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Vorrichtung zum Herstellen von Pfeifenköpfen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von
Pfeifenköpfen oder ähnlich geformten, zwei miteinander winkelig verbundene Körperschenkel
aufweisende Werkstücken aus Rohlingen, mit wenigstens einem Formbearbeitungswerkzeug,
insbesondere Fräswerkz eug, und/oder wenigstens einem Oberflächenbearbeitungswerkzeug,
insbesondere Schleifwerkzeug, welches, bzw. welche Werkzeuge für die Bearbeitung
unter Abtastung eines Modells längs des entsprechenden Werkstücks bewegbar sind
und mit einer antreibbaren Spanneinrichtung, in der wenigstens ein Werkstück um
eine Drehachse drehbar gelagert ist.
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Bei der Herstellung von Pfeifenköpfen werden üblicherweise die Rohlinge
zuerst gehobelt oder gefräst, um sie überhaupt weiter bearbeiten zu können. Anschließend
werden die Rohlinge gedrechselt. Die Feinbearbeitung der Oberfläche erfolgt von
Hand unter Verwendung von Schleifwerkzeugen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit Hilfe welcher derartige winkelige Werkstücke
automatisch hergestellt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die Lagerung
des Werkzeugs ein zur Drehachse etwa quergerichteter Schwenkarm vorhanden ist, der
für den Vorschub des Werkzeugs um eine zum Drehachse senkrecht stehende Achse verschwenkbar
ist.
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Diese Art der Lagerung ist sehr einfach und praktisch. Ist der Schwenkarm
Im wesentlichen rechtwinkelig zur Drehachse des Werkstückes ausgerichtet, so wird
durch ein entsprechendes Verschwenken des Schwenkarms das am Ende des Schwenkarms
verdrehbar gelagerte Werkzeug längs des Werkstücks verfahren, wodurch sich noch
der vorteilhafte Effekt einstellt, daß er während der Verfahrbewegung mit seiner
Arbeitseingriffsebene verschwenkt wird und ein bogenförmiger Vorschub erfolgt. Das
Maß der Verschwenkung der Eingriffsebene ist im wesentlichen abhängig von der Ausrichtung
des Schwenkarmes in seiner Normallage. Steht der Schwenkarm in seiner Normallage
ungefähr rechtwinkelig zur Drehachse des Werkstücks, und pendelt der Schwenkarm
lediglich über einen kleinen Winkelbereich, so wird die Verschwenkung der Eingriffsebene
des Werkzeugs nicht so groß sein, wie wenn der Schwenkarm in seiner Normallage bereits
mit der Drehachse des Werkstücks eine von 900 abweichende Winkelstellung einnimmt.
Je nachdem ob der zwischen der Drehachse und dem Schwenkarm in seiner Nullage eingeschlossene
Winkel kleiner oder größer als 900 ist, wird bei der Bearbeitung verschiedener Bereiche
des Werk*~uckes die Eingriffsebene der Werkzeuge verschwenkt. Durch die entsprechende
Wahl der
Normallage der Schwenkarme kann die Vorschubbewegung der
Form des Werkstückes angepaßt werden.
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Eine weitere Lösung der eingangs gestellten Aufgabe, für die selbständiger
Schutz beansprucht wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug am freien
Ende eines Armes eines Doppelhebels gelenkig gelagert ist, der selbstverschwenkbar
am Schwenkarm angelenkt ist und dessen anderer Arm zur VersXllung der Ebene des
Arbeitseingriffes des Werkzeugs während des Längsvorschubes im Eingriff steht mit
einer Leitkurve.
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Bei dieser Lösung nun kann der Rohling mit seinen Körperschenkeln
im wesentlichen willkürlich aufgespannt werden. Die entsprechende Anstellung des
Werkzeugs kann mit Hilfe der speziell geformten teitkurve erfolgen, die auf die
Form und Gestalt des Rohlings Rücksicht nimmt und den Doppelhebel beim tängsvorschub
entsprechend verschwenkt.
