DE2657982C2 - Maschine zum Bearbeiten von dreidimensional unregelmäßig gestalteten Werkstücken aus Holz im Kopierverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Bearbeiten von dreidimensional unregelmäßig gestalteten Werkstücken aus Holz im Kopierverfahren, bei der ein ebensolches Modell und wenigstens ein mit den Fasern in Längsrichtung verlaufendes Werkstück im gegenseitigen Abstand parallel nebeneinander zwischen Einspannvorrichtungen um ihre Längsachse drehbar gelagert und synchron snge'.rieben sind, und dem Modell zwei Tragarme und jedem Werkstück ebenfalls mindestens zwei Tragarme zugeordnet sind, von welchen Tragarmen jeweils ein dem Modell zugeordneter Tragarm und mindestens ein dem Werkstück zugeordneter Tragarm miteinander zu einer in einer Ebene verschwenkbaren Einheit verbunden und an das Modell b/w. das zugeordnete Werkstück andrückbar sind, wobei von den zu einer ersten Einheit verbundenen Tragarmen der eine Tragarm eine das Modell abtastende Kopierrolle aufweist und jeder andere Tragarm ein motorisch angetriebenes Bandschleifaggregat trägt, dessen endloses Schleifband um eine Umlenk- und eine Kontaktrolle umläuft, und wobei von den zu einer zweiten Einheit verbundenen Tragarmen der eine Tragarm eine das Modell gegenüber der ersten Kopierrolle abtastende zweite KopierroUe aufweist und jeder andere Trag-

arm ein dem Bandschleifaggregat gegenüberliegendes zweites motorisch angetriebenes Schleif- oder Fräswerkzeug trägt

Aus der DE-AS 23 11 011 ist eine Maschine der eingangsgenannten Art bekannt, bei der vornehmlich zwei

Werkstücke neben einem Modell angeordnet sind. Durch Abtasten des Modells werden die Werkstücke jeweils aus einem unbearbeiteten oder vorbearbeiteten Rohling hergestellt Die dabei verwendeten Kopierrollen werden, um eine möglichst große Kopiergenauigkeit zu erzielen, an das Modell relativ stark angedrückt

Sollen nunmehr Werkstücke gefertigt werden, die neben dreidimensional unregelmäßig gestalteten, vornehmlich dickeren Werkstückabschnitten, auch rotationssymmetrische Abschnitte mit kreisförmigem Quer- schnitt bearbeitet werden, die vielleicht zudem lang und dünn sind, so kann die Stabilität des Modells wegen der entsprechend belaaungsschwachen Kopierzonen Probleme aufwerfen. Ein Beispiel für derartige Werkstücke sind Paddel.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt demnach darin, eine Kopierschleifmaschine der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei einer einfachen, wirtschaftlichen Modellgestaltung bei einer möglichst geringen Beanspruchung des Modells. Werkstücke be arbeitet werden können, die neben dreidimensional un regelmäßig gestalteten Werkstückzonen auch solche mit rotationssymmetrischen, im Querschnitt kreisförmigen Abschnitten aufweisen. Diese Aufgabe wird erfindungsg^TJaB dadurch gelöst.

daß zum Bearbeiten von Werkstücken mit rotationssymmetrischen Abschnitten mi; kreisförmigem Querschnitt im Bereich dieser Abschnitte als die Maschine steuernde Informationsträger anstelle des Modells zwei parallel zu diesem feststehend, in einer zur Schwcnk ebene der jeweiligen Einheit parallelen Ebene angeord nete, ebene Kurvenschablonen verwendet sind, denen jeweils eine am freien Ende je eines weiteren mit den beiden Einheiten ebenfalls fest verbundenen Tragarms befindliche Abtastrolle zugeordnet ist.

