufserdem in einer Führung 12 geführt wird, die sich um den Zapfen 13 (fester Punkt 0')

drehen kann. Die beiden Führungen 4 und 12 sind durch eine Stange 14 verbunden, deren Zweck es ist, die Führungen parallel zu einander zu halten. Die Stange 9 bewirkt, dafs der Werkzeugträger dieselben Bewegungen macht, die der Schieber 10 während der Drehung der Scheibe 11 zu machen gezwungen ist.

Der Zapfen 15 (Punkt B) der Scheibe 11 kann mittels einer Schraubenspindel' 16 (Fig. 7) gegen die Mitte (Mittelpunkt A) oder von der Mitte der Scheibe bewegt werden, und zwar derart, dafs r (Halbmesser des von dem Zapfen 15 der Scheibe 11 oder von der Spitze des Werkzeuges beschriebenen Kreises) gleich a — b.

ist.

Auch die Stellung des Zapfens 13 (fester Punkt 0') ist mittels einer Gewindespindel 17 regelbar, die sich in einem Rahmen 18 befindet, der mit dem Schlitten aus einem Stück besteht. Die Stellung des Zapfens 13 mufs so geregelt werden, dafs seine Entfernung vom Mittelpunkt der Scheibe 11 (Entfernung des festen Punktes O' vom Mittelpunkt A gleich

a + b .
——— ist.
2

Um ein Ellipsoid von gegebenen Abmessungen zu drehen, genügt es, einfach die Stellungen des Zapfens 15 der Scheibe 11 und des Zapfens 13 zu regeln, wie es soeben erklärt ist. Die Spitze des Werkzeuges wird dann einen Kreis Y' (Fig. 3 und 5) von geeignetem Halbmesser beschreiben und das Ellipsoid entsprechend den angegebenen Abmessungen drehen.

Die Bewegungsvorrichtung für die Scheibe 11 ist wie folgt beschaffen. Die Spindelstockwelle ist durch ein Zahnräderwerk 19 an eine Spindel 20 von elliptischem Querschnitt angeschlossen, die bei ihrer Drehbewegung ein Rohrstück 21 mitnimmt. Dieses wird während seiner Umdrehung von Lagern 22 getragen, die an dem Schlitten befestigt sind, und ist auf der elliptischen Spindel in der Längsrichtung dieser beweglich. Auf das Rohrstück ist ein Zahnrad 23 aufgekeilt, das durch ein Zwischenrad 24 ein Rad 25 treibt, welches auf die die Scheibe 11 tragende Achse aufgekeilt ist.

Diese Bewegungsvorrichtung ist so eingerichtet, dafs sich die Scheibe 11 zweimal so schnell und in demselben Sinne wie das Ellipsoid ι dreht, damit die Spitze des Werkzeuges während einer Umdrehung des Ellipsoides und in dem Drehungssinn dieses letzteren zweimal den Kreis Y' beschreibt.

Die Achse des Zwischenrades 24 wird von zwei schwingenden Armen 26 getragen, mittels deren dieses Rad ausgeschaltet werden kann, wenn ein Cylinder, d. h. wenn die Form eines Kreises gedreht werden soll.

Die Spindel 27, die den Schlitten bethätigt, wird durch die Vermittelung eines passenden Zahnrädergetriebes gedreht, durch welches die Spindel an den Spindelstock 28 (Fig. 4) wie bei der gewöhnlichen Anordnung einer Drehbank angeschlossen ist.

Auf den Schlitten kann auch mittels des Handrades 29 (Fig. 4 und 5) eingewirkt werden, welches durch ein Kegelrädergetriebe 30 die Mutter 31 (Fig. 4 und 8) dreht. Diese Mutter dreht sich dann in dem Auge 32 eines Armes'33, der an dem Schlitten befestigt ist. Durch Drehen des Handrades 29 kann die Geschwindigkeit der Verschiebung des Schlittens während der Drehung der Spindel 27 verzögert oder beschleunigt werden, oder es kann, wenn diese Spindel in Ruhe ist, der Schlitten von Hand bewegt werden.

Es ist zu bemerken, dafs während der Kupplung des Schlittens mit der Gewindespindel 27 die Mutter 31 nur durch ihre Reibung in dem Auge 32 und durch den Widerstand der Drehung des konischen ■ Zahnräderpaares 30 und der Welle des Handrades 29 unbeweglich erhalten wird. Wenn ein gröfserer Widerstand sich dem Werkzeug während der Verschiebung des Schlittens darbietet, wird die Spindel 27 die Mutter 31 drehen und der Schlitten wird nicht mehr mitgenommen werden.

Der Schlitten kann auch durch Vermittelung des Zahntriebes 34 und der Zahnstange 35 verschoben werden.

Die Einspannspitzen der Drehbank können zur Längsrichtung des Drehbankbettes in solcher Art beweglich sein, dafs das abzudrehende Arbeitsstück gegen die Horizontale geneigt werden kann.

Wohl verstanden, in den Zeichnungen ist die dargestellte Ausführungsform der Ellipsen-Drehbank nur als Beispiel gegeben und kann verschiedene Abänderungen erhalten. Das, was im Wesentlichen die Drehbank kennzeichnet, ist die Bewegungsvorrichtung für das Werkzeug. Es ist offenbar, dafs diese Bewegungsvorrichtung event, auch zum Abdrehen in gewöhnlicher Art dienen kann.

Claims

Pate nt-An Sprüche:

i. Ellipsen-Drehbank für Werkstücke ohne vorherigen elliptischen Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dafs die drehbare Führung (4) des hin- und herbeweglichen Werkzeugträgers (3) mit der drehbaren Führung (12) eines den Werkzeugträger durch eine Stange (9) hin- und herbewegenden Leitschlittens (10) durch ein Glied (14) derart verbunden ist, dafs die Bewegungen des

Werkzeugträgers (3) und seiner Führung (4) einerseits und des Leitschlittens (10) und dessen Führung (12) andererseits stets in parallelen Richtungen erfolgen, wobei die Spitze des Werkzeuges während einer Umdrehung des Werkstückes zweimal einen Kreis (Y¹J beschreibt, dessen Halbmesser gleich der halben Differenz der halben

Hauptachsen der Ellipse

(a-b)

ist und

die Ellipsennormale in sämmtlichen Berührungspunkten der Werkzeugspitze mit der Ellipse durch einen festen Punkt, den Drehpunkt der Führung (4) für den Werkzeugträger (3), geht, dessen Entfernung vom Mittelpunkte des vom Werkzeug (2) beschriebenen Kreises (Y¹J gleich der halben Summe der halben Hauptachsen der Ellipse (a + b) .
——<- ist.

Ausführungsform der Ellipsen - Drehbank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafs das der Verbindung mit dem Werkzeugträger (3) entgegengesetzte Ende des Leitschlittens (10) an einen Kurbelzapfen (1 5) oder dergl. angeschlossen ist, der einen Kreis mit dem Durchmesser der halben

Differenz der 'Ellipsenhauptachsen -

beschreibt.

Ausführungsform der Ellipsen - Drehbank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafs die Führung (12) des Leitschlittens (10) an einem Zapfen (13) oder dergl. sitzt, dessen Stellung so geregelt werden kann, dafs seine Entfernung vom Mittelpunkt des durch den Kurbelzapfen (15) beschriebenen Kreises gleich der halben Summe der halben

Ellipsenhauptachsen -———— ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.