DE3704445A1 - Kopierfraesvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopierfräsvorrichtung, be­ stehend aus einer mit einem Aufspanntisch verbundenen Basiseinheit, einem über kreuzschlittenartige Führungen bezüglich der Basiseinheit horizontal und vertikal ver­ fahrbaren Ständer, einem am Ständer geführten, horizontal in Querrichtung verfahrbaren und einen Spindelkopf tragenden Schlitten, sowie einem an einem Support befestigten und über eine Elektronikeinheit mit der Bewegungssteuerung für den Spindelkopf gekoppelten Taster.

Elektrisch gesteuerte Kopierfräseinrichtungen dieser Art sind bekannt. Dabei ist es üblich, den Taster über einen verstell­ baren Support am Frässpindelkopf zu befestigen und das je­ weilige Modell auf dem Aufspanntisch zu fixieren. Abtast­ station und Bearbeitungsstation liegen dabei relativ nahe beieinander, was dazu führen kann, daß die Abtastgenauigkeit durch Schwingungen beeinträchtigt oder auch durch auf das Mo­ dell fallende Späne eine fehlerhafte Abtastung vorgenommen wird.

Mit einer derartigen Kopierfräseinrichtung kann dabei nur eine identische Nachbildung des jeweiligen Modells erfolgen.

Auf verschiedenen Gebieten der Technik ist es erforderlich, sowohl linke als auch rechte Bauteile, d.h. spiegelbildlich ausgebildete Bauteile zu fertigen, wozu entsprechende Modelle angefertigt werden müssen.

Da die Modellanfertigung mit einem erheblichem Arbeitsauf­ wand verbunden ist, wird dabei üblicherweise nur ein einziges Modell, z.B. ein Linksmodell hergestellt und dann mittels ge­ eigneter, elektronisch gesteuerter Werkzeugmaschinen das ge­ spiegelte Modell gefräst.

Dazu ist es bekannt, mittels sogenannter Duplex-Maschinen, d.h. mittels zweier aufwendiger Maschinen zu arbeiten, wo­ bei die eine Maschine mit einem Taster ausgerüstet ist und die andere Maschine die erforderlichen Fräsarbeiten durch­ führt. Anlagen dieser Art sind sehr aufwendig und nur dann wirtschaftlich zu betreiben, wenn sie sich ständig im Ein­ satz befinden können.

Ferner ist es bereits bekannt, das jeweilige Modell mittels eines Fühlers abzutasten und die große Anzahl von dabei er­ haltenen Tastsignalen zu digitalisieren, einem Rechner zuzu­ führen, die entsprechenden Umrechnungen vorzunehmen und mit den erhaltenen Signalen eine Fräsmaschine zu steuern. Auch Anlagen dieser Art sind äußerst aufwendig und nur in wenigen Einsatzfällen wirtschaftlich zu betreiben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kopierfräsvorrichtung der eingangs angegebenen Art mit geringstmöglichem Aufwand so aus­ zubilden, daß mit höchster Genauigkeit und unter voller Nutzung der Aufspannfläche einer Fräsmaschine sowohl Direktkopien als auch gespiegelte Kopien von Modellen gefräst werden können und insbesondere auch eine entsprechende Nachrüstung vorhandener Fräsmaschinen erfolgen kann.

Gelöst wird diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, daß der den Taster tragende Support auf einer zur Längsachse des Schlit­ tens parallelen, mit dem Ständer starr verbundenen Führung in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen Schlitten und Ständer verfahrbar ist.

Durch die über den beweglichen, den Taster tragenden Support ermöglichte Abkopplung der Tasterbewegung vom unmittelbaren Gleichlauf mit der Spindelkopfbewegung wird nicht nur eine weitgehende räumliche Trennung zwischen Abstast- und Be­ arbeitungsstation ermöglicht, sondern es wird vor allem erreicht, daß durch eine praktisch in äußerst einfacher Weise erreichbare Gegenläufigkeit der Bewegungen von Tast­ kopf und Spindelkopf in der Y-Abtastrichtung ein exaktes und völlig unkompliziertes Spiegeln von Modellen möglich wird, d.h., daß auf überraschend einfache, mit einem mini­ malen Aufwand durchführbare Weise zu einem vorhandenen Links­ modell oder Rechtsmodell das zugehörige Komplementärmodell erzeugt werden kann.

Vorzugsweise wird die dem Support zugeordnete Führung an der dem Aufspanntisch für die Fräsbearbeitung gegenüberliegenden Seite des Ständers angebracht und dem am Support befestigten Taster ein eigener Aufspanntisch für den zu kopierenden Ge­ genstand zugeordnet.