so Die erfindungsgemäße Maschine ist einfach aufgebaut Das Modell ist vornehmlich für die Bearbeitung der dreidimensionalen unregelmäßigen Werkstückabschnitte gedacht. Die Schablonen dagegen übernehmen die Steuerung der Bearbeitung bei den rotationssymme trichen Werkstückabschnitten mit kreisförmigem Quer schnitt. Die Steuerkanten der Schablonen können dabei selbstverständlich auch kurvenförmig verlaufen.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil ist auffallig. Es genügt, das Modell lediglich in den Werkstückabschnit ten maßstabsgerecht und kopiergerecht auszubilden, in dsnen es für die Kopierbearbeitung zuständig ist. In den übrigen Werkstückabschnitten, in denen die als die Maschine steuernden Informationsträger die Schablonen zuständig sind, kann das Modell sich auf einen Träger mit Kernquerschnitt beschränken, der nur noch so stark bemessen ist. daß das Modell ausreichend stabil gelagert ist. Es ist auch denkbar, das Modell kürzer zu halten, als das zu erstellende Werkstück und es /wischen den I..i-

gerungen der Werkstückspindeln zwischenlagern. Durch die Kombination des Modells und der Schablonen als Informationsträger für die Kopierbewegungen lassen sich die Kosten erheblich senken, da das Modell einfacher gestaltet werden kann und die ebenen Kopierschablonen relativ billig herzustellen sind. Gleichzeitig wird die Formtreue bei der Kopierbearbeitung gesteigert, da vor allem bei dünnen Werkstückabschnitten die Schablonen gegenüber dem Modell stabiler gestaltet werden können.

Im Bereich der Schablonensteuerung kann die Arbeitsdrehzahl für die Werkzeuge erheblich heraufgesetzt werden, da bei dieser Bearbeitung lediglich eine rotationssymmetrische Körperform hergestellt wird. Das gleiche gilt für den Vorschub.

Eine einfache Befestigung und Zuordnung zu den Werkzeugen ergibt sich dann, wenn die Kurvenschablonen sich spiegelbildlich gegenüberliegen. Die Kurvenschablonen können dabei als zwei separate Bauteile ausgebildet sein und gemeinsam in einer Aufspannung hergestellt werden.

Sofern zur weiteren Steigerung der Formgimauigkeit die beiden Schablonen in ihrem Verhältnis zueinander unverrückbar sein sollen, ist es günstig, wenn sie zu einer einstückig ausgebildeten Doppelschablone zusammengefaßt sind.

Um jeweils diejenigen Kopierrollen wahlweise auszuschalten, die im Moment die Bearbeitung der Werkzeuge nicht steuern, ist es günstig, wenn die Kopierrollen in ihrer Zuordnung zu den Werkzeug-Tragarmen relativ beweglich gelagert sind. Dies kann dadurch geschehen, daß sie den Kopierrollen zugeordneten Tragarme bezüglich der Werkstücktragarme verschwenkt werden. Weiterhin ist es denkbar, die Kopierrollen-Tragarme axial ein- und ausfahrbar zu gestalten. Das In- bzw. Außer-Eingriff-Bringen der Kopierrollen kann automatisch gesteuert werden.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. I die Draufsicht einer erfindungsgemäßen Kopierschleifmaschine.

F i g. 2 den Schnitt H-Il aus F i g. 1 und

Fig.3 den schematisiert dargestellten Schnitt HI-IlI aus Fig. 1.

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Kopierschleifmaschine insgesamt mit 1 bezeichnet. Auf einem Gestell sind zwei Spannböcke 2 und 3 auf nicht gezeigten Führungen gegeneinander verschiebbar und feststellbar gelagert. Im vorliegenden Fall besitzt der eine der beiden Spannböcke 2,3 zwei Mitnehmer 4 und der andere zwei Spanndorne 5 für ein Modell 6 und ein Werkstück 7. Im vorliegenden Fall ist das Werkstück 7 aus Holz. Die Spanndorne 5 werden mittels hydraulisch oder pneumatisch betriebener Spannzylinder 8a zum Einspannen des Modelies 6 bzw. des Werkstückes 7 betätigt. Die Mitnehmer 4 werden zum Beispiel von auf ihren Wellenstummeln festsitzenden Kettenzahnrädern 8 und einer diese umschlingende Kette 9 mittels eines Motors IO in gleichsinnige und gleichförmige Drehung versetzt, so daß das Modell 6 und das Werkstück 7 synchron angetrieben werden.

