DE20119820U1 - Device for cutting and finishing of non-rotating, clamped and tubular workpieces and / or for fastening connecting elements to non-rotating and clamped workpieces - Google Patents
Device for cutting and finishing of non-rotating, clamped and tubular workpieces and / or for fastening connecting elements to non-rotating and clamped workpiecesInfo
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Description
BeschreibungDescription
Vorrichtung zum Trennen und Endenbearbeiten von nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstücken und/oder zum Befestigen von Verbindungselementen an nichtdrehenden und gespannten WerkstückenDevice for cutting and finishing non-rotating, clamped and tubular workpieces and/or for fastening connecting elements to non-rotating and clamped workpieces
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Trennen und Endenbearbeiten von nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstücken und/oder zum Befestigen von Verbindungselementen an nichtdrehenden und gespannten Werkstücken mit einem drehendem und angetriebenem Werkzeugträger an einem Gestell mit mehreren angetriebenen und gegenüber der Symmetrieachse des Werkzeugträgers verfahrbaren Bauteilen zur lösbaren Befestigung wenigstens eines Werkzeugs, eines Körpers, einer Befestigungseinrichtung und/oder einer Spanneinrichtung.The invention relates to devices for separating and end-machining non-rotating, clamped and tubular workpieces and/or for fastening connecting elements to non-rotating and clamped workpieces with a rotating and driven tool carrier on a frame with several driven components that can be moved relative to the axis of symmetry of the tool carrier for the detachable fastening of at least one tool, a body, a fastening device and/or a clamping device.
Eine Bearbeitung von nichtdrehenden Werkstücken mit drehenden Werkzeugen ist unter anderem durch die Druckschrift DE 32 37 587 Al (Vorrichtung zur Herstellung von Gewindeanschlüssen an Großrohren) bekannt, wobei eine Bewegung der Werkzeuge über eine sich mitdrehende und verschiebbar angeordnete doppelseitig verzahnte Antriebsstange erfolgt. Daran angekoppelte Stirnzahnräder, die gleichzeitig in an Werkzeugböcken angeordnete Zahnstangen eingreifen, dienen einer Bewegung der Werkzeugböcke. Mit dieser Lösung sind die Werkzeugböcke nur gleichzeitig bewegbar, eine voneinander unabhängige Bewegung ist nicht möglich. Eine Bewegung der Werkzeuge zum Werkstück erfolgt in der DE 33 41 479 Al (Vorrichtung zum Plandrehen) über eine Vorrichtung mit einem Drehkopf mit mehreren Werkzeugen. Diese können über eine Schaltkupplung gegenüber dem Werkstück verfahren werden. Die Bewegungen sowohl der Arbeitswelle als auch der Werkzeugbauteile sind direkt miteinander verkoppelt, so dass eine unabhängige Bewegung der Werkzeugbauteile nicht möglich ist. In der Druckschrift DE 199 21 919 C2 (Multifunktionale Vorrichtungen zur Bearbeitung des Endbereichs von Werkstücken durch Drehen mit mindestens einem umlaufenden Werkzeug und stehendem Werkstück) können die Werkzeuge unabhängig von der Drehbewegung des Werkzeugträgers bewegt werden.Machining non-rotating workpieces with rotating tools is known, among other things, from the publication DE 32 37 587 A1 (device for producing threaded connections on large pipes), whereby the tools are moved via a rotating and slidably arranged double-sided toothed drive rod. Spur gears coupled to this, which simultaneously engage in racks arranged on tool stands, are used to move the tool stands. With this solution, the tool stands can only be moved simultaneously; independent movement is not possible. In DE 33 41 479 A1 (device for facing), the tools are moved to the workpiece via a device with a rotating head with several tools. These can be moved relative to the workpiece via a clutch. The movements of both the working shaft and the tool components are directly coupled to one another, so that independent movement of the tool components is not possible. In the publication DE 199 21 919 C2 (Multifunctional devices for machining the end area of workpieces by turning with at least one rotating tool and a stationary workpiece), the tools can be moved independently of the rotary movement of the tool carrier.
Das Werkstück befindet sich dabei jeweils in einer Spanneinrichtung, die gleichzeitig dessen Position zu den Werkzeugen bestimmt. Damit erfolgt die Bearbeitung der Werkstücke entsprechend der Position des Werkstückes in der Spanneinrichtung. Toleranzen oder Deformationen der Werkstücke können bei einer Bearbeitung mit derartigen Vorrichtungen nicht automatisch berücksichtigt werden.The workpiece is located in a clamping device, which simultaneously determines its position in relation to the tools. This means that the workpieces are machined according to the position of the workpiece in the clamping device. Tolerances or deformations of the workpieces cannot be automatically taken into account when machining with such devices.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, den Endenbereich eines nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstückes positionsgenau zu bearbeiten und/oder mit einem Verbindungselement zu versehen.The invention specified in claim 1 is based on the problem of machining the end region of a non-rotating, clamped and tubular workpiece with precise positioning and/or providing it with a connecting element.
Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved with the features listed in claim 1.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, den Endenbereich eines nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstückes positionsgenau zu bearbeiten und/oder mit einem Verbindungselement zu versehen. Die Position des Werkstückes wird vor der Durchführung des Arbeitsverfahrens bestimmt. Das erfolgt über eine bewegbare Messeinrichtung für die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes, das sich vor dem Werkstückende vor der Durchführung der Arbeitsverfahren befindet. Nach der Messung der Position wird diese Messeinrichtung aus der Bearbeitungszone des Endenbereiches des Werkstückes entfernt. Dabei wird sichergestellt, dass die Bearbeitung des Werkstückes erfolgen kann. Die Messeinrichtung wird dabei so von der Bearbeitungszone entfernt, dass Werkstückteile in Form von Spänen oder zur Bearbeitung notwendige Stoffe wie z.B. Kühlmittel diese Messeinrichtung nicht erreichen können. Die Bearbeitung des Endenbereiches erfolgt vorteilhafterweise in einem abgeschlossenem Raum. Die Messeinrichtung wird während der Durchführung der Arbeitsverfahren außerhalb des Raumes platziert. Die Arbeitsverfahren sind unter anderem das Plandrehen, das Abdrehen, das Gewindeschneiden und das Aufschrauben eines Verbindungselementes. Dazu sind die mit Antrieben verkoppelten Bauteile des Werkzeugträgers mit den entsprechenden Werkzeugen in Form z.B. von Drehmeiseln, Gewin-The advantages achieved with the invention consist in particular in the fact that the end region of a non-rotating, clamped and tubular workpiece can be machined with precise positioning and/or provided with a connecting element. The position of the workpiece is determined before the work process is carried out. This is done using a movable measuring device for the position of the end of the non-rotating and clamped workpiece, which is located in front of the workpiece end before the work process is carried out. After the position has been measured, this measuring device is removed from the processing zone of the end region of the workpiece. This ensures that the workpiece can be processed. The measuring device is removed from the processing zone in such a way that workpiece parts in the form of chips or materials required for processing, such as coolant, cannot reach this measuring device. The end region is advantageously processed in a closed room. The measuring device is placed outside the room while the work processes are carried out. The work processes include facing, turning, thread cutting and screwing on a connecting element. For this purpose, the components of the tool carrier coupled with drives are equipped with the corresponding tools in the form of e.g. turning tools, thread cutters,
