DE2818967C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kopier-Vorrichtung zum Herstellen von Pfeifenköpfen oder ähnlich geformten, zwei miteinander winkelig ver­ bundene Körperschenkel aufweisenden Werkstücken aus Rohlingen, mit wenigstens einem Formbearbeitungswerkzeug, insbesondere Fräswerkzeug, und/oder wenigstens einem Oberflächenbearbeitungswerkzeug, insbesonde­ re Schleifwerkzeug, welches, bzw. welche Werkzeuge für die Bearbei­ tung unter Abtastung eines Modells längs des entsprechenden Werk­ stücks bewegbar sind und mit einer antreibbaren Spanneinrichtung, in der ein Werkstück um eine Drehachse drehbar gelagert ist.

Bei der Herstellung von Pfeifenköpfen werden üblicherweise die Rohlinge zuerst gehobelt oder gefräst, um sie überhaupt weiter bearbeiten zu können. Anschließend werden die Rohlinge ge­ drechselt. Die Feinbearbeitung der Oberfläche erfolgt von Hand unter Verwendung von Schleifwerkzeugen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit Hilfe welcher derartige winkelige Werkstücke automatisch hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die Lage­ rung des Werkzeugs ein zur Drehachse etwa quergerichteter Schwenk­ arm vorhanden ist, der für den Vorschub des Werkzeugs in Richtung der Drehachse um eine zur Drehachse senkrecht stehende Achse verschwenk­ bar ist.

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 Werk­ zeug längs des Werkstücks verfahren, wodurch sich noch der vorteil­ hafte Effekt einstellt, daß er während der Verfahrbewegung mit seiner Arbeitseingriffsebene verschwenkt wird und ein bogenförmiger Vor­ schub 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 recht­ winkelig 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 Werk­ stücks eine von 90° abweichende Winkelstellung einnimmt. Je nachdem ob der zwischen der Drehachse und dem Schwenkarm in seiner Nullage eingeschlossene Winkel kleiner oder größer als 90° ist, wird bei der Bearbeitung verschiedener Bereiche des Werkstückes die Eingriffs­ ebene der Werkzeuge verschwenkt. Durch die entsprechende Wahl der Normallage der Schwenkarme kann die Vorschubbewegung der Form des Werkstückes angepaßt werden.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung, für die selbständiger Schutz beansprucht wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug am freien Ende eines Armes eines Doppelhebels ge­ lenkig gelagert ist, der selbst verschwenkbar am Schwenkarm ange­ lenkt ist und dessen anderer Arm zur Verstellung der Ebene des Ar­ beitseingriffes des Werkzeuges während des Längsvorschubes mit einer Leitkurve im Ein­ griff steht, wobei der Doppelhebel in der glei­ chen oder einer parallelen Ebene verschwenkbar ist wie der Schwenk­ arm.

Bei dieser Ausbildung kann der Rohling mit seinen Körperschenkeln im wesentlichen willkürlich aufgespannt werden. Die entsprechende Anstellung des Werkzeugs kann mit Hilfe der speziell geformten Leitkurve erfolgen, die auf die Form und Gestalt des Rohlings Rücksicht nimmt und den Doppelhebel beim Längsvorschub entsprechend verschwenkt.

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.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung, die mit einem Fräswerkzeug bestückt ist,

Fig. 2 die Draufsicht auf die Vorrichtung aus Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorrichtung, die mit einem Schleifwerkzeug be­ stückt ist,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 3,

Fig. 5 eine Seitenansicht auf ein eingespanntes Werkstück,

Fig. 6 eine Seitenansicht auf eine Vorrichtung, bei welcher das Werkzeug in seiner Anstellung bezüglich des Werk­ stücks veränderbar ist.

In Fig. 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 Fig. 5 ent­ nommen werden kann, sind die Körperschenkel mit den Bezugs­ ziffern 3 und 4 versehen. Dort ist auch zu erkennen, daß der gezeigte Pfeifenkopf 2 aus einem strichpunktierten Rohling 5 gefertigt worden ist.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung ist jeweils mit einem Formbearbeitungswerkzeug, nämlich einem Fräser 6 bestückt, während die Vorrichtung der Fig. 3 und 4 ein Schleifwerkzeug, nämlich ein Bandschleifaggregat 7, aufweist.