Zwischen den Spannböcken 2 und 3, neben dem Modell 6 und dem Werkstück 7 ist noch ein Schablonenträger 11 angeordnet, der an seiner Ober- und Unterseite jeweils eine Kurvenschablone 12 und 13 besitzt

Wie der Fig. 2 gut zu entnehmen ist, ist das Werkstück 7 ein Paddel. Dieses besitzt eine Werkstückzone a mit unregelmäßiger Körperform, die beim fertigen Paddel die Schaufel bildet. Darüber hinaas besitzt der Paddel noch einen langen, dünnen Abschnitt b. der deji Griffteil des Paddels darstellt.
Das Modell 6 ist nunmehr so gebildet, daß die Werk-Stückzone a durch Abkopieren des entsprechenden Bereiches des Modelies 6 hergestellt wird. Der lange, dünne und rotationssymmetrische Abschnitt b wird dagegen mit Hilfe der Kurvenschablonen 12 und 13 gestaltet. Im Grenzbereich der beiden Zonen a und b des Werk-Stücks 7 überlappen sich die jeweiligen Konturen des Modelies 6 und der Schablonen 12,13.

Das Gestell weist auch noch Gleitführunge« 14 für einen Kopierschlitten 15 auf, der mit Hilfe einer im Gestell drehbar, aber axial unverrückbar gelagerten Geis windespindel 16 parallel zu sich in Längsrichtung des Modelles 6 hin- und herbewegbar ist. Die Gewindespindel 16 wird über ein Getriebe 17,18 von einem Motor 19 aus in Drehung gesetzt und bewegt mittels einer in sie eingreifenden Mutter den Kopierschlitten 15 in Richtung des Vorschubes der Schleifwerkzeuge mit vorbesiimiffier Geschwindigkeit. Der Kopvcrschüttcn {5 besitzt eine in den Schlittenwangen drehbar gelagerte Welle 20, die sich aus insgesamt drei Wellenabschnitten zusammensetzt. Die jeweiligen Wellenabschnitte sind mit Tragarmen 21,22 und 23 verbunden, im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die Tragarme 21 und 23 an ihrer Verbindungsstelle zu der Welle 20 jeweils eine Gabel 24 und 25. Am freien Ende des Tragarmes 2i ist drehbar ein Scheibenfräser 26 gelagert, während am freien Ende des Tragarmes 23 eine Kopierrolle 27 drehbar angeordnet ist. Am freien Ende des Tragarmes 22 befindet sich dagegen eine Abtastrolle 28 zum Abtasten der dazugehörigen Schablone 12.
Wie Fig.2 entnommen werden kann, ist jeweils für den Fräser 26 und die Kopierrolle 27 ein eigenes Antriebsaggregat 29 vorgesehen, das über einen Keilriemen 30 und eine Keilriemenscheibe 31. sowie eine nicht gezeigte, im Inneren der Tragarme 21, 23 verlaufende Welle den Fräser 26 und die Kopierrolle 27 antreibt. Die untere Keilriemenscheibe 31 ist dabei so in die Drehachse Jer Welle 20 hineingelegt, daß auch bei Nachführbewegungen aufgrund der vorgegebenen Körperform des Modells 6 die Kraftübertragung beim Keilriementrieb gewährleistet bleibt. Die Antriebsaggregate 29 sind in

F i g. 1 der Übersichtlichkeit wegen weggelassen.

Wie F i g. 2 entnommen werden kann, besitzt die Maschine auch einen unteren Kopierschlitten 32. der auf den oberen Gleitführungen 14 entsprechenden unteren Gleitführungen 33 in der gleichen Weise verfahrbar ist.

wie der obere Kopierschlitten 15. Auch der untere Kopierschlitten 32 kann in gleicher Weise von einer Gewindespindel 34 über ein Getriebe 35, 36 und einen Antriebsmotor 37 in Drehung versetzt werden.
Auch bei dem Schlitten 32 ist zwischen den beiden Schlittenwangen e-ne nur aus F i g. 2 ersicirilichc Welle 38 frei drehbar gelagert, auf der, ähnlich wie bei der Welle 20 ein Bandschleifaggrcgat 39, eine Ablastrolle 40 und eine Kopierrolle 41 verschwenkbar angeordnet sind. Die Verbindung der eben aufgeführten Rollen 40, 41 und des Bandschleifaggregates 39 mit der Welle 38 geschieht, wie bei der Welle 20 mit Hilfe eines Tragarmes 42. der in F i g. 2 gezeigt ist. Er ist T-iörmig ausgebildet und besitzt an den freien Enden des Steges der T-Form jeweils eine Kontaktrolle 43 und eine Umlenkrolle 44, um die ein Schleifband 45 gelegt ist. Das andere Eflde des Tragarmes 42 stellt die Verbindung zu der Welle 38 her. Der der Abtastrolle 40 zugeordnete Tragarm 46 ist in Fig. 3 lediglich angedeutet, ebenso der