destrehlern und Spannbacken versehen. Die Messeinrichtung ist mit einer Steuereinrichtung zusammengeschaltet, die weiterhin mit den Antrieben verbunden ist. Damit ergibt sich der Vorteil, dass die Bearbeitung positionsgenau zum Endenbereich des Werkstückes erfolgt. Toleranzen in der Position, insbesondere durch Toleranzen der wenigstens einen Spannvorrichtung und/oder Verformungen des Endenbereiches des Werkstückes selbst hervorgerufen, fuhren dabei nicht zu Toleranzen in der Geometrie des bearbeiteten Endenbereiches des Werkstückes. Insbesondere ein eingebrachtes Gewinde ist weitestgehend symmetrisch einbringbar, so dass ein optimales Verbindungsteil vorhanden ist. Bei einem Aufschrauben von Verbindungselementen werden die Gewindebereiche des Endenbereiches des Werkstückes und der des Verbindungselementes weitestgehend nicht deformiert, so dass eine dichte kraftschlüssige Verbindung hergestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich damit vorteilhafterweise für die Endenbearbeitung von Groß- und/oder Langrohren, die zu einer Rohrleitung über Muffen miteinander verbindbar sind. Der Vorteil besteht weiterhin darin, dass auch diese Muffen mit dieser Vorrichtung auf jeweils ein Endenbereich aufschraubbar sind.descenders and clamping jaws. The measuring device is connected to a control device, which is also connected to the drives. This has the advantage that the machining takes place with precise positioning at the end area of the workpiece. Tolerances in the position, in particular caused by tolerances of the at least one clamping device and/or deformations of the end area of the workpiece itself, do not lead to tolerances in the geometry of the machined end area of the workpiece. In particular, an introduced thread can be introduced as symmetrically as possible, so that an optimal connecting part is available. When connecting elements are screwed on, the thread areas of the end area of the workpiece and that of the connecting element are largely not deformed, so that a tight, force-fitting connection can be produced. The device according to the invention is therefore advantageously suitable for machining the ends of large and/or long pipes that can be connected to one another to form a pipeline via sleeves. A further advantage is that these sleeves can also be screwed onto one end area at a time using this device.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 18 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in claims 2 to 18.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich durch die Maßnahme der Weiterbildung des Schutzanspruchs 2, wobei die Steuereinrichtung mit den Antrieben der verfahrbaren Bauteilen so verbunden ist, dass wenigstens eines dieser Bauteile zum weitestgehenden Ausgleichen von Unwuchten verfahren wird.A further advantage of the device according to the invention results from the measure of the further development of claim 2, wherein the control device is connected to the drives of the movable components in such a way that at least one of these components is moved to compensate for imbalances as far as possible.
Günstige bewegbare Messeinrichtungen für die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 3 optische Bildaufnahmesysteme für wenigstens einen Bereich mindestens der Kontur des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes. Das sind insbesondere bekannte digitale Kameras oder zeilen- oder flächenförmig angeordnete Festkörperbildsensoren, die digitale Daten entsprechend des aufgenommenen Bildes liefern. Diese Daten können in der damit verbundenen Steuereinrichtung so weiterverarbeitet werden, dass die Bauteile entsprechend dieser Daten bewegt werden. InAccording to the development of claim 3, favorable movable measuring devices for the position of the end of the non-rotating and clamped workpiece are optical image recording systems for at least one area of at least the contour of the non-rotating and clamped workpiece. These are in particular known digital cameras or solid-state image sensors arranged in lines or areas, which deliver digital data corresponding to the recorded image. This data can be further processed in the associated control device so that the components are moved according to this data. In
einer weiteren Ausfuhrungsform können diese Daten auch über eine Sender- und Empfangseinrichtung drahtlos zur Steuereinheit übertragen werden. Die Übertragung erfolgt dabei vorteilhafterweise mit elektromagnetischer Strahlung.In a further embodiment, these data can also be transmitted wirelessly to the control unit via a transmitter and receiver device. The transmission is advantageously carried out using electromagnetic radiation.
Die Weiterbildung des Schutzanspruchs 4 fuhrt zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei sowohl die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes als auch die Position des Werkzeugträgers bestimmt werden. Die Messungen der Positionen des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes und des Werkzeugträgers erfolgt dabei unabhängig der Position der bewegbaren Messeinrichtung zwischen diesen. Die Position ist ansonsten der Bezugspunkt für die Position des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes. Toleranzen beim Wiedererreichen dieses Bezugspunktes ergeben keinen Messfehler bei der Messung der Position des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes.The development of claim 4 leads to a device according to the invention, whereby both the position of the end of the non-rotating and clamped workpiece and the position of the tool carrier are determined. The measurements of the positions of the non-rotating and clamped workpiece and the tool carrier are carried out independently of the position of the movable measuring device between them. The position is otherwise the reference point for the position of the non-rotating and clamped workpiece. Tolerances when reaching this reference point again do not result in a measurement error when measuring the position of the non-rotating and clamped workpiece.
Die bewegbare Messeinrichtung ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 5 wenigstens ein optisches Bildaufnahmesystem für wenigstens einen Bereich mindestens der Kontur des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes oder des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes und des Werkzeugträgers. Aus der Position der bewegbaren Messeinrichtung und der Kontur kann dabei der Mittelpunkt des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes oder des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes und des Werkzeugträgers ermittelt werden.According to the development of claim 5, the movable measuring device is at least one optical image recording system for at least one area of at least the contour of the non-rotating and clamped workpiece or of the non-rotating and clamped workpiece and the tool carrier. The center of the non-rotating and clamped workpiece or of the non-rotating and clamped workpiece and the tool carrier can be determined from the position of the movable measuring device and the contour.
Die Bilddaten werden nach der Weiterbildung des Patenanspruchs 6 so aufbereitet, dass der Mittelpunkt des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes bestimmt wird. Dieser Mittelpunkt ist der Bezugspunkt für die Positionen der Bauteile des Werkzeuträgers mit den Werkzeugen. Damit ist eine einfache Möglichkeit vorhanden, diese Bauteile entsprechend der Position des Endenbereiches des nichtdrehenden und gespannten Werkstücks zu positionieren und nachfolgend entsprechend der durchzuführenden Arbeitsverfahren oder zum Ausgleichen von Unwuchten zu verfahren.According to the development of patent claim 6, the image data is processed in such a way that the center of the non-rotating and clamped workpiece is determined. This center is the reference point for the positions of the components of the tool carrier with the tools. This provides a simple way of positioning these components according to the position of the end area of the non-rotating and clamped workpiece and then moving them according to the work processes to be carried out or to compensate for imbalances.
