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Schaltbarer Mehrfachwerkzeughalter für Werkzeugmaschinen,
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insbesondere Drehmaschinen" Die Erfindung betrifft einen schaltbaren
Mehrfachwerkzeughalter entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Ein bereits vorgeschlagener Mehrfachwerkzeughalter ist in seinem Einsatz
hinsichtlich der von ihm zu schwenkenden Masse begrenzt (DE-OS 27 41 907.4-14).
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrfachwerkzeughalter
zu schaffen, mit dem auch größere Massen bewegt werden können. Diese Aufgabe wird
durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst.
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Aufgrund der mehrstufigen Ausbildung des Planetengetriebes mit zwei
Eingangsstellen ist es möglich, beide Eingangsstellen im Antriebssinne des Werkzeugträgers
anzutreiben oder eine Eingangsstelle in Gegenrichtung anzutreiben, um den in Bewegung
befindlichen Werkzeugträger abzubremsen. Bei verringerter Drehzahl des Werkzeugträgers
ist es in einfacher Weise möglich, den Werkzeugträger und den ortsfesten Teil mittels
des als Indexbolzen wirkenden Riegelbolzens miteinander zu verbinden.
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Die Merkmale des Anspruches 2 ermöglichen ein einfaches Betätigen
der Axialnocken aufweisenden Einrichtung zum Lösen und zum Ineingriffbringen der
Stirnverzahnung.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung
und der Zeichnung. In dieser ist ein schaltbarer Mehrfachwerkzeughalter für Drehmaschinen
als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt.
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Es zeigen Fig. la und 1b einen Längsschnitt mit Teilschnitten durch
andere Ebenen; Fig. 2 einen Schnitt nach Linie Il-Il in Fig. 1 in größerem Maßstab;
Fig. 3 eine Ansicht von im Mehrfachwerkzeughalter befindlichen Teilen in Richtung
des Pfeiles A in Fig. It Fig. 4 und 5 je ein Getriebeschema.
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Der Mehrfachwerkzeughalter hat ein ortsfestes Gehäuse 1 und einen
darauf befestigten Deckel 2. An dem Deckel sind zwei Drehstrommotoren 3 und 4 angebracht,
die antriebsseitig den Deckel 2 durchsetzen und deren Antriebswellen 5 bzw. 6 parallel
zueinander und jeweils mit waagerechter Achse angeordnet sind.
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Die Antriebswellen 5 und 6 sind jeweils über Kupplungen 7 bzw.
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8 mit je einer Welle 9 bzw. 10 drehfest verbunden. Auf der Welle 10
sitzt ein Zahnrad 11, das mit einem Zahnrad 12 kämmt, auf dessen Nabe ein Ritzel
als Sonnenrad 13 angeordnet ist.
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Das Sonnenrad 13 kämmt mit einem Planetenrad 14, das auf einem inneren
Steg 15 drehbar gelagert ist und das mit dem Innenzahnkranz eines äußeren Steges
16 kämmt, dessen äußerer Zahnkranz seinerseits mit einem Ritzel 17 kämmt, das auf
der Welle 9 angeordnet ist.
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Der innere Steg 15 ist seinerseits mit einem koaxial angeordneten
Zentralrad 18 drehfest verbunden, das mit einem Umlaufrad 19 kämmt, welches auf
einem Zwischensteg 20 drehfest gelagert ist. Das Umlaufrad 19 kämmt außerdem mit
dem Innenzahnkranz eines ortsfesten Gehäuseteils 21. Das Umlaufgetriebe 18 bis 21
dient zur Verringerung der Antriebsdrehzahl.
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Der Zwischensteg 20 ist mit einem Sonnenrad 22 drehfest verbunden,
das mit einem Planetenrad 23 kämmt, das seinerseits mit dem Innenzahnkranz des Gehäuseteiles