Tragarm 47 der Kopicrrolle 41.

Allen Tragarmen ist gemeinsam, daß sie in nicht gezeigter Weise z. B. durch Federkraft oder mittels Kolben-Zylindereinheiten in Richtung auf das zugehörige Werkstück oder Modell oder die dazugehörige Schablone vorgespannt sind.

Ähnlich wie bei dem Fräser 26 und der Kopierrolle 27 ist auch das Bandschleifaggregat 39 über einen Keilriementrieb 48 und ein Antriebsaggregat 49 in Drehung versetzbar. Die Abtastrolle 40 und die Kopierrolle 41 laufen dagegen frei um.

In Fig. I der Zeichnung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit der untere Kopierschlitten 32 mit seinem dazugehörigen Teilen lediglich durch das Bandschleifaggregat 39 und die Kopierrolle 4t angedeutet. Der Rest ist weggelassen.

Das Modell 6 und die Kurvenschablonen 12 und 13 sind jeweils so aufeinander abgestimmt, daß für die Bearbeitung der Werkstückzone a lediglich die "Kopierroilcn 27 und 41 mit dem Modell 6 in Eingriff sind, während für die Bearbeitung der Werkstückzone b lediglich die Abtastrollen 28 und 40 sich in Anlage an den dazugehörigen Schablonen 12 und 13 befinden. Wie bereits ausgeführt, sind in dem Überlappungsbereich zwischen der Werkstückzone a und b sowohl die Kopierrollen 27 und 41 als auch die Abtastrollen 28 und 40 im Eingriff um einen gleitenden Übergang von der durch das Modell 6 gesteuerten Bearbeitung zu der durch die Schablonen 12 und 13 gesteuerten Bearbeitung sicher zu stellen. Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Kopierschleifmasehine I befinden sich beide Schlitten 15 und 32 in einer der beiden möglichen Endlagen, im vorliegenden Fall am linken Ende der Gleitführungen 14.

Durch Einbehalten der Vorschubantriebe 19 und 37 w erden die Spindeln 14 und 34 und damit auch die Kopierschlitten 15 und 32 in Bewegung gesetzt, d. h. die Kopierscniiuen i5 und 32 bewegen sieh langsam nach rechts. Gleichzeitig werden auch die jeweiligen Antriebe für die Werkzeuge 26,45 und die Kopierrollen 27,41 in Gang gesetzt, d. h. es bewegen sich sowohl der Fräser 26. die Kopierrolle 27 als auch das Bandschleifaggregat 39. Beim Einsetzen des Antriebes 10 werden auch noch das Modell 6 und das Werkstück 7 gedreht.

Verfahren nunmehr die Kopierschlitten 15 und 36 nach rechts, so wird im vorliegenden Fall zuerst mit Hilfe der Kopierrollen 27 und 41 das Modell 6 abgegriffen, während die Abtastrollen 28 und 40 noch nicht in Eingriff mit dem dazugehörigen Schablonen 12 und 13 sind. In diesem Stadium wird die eine unregelmäßige Körperform beinhaltende Werkstückzone a hergestellt, wobei der Fräser 26 mit seiner Bearbeitung jeweils, wie F i g. 2 entnommen werden kann, dem Bandschleifaggregai 39 etwas voreilt, da der Fräser 26 beim Werkstück 7 die Grobebearbeitung und das Bandschleifaggregat 39 die Feinbearbeitung übernimmt.