Die bewegbaren Bauteile auf dem Werkzeugträger nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 7 sind mit einem Antrieb vorteilhaft erweise verkoppelt. Damit ist ein Bauteil mit einem Werkzeug bei drehendem Werkzeugträger jederzeit unabhängig bewegbar. Die AnordnungThe movable components on the tool carrier according to the development of claim 7 are advantageously coupled to a drive. This means that a component with a tool can be moved independently at any time when the tool carrier is rotating. The arrangement
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mehrerer Bauteile mit jeweils einem Werkzeug auf dem Werkzeugträger führt dazu, dass diese sowohl unabhängig voneinander als auch unabhängig gegenüber dem Werkstück verfahrbar sind. Gleichzeitig kann die Bewegung des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück gestoppt werden. Die Bauteile sind z.B. als Schlitten ausgeführt.Several components, each with a tool on the tool carrier, mean that they can be moved independently of each other and independently of the workpiece. At the same time, the movement of the tool relative to the workpiece can be stopped. The components are designed as a slide, for example.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Bauteil auch ein Antriebsmechanismus für ein Werkzeug sein kann. Damit kann auch ein Arbeitsverfahren mit einem rotierenden Werkzeug in die Bearbeitungstechnologie des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes integriert werden. Das sind z.B. Fräs-, Schleif- und Sägeverfahren, die sich insbesondere vorteilhafterweise auch durch die kleinen erzielbaren Spänegeometrien auszeichnen. Derartige Späne werden durch die Eigenbewegung des Werkzeugs vom Werkstück weg transportiert. Alle Bewegungen werden über die programmierbare Steuereinrichtung entsprechend der Bearbeitungstechnologie beeinflusst.Another advantage is that the component can also be a drive mechanism for a tool. This means that a working process with a rotating tool can also be integrated into the processing technology of the non-rotating and clamped workpiece. These include milling, grinding and sawing processes, which are particularly advantageous due to the small chip geometries that can be achieved. Such chips are transported away from the workpiece by the tool's own movement. All movements are influenced by the programmable control device according to the processing technology.
Die Stromversorgung der Antriebe, Antriebsmechanismen und der programmierbaren Steuereinrichtung erfolgt vorteilhafterweise über ein Schleifkontaktsystem zwischen dem Gestell und dem Werkzeugträger.The power supply of the drives, drive mechanisms and the programmable control device is advantageously provided via a sliding contact system between the frame and the tool carrier.
Die Weiterbildung des Schutzanspruchs 8 fuhrt zu bewegbaren Bauteilen auf dem Werkzeugträger, die über mechanische Verbindungen zwischen den bewegbaren Bauteilen des rotierenden Werkzeugträgers und den feststehenden Antrieben fur die Bauteile am Gestell verfahren werden. Die Bauteile mit den Werkzeugen können unabhängig sowohl von der Bewegung des Werkzeugträgers als auch unabhängig voneinander und gegenüber dem nichtdrehenden und gespannten Werkstück bewegt werden. Gleichzeitig können die Bewegungen der Bauteile unabhängig voneinander auch gestoppt werden.The further development of claim 8 leads to movable components on the tool carrier, which are moved via mechanical connections between the movable components of the rotating tool carrier and the fixed drives for the components on the frame. The components with the tools can be moved independently of the movement of the tool carrier and independently of each other and in relation to the non-rotating and clamped workpiece. At the same time, the movements of the components can also be stopped independently of each other.
Ein weiterer besonderer Vorteil besteht darin, dass die Bewegungen sowohl des Werkzeugträgers als auch des Werkzeugs bei verkoppeltem Getriebe unabhängig voneinander erfolgt, so dass eine kontinuierliche Bearbeitung des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes erfolgen kann.Another special advantage is that the movements of both the tool carrier and the tool are independent of each other when the gear is coupled, so that continuous machining of the non-rotating and clamped workpiece can take place.
Ein Planetenradgetriebe, wobei der Steg über ein innen und außen verzahntes Stirnrad mit der Welle in der Halterung für den Werkzeugträger verbunden ist, stellt die einfachste Möglichkeit einer Überlagerung von zwei Bewegungen dar. Die erste Bewegung ist die Rotation der Halterung mit dem Werkzeugträger und die zweite die Rotation der Welle, die zur Bewegung desA planetary gear, where the web is connected to the shaft in the holder for the tool carrier via an internally and externally toothed spur gear, represents the simplest possibility of superimposing two movements. The first movement is the rotation of the holder with the tool carrier and the second is the rotation of the shaft, which is used to move the
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Bauteils genutzt wird. Damit ist die Welle unabhängig der Bewegung der Halterung bewegbar. Gleichzeitig ist das Getriebe sehr schmal, so dass durch eine Ergänzung weiterer derartiger Getriebeteile leicht mehrere Wellen unabhängig voneinander von außen mit minimalen Platzbedarf antreibbar sind.component. This allows the shaft to move independently of the movement of the bracket. At the same time, the gear is very narrow, so that by adding further gear parts of this type, several shafts can easily be driven independently of one another from the outside with minimal space requirements.
Eine Halterung mit innliegenden Wellen fuhrt weiterhin dazu, dass Werkzeugträger mit unterschiedlicher Anzahl von Bauteilen montiert werden können. In Abwandlung und Weiterbildung nach dem Schutzanspruch 9 ist eine Vorrichtung gegeben, wobei mehrere Werkzeuge gleichzeitig und weitere Werkzeuge unabhängig bewegbar sind. Derartige Werkzeugträger sind für mehrere Bearbeitungen des Werkstücks geeignet. Umrüstzeiten fur die einzelnen Bearbeitungsschritte werden minimiert oder vollständig eingespart. A holder with internal shafts also means that tool carriers with different numbers of components can be mounted. In a modification and further development according to claim 9, a device is provided in which several tools can be moved simultaneously and other tools can be moved independently. Such tool carriers are suitable for multiple machining of the workpiece. Changeover times for the individual machining steps are minimized or completely eliminated.
Ein zweites Getrieberad mit den innen angeordneten Planetenrädern und der gleichzeitigen Verkopplung dieses zweiten Getrieberades mit der Halterung nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 10 fuhrt zu einer Synchronisation der Bewegungen zwischen dem ersten Getrieberad und der Halterung einschließlich des Werkzeugträgers. Damit bewegt sich auch das innen und außen verzahnte Stirnrad mit der Bewegung der Halterung. Nur deren relative Geschwindigkeitsänderung im positiven oder negativen Sinn fuhrt zu einer Bewegung der innliegenden Welle. Der Verschleiß während dieser Relativbewegungen zwischen dem innen und außen verzahnten Stirnrad und der Halterung wird minimiert. Eine parallele und feste Anordnung der Achsen des Zentralrades, des zweiten Getrieberades und einer Hohlwelle für das Getriebe führt dazu, dass Stirnräder eingesetzt werden können, so dass in axialer Richtung ein minimaler Platzbedarf gegeben ist.A second gear wheel with the planetary gears arranged inside and the simultaneous coupling of this second gear wheel with the holder according to the development of claim 10 leads to a synchronization of the movements between the first gear wheel and the holder including the tool carrier. This means that the internally and externally toothed spur gear also moves with the movement of the holder. Only their relative speed change in a positive or negative sense leads to a movement of the internal shaft. The wear during these relative movements between the internally and externally toothed spur gear and the holder is minimized. A parallel and fixed arrangement of the axes of the central gear, the second gear wheel and a hollow shaft for the gear means that spur gears can be used, so that minimal space is required in the axial direction.
Wenigstens ein Gleitring am innen und außen verzahnten Stirnrad nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 11 gewährleistet gleichzeitig die rotationssymmetrische und stabile Position dessen gegenüber der Halterung.At least one sliding ring on the internally and externally toothed spur gear according to the development of claim 11 simultaneously ensures the rotationally symmetrical and stable position of the latter relative to the holder.