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Hierbei ist es vorteilhaft,daß das Werkzeug am Doppelhebel gelenkig
gelagert ist. Das Werkzeug ist mit einer an sich bekannten Abtastrolle gekoppelt,
die das Modell abgreift. Das Werkzeug ist deshalb an seinem vorderen Ende, wo der
Arbeitseingriff stattfindet, ausreichend abgestützt. Aufgrund der gelenkigen Anbindung
an den
Doppelhebel wird daher lediglich noch die winkelige Anstellung
des Werkzeugs bezüglich des Rohlings bestimmt.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung
beschrieben.
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Es zeigen: Figur 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung, die mit einem
Fräswerkzeug bestückt ist, Figur 2 die Draufsicht auf die Vorrichtung aus Figur
1, Figur 3 eine Vorrichtung, die mit einem Schleifwerkzeug bestückt ist, Figur 4
eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Figur 3, Figur 5 eine Seitenansicht auf
ein eingespanntes Werkstück, Figur 6 eine Seitenansicht auf eine Vorrichtung, bei
welcher das Werkzeug in seiner Anstellung bezüglich des Werkstücks veränderbar ist.
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In Figur 1 der Zeichnung ist eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung
1 zum Herstellen von Pfeifenköpfen 2 gezeigt. Die Vorrichtung ist auch dazu geeignet,
Werkstücke zu bearbeiten, die, ähnlich wie Pfeifenköpfe, wenigstens zwei miteinander
winkelig verbundene Körperschenkel aufweisen. Wie Figur 5 entnommen werden kann,
sind die Körperschenkel mit den Bezugsziffern 3 und 4 versehen. Dort ist auch zu
erkennen, daß der gezeigte Pfeifenkopf 2 aus einem strichpunktierten Rohling 5 gefertigt
worden ist.
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Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Vorrichtung ist jeweils mit einem
Formbearbeitungswerkzeug, nämlich einem Fräser 6 bestückt, während die Vorrichtung
der Figuren 3 und 4 ein Schleifwerkzeug, nämlich ein Bandschleifaggregat 7, aufweist,
Es wird zuerst auf die Vorrichtung gemäß Figur 1 und 2 eingegangen. Aus Figur 1
erkennt man, daß der Pfeifenkopf 2 zwischen zwei Halteelementen 8 und 9 einer Spanneinrichtung
gehalten ist.
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Die Form der Halteelemente wird später noch erläutert. Das Halteelement
8 ist in einem Gehäuse 10 gelagert, während das Halteelement 9 lose drehbar in einem
Schiebebock 11 angeordnet ist.
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Figur 2 kann entnommen werden, daß das Gehäuse. 10 nicht nur das eine
Halteelement 8, sondern insgesamt drei Halteelemente 8 nebeneinander aufweist, die
zueinander parallel ausgerichtet und miteinander in einer gemeinsamen Ebene angeordnet
sind. Während die beiden äußeren Halteelemente 8 mit den entsprechenden Gegenhalteelementen
9 für die Aufnahme å jeweils eines Werkstücks dienen, nimmt das mittlere Ralteelementenpaar
ein Modell 12 auf. o In der Draufsicht auf die Vorrichtung ist ein Antriebsmotor
13 zu erkennen, der über eine Getriebeverbindung die Halteelemente 8 gleichmäßig
rotieren läßt und zusätzlich über.ein weiteres Getriebe 14 eine Schubstange 15 in
Pfeilrichtung P hin- und herbewegt.
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Die Schubstange 15 stellt die Verbindung her zwischen einem Winkelhebel
16 des Getriebes 14 und einem Werkzeugträger 17, der die vorhandenen beiden Werkzeuge
6 und eine zwischen den beiden Werkzeugen angeordnete Abtastscheibe 22 starr miteinander
ko#pelt. Die Abtastscheibe läuft in der gleichen Ebene frei um, in der sich die
Fräser 6 drehen.
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Während die Fräser und die Abtastscheibe sich am einen Ende des Werkzeugträgers
befinden, ist das andere Ende, in Figur 1, das rechte, verschwenkbar an den oberen
Enden eines Paars von Schwingarmen 18 angeordnet, die in der hier gewählten Normallage
etwa vertikal ausgerichtet sind, so daß sich zwischen dem Werkzeugträger 17 und
den Schwingarmen 18 ungefähr ein rechter Winkel ausbildet. Die Schwingarme können
über einen Winkelbereich um die Normallage pendeln. Durch diese Pendelbewegung wird
die Vorschubbewegung der Werkzeuge und der Abtastscheibe erreicht.