Nähern sich nunmehr die Werkzeuge 26,45 derjenigen Stelle, wo die Werkstückzone a zu Ende geht und die Werkstückzone b beginnt, so geraten auch die Abtastrollen 28 und 40 in Anlage an die dazugehörigen Schablonen 12 und 13. während bei stetigem Fortschreiten dann die Kopierrollen 27 und 41 außer Eingriff vom Modell 6 kommen. Dies geschieht im Rahmen eines gleitenden Übergangs. Befinden sich nunmehr die Werkzeuge 26, 45 bei der Bearbeitung des Handgriffs des Paddeis, d. h. sind sie innerhalb der Werkslückzone b &5 tätig, so wird selbsttätig der Vorschub durch Erhöhen der Arbeitsgeschwindigkeit der Antriebe 19 und 37 und der jeweiligen für die Werkzeuge 26, 45 bestimmten Antriebe erhöht. Gleichzeitig läuft auch die Antriebsmaschine 10 schneller, so daß sich das Werkstück 7 ebenfalls schneller dreht.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es ist möglich, die da.s Modell 6 abtastenden Kopierrollen 27 und 41 gegenüber den übrigen, auf der gleichen Welle 20 bzw. 38 gelagerten Rollen 28, 40 und Werkzeugen 26, 45 abknickbar /u gestalten, um so die Kopierrollen 27,41 für die Bearbeitung im Bereich der Schablonensteuerung im ausreichenden Maße außer Eingriff mit dem Modell 6 zu bringen. Dadurch wird erreicht, daß das Modell 6 in dem Bereich der Schablonensteuerung erheblich starker ausgeführt werden kann, als dies bei einer starren Koppelung aller Rollen und Werkzeuge auf den Wellen 20 und 28 möglich wäre. Das Abknicken der Kopierrollen 27, 41 kann mit Hilfe üblicher Maßnahmen, wie Führungsschlitten, Schablonen. Gleitbahn usw. gelöst und automatisch eingeleitet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Maschine zum Bearbeiten von dreidimensional unregelmäßig gestalteten Werkstücken aus Holz im Kopierverfahren, bei der ein ebensolches Modell und wenigstens ein mit den Fasern in Längsrichtung verlaufendes Werkstück im gegenseitigen Abstand parallel nebeneinander zwischen Einspannvorrichtungen um ihre Längsachse drehbar gelagert und synchron angetrieben sind, und dem Modell zwei Tragarme und jedem Werkstück ebenfalls mindestens zwei Tragarme zugeordnet sind, von welchen Tragarmen jeweils ein dem Modell zugeordneter Tragarm und mindestens ein dem Werkstück zugeordneter Tragarm miteinander zu einer in einer Ebene verschwenkbaren Einheit verbunden und an das Modell bzw. das zugeordnete Werkstück andrückbar sind, wobei von den zu einer ersten Einheit verbundenen Tragarmen der eine Tragarm eine das Modell abtastende Kopierroüe aufweist und jeder andere Tragarm ein motorisch angetriebenes Bandschleifaggregat trägt, dessen endloses Schleifband um eine Umlenk- und eine Kontaktrolle umläuft, und wobei von den zu einer zweiten Einheit verbundenen Tragarmen der eine Tragarm eine das Modell gegenüber der ersten Kopierrolle abtastende zweite Kopierrolle aufweist und jeder andere Tragarm ein dem Bandschleifaggregat gegenüberliegendes zweites motorisch angetriebenes Schleif- oder Fräswerkzeug trag;, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bearbeiten voo Werki'ücken (7) mit rotationssymmeirischen Abschnitten (b) mit kreisförmigem Querschnitt im Bereich diese'- Abschnitte (b) als die Maschine steuernde Informationsträger anstelle des Modells (6) zwei parallel zu diesem feststehend, in einer zur Schwenkebene der jeweiligen Einheit parallelen Ebene angeordnete, ebene Kurvenschablonen (12, 13) verwendet sind, denen jeweils eine am freien Ende je eines weiteren mit den beiden Einheiten ebenfalls fest verbundenen Tragarms (22, 46) befindliche Ablastrolle (28,40) zugeordnet ist.

2. Kopierschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenschablonen (12,13) sich spiegelbildlich gegenüberliegen.

3. Kopierschleifmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kurvenschablonen (12, 13) zu einer einstückig ausgebildeten Doppelschablone zusammengefaßt sind.