Es wird zuerst auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 einge­ gangen. Aus Fig. 1 erkennt man, daß der Pfeifenkopf 2 zwischen zwei Halteelementen 8 und 9 einer Spanneinrichtung gehalten ist. Die Form der Halteelemente wird später noch erläutert. Das Halte­ element 8 ist in einem Gehäuse 10 gelagert, während das Halte­ element 9 lose drehbar in einem Schiebebock 11 angeordnet ist.

Fig. 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 Gegen­ halteelementen 9 für die Aufnahme jeweils eines Werkstücks dienen, nimmt das mittlere Halteelementenpaar ein Modell 12 auf.

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 Ge­ triebe 14 eine Schubstange 15 in Pfeilrichtung P hin- und herbe­ wegt.

Die Schubstange 15 stellt die Verbindung her zwischen einem Winkel­ hebel 16 des Getriebes 14 und einem Werkzeugträger 17, der die vor­ handenen beiden Werkzeuge 6 und eine zwischen den beiden Werkzeugen angeordnete Abtastscheibe 22 starr miteinander koppelt. Die Abtast­ scheibe läuft in der gleichen Ebene frei um, in der sich die Fräser 6 drehen.

Während die Fräser und die Abtastscheibe sich am einen Ende des Werkzeugträgers befinden, ist das andere Ende, in Fig. 1, das rechte, verschwenkbar an den oberen Enden eines Paars von Schwenk­ armen 18 angeordnet, die in der hier gewählten Normallage etwa vertikal ausgerichtet sind, so daß sich zwischen dem Werkzeug­ träger 17 und den Schwenkarmen 18 ungefähr ein rechter Winkel ausbildet. Die Schwenkarme können über einen Winkelbereich γ um die Normallage pendeln. Durch diese Pendelbewegung wird die Vorschubbewegung der Werkzeuge und der Abtastscheibe erreicht. Je nach dem welche winkelige Anstellung die Schwenkarme 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 Werk­ zeuge zu erreichen.

Die Schwenkarme 18 sind am Maschinengestell 19 um eine senkrecht zur Drehachse D der Halteelemente 8 stehende Achse 20 verschwenk­ bar gelagert. Diese Achse befindet sich am Maschinengestell relativ tief unten. Da sich die Schwenkarme über die Drehachse D der Halteelemente 8 hinaus erstrecken, ergibt sich daraus eine relativ große Länge der Schwenkarme. Die eigentliche Verbindung zwischen dem Werkzeugträger und den Schwenkarmen erfolgt über parallel zur Achse 20 ausgerichtete Steckachsen 21, an die auch die Schubstange 25 zum Zwecke des Verschwenkens des Schwenkarms 18 direkt angreift.

Der Antrieb jedes Fräsers geschieht mit Hilfe eines Keilriemen­ antriebes, der jeweils einen Antriebsmotor 24 mit einer nicht ge­ zeigten Antriebswelle verbindet. Die Motoren 24 sind starr mit den Schwenkarmen 18 verbunden und verschwenken sich insofern bei Verschwenkung der Schwenkarme mit. Durch die Elastizität des Keilriementriebes macht es auch nichts aus, sofern bei einer extremen Verschwenkung der Schwenkarme die einander zugeordneten Keilriemenscheiben nicht vollständig gerade zueinander ausge­ richtet sind.

Die Ausführungsform der Fig. 3 und 4 ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie die Ausführungsform der Fig. 1 und 2. Es werden deshalb für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet. Unter­ schiedlich 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 Umlenk­ rolle 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 ver­ sehen. Der Durchmesser der Welle beträgt ungefähr 7 mm, die Gummiummantelung ist 1,5 mm 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 Schwing­ arme 18 der Motor mitverschwenkt.

Ähnlich wie bei der bereits erwähnten Vorrichtung der Fig. 1 und 2 sind auch hier die Werkzeuge, nämlich die Schleif­ aggregate starr über den Träger 17 mit einer Kopierrolle be­ wegungsverbunden, 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 Arbeits­ eingriffs der Schleifwerkzeuge 7.