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Je nach dem welche winkelige Anstellung die Schwingarme in ihrer Normallage
einnehmen, kann bei einer entsprechenden Verschwenkung zum Zwecke des Vorschubs
die im gezeigten Falle vertikal stehende Eingriffsebene E für bestimmte Bereiche
der Bearbeitung um einen vorgesehenen Winkel verschwenkt werden. Dieser Effekt kann
dazu benutzt werden, um bei eventuell schwierig zu bearbeitenden Partien des Werkstückes
einen besseren Arbeitseingriff der Werkzeuge zu erreichen.
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Die Schwingarme 18 sind am Maschinengestell 19 um eine senkrecht zur
Drehachse D der Halteelemente 8 stehende Achse 20 verschwenkbar gelagert. Diese
Achse befindet sich am Maschinengestell relativ tief unten. Da sich die Schwingarme
über die Drehachse D der Halteelemente 8 hinaus erstrecken, ergibt sich daraus eine
relativ große Länge der Schwingarme. Die eigentliche Verbindung zwischen dem Werkzeugträger
und den Schwingarmen erfolgt über parallel zur Achse 20 ausgerichtete Steckachsen
21, an die auch die Schubstange 25 zum Zwecke des Verschwenkens des Schwenkarms
18 direkt angreift.
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Der Antrieb jedes Fräsers geschieht mit Hilfe eines Keilriemenantriebes,
der jeweils einen Antriebsmotor 24 mit einer nichtgezeigten Antriebswelle verbindet.
Die Motoren 24 sind starr mit den Schwingarmen 18 verbunden und verschwenken sich
insofern bei Verschwenkung der Schwingarme mit. Durch die Elastizität des Keilriementriebes
macht es auch nichts aus, sofern bei einer extremen Verschwenkung der Schwingarme
die einander zugeordneten Keilriemenscheiben nicht vollständig gerade zueinander
ausgerichtet sind.
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Die Ausführungsform der Figuren 3 und 4 ist im wesentlichen gleich
aufgebaut wie die Ausführungsform der Birugen 1 und 2. Es sind deshalb für gleiche
Teile gleiche Bezugszeichen verwendet. Unterschiedlich ist jedoch das Werkzeug und
dessen Antrieb. In diesem Fall wurden statt der Fräswerkzeuge Schleifwerkzeuge,
nämlich Bandschleifaggregate 7 in die Vorrichtung aufgenommen. Es ist deutlich ein
Schleifband 25 zu erkennen, das an seinem unteren Ende um eine Umlenkrolle 26 und
am oberen Ende um eine Umlenkrolle 27 geführt ist. Während die obere Umlenkrolle
relativ dick ausgestaltet ist, ist die untere Umlenkrolle quasi als Welle ausgebildet
und mit einer relativ dünnen Gummiummantelung versehen. Der Durchmesser der Welle
beträgt ungefähr 7 mm, die Gummiummantelung ist 1,5mm stark. Der Antrieb des Schleifbandes
erfolgt über die obere Umlenkrolle 27 und zwar mit Hilfe jeweils zweier Kettentriebe
28 und 29. Der Kettentrieb 29 endet an einer, zur Achse 21 koaxialen Welle 30, die
von einem seitlich am Schwingarm angeordneten Kettentrieb 31 in Drehung versetzt
werden kann. Auch hier wird bei einem Verschwenken der Schwingarme 18 der Motor
mitverschwenkt.
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Ähnlich wie bei der bereits erwähnten Vorrichtung der Figuren 1 und
2 sind auch hier die Werkzeuge, nämlich die Schleifaggregate starr über den Träger
17 mit einer Kopierrolle bewegungsverbunden,
die im vorliegenden
Fall als dünne Welle 33 ausgebildet ist. Diese Welle liegt parallel zu der Achse
21 und den Umlenkrollen 26 bzw. 27. und in der Ebene des Arbeitseingriffs der Schleifwerkzeuge
7.
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Beim Bearbeiten der Werkstücke wird die Einheit aus den Schleifaggregaten
7 und der Kopierrolle 33 durch die entsprechende Bewegung der Schubstange 15 längsverschoben,
wobei die am Gehäuse verschwenkbar gelagerten Schwingarme 18 sich um den Winkel
Br verschwenken#können, um den Längsvorschub der Werkzeuge sicherzustellen und ein
vollständiges Abgreifen des Modells bzw. Bearbeiten der Werkstücke zu erreichen.
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Um bei kritischen Partien der Werkstücke vor allem im Bereich der
aufgespannten Enden der Körperschenkel die Möglichkeit zu haben, die Werkzeuge an
einem ungewollten Arbeitseingriff an den Halteelementen zu hindern, kann das jeweilige
Modell so gestaltet sein, daß es für die bewußten kritischen Partien Abhebeflächen
besitzt, bei deren Abtastung dann die Werkzeuge aus ihrer Arbeitseingriffsstellung
abgehoben werden, wodurch wirksam verhindert wird, daß dieselben auch die Halteelemente
bearbeiten. Ob derartige Abhebeflächen notwendig sind, hängt von der Gestaltung
der Halteelemente und der entsprechenden Aufspannung des Werkstückes, bwz. von der
Wahl der Eingriffsebene der Werkzeuge ab.
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In Figur 5 der Zeichnung ist ein Werkstück groß herausgezeichnet.
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Links und rechts sind die Halteelemente 8 und 9 zu erkennen, zwischen
denen das Werkstück 2 gespannt ist. Die Halteelemente sind als L-förmige Bügel gestaltet,
die jeweils formschlüssig im Ende eines der beiden Eörperschenkel 3 und 4 eingreifen,
d.h., sie ragen mit Nasen in entsprechend geformte Körperöffnungen
des
Pfeifenkopfes ein, die vor der Aufspannung dort angebracht worden sind.
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Die beiden Körperschenkel stehen miteinander in einem Winkel CC der
nahezu 900 beträgt. Es ist deutlich zu erkennen, daß der Pfeifenkopf ungefähr so
aufgespannt ist, daß die Winkelhalbierende W des erwähnten Winkel ~ mit der Drehachse
D der beiden Halteelemente einen Winkel ß einschließt, der ungefähr 900 beträgt.
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Weiterhin ist zu erkennen, daß die Halteelemente so geformt sind,
daß die bezüglich der Achse D nach außen kragenden Uberstände in radialer Richtung
ungefähr gleich weit von der Achse D entfernt sind. Optimal wäre es, sofern der
überstand a gleich dem tierstand b wäre. Die Ebene des Arbeitseingriffs des Werkzeugs
6 ist mit E bezeichnet. Sie ist ungefähr rechtwinkelig zur Drehachse D.
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Der entsprechende Rohling für den Pfeifenkopf 2 ist in Figur 5 strichpunktiert
angedeutet.
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In Figur 6 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. Auch diese Vorrichtung
ist im wesentlichen genauso aufgebaut, wie diejenige der Figuren 1 und 2, weshalb
auf eine Wiederholung des grundsätzlichen Aufbaus verzichtet wird. Es wird deshalb
speziell auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen und hier lediglich die
Unterschiede neu beschrieben. Der Figur 6.kann entnommen werden, daß im vorliegenden
Fall das Werkstück 2 mit seinen Körperschenkeln in Richtung der Drehachse D bzw.
senkrecht hierzu ausgerichtet ist. Das Halteelement 8 ist deshalb, ähnlich der Form
eines Rockeyschlägers, L-förmig so gebogen, daß es auch bei dieser Positionierung
des Werkstücks formschlüssig in die entsprechende Körperöffnung hineinragen kann.
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Das Halteelement 9 ist dadurch einfacher gestaltet, es ragt in gerader
Richtung aus dem Lagerbock 11 heraus.
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Das im vorliegenden Fall verwendete Werkzeug, nämlich die Fräser
6, sind, ebenso wie bei der Vorrichtung aus den Figuren 1 und 2, nebeneinander angeordnet
und mit einer nicht gezeigten Kopierscheibe bewegungsverbunden. Lediglich die Anlenkung
der Bewegungseinheit ist hier anders gelöst. Während bei der Vorrichtung der Figuren
1 und 2 die Achse 21 für die Anlenkung des Werkzeugträgers 17 dient, ist im vorliegenden
Fall in analoger Anordnung die Achse bzw. die Achsen 34 vorgesehen. Diese Achse
befindet sich an einem Ende je eines Armes 35 eines Paars von Doppelhebel 35, die
ihrerseits jeweils mit Hilfe einer Achse 36a am freien Ende eines entsprechenden
Schwenkhebels 37 befestigt ist, der analog am Gestell 19 angelenkt ist, wie der
bereits besprochene Schwingarm 18. Der jeweils andere Arm 38 der Doppelhebel 36ist
an seinem Ende mit einer Kopierrolle 39 bestückt, die in Eingriff steht mit einer
Leitkurve 40.
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Bewegt die Schubstange 15 die Werkzeugeinheit durch Angriff an der
Achse 36a des Schwinghebels 37 in Richtung des Pfeiles P, so wird der Schwinghebel
37 im gewollten Maß verschwenkt. Dadurch ergibt sich beim Werkstück ein Längsvorschub
und gleichzeitig mit dem Längsvorschub eine entsprechend der Beitkurve vorbestimmte
Einstellung des Werkzeugs zum Werkstück. Da nämlich beim Längsvorschub die Kopierrolle
39 die treitkurve 40 abtastet und dadurch der Doppelhebel 36 im vorbestimmten Maß
verschwenkt wird, wird die Anstellung des Werkzeugs bezüglich des Werkstücks bzw.
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der Drehachse D verändert. Dies kann man z.B. dazu ausnutzen, um bei
dem gezeichneten Pfeifenkopf die kritischen Bereiche zwischen den beiden Winkelschenkeln
zu bearbeiten.
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In der Zeichnung ist beispielhaft eine mögliche Endschwenkstellung
mit durchgezeichneten Linien und eine andere mögliche Endschwenkstellung gestrichelt
gezeichnet.
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Der Antrieb für die Werkzeuge erfolgt über einen Antriebsmotor 41,
der in diesem Fall oberhalb nicht eingezeichneter Werkzeugträger angeordnet ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
So ist es z.B. möglich, die Spanneinrichtung für die Werkstücke mit nur einem Halteelement
zu versehen und dieses z.B. als Spreizdorn auszubilden. Dies wurde bedeuten, daß
man z.B. das in Figur 5 gezeigte Halteelement 9 weglassen würde und das Halteelement
8 als den bereits erwähnten Spreizdorn ausbildet.
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Der Dorn würde dann bei der Montage des Rohlings in eine entsprechende
Körperöffnung eingeführt und dann zur sicheren Haftung innerhalb dieser Öffnung
gespreizt werden. -Hieraus ergibt- sich eine fliegende Lagerung des Werkstücks.
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Während bei dem gezeigten Ausführungsbeispielen die Schwingarme 18
jeweils in ihrer Normallage vertikal ausgerichtet sind, ist es auch denkbar, die
Schwingarme in ihrer Normallage nicht vertikal anzustellen, sondern von vorn herein
zwischen den jeweiligen Werkzeugträgern 17 bzw. der Drehachse und den Schwingarmen
18 einen eingeschlossenen Winkel zu wählen, der von 900 verschieden ist. Hierbei
kann der Winkel größer und kleiner als 900 sein, wodurch bei der entsprechenden
Verschwenkung der Schwingarme zum Zwecke der Vorschubbewegung eine entsprechende
Verschwenkung der Eingriffsebene E der Werkzeuge stattfindet, die bei entsprechend
gestalteten Werkstücken vorteilhaft zu deren Be#arbeitung ausgenutzt werden kann.
Ein Parameter für das Maß der Verschwenkung der Eingriffsebene E ist auch die Länge
der Schwingarme 18