Eine formschlüssige und lösbare Verbindung zwischen der Welle in der Halterung und des Kegelrad-, Schrauben- oder Schneckengetriebes im Werkzeugträger zur Bewegung des Bauteils nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 12 erleichtert das Wechseln der Werkzeug-A positive and detachable connection between the shaft in the holder and the bevel gear, screw or worm gear in the tool carrier for moving the component according to the development of claim 12 facilitates the changing of the tool
&Ggr;=·::· v-Vi i O ftVi i i &Pgr;Ggr;=·::· v-Vi i O ftVi ii &Pgr;
träger. Umrüstzeiten und daraus resultierende Standzeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden minimiert.Changeover times and the resulting downtime of the device according to the invention are minimized.
Die Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 13 sichert eine kleine kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Weiterhin ist ein sehr einfacher und multifunktionaler Aufbau gegeben.The design of the device according to the further development of claim 13 ensures a small, compact construction of the device according to the invention. Furthermore, a very simple and multifunctional structure is provided.
Eine günstige Ausgestaltung der Steuereinrichtung ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 14 eine speicherprogrammierte oder numerische Steuereinrichtung für die Durchfuhrung des wenigstens einen Arbeitsverfahrens. Über diese Steuereinrichtung können die Bauteile entsprechend der tatsächlichen Position des Endenbereiches des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes und nachfolgend entsprechend der Durchführung der Arbeitsverfahren positioniert und verfahren werden. Die Daten werden zum Einen drahtlos über elektromagnetische Strahlung oder zum Anderen über elektrische Leitungen übertragen. Die drahtlose Übertragung basiert auf einer Sender- und einer Empfängereinrichtung für diese elektromagnetische Strahlung. Ein derartige Realisierung ist besonders für Steuereinrichtungen auf dem Werkzeugträger vorteilhaft, wobei keine drahtbehaftete elektrische Verbindungen notwendig sind.A favorable embodiment of the control device according to the development of claim 14 is a stored-program or numerical control device for carrying out at least one working process. Using this control device, the components can be positioned and moved according to the actual position of the end region of the non-rotating and clamped workpiece and subsequently according to the execution of the working processes. The data is transmitted either wirelessly via electromagnetic radiation or via electrical lines. The wireless transmission is based on a transmitter and receiver device for this electromagnetic radiation. Such an implementation is particularly advantageous for control devices on the tool carrier, whereby no wired electrical connections are necessary.
Mit der Weiterbildung des Schutzanspruchs 15 werden die Bauteile auf dem Werkzeugträger entsprechend der tatsächlichen Position des Endenbereiches des nichtdrehenden und gespannten Werkstücks und entsprechend der Durchführung der Arbeitsverfahren zur Bearbeitung des Endenbereiches dieses Werkstückes angesteuert.With the development of protection claim 15, the components on the tool carrier are controlled according to the actual position of the end region of the non-rotating and clamped workpiece and according to the implementation of the work processes for machining the end region of this workpiece.
Die Ausrüstung der bewegbaren Messeinrichtung für die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes mit einer elektromagnetische Strahlung aussendenden Strahlungsquelle nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 16 fuhrt zu einer von den Umgebungsbedingungen unabhängigen Möglichkeit, das Ende oder ein Bereich des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes aufzunehmen. Gleichzeitig ist es weiterhin vorteilhafterweise möglich, günstige Wellenlängen für die Bildaufnahme einzusetzen, so dass konturscharfe Bilder erzielt werden. Derartige Bilder lassen sich schnell und mit relativ geringem Aufwand fehlerfrei in Bilddaten wandeln.Equipping the movable measuring device for the position of the end of the non-rotating and clamped workpiece with a radiation source emitting electromagnetic radiation according to the development of claim 16 leads to a possibility of recording the end or a region of the end of the non-rotating and clamped workpiece, independent of the ambient conditions. At the same time, it is also advantageously possible to use favorable wavelengths for image recording, so that images with sharp contours are achieved. Such images can be converted into image data quickly and with relatively little effort without errors.
Das gleiche gilt für die Weiterbildung des Schutzanspruchs 17, wobei in Ergänzung der Aufnahme des Endes oder eines Bereiches des Endes des Werkstückes auch der Werkzeugträger oder ein Bereich des Werkzeugträgers aufgenommen wird.The same applies to the development of claim 17, wherein, in addition to the inclusion of the end or a region of the end of the workpiece, the tool carrier or a region of the tool carrier is also included.
Vorteilhafte Strahlung ist Röntgenstrahlung, ultraviolette Strahlung, Lichtstrahlung oder infrarote Strahlung.Beneficial radiation is X-rays, ultraviolet radiation, light radiation or infrared radiation.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below.
Es zeigen jeweils als prinzipielle Darstellungen:They show the following basic representations:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Trennen und Endenbearbeiten von nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstücken und/oder zum Befestigen von Verbindungselementen an nichtdrehenden und gespannten Werkstücken mit einer bewegbaren Messeinrichtung für die Position des Endes des Werkstückes in einer Seitenansicht,Fig. 1 a device for separating and end machining of non-rotating, clamped and tubular workpieces and/or for fastening connecting elements to non-rotating and clamped workpieces with a movable measuring device for the position of the end of the workpiece in a side view,
Fig. 2 eine bewegbare Messeinrichtung und das Ende eines Werkstückes in einer Vorderansicht, Fig. 2 a movable measuring device and the end of a workpiece in a front view,
Fig. 3 ein angetriebener Werkzeugträger, der einschließlich seiner Halterung mit einem bewegten Teil eines Antriebs direkt verbunden ist,Fig. 3 a driven tool carrier, which including its holder is directly connected to a moving part of a drive,
Fig. 4 ein angetriebener Werkzeugträger mit einer angetriebenen Hohlwelle und Getrieben zur Bewegung des Werkzeugträgers und der Schlitten auf dem Werkzeugträger undFig. 4 a driven tool carrier with a driven hollow shaft and gears for moving the tool carrier and the slides on the tool carrier and
Fig. 5 einen Werkzeugträger mit vier Geradführungen in einer Draufsicht.Fig. 5 a tool carrier with four straight guides in a top view.
Eine Vorrichtung zum Trennen und Endenbearbeiten von nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstücken 1 und/oder zum Befestigen von Verbindungselementen an nichtdrehenden und gespannten Werkstücken 1 besteht im Wesentlichen aus einem drehendem und angetriebenem Werkzeugträger 2 an einem Gestell. Der Werkzeugträger 2 besitzt mehrere angetriebene und gegenüber der Symmetrieachse des Werkzeugträgers 2 verfahrbaren Bauteilen 3 zur lösbaren Befestigung wenigstens eines Werkzeugs 4, eines Körpers, einer Befestigungseinrichtung und/oder einer Spanneinrichtung. Der Werkzeugträger 2 kann im Wesentlichen sowohl eine Kreisscheibe als auch ein Kreisring (Darstellung in der Fig. 4) sein. Das Werkstück 2 befindet sich in wenigstens einer Spannvorrichtung 5, die mit dem gespanntenA device for cutting and finishing non-rotating, clamped and tubular workpieces 1 and/or for fastening connecting elements to non-rotating and clamped workpieces 1 essentially consists of a rotating and driven tool carrier 2 on a frame. The tool carrier 2 has several driven components 3 that can be moved relative to the axis of symmetry of the tool carrier 2 for the detachable fastening of at least one tool 4, a body, a fastening device and/or a clamping device. The tool carrier 2 can essentially be either a circular disk or a circular ring (illustration in Fig. 4). The workpiece 2 is located in at least one clamping device 5, which is connected to the clamped
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Werkstück 1 gegenüber dem Werkzeugträger 2 verfahrbar ist. Dabei wird wenigstens der zu bearbeitende Endenbereich des Werkstücks 1 gespannt. Die Position wenigstens des Endes des Werkstückes 1 wird durch die Spannvorrichtung 5 bestimmt. Toleranzen der Spannvorrichtung 5 und eventuell vorhandene Deformationen des Endes des Werkstückes 1 werden vor der Bearbeitung erfasst. Dazu wird zwischen Werkzeugträger 2 und Ende des Werkstückes 1 eine bewegbare Messeinrichtung 6 für die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes 1 positioniert. Diese bewegbare Messeinrichtung 6 ist ein optisches Bildaufnahmesystem, insbesondere eine digitale Kamera. Diese besitzt den Vorteil, dass das aufgenommene Bild in äquivalente Bilddaten gewandelt wird. Die digitale Kamera nimmt dazu wenigstens einen Bereich der Kontur des Endes des Werkstückes 1 auf.Workpiece 1 can be moved relative to the tool carrier 2. At least the end region of the workpiece 1 to be machined is clamped. The position of at least the end of the workpiece 1 is determined by the clamping device 5. Tolerances of the clamping device 5 and any deformations of the end of the workpiece 1 are recorded before machining. For this purpose, a movable measuring device 6 for the position of the end of the non-rotating and clamped workpiece 1 is positioned between the tool carrier 2 and the end of the workpiece 1. This movable measuring device 6 is an optical image recording system, in particular a digital camera. This has the advantage that the recorded image is converted into equivalent image data. The digital camera records at least one area of the contour of the end of the workpiece 1.
In einer Ausführungsform für die Bewegung der digitalen Kamera wird diese über eine Geradführung am Gestell und einem damit verkoppelten Schlitten zwischen den PositionenIn one embodiment for the movement of the digital camera, it is moved between the positions via a straight guide on the frame and a carriage coupled to it.
- vor dem Ende des Werkstückes 1 und- before the end of workpiece 1 and
- außerhalb der Bearbeitungszone auch außerhalb einer eventuell angebrachten Hülle verfahren. Dazu ist dieser Schlitten mit einem Antrieb verkoppelt oder der Schlitten ist der Antrieb selbst, der weiterhin mit einer Steuereinrichtung verbunden ist. Der Schlitten ist mit einem bekannten Positionsbestimmungssystem versehen, das mit der Steuereinrichtung zusammengeschaltet ist. Damit wird die Bewegung und die Position des optischen Bildaufnahmesystems gesteuert. Im einfachsten Fall besteht das Positionsbestimmungssystem aus zwei Endschaltern für die Positionen vor dem Ende des Werkstückes 1 und außerhalb der Bearbeitungszone. - outside the processing zone and outside any casing that may be attached. For this purpose, this carriage is coupled to a drive or the carriage is the drive itself, which is also connected to a control device. The carriage is provided with a known position determination system that is connected to the control device. This controls the movement and position of the optical image recording system. In the simplest case, the position determination system consists of two limit switches for the positions in front of the end of the workpiece 1 and outside the processing zone.
In einer weiteren Ausfuhrungsform für die Bewegung der digitalen Kamera befindet sich diese an einem schwenkbaren Hebel 7, der mittels eines Schwenkmotors zwischen den PositionenIn a further embodiment for the movement of the digital camera, this is located on a pivoting lever 7, which can be moved between the positions
- vor dem Ende des Werkstückes 1 und- before the end of workpiece 1 and
- außerhalb der Bearbeitungszone auch außerhalb einer eventuell angebrachten Hülle bewegt wird (Darstellungen in den Fig. 1 und 2). Der Schwenkmotor erzeugt dabei die Schwenkbewegung entweder als Flügelmotor direkt oder aus einer geradlinigen Kolbenbewegung mittels eines Getriebes in Zahnstangenbauweise mit einem in die Zahnstange eingreifenden Zahnrad, welches mit dem schwenkbaren Hebel verkoppelt ist.- outside the processing zone and outside any casing that may be attached (illustrations in Fig. 1 and 2). The swivel motor generates the swivel movement either directly as a vane motor or from a linear piston movement by means of a rack-and-pinion gear with a gear wheel that engages the rack and is coupled to the swiveling lever.
In einer weiteren Ausfuhrungsform der bewegbaren Messeinrichtung 6 kann diese auch so ausgebildet sein, dass neben dem Ende des Werkstückes 1 auch wenigstens ein Bereich desIn a further embodiment of the movable measuring device 6, it can also be designed such that in addition to the end of the workpiece 1, at least one area of the
Werkzeugträgers 2 aufgenommen und in äquivalente Bilddaten gewandelt werden. Dazu werden entweder zwei optische Bildaufnahmesysteme oder ein drehbares optisches Bildaufnahmesystem platziert.tool carrier 2 and converted into equivalent image data. For this purpose, either two optical image recording systems or a rotatable optical image recording system are placed.
Das optische Bildaufnahmesystem übermittelt die Bilddaten an die Steuereinrichtung, die am Gestell oder auf dem Werkzeugträger angeordnet ist. In der ersten Variante erfolgt das über eine Datenleitung oder in der zweiten Variante über eine drahtlose Verbindung zwischen einer Sender- und einer Empfängereinrichtung mittels elektromagnetischer Strahlung. Die Sendereinrichtung ist dazu mit dem optischen Bildaufiiahmesystem und die Empfängereinrichtung ist mit der Steuereinrichtung verbunden.The optical image recording system transmits the image data to the control device, which is arranged on the frame or on the tool carrier. In the first variant, this is done via a data line or in the second variant via a wireless connection between a transmitter and a receiver device using electromagnetic radiation. The transmitter device is connected to the optical image recording system and the receiver device is connected to the control device.
Die Bilddaten werden in der Steuereinrichtung so verarbeitet, dass der Mittelpunkt des Endes des Werkstückes 1, wobei der Mittelpunkt des Werkzeugträgers 2 vorbestimmt ist, oder die Mittelpunkte des Endes des Werkstückes 1 und des Werkzeugträgers 2 ermittelt werden. Die Steuereinrichtung stellt vorteilhafterweise eine speicherprogrammierte oder numerische Steuereinrichtung in Form einer Datenverarbeitungseinrichtung wie z.B. ein Mikrorechner oder eine intelligente programmierbare Logik dar.The image data are processed in the control device in such a way that the center of the end of the workpiece 1, whereby the center of the tool carrier 2 is predetermined, or the center of the end of the workpiece 1 and the tool carrier 2 are determined. The control device advantageously represents a stored-program or numerical control device in the form of a data processing device such as a microcomputer or an intelligent programmable logic.
Aus den Mittelpunkten wird die Differenz festgestellt. Die Steuereinrichtung ist weiterhin mit den Antrieben der Bauteile 3 verbunden. Bei der Bearbeitung des Endenbereiches des Werkstückes 1 wird die Differenz berücksichtigt, so dass dieser Endenbereich entsprechend seiner tatsächlichen Lage zum Werkzeugträger 2 bearbeitet wird. Das Programm zur Bearbeitung wird dabei mittels der Datenverarbeitungseinrichtung als Steuereinrichtung so beeinflusst, dass diese Differenz bei den Bewegungen der Bauteile 3 in allen Arbeitsschritten berücksichtigt wird. Der neu errechnete Mittelpunkt stellt die Basis dar.The difference is determined from the center points. The control device is also connected to the drives of the components 3. When machining the end area of the workpiece 1, the difference is taken into account so that this end area is machined according to its actual position in relation to the tool carrier 2. The machining program is influenced by the data processing device as a control device so that this difference is taken into account in the movements of the components 3 in all work steps. The newly calculated center point represents the basis.
In einer weiteren Ausfuhrungsform können die Bilddaten weiterhin auch so ausgewertet werden, dass durch die Verschiebung des Mittelpunktes eventuell auftretende Unwuchten über die Bauteile 3 ausgeglichen werden können. Dazu werden die Bauteile 3 eingesetzt, die für den jeweils aktuellen Arbeitsgang nicht benötigt werden.In a further embodiment, the image data can also be evaluated in such a way that any imbalances that may occur can be compensated for by shifting the center point across the components 3. For this purpose, the components 3 that are not required for the current work step are used.
In einer weiteren Ausfuhrungsform weist die bewegbare Messeinrichtung 6 für die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes 1 wenigstens eine elektromagnetische Strahlung aussendende Strahlungsquelle auf. Dabei fällt die elektromagnetische Strahlung zumindest auf einen Bereich des Endes des nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstückes 1 und/oder auf den Werkzeugträger 2. Die Empfindlichkeit des optischen BiId-In a further embodiment, the movable measuring device 6 for the position of the end of the non-rotating and clamped workpiece 1 has at least one radiation source emitting electromagnetic radiation. The electromagnetic radiation falls on at least one area of the end of the non-rotating, clamped and tubular workpiece 1 and/or on the tool carrier 2. The sensitivity of the optical image
aufnahmesystems bestimmt dabei vorteilhafterweise die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung. Das kann Röntgenstrahlung, ultraviolette Strahlung, Lichtstrahlung oder infrarote Strahlung sein.The recording system advantageously determines the wavelength of the electromagnetic radiation. This can be X-rays, ultraviolet radiation, light radiation or infrared radiation.
Der Antrieb der Bauteile 3 des Werkzeugträgers 2 basiert auf zwei grundlegenden Ausführungsformen. The drive of the components 3 of the tool carrier 2 is based on two basic designs.
In einer ersten Ausfuhrungsform ist der angetriebene Werkzeugträger 2 einschließlich seiner Halterung 8 mit einem bewegten Teil eines Antriebs entweder direkt oder über ein Getriebe verbunden, wobei der Antrieb und/oder das Getriebe mit dem Gestell 9 verkoppelt sind (Darstellung in der Fig. 3).In a first embodiment, the driven tool carrier 2 including its holder 8 is connected to a moving part of a drive either directly or via a gear, wherein the drive and/or the gear are coupled to the frame 9 (illustration in Fig. 3).
Der Direktantrieb ist ein bürstenloser Elektromotor oder ein ringförmiger Elektromotor dessen Läufer 10 mit der Halterung 8 und dem Werkzeugträger 2, und dessen Stator 11 mit dem Gestell 9 fest verbunden sind. Zwischen dem Gestell 9 und der Halterung 8 einschließlich dem Werkzeugträger 2 befindet sich ein Wälzlager 12. Der Elektromotor ist ein Synchronmotor, wobei am Läufer 10 Magnete angeordnet sind und sich im Stator 11 eine Drehstromwicklung befindet. In dieser wird ein magnetisches Drehfeld erzeugt. Als Ansteuerung des Elektromotors kommt ein Frequenzumrichter zum Einsatz. Die Fig. 3 zeigt beispielsweise eine Vorrichtung mit einem ringförmigen Elektromotor, einem kreisringfbrmigen Werkzeugträger 2 einschließlich dessen Halterung 8 und dem Werkstück 1 in einer schematischen Schnittdarstellung. Durch den kreisringförmigen Werkzeugträger 2 und dem ringförmigen Elektromotor ist ein Hohlraum vorhanden, in dem auch das Werkstück 1 oder ein Teil davon verfahrbar ist. Der Werkzeugträger 2 weist mehrere Geradfuhrungen 13 auf, die strahlenförmig vom Mittelpunkt weg weisen. Die Winkel zwischen den Geradfuhrungen 13 betragen vorteilhafterweise 15° oder ein Vielfaches von 15°. In der Fig. 5 ist ein Werkzeugträger 2 mit vier Geradfuhrungen 13 in einer Draufsicht prinzipiell dargestellt. Die Geradfuhrungen 13 sind entweder als Gleitführungen oder als Wälzführungen ausgebildet. Jeweils wenigstens ein Bauteil 3 ist mit einer Geradführung 13 und jedes Bauteil 3 ist mit einem Antrieb als Linearantrieb verkoppelt. Der Antrieb ist vorteilhafterweise mit einem Positionsgeber verkoppelt, so dass die Position des Bauteils 3 erfassbar ist.The direct drive is a brushless electric motor or a ring-shaped electric motor whose rotor 10 is firmly connected to the holder 8 and the tool carrier 2, and whose stator 11 is firmly connected to the frame 9. A roller bearing 12 is located between the frame 9 and the holder 8 including the tool carrier 2. The electric motor is a synchronous motor, with magnets arranged on the rotor 10 and a three-phase winding in the stator 11. A magnetic rotating field is generated in this. A frequency converter is used to control the electric motor. Fig. 3 shows, for example, a device with a ring-shaped electric motor, a circular tool carrier 2 including its holder 8 and the workpiece 1 in a schematic sectional view. The circular tool carrier 2 and the ring-shaped electric motor create a hollow space in which the workpiece 1 or a part of it can also be moved. The tool carrier 2 has several straight guides 13 that radiate away from the center. The angles between the straight guides 13 are advantageously 15° or a multiple of 15°. Fig. 5 shows a plan view of a tool carrier 2 with four straight guides 13. The straight guides 13 are designed either as sliding guides or as roller guides. At least one component 3 is coupled to a straight guide 13 and each component 3 is coupled to a drive as a linear drive. The drive is advantageously coupled to a position sensor so that the position of the component 3 can be detected.
Weiterhin besitzt das Bauteil 3 entweder eine Haltekonstruktion zur lösbaren Befestigung eines Werkzeugs 4, z.B. ein Meisel, ein Flachgewindestrehler oder eine Spannbacke, oder ist mitFurthermore, the component 3 either has a holding structure for the detachable fastening of a tool 4, e.g. a chisel, a flat thread chaser or a clamping jaw, or is provided with
einem Antriebsmechanismus einschließlich einer Haltekonstruktion zur lösbaren Befestigung eines angetriebenen Werkzeuges verkoppelt. Dazu befindet sich am Antriebsmechanismus eine Haltekonstruktion für ein Werkzeug. In einer Variante befindet sich zwischen dem Antriebsmechanismus und der Haltekonstruktion eine Einrichtung zur Aufnahme von mechanischen Kräften, die ansonsten den Antriebsmechanismus zerstören könnten. Das sind insbesondere Getriebe mit integrierten flüssigen oder festen Dämpfungsmitteln oder Dämpfungseinrichtungen. Diese Einrichtung dient in einer weiteren Ausfuhrungsform weiterhin oder gleichzeitig der Änderung der Bewegungsrichtung entsprechend des verwendeten Werkzeugs. Derartige Werkzeuge sind unter anderem Rund- Gewindestrehler (zum Einbringen eines Gewindes), Wälzfräser (zum Einbringen eines Gewindes oder zur Oberflächenbearbeitung), Drehfräser (zur Oberflächenbearbeitung), Sägeblätter (zum Trennen), Werkzeuge zum Gewindewirbeln (zum Einbringen eines Gewindes), Schleifscheiben (zur Oberflächenbearbeitung, zum Trennen oder zum Einbringen eines Gewindes) oder Bürsten (zum Reinigen und Entzundern oder zur Oberflächenbearbeitung, z.B. Entgraten).a drive mechanism including a holding structure for the detachable fastening of a driven tool. For this purpose, there is a holding structure for a tool on the drive mechanism. In one variant, there is a device between the drive mechanism and the holding structure for absorbing mechanical forces that could otherwise destroy the drive mechanism. These are in particular gears with integrated liquid or solid damping means or damping devices. In a further embodiment, this device also serves or simultaneously serves to change the direction of movement depending on the tool used. Such tools include round thread chasers (for introducing a thread), hob cutters (for introducing a thread or for surface treatment), rotary milling cutters (for surface treatment), saw blades (for cutting), tools for thread whirling (for introducing a thread), grinding wheels (for surface treatment, for cutting or for introducing a thread) or brushes (for cleaning and descaling or for surface treatment, e.g. deburring).
Die Steuereinrichtung auf dem Werkzeugträger 2 dient weiterhin der Steuerung der Bewegungen und das Positionieren der Bauteile 3 und/oder des Antriebsmechanismusses. Das erfolgt über eine Software, die vor der Bearbeitung implementiert wird. Ein Speicher wird dabei entweder vor der Bearbeitung beschrieben oder ein externer Speicher wird lösbar verkoppelt. Während der Bearbeitung verbleibt dieser Speicher bei der Steuereinrichtung. Zwischen der bewegten Halterung 8 mit dem Werkzeugträger 2 und einem feststehenden Bestandteil des Gestells 9 befindet sich ein Schleifkontaktsystem 14 zur Übertragung elektrischer Energie von einer elektrischen Energiequelle zu dem bewegten Werkzeugträger 2. Das ist wenigstens eine Feder, die auf einer kreisringförmigen Leiterbahn bewegt wird. Umgekehrt kann auch die Leiterbahn sich gegenüber der Feder bewegen. Sowohl die Feder als auch die Leiterbahn bestehen aus einem elektrisch leitenden Material mit einer hohen Verschleißfestigkeit. Die Anzahl der Federn richtet sich nach den elektrischen Bedingungen für die Stromversorgung der Antriebe, Antriebsmechanismen und der Steuereinrichtung. Vorteilhafterweise befinden sich dazu auf dem Werkzeugträger 2 entsprechende Netzteile. Das Starten der Vorrichtung erfolgt berührungslos über elektromagnetische Strahlung zwischen einem Sender am Gestell 9 und einem Empfänger auf dem Werkzeugträger 2.The control device on the tool carrier 2 also serves to control the movements and positioning of the components 3 and/or the drive mechanism. This is done via software that is implemented before processing. A memory is either written before processing or an external memory is detachably coupled. During processing, this memory remains with the control device. Between the moving holder 8 with the tool carrier 2 and a fixed component of the frame 9 there is a sliding contact system 14 for transmitting electrical energy from an electrical energy source to the moving tool carrier 2. This is at least one spring that is moved on a circular conductor track. Conversely, the conductor track can also move relative to the spring. Both the spring and the conductor track are made of an electrically conductive material with a high level of wear resistance. The number of springs depends on the electrical conditions for the power supply of the drives, drive mechanisms and the control device. Appropriate power supplies are advantageously located on the tool carrier 2 for this purpose. The device is started contactlessly via electromagnetic radiation between a transmitter on the frame 9 and a receiver on the tool carrier 2.
In einer zweiten Ausführungsform ist die angetriebene Halterung 8 für den Werkzeugträger 2 eine Hohlwelle (Darstellung in der Fig. 4). Die Bauteile 3 sind als Schlitten mit Befestigungseinrichtungen für je mindestens ein Werkzeug 4 ausgebildet. Die Anzahl der Schlitten sind dabei zwei, drei, fünf, ein mehrfaches von zwei oder drei. In dieser Ausführungsform wird anhand eines kreisringförmigen Werkzeugträgers 2 mit vier Schlitten der Aufbau näher erläutert. In a second embodiment, the driven holder 8 for the tool carrier 2 is a hollow shaft (shown in Fig. 4). The components 3 are designed as slides with fastening devices for at least one tool 4 each. The number of slides is two, three, five, a multiple of two or three. In this embodiment, the structure is explained in more detail using a circular tool carrier 2 with four slides.
Die Hohlwelle ist mit einem Gestell drehbar verbunden. Der Antrieb der Hohlwelle erfolgt als Außenrandpaar eines Zahnradgetriebes. Dazu besitzt die Hohlwelle einen umlaufenden Zahnkranz 15 in dem ein Stirnrad 16 eingreift. Die Welle dieses Stirnrades 16 ist über wenigstens einen Zahnriemen 17 mit einem Antrieb 18 für die Hohlwelle verbunden (Darstellung in der Fig. 4). Dieser Antrieb 18 ist an dem Gestell befestigt. Die Welle ist auch in entgegengesetzter Richtung anordenbar, so dass die Antriebswellen der Antriebe 18, 19 in einer Ebene angeordnet sind.The hollow shaft is rotatably connected to a frame. The hollow shaft is driven by an outer pair of gears. For this purpose, the hollow shaft has a rotating gear ring 15 in which a spur gear 16 engages. The shaft of this spur gear 16 is connected to a drive 18 for the hollow shaft via at least one toothed belt 17 (shown in Fig. 4). This drive 18 is attached to the frame. The shaft can also be arranged in the opposite direction, so that the drive shafts of the drives 18, 19 are arranged in one plane.
Im Körper der Hohlwelle sind in radialer Richtung vier Wellen als Schlittenantriebswellen 20 nebeneinander drehbar gelagert. In der Hohlwelle sind auch zwei, drei, fünf, ein mehrfaches von zwei oder drei Schlittenantriebswellen 20 integrierbar. Das erste Ende jeder Schlittenantriebswelle 20 endet an einem Ende der Hohlwelle, während die anderen in der Hohlwelle jeweils mit einem Stirnzahnrad 21 so versehen sind, dass die Verzahnungen von außen zugänglich sind. Die Schlittenantriebswellen 20 besitzen eine unterschiedliche Länge, so dass die Stirnzahnräder 21 der Schlittenantriebswellen 20 in Richtung der Mittellinie der Hohlwelle nebeneinander angeordnet sind. In der Fig. 4 ist nur eine Schlittenantriebswelle 20 dargestellt. In die Verzahnung der Stirnzahnräder 21 der Schlittenantriebswellen 20 greift jeweils ein innen und außen verzahntes Stirnrad 22 ein. Diese sind weiterhin auf dem Umfang der Hohlwelle so angeordnet, dass diese gegenüber der Hohlwelle radial verschiebbar sind. Dazu befinden sich zwischen den innen und außen verzahnten Stirnrädern 22 und der Oberfläche der Hohlwelle Gleitringe insbesondere aus einer Kupferlegierung. Die innen und außen verzahnten Stirnräder 22 weisen im Querschnitt eine T-Form auf. Der vertikale Teil des T wird dabei jeweils von zwei Gleitringen eingeschlossen. Dadurch ist eine feste Position der innen und außen verzahnten Stirnräder 22 gegenüber der Hohlwelle gegeben.In the body of the hollow shaft, four shafts are mounted next to one another in the radial direction as carriage drive shafts 20. Two, three, five, a multiple of two or three carriage drive shafts 20 can also be integrated into the hollow shaft. The first end of each carriage drive shaft 20 ends at one end of the hollow shaft, while the others in the hollow shaft are each provided with a spur gear 21 so that the teeth are accessible from the outside. The carriage drive shafts 20 have different lengths so that the spur gears 21 of the carriage drive shafts 20 are arranged next to one another in the direction of the center line of the hollow shaft. Only one carriage drive shaft 20 is shown in Fig. 4. An internally and externally toothed spur gear 22 engages in the teeth of the spur gears 21 of the carriage drive shafts 20. These are also arranged on the circumference of the hollow shaft so that they can be moved radially relative to the hollow shaft. For this purpose, there are sliding rings, in particular made of a copper alloy, between the internally and externally toothed spur gears 22 and the surface of the hollow shaft. The internally and externally toothed spur gears 22 have a T-shape in cross-section. The vertical part of the T is enclosed by two sliding rings. This ensures a fixed position of the internally and externally toothed spur gears 22 relative to the hollow shaft.
Die innen und außen verzahnten Stirnräder 22 sind über jeweils ein Planetenradgetriebe zum einen mit dem umlaufenden Zahnkranz 15 der Hohlwelle und zum anderen mit jeweils einemThe internally and externally toothed spur gears 22 are connected via a planetary gear to the rotating gear ring 15 of the hollow shaft and to a
Antrieb 19 verbunden. Die Planetenradgetriebe sind gegenüber der drehbaren Hohlwelle fest an dem Gestell angeordnet. Der Steg 23 jedes Planetenradgetriebes ist als ein erstes Getrieberad als Stirnzahnrad ausgebildet, dass in das jeweilige innen und außen verzahnte Stirnrad 22 eingreift. Die Planetenräder 24 der Planetenradgetriebe befinden sich jeweils in einem innenverzahnten Zahnrad 25 als zweites Getrieberad. In der Fig. 4 sind das Stirnrad 16 und das zweite Getrieberad der Übersichtlichkeit wegen nebeneinander dargestellt. Tatsächlich befinden sich beide in einer Ebene. Diese innenverzahnten Zahnräder 25 weisen weiterhin eine Außenverzahnung so auf, dass diese in den Zahnkranz 15 der Hohlwelle eingreifen. Die Wellen 26 der Zentralräder 27 der Planetenradgetriebe sind über jeweils mindestens einen Zahnriemen 28 mit je einem Antrieb 19 für die Schlitten mit den damit lösbar befestigten Werkzeugen 4 verbunden. Die Wellen 26 der Zentralräder 27 sind drehbar im Gestell angeordnet und die Antriebe sind an dem Gestell befestigt. Die Fig. 4 zeigt schematisch prinzipiell den Aufbau des Getriebes der Vorrichtung.Drive 19. The planetary gears are fixedly arranged on the frame opposite the rotatable hollow shaft. The web 23 of each planetary gear is designed as a first gear wheel as a spur gear that engages with the respective internally and externally toothed spur gear 22. The planet gears 24 of the planetary gears are each located in an internally toothed gear 25 as a second gear wheel. In Fig. 4, the spur gear 16 and the second gear wheel are shown next to each other for the sake of clarity. In fact, both are in one plane. These internally toothed gears 25 also have external teeth so that they engage with the ring gear 15 of the hollow shaft. The shafts 26 of the central gears 27 of the planetary gears are each connected via at least one toothed belt 28 to a drive 19 for the slides with the tools 4 detachably attached to them. The shafts 26 of the central gears 27 are rotatably arranged in the frame and the drives are attached to the frame. Fig. 4 shows schematically the basic structure of the gear mechanism of the device.
An dem Ende der Hohlwelle mit den ersten Enden der Schlittenantriebswellen 20 ist der kreisringfbrmige Werkzeugträger 2 lösbar befestigt. Die Innendurchmesser der Hohlwelle und des kreisringfbrmigen Werkzeugträgers 2 besitzen vorteilhafterweise die gleichen Abmessungen. In dem Körper und in der Oberfläche der kreisförmigen Stirnfläche des kreisringfbrmigen Werkzeugträgers 2 befinden sich vier Geradfuhrungen 13 als Gleitfuhrungen zur Aufnahme von Schlitten, auf denen lösbar jeweils mindestens ein Werkzeug 4 befestigt ist. Die Gleitfuhrungen schließen einen Winkel von 90° gegeneinander ein. Die Fig. 5 zeigt einen derartig ausgebildeten kreisringförmigen Werkzeugträger 2. Im Körper des kreisringfbrmigen Werkzeugträgers 2 sind je Schlitten eine Gewindespindel drehbar gelagert. Die Gewindespindeln und die Schlitten sind so ausgestaltet, dass ein bekannter Schraub- oder Kugelgewindetrieb realisiert ist. Die Gewindespindeln sind weiterhin jeweils über mindestens ein Schneckengetriebe 29 und eine lösbare und formschlüssige Kupplung mit der Schlittenantriebswelle 20 in der Hohlwelle verbunden. Damit sind die Schlitten und die Werkzeuge 4 unabhängig der Drehbewegung der Hohlwelle in Richtung zur Mitte des kreisringfbrmigen Werkzeugträgers 2 oder von dieser weg bewegbar.The annular tool carrier 2 is detachably attached to the end of the hollow shaft with the first ends of the slide drive shafts 20. The inner diameters of the hollow shaft and the annular tool carrier 2 advantageously have the same dimensions. In the body and in the surface of the circular end face of the annular tool carrier 2 there are four straight guides 13 as sliding guides for receiving slides, on each of which at least one tool 4 is detachably attached. The sliding guides form an angle of 90° with respect to one another. Fig. 5 shows an annular tool carrier 2 designed in this way. In the body of the annular tool carrier 2, a threaded spindle is rotatably mounted for each slide. The threaded spindles and the slides are designed in such a way that a known screw or ball screw drive is realized. The threaded spindles are each connected to the slide drive shaft 20 in the hollow shaft via at least one worm gear 29 and a detachable and positive coupling. This means that the slides and the tools 4 can be moved towards or away from the center of the annular tool carrier 2 independently of the rotary movement of the hollow shaft.
An einer Hohlwelle mit zwei, drei, fünf, einem mehrfachen von zwei oder drei Schlittenantriebswellen 20 sind kreisringfbrmige Werkzeugträger 2 mit einer unterschiedlichen Anzahl von Schlitten anbringbar. Die Positionen der Schlittenantriebswellen 20 gegenüber den WellenCircular tool carriers 2 with a different number of slides can be attached to a hollow shaft with two, three, five, a multiple of two or three slide drive shafts 20. The positions of the slide drive shafts 20 relative to the shafts
der Schneckengetriebe 29 im kreisringförmigen Werkzeugträger 2 sind dabei gleich zu gestalten. the worm gear 29 in the annular tool carrier 2 must be designed identically.
Damit kann z.B. an eine Hohlwelle mit sechs Schlittenantriebswellen 20 auch ein kreisringförmiger Werkzeugträger 2 mit drei Schlitten montiert werden.This means that, for example, a circular tool carrier 2 with three slides can also be mounted on a hollow shaft with six slide drive shafts 20.
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