Beim Bearbeiten der Werkstücke wird die Einheit aus den Schleif­ aggregaten 7 und der Kopierrolle 33 durch die entsprechende Be­ wegung der Schubstange 15 längsverschoben, wobei die am Gehäuse verschwenkbar gelagerten Schwenkarme 18 sich um den Winkel γ verschwenken können, um den Längsvorschub der Werkzeuge sicher­ zustellen und ein vollständiges Abgreifen des Modells bzw. Be­ arbeiten der Werkstücke zu erreichen.

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 ge­ staltet sein, daß es für die bewußten kritischen Partien Ab­ hebeflächen besitzt, bei deren Abtastung dann die Werkzeuge aus ihrer Arbeitseingriffsstellung abgehoben werden, wodurch wirk­ sam verhindert wird, daß dieselben auch die Halteelemente be­ arbeiten. Ob derartige Abhebeflächen notwendig sind, hängt von der Gestaltung der Halteelemente und der entsprechenden Auf­ spannung des Werkstückes, bzw. von der Wahl der Eingriffsebene der Werkzeuge ab.

In Fig. 5 der Zeichnung ist ein Werkstück groß herausgezeichnet. 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 Körperschenkel 3 und 4 eingreifen, d. h., sie ragen mit Nasen in entsprechend geformte Körper­ öffnungen des Pfeifenkopfes ein, die vor der Aufspannung dort angebracht worden sind.

Die beiden Körperschenkel stehen miteinander in einem Winkel α der nahezu 90° beträgt. Es ist deutlich zu erkennen, daß der Pfeifenkopf ungefähr so aufgespannt ist, daß die Winkelhalbierende W des erwähnten Winkel α mit der Drehachse D der beiden Halte­ elemente einen Winkel β einschließt, der ungefähr 90° beträgt. Weiterhin ist zu erkennen, daß die Halteelemente so geformt sind, daß die bezüglich der Achse D nach außen kragenden Über­ stände in radialer Richtung ungefähr gleich weit von der Achse D entfernt sind. Optimal wäre es, sofern der Überstand a gleich dem Überstand b wäre. Die Ebene des Arbeitseingriffs des Werk­ zeugs 6 ist mit E bezeichnet. Sie ist ungefähr rechtwinkelig zur Drehachse D.

Der entsprechende Rohling für den Pfeifenkopf 2 ist in Fig. 5 strichpunktiert angedeutet.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. Auch diese Vorrichtung ist im wesentlichen genauso aufgebaut, wie die­ jenige der Fig. 1 und 2, weshalb auf eine Wiederholung des grundsätzlichen Aufbaus verzichtet wird. Es wird deshalb speziell auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen; es werden hier lediglich die Unterschiede neu beschrieben. Der Fig. 6 kann entnommen werden, daß im vorliegenden Fall das Werkzeug 2 mit seinen Körperschenkeln in Richtung der Drehachse D bzw. senkrecht hierzu ausgerichtet ist. Das Halteelement 8 ist deshalb, ähnlich der Form eines Hockeyschlägers, L-förmig so gebogen, daß es auch bei dieser Positionierung des Werkstücks formschlüssig in die entsprechende Körperöffnung hineinragen kann.

Das Halteelement 9 ist dadurch einfacher gestaltet, es ragt in gerader Richtung aus dem Lagerbock 11 heraus.

Das im vorliegenden Fall verwendete Werkzeug, nämlich die Fräser 6, sind, ebenso wie bei der Vorrichtung aus den Fig. 1 und 2, nebeneinander angeordnet und mit einer nicht gezeigten Kopier­ scheibe bewegungsverbunden. Lediglich die Anlenkung der Bewegungs­ einheit ist hier anders gelöst. Während bei der Vorrichtung der Fig. 1 und 2 die Achse 21 für die Anlenkung des Werkzeug­ trägers 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 einen Paars von Doppelhebel 36, die ihrerseits jeweils mit Hilfe einer Achse 36 a am freien Ende eines entsprechenden Schwenkhebels 37 befestigt sind, der analog am Gestell 19 angelenkt ist, wie der bereits besprochene Schwenkarm 18. Der jeweils andere Arm 38 der Doppelhebel 36 ist an seinem Ende mit einer Kopierrolle 39 bestückt, die in Eingriff steht mit einer Leitkurve 40.

Bewegt die Schubstange 15 die Werkzeugeinheit durch Angriff an der Achse 36 a des Schwenkarms 37 in Richtung des Pfeiles P, so wird der Schwenkarm 37 im gewollten Maß verschwenkt. Dadurch ergibt sich beim Werkstück ein Längsvorschub und gleichzeitig mit dem Längsvorschub eine entsprechend der Leitkurve vorbestimmte Einstellung des Werkzeugs zum Werkstück. Da nämlich beim Längs­ vorschub die Kopierrolle 39 die Leitkurve 40 abtastet und da­ durch der Doppelhebel 36 im vorbestimmten Maß verschwenkt wird, wird die Anstellung des Werkzeugs bezüglich des Werkstücks bzw. 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.

In der Zeichnung ist beispielhaft eine mögliche Endschwenkstellung mit durchgezeichneten Linien und eine andere mögliche Endschwenk­ stellung gestrichelt gezeichnet.

Der Antrieb für die Werkzeuge erfolgt über einen Antriebsmotor 41, der in diesem Fall oberhalb nicht eingezeichneter Werkzeug­ träger angeordnet ist.

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 würde bedeuten, daß man z. B. das in Fig. 5 gezeigte Halteelement 9 weglassen würde und das Halteelement 8 als den bereits erwähnten Spreizdorn ausbildet. Der Dorn würde dann bei der Montage des Rohlings in eine ent­ sprechende Körperöffnung eingeführt und dann zur sicheren Haftung innerhalb dieser Öffnung gespreizt werden. Hieraus er­ gäbe sich eine fliegende Lagerung des Werkstücks.

Während bei den gezeigten Ausführungsbeispielen die Schwenkarme 18 jeweils in ihrer Normallage vertikal ausgerichtet sind, ist es auch denkbar, die Schwenkarme in ihrer Normallage nicht vertikal anzustellen, sondern von vornherein einen zwischen den je­ weiligen Werkzeugträgern 17 bzw. der Drehachse und den Schwenk­ armen 18 eingeschlossenen Winkel zu wählen, der von 90° verschieden ist. Hierbei kann der Winkel größer und kleiner als 90° sein, wodurch bei der entsprechenden Verschwenkung der Schwenk­ arme zum Zwecke der Vorschubbewegung eine entsprechende Ver­ schwenkung der Eingriffsebene E der Werkzeuge stattfindet, die bei entsprechend gestalteten Werkstücken vorteilhaft zu deren Bearbeitung ausgenutzt werden kann. Ein Parameter für das Maß der Verschwenkung der Eingriffsebene E ist auch die Länge der Schwenkarme 18.

Claims (2)

1. Kopier-Vorrichtung zum Herstellen von Pfeifenköpfen oder ähnlich geformten, zwei miteinander winkelig verbundene Körperschenkel aufweisenden Werkstücken aus Rohlingen, mit wenigstens einem Formbearbeitungswerkzeug, insbesondere Fräswerkzeug, 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 ein Werkstück um eine Drehachse drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Lagerung des Werkzeugs (6, 7) ein zur Drehachse (D) etwa quergerichteter Schwenkarm (18, 37) vorhanden ist, der für den Vorschub des Werkzeugs (6, 7) in Richtung der Drehachse um eine zur Drehachse (D) senkrecht stehende Achse (20) verschwenkbar ist.

2. Kopier-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug am freien Ende eines Armes (35) eines Doppelhebels (36) gelenkig gelagert ist, der selbst verschwenkbar am Schwenkarm (37) angelenkt ist und dessen anderer Arm (38) zur Verstellung der Ebene (E) des Arbeitseingriffes des Werkzeugs (6, 7) während des Längsvorschubes mit einer Leitkurve (40) im Eingriff steht, wobei der Doppelhebel (36) in der gleichen oder einer parallelen Ebene verschwenkbar ist wie der Schwenkarm (37, 18).