Damit steht bei der Durchführung von Kopierfräsvorgängen die Gesamtfläche des Aufspanntisches für den Fräsvorgang zur Ver­ fügung, d.h. die jeweils vorhandene Maschine kann bestmöglich genutzt werden, und überdies wird eine in der Praxis sehr wesentliche Entkopplung zwischen Frässtation und Abtaststation hinsichtlich Schwingungen erreicht, die sich bezüglich der er­ zielbaren Bearbeitungsgenauigkeit sehr vorteilhaft auswirkt. Außerdem wird damit das Problem der Beeinflussung der Ab­ tastung durch Späne völlig ausgeschaltet, da der Abtastbe­ reich vom unmittelbaren Bearbeitungs- bzw. Fräsbereich so weit entfernt ist, daß eine Beeinträchtigung der Abtastung durch umherfliegende Späne nicht mehr möglich ist.

Vorzugsweise werden der den Fräskopf tragende Schlitten und der den Taster tragende Support von der gleichen Antriebsein­ heit angetrieben, wozu mit der Antriebseinheit gekuppelte Gewindespindeln verwendet werden, die exakt gleich ausge­ bildet und über die einzige Antriebseinheit mit gleicher Ge­ schwindigkeit angetrieben werden. Spindeln dieser Art stehen beispielsweise in Form von Kugelrollspindeln mit äußerst hoher Genauigkeit zur Verfügung, und zwar sowohl in Form von Spindeln mit Rechtsgewinde als auch in Form von Spindeln mit Linksgewinde, wobei im Falle eines spiegelbildlichen Kopierens bevorzugt dem Schlitten eine Spindel mit Rechts­ gewinde und dem Support für den Taster eine Spindel mit Linksgewinde zugeordnet wird.

Die Bewegungs- bzw. Kraftübertragung von der Antriebseinheit auf die Spindeln erfolgt bevorzugt mittels Zahnriemen.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß bekannte Kopierfräsmaschinen, insbesondere Bettfräsmaschinen, problemfrei nachgerüstet werden können, um eine Kopierfräsma­ schine gemäß der Erfindung zu erhalten. Dazu ist es lediglich erforderlich, an dem Ständer solcher Maschinen eine den Support für den Taster tragende Führung in definierter Weise anzuflan­ schen und die Antriebsspindel für den Support mit dem im Ständer vorhandenen Antriebsmotor antriebsmäßig zu kuppeln. Die Ein­ satzmöglichkeiten bekannter Fräsmaschinen können damit bei vergleichsweise geringem Investitionsaufwand ganz wesentlich erweitert werden.

Für alle Ausführungsvarianten ist dabei wesentlich, daß sich durch die Entkopplung von Frässtation und Abtaststation auf­ grund der zwischen diesen beiden Stationen liegenden Elemente eine starke Dämpfung auftretender Schwingungen ergibt und so­ mit im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen mit höherer Genauigkeit gearbeitet werden kann. Außerdem ist die Arbeits­ geschwindigkeit einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Vor­ richtung größer als die der aufwendigen, mit völliger Daten­ digitalisierung arbeitenden Maschinen, und sie steht auch der Arbeitsgeschwindigkeit von sogenannten Duplex-Maschinen nicht nach.

Die Trennung von Frässtation und Abtaststation ermöglicht es auch, die Vorrichtung über längere Zeiträume unbeaufsichtigt arbeiten zu lassen, da die Gefahr, daß in den Tasterbereich Späne gelangen, nicht vorhanden ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Kopierfräsvorrichtung nach der Erfindung, und

Fig. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 gekenn­ zeichnete Basiseinheit, wie sie beispielsweise bei einer Bett­ fräsmaschine vorliegt, die einen Aufspanntisch 2 sowie eine schematisch angedeutete Kreuzschlittenführung 3 umfaßt.

Ein vertikal angeordneter Ständer 4 ist über die Kreuzschlit­ tenanordnung 3 mit der Basiseinheit in der Weise verbunden, daß er jeweils in äußerst exakter Weise einerseits in Hori­ zontalrichtung, nämlich der x-Richtung, und in Vertikalrichtung, d.h. in z-Richtung verfahrbar ist.

Der Ständer 4 trägt einen Schlitten 5, der wiederum über exakte Führungen entsprechend dem angegebenen Doppelpfeil in Querrichtung, d.h. in y-Richtung verfahrbar ist und einen Spindelkopf 6 zur Aufnahme des jeweils geforderten Werkzeugs 18 trägt.

Mit dem Ständer 4 an der dem Aufspanntisch 2 gegenüberlie­ genden Seite fest verbunden ist eine Anbaueinheit 8, die eine Führung 7 für einen mit einem Taster 11 bestückten Support 10 umfaßt.

Unterhalb dieser Anbaueinheit 8 befindet sich ein weiterer Aufspanntisch 9 zur Fixierung der jeweils zu kopierenden Vor­ lage, bzw. des direkt oder gespiegelt zu kopierenden Modells.

Der auf der Führung 7 verschiebbar gelagerte Support 10 wird mittels einer Spindel 16 mit Linksgewinde über ein Zwi­ schenorgan 17 bewegt, und zwar durch einen im Ständer 4 vor­ gesehenen Motor 12, der gleichzeitig eine ein Rechtsgewinde aufweisende Spindel 13 zur Bewegung des Schlittens 5 antreibt.

Die Abtriebswelle des Motors 12 ist dabei mit gleicher Über­ setzung vorzugsweise über Zahnriemen 14, 15 mit den beiden Spindeln 13, 16 gekuppelt.

Der Draufsicht nach Fig. 2 ist zu entnehmen, daß die Führungen von Schlitten 5 und Anbaueinheit 8 axial exakt ausgerichtet sind und daß eine entsprechend exakte Ausrichtung bezüglich der im Falle eines gespiegelten Kopierens linksdrehenden bzw. rechtsdrehenden Spindeln 13, 16 gegeben ist.

Ferner macht die Draufsicht nach Fig. 2 deutlich, daß die beiden Aufspanntische 2 bzw. 9 räumlich voneinander getrennt sind und beide Aufspannflächen in vollem Umfange genutzt werden können, was insbesondere bei kleineren Maschinen einen wesentlichen Vorteil darstellt und bezogen auf die Maschinengröße das Kopieren vergleichsweise großer Modelle zuläßt.

Die vorstehende Beschreibung des Aufbaus einer Kopierfräs­ vorrichtung nach der Erfindung macht bereits deutlich, daß im Falle eines gespiegelten Kopierens, d.h. beispielsweise einer Anfertigung eines Rechtsmodells aus einem Linksmodell, sich Fräskopf 6 und Support 10 bzw. Werkzeug 18 und Taster 11 aufgrund der identischen, jedoch in einem Fall Rechts­ gewinde und im anderen Fall Linksgewinde besitzenden Spin­ deln exakt gegenläufig bewegen und damit jegliche elektro­ nische Umwandlung von Abtastsignalen entfällt. Das ange­ strebte optimale Ergebnis wird demgemäß durch geschickte Ausnutzung elektronischer und mechanischer Maßnahmen er­ reicht, und diese Vorgehensweise führt insgesamt zu einer überraschend einfachen, jedoch hochgenauen Arbeitsweise der Gesamtvorrichtung.

Claims (9)

1. Kopierfräsvorrichtung, bestehend aus einer mit einem Auf­ spanntisch verbundenen Basiseinheit, einem über kreuz­ schlittenartige Führungen bezüglich der Basiseinheit ho­ rizontal und vertikal verfahrbaren Ständer, einem am Ständer geführten, horizontal in Querrichtung verfahrbaren und einen Spindelkopf tragenden Schlitten, sowie einem an einem Support befestigten und über eine Elektronikeinheit mit der Be­ wegungssteuerung für den Spindelkopf gekoppelten Taster, dadurch gekennzeichnet, daß der den Taster (11) tragende Support (10) auf einer zur Längsachse des Schlittens (5) parallelen, mit dem Ständer (4) starr verbundenen Führung (7) in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen Schlitten (5) und Ständer (4) ver­ fahrbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dem Support (10) zugeordnete Führung (7) an der dem Aufspanntisch (2) gegenüber­ liegenden Seite des Ständers (4) angebracht und dem am Support befestigten Taster (11) ein eigener Aufspann­ tisch (9) für den zu kopierenden Gegenstand zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden voneinander beabstandeten Aufspanntische (2, 9) unter Berücksichtigung der Höhenver­ setzung zwischen Taster (11) und Werkzeug (18) gegenseitig ausgerichtet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der den Taster (11) tragende Support (10) in seiner Bewegung synchron und gleich­ sinnig zur Längsbewegung des Schlittens (5) gesteuert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Taster (11) tra­ gende Support (10) in seiner Bewegung synchron und gegen­ sinnig zur Längsbewegung des Schlittes (5) gesteuert ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schlitten (5) und der den Taster (11) tragende Support (10) von der glei­ chen Antriebseinheit (12) angetrieben sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Schlittens (5) und zum Antrieb des Supports (10) Gewinde­ spindeln (13, 16) vorgesehen sind, die über Zahnriemen (14, 15) oder dergleichen mit der Abtriebswelle eines im Ständer (4) vorgesehenen Motors (12) gekuppelt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden mit gleicher Geschwindig­ keit angetriebenen Spindeln (13, 16) gleich- oder gegen­ sinnige Gewinde gleicher Steigung besitzen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dem Support (10) zugeordnete Gewindespindel (16) mit dem Antriebsmotor (12) über eine eine Drehrichtungsumkehr gestattende Umschalteinheit an­ triebsmäßig verbunden ist.