DE2515888C2 - Kopiervorrichtung mit einer auf einer Kreisbahn führbaren Übertragungseinrichtung zwischen Taster und Werkzeug - Google Patents
Kopiervorrichtung mit einer auf einer Kreisbahn führbaren Übertragungseinrichtung zwischen Taster und WerkzeugInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kopiervorrichtung mit einer Schablone und einem in Anlage an der
Schablone gehaltenen Taster, der mittels einer Übertragungseinrichtung ein von einem Werkzeugträger
gehaltenes Werkzeug in einer Ebene führt, wobei die Abtastlinie der Schablone in einer dazu parallelen
Ebene angeordnet ist und Krümmungen um eine zu den Ebenen senkrechte Achse aufweist und die Übertragungseinrichtung
auf einer Kreisbahn um dieselbe Achse fahrbar ist.
Eine bei derartigen Maschinen, wie sie z. B. aus der DE-OS 23 65 084 bekannt ist, auftretende Schwierigkeit
besteht darin, daß sie schnell für die Herstellung unterschiedlicher Flächen einzurichten sein müssen. Das
eilt besonders für Maschinen, mit denen asphärische Flächen hergestellt werden sollen, wie sie bei Formen
vorkommen, die der Produktion von Cornealschalen dienen.
Um Formen zu erhalten, mit denen Cornealschalen
unterschiedlicher geometrischer Gestalt gefertigt werden können, muß man das Profil der Steuerkurve der
benutzten Kopiermaschine verändern können.
Bisher wurden zu diesem Zweck so viele Steuernokken mit unterschiedlichen Profilen zur Verfugung
gehalten, wie es herzustellende Flächen gibt, um die
Maschine für die Herstellung eines jeden Oberflächentyps mit der zugehörigen Schablone auszurüsten.
Eine solche Lösung verlangt aber nicht nur die Herstellung und Aufbewahrung einer großen Zahl
,verschiedener Schablonen, ist also kostspielig, sondern
erfordert auch jedesmal eine Montage, die im Hinblick
auf die erforderlichen justierarbeiten verhältnismäßig zeitraubend und schwierig ist
Um diese Nachteile zu beseitigen, sind bereits Schablonen mit veränderbaren Profilen oder Flächen
vorgeschlagen worden, die mittels geeigneter Einstellung an die verschiedenen Arten von herzustellenden
Flächen anzupassen sind.
Die bisher bekanntgewordenen Schablonen mit veränderbarem Profil erlauben jedoch, wenn sie vor
allem für Flächen geeignet sind, bei denen der Krümmungsradius der Randzone der Flächen größer ist
als der Krümmungsradius des Mittelbereichs der Fläche, nicht die Herstellung von Flächen, bei denen umgekehrt
der Krümmungsradius der Randzone der Fläche kleiner ist als der Krümmungsradius des Mittelbereichs der
Fläche.
Derartige Flächen können aber erforderlich sein, insbesondere wenn Formen herzustellen sind, die für die
Fertigung einer zur Korrektur von hochgradiger Kurzsichtigkeit geeigneten Cornealschale benötigt
werden, deren Dicke im Randbereich möglichst gering sein soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kopiermaschine der genannten Gattr-ag zu schaffen, bei
welcher die Übertragungseinrichtung der Bewegungs-. bahn des Kopierfingers auf die Bewegungsbahn des
Bearbeitungskopfes unter Verwendung einer einfachen und kostengünstigen Schablone es ermöglicht, asphärische
Flächen unterschiedlichen Typs, insbesondere solche, bei denen der Krümmungsradius des Randbereichs
geringer ist als derjenige des Mittelbereichs, leicht und mit sehr geringer Rüstzeit herzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schablone aus einem Kreisbogen und einer
daran tangential anschließenden Geraden besteht, die Schablone auf einem feststehenden Rahmen durch
Drehen um ihre Achse (X) verstellbar ist und die Übertragungseinrichtung so ausgebildet ist, daß das
Werkzeug sich der Achse (X) nähert, wenn der Taster sich von dieser entfernt. Durch die erfindungsgemäßen
Merkmale wird eine Kopiermaschine geschaffen, bei der zum einen auf eine Vielzahl von unterschiedlichen
Einzelschablonen verzichtet werden kann und zum anderen eine sehr geringe Rüstzeit entsteht. Darüber
hinaus ist es durch die erfindungsgemäße Ausbildung möglich, Flächen herzustellen, bei denen der Krümmungsradius
der Randzone kleiner ist als der Krümmungsradius des Mittelbereichs. Folgt der Taster dem
Kreisabschnitt der Schablone, so bewegt sich das Werkzeug ebenfalls längs eines Teils einer Vollkreislinie;
wird der Taster demgegenüber an dem geradlinigen Abschnitt entlanggeführt, so durchläuft das Werkzeug
eine gekrümmte Bahnlinie, die tangential von der vorhergegangenen Kreislinie ausgeht und sich von dem
verlängert gedachten Kreisabschnitt um eine Strecke entfernt, die für jeden Radius dieses Kreises der Strecke
proportional ist, um die der geradlinige Abschnitt des Steuernockeris sich von dem verlängert gedachten
Kreisabschnitt des Steuernockens entfernt Per Proportionalitätsfaktor
wird dabei durch das Nachbildungsverhältnis der Übertragungseinrichtung bestimmt. Die auf
diese Weise hergestellte Fläche weist an ihrem Rand einen Krümmungsradius auf, der kleiner ist als der
Krümmungsradius des mittleren Bereichs, wobei die Veränderung dieses Krümmungsradius lediglich eine
Drehung der Schablone um den Mittelpunkt des Kreisabschnitts erfordert
Durch eine Verschiebung des Werkzeugs gegenüber der Achse, die parallel zur Erzeugenden der Fläche der
Schablone und durch die Mitte des Kreisabschnitts der Schablone verläuft kann gleichzeitig oder unabhängig
der Krümmungsradius des mittleren Bereichs variiert werden. Es lassen sich somit eine Vielfalt von Flächen
herstellen, die den verschiedensten Anforderungen gerecht werden.
Vorteilhaft kann dabei sein, daß der Querschnitt der
Schablone zumindest im Bereich des Kreüszylhderab-Schnitts
winkelförmig und der Querschnitt der Führung komplementär dazu ausgeführt ist Auf diese Weise wird
eine sichere Führung zum einen der Schablone auf der Halterung und zum anderen des Tasters an der
Schablone sichergestellt.
Eine günstige Ausführungsform kann darin gesehen werden, daß der Kreiszylinderabschnitt eine kreisbogenförmige
längliche Aussparung aufweist deren Mittelpunkt mit dem des Kreiszylinderabschnitts
zusammenfällt, durch weiche Aussparung Gewindebolzen oder ähnliche Feststellmittel geführt sind, die in der
den Kreiszylinderabschnitt tragenden Fühning gehalten sind. Hierdurch kann sichergestellt werden, daß die
Schablone zum einen gut arretiert und zum anderen rasch gelöst und verschoben werden kann. ίο
Als eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann vorgesehen werden, daß die Übertragungseinrichtung
einen drehbaren Werkzeugträger und den Taster tragenden, gelenkig angeordneten Hebel aufweist, und
daß das Werkzeug gegenüber dem Hebel jenseits der genannten Achse (X) angeordnet ist. Durch diese
Anordnung ist es möglich, konkave Flächen herzustellen. Vorteilhafterweise kann die Maschine jedoch auch
so umgestellt werden, daß die Übertragungseinrichtung einen drehbaren, den Werkzeugträger und den Taster
auf jeweils einer Seite des Hebeldrehpunkts gelenkig angeordnet tragenden Hebel aufweist, und daß das
Werkzeug zwischen der genannten Achse (X) und dem Hebel angeordnet ist. Durch eine solche Anordnung
kann also auf leichte Weise mit der gleichen Maschine eine konvex gewölbte Fläche erzeugt werden.
Die Erfindung wird im übrigen in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Schablone, wie sie in der erfindungsgemäßen Kopiermaschine
Verwendung findet,
F i g. 2 eine Draufsicht auf diese Schablone,
Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie IfI-III in
F i g. 2, ft5
F i g. 4 eine Ansicht, teils im Schnitt, einer Kopiervorrichtung,
ausgestattet mit einer Schablone,
Fig. 5 in geändertem Maßstab eine Draufsicht zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schablone,
F i g. 6 eine der F i g. 4 entsprechende Ansicht einer Ausführungsvariante.
Nach der dargestellten Ausführungsform ist eine Schablone 10 auf einem Rahmen 11 befestigt der im
wesentlichen von einer Grundplatte 12 und einer Randleiste 13 gebildet wird, die einem Abschnitt einer
Kreislinie entspricht und genau senkrecht auf dem Rahmen 11 steht aus dessen einer Seite sie herausragt
Die Randleiste 13 bildet für die Schablone 10 eine Führung um den Mittelpunkt O, nachstehend als
Kreisführung bezeichnet
Im Querschnitt zeigt die Leiste ein Viereckprofil, wie sich insbesondere aus Fig.3 ergibt Die darin
dargestellte Ausführungsform zeigt eine einteilige Schablone 10 mit Winkelprofil im Querschnitt die
einerseits einen Abschnitt 10Λ, der einen Kreisabschnitt bildet und im weiteren als Kreisabschnitt bezeichnet
werden soll, und andererseits einen geradlinigen Abschnitt tOB aufweist der den Kreisabschnitt WA an
einem seiner Enden tangential fortsetzt
Der Kreisabschnitt 10Λ der Schr'^one 10 hat den
gleichen Mittelpunkt O wie die Kreisführ jng 13 und ist
auf dieser gleitend verschiebbar angeordnet
Damit die Schablone auf der Kreisführung 13 unverrückbar festgehalten werden kann, ist in dem
Kreisabschnitt 10Λ eine kreisbogenförmige längliche Aussparung 15 vorgesehen, deren Mittelpunkt O
identisch ist mit dem der Kreisführung 13; durch die Aussparung 15 greifen Verriegelungsmittel, z. B. Gewindebolzen
16, die in die Kreisführung IS eingeschraubt werden können.
Die Abschnitte 10/4 und 105 der Schablone 10 bilden seitlich aneinandergesetzt eine durchgehende Schablonenfläche
18.
In Fig.4 ist schematisch eine Kopiervorrichtung dargestellt, die mit einer solchen Schablone 10
ausgestattet werden kann.
Eine derartige Kopiervorrichtung soll hier nicht im einzelnen beschrieben werden; es sei nur erwähn;, daß
sie, wie an sich bekannt, einen Taster 19 aufweist, der in Anlage an der Schablonenfläche 18 der Schablone 10
gehalten wird, einen Werkzeugträger 20, der gegenüber einer Achse (X) senkrecht bewegbar ist, die parallel zu
der Erzeugenden der Schablonen fläche 18 der Schablone 10 und durch den Mittelpunkt O des Kreisabschnitts
der Schablone verläuft. Des weiteren ist eine Übertragungseinrichtung 21 vorhanden, die den Werkzeugträger
20 nach Maßgabe der Bewegungen des Tasters 19 steuert.
Bei dem in F i g. 4 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel, das die Anwendung der Erfindung bei der
Herstellung von Konkavflächen betrifft, besitzt die Übertragungseinrichtung 21 einen Hebel 24, der in 25
schwenkbar an dem Maschinenrahmen befestigt ist, sind der Taster 19 bzw. der Werkzeugträger 20 mit diesem
Hebel durch Gestänge 26 bzw. 27 verbunden, die an dem
Hebel 24 bezüglich des Hebeldrehpunkts 25 auf der gleichen Seite angebracht sind, und befindet sich ein an
dem Werkzeugträger 20 angebrachtes Werkzeug 22 dem Hebel 24 gegen jber jenseits der Achse (X).
Die Übertragungseinrichtung 21 arbeitet so, daß das Werkzeug 22 sich der Achse (Annähert, wenn der Taster
19 sich von ihr entfernt.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht senkrecht zu der oben definierten Achse (X); darin fällt die Spur dieser Achse
(X) somit mit dem Miitelpunkt O des Kreisabschnitts
10/4 der Schablone 10 zusammen.
Für F i g. 5 wird gemäß dem Gesagten angenommen, daß die Schablone 10 mittels ihres Kreisabschnitts 104
fest mit der Führung 13, auf der er angebracht ist, verbunden ist.
R\ sei der Radius des Teils der Schablonenfläche 18, ■-.
der dem Kreisabschnitt 10/4 der Schablone 10 entspricht.
Solange der Taster 19 dem fraglichen Kreisabschnitt 10/4 folgt, beschreibt er von einem Punkt A\ bis zu einem
Punkt Ai des Kreisabschnitts einen Teil des Kreises C in
mit dem Radius R1, und das Werkzeug 22 beschreibt
einen Teil des Kreises γ mit dem Radius Rz, und zwar
von einem auf der Geraden DA\ liegenden Punkt «i aus
bis zu einem auf der Geraden OAj liegenden Punkt «j-
Wenn der Taster 19 von dem Punkt Aj aus, der den ι
> tangentialen Übergang von dem geradlinigen Abschnitt 1Od der Schablone 10 auf den Kreisabschnitt 10/4 der
Schablone 10 markiert, dem geradlinigen Abschnitt 1Od
folgt, so beschreibt er eine Gerade D', und das Werkzeug 22 durchläuft eine gekrümmte Linie 6 ', die
tangential an den vorhergehenden Teil des Kreises y anschließt, und bei der jeder Punkt ot '3 für einen
beliebigen, verlängert gedachten Radius OAj des verlängert gedachten Kreises C von dem zugeordneten
Punkt «3 des verlängert gedachten Kreises y um eine Strecke ε ' entfernt ist, die proportional von der Strecke
E'ist, die den fraglichen Punkt A3 von dem Punkt A 3 des
geradlinigen Abschnitts der Schablonenfläche 18 auf dem Radius OAj trennt. Der Proportionalitätsfaktor
zwischen den Strecken ε ' und E' entspricht dabei dem jo
durch die Übertragungseinrichtung 21 hervorgebrachten Nachbildungsverhältnis.
Infolgedessen führt die Kurve δ' in Richtung auf das
Innere des verlängert gedachten Kreises y, der ursprünglich von dem Werkzeug 22 durchlaufen wurde,
und weist somit, allgemein ausgedrückt, einen Krümmungsradius auf, der kleiner ist als der Radius R2 des
Kreisesy.
Man sieht, daß es erfindungsgemäß möglich ist, Kurven zu erzielen, die sich tangential an einen
vorbestimmten Kreisabschnitt anschließen und dabei durch einen beliebigen Punkt λ '3 verlaufen, der im
Inneren des entsprechenden Kreises liegt.
Wenn eine solche Kurve einen noch kleineren Krümmungsradius haben soll, oder wenn man, mit
anderen Worten ausgedrückt, die oben beschriebene Kurve δ ' durch eine Kurve δ " zu ersetzen wünscht, die
durch einen Punkt α "j läuft, der der Achse (A^oder dem
Mittelpunkt O noch näher als der zugeordnete Punkt
λ '3 liegt, d. h. von dem zugeordneten Punkt «3 einen
Abstand ε " hat, der größer ist als der Abstand ε', der
den Punkt α '3 von -iiesem Punkt «3 trennt, so braucht
man nur die Gewindebolzen 16 zu lösen und den Kreisabschnitt 10,4 der Schablone 10 um den Mittelpunkt O zu drehen, indem man diesen Kreisabschnitt ein
Stück weit auf der Kreisführung 13, auf der er ruht, führt,
bis für den betrachteten Radius OA3 der entsprechende
Punkt A "3 des geradlinigen Abschnitts der Schablonenfläche 18 um eine Strecke E"von dem Punkt Aj entfernt
ist, die dem gesuchten Abstand ε " entspricht; in F i g. 5 ist der Winkel, um den die Schablone 10 zu drehen ist,
mit R bezeichnet.
So kann man für eine gegebene Stellung des Werkzeugs 22 gegenüber der Achse (X), die das
zwischen den Radien R2 und R\ bestehende Verhältnis
bestimmt, in sehr einfacher Weise eine ganze Kurvenschar erhalten, die sämtlich an ihren Enden Krümmungsradien aufweisen, die insgesamt kleiner sind als
der Radius Rr, weil das Bearbeitungswerkzeug 22 im übrigen eine Transversalbewegung beiderseits der
Kurve auszuführen vermag, der es folgt, ist es daher möglich, eine ganze Schar von asphärischen Flächen
herzustellen, die in ihren Randzonen Krümmungsradien aufweisen, die allgemein kleiner sind als der Krümmungsradius ihres mittleren Bereichs.
Um den Krümmungsradius dieses mittleren Bereichs zu verändern, braucht nur das Werkzeug 22 gegenüber
der Achse (X) verstellt zu werden, wie es in Fig.5
gestrichelt angegeben ist; das Werkzeug 22 folgt zunächst einem Teil der Kreislinie yi, dann einer Kurve
δ Ί oder δ "ι oder einer sonstigen Kurve, wie es oben
beschrieben worden ist.
Wenn das Werkzeug 22 sich nun zwischen dem Hebel 24 der Übertragungseinrichtung 21, die in Fig.4
gezeichnet ist, und der durch den Mittelpunkt des KreisabscTiä'tts der Schablone 10 laufenden Achse (X)
befindet, entfernt sich das Werkzeug 22 beim geradlinigen Abschnitt der Schablone 10 von der Achse (X) statt
sich ihr zu nähern.
Nach einer in F i g. 6 wiedergegebenen Ausführungsvariante befindet sich das Werkzeug 22 zwischen dem
Hebel 24 der Übertragungseinrichtung 21 und der Achse (X), aber der Drehpunkt 25 dieses Hebels ist so
verlegt, daß die Gestänge 26 bzw. 27, die den Werkzeugträger 20 bzw. den Taster 19 mit dem Hebel
24 koppeln, an diesen auf jeweils einer Seite des Drehpunkts 25 und nicht mehr gemeinsam auf ein und
derselben Seite angeschlossen sind.
In diesem Fall wird die von dem Werkzeug 22 bearbeitete Fläche konvex, und wenn der Taster 19 an
dem geradlinigen Abschnitt der Schablone 10 entlangfährt, nähert das Werkzeug 22 sich der Achse (X), wie
zuvor, und bearbeitet also noch eine Fläche, deren Randzone einen kleineren Krümmungsradius aufweist
als der mittlere Bereich.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die beschriebenen und gezeichneten Ausführungsbeispiele beschränkt,
sondern umfaßt alle Ausführungsvarianten, insbesondere hinsichtlich der Anbringung der Schablone 10 juf
dem Maschinenrahmen und speziell hinsichtlich der ihn tragenden Kreisführung sowie hinsichtlich des Werkzeugträgers, der statt eines Werkzeugs auch das zu
bearbeitende Werkstück aufnehmen könnte.
Claims (5)
1. Kopiervorrichtung mit einer Schablone und einem in Anlage an der Schablone gehaltenen
Taster, der mittels einer Übertragungseinrichtung ein von einem Werkzeugträger gehaltenes Werkzeug
in einer Ebene führt, wobei die Abtastlinie der Schablone in einer dazu parallelen Ebene angeordnet
ist und Krümmungen um eine zu den Ebenen senkrechte Achse aufweist und die Übertragungseinrichtung
auf einer Kreisbahn um dieselbe Achse führbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schablone (10) aus einem Kreisbogen (1OaJ und
einer daran tangential anschließenden Geraden [V)B) besteht, die Schablone (10) auf einem
feststehenden Rahmen (11) durch Drehen um ihre Achse (X) verstellbar ist und die Übertragungseinrichtung
(21) so ausgebildet ist, daß das Werkzeug (22) sich dieser Achse (X) nähert, wenn der Taster
(19) sich VOB dieser entfernt
2. Kopiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Schablone
(10) zumindest im Bereich des Kreisabschnitts (10A^
winkelförmig und der Querschnitt ihrer Führung (13) komplementär dazu ausgeführt ist.
3. Kopiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisabschnitt
(10A^ eine kreisbogenförmige längliche Aussparung (15) aufweist, deren Mittelpunkt mit dem des
Kreisabschnitts zusammenfällt, durch die Gewindebolzen (16) odc- ähnliche Feststellmittel geführt sind,
die in der den Kreisabschnitt tuenden Führung (13)
gehalten sind.
4. Kopiervorrichtung nacb-einemder Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung (21) einen drehbaren, den Werkzeugträger
(20) und den Taster (19) tragenden, gelenkig angeordneten Hebel (24) aufweist, und daß
das Werkzeug (22) gegenüber dem Hebel (24) jenseits der genannten Achse (X) angeordnet ist.
5. Kopiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung
(21) einen drehbaren, den Werkzeugträger (20) und den Taster (19) auf jeweils einer
Seite des Hebeldrehpunkts (2S) gelenkig angeordnet tragenden Hebel (24) aufweist, und daß das
Werkzeug (22) zwischen der genannten Achse (X) und dem Hebel (24) angeordnet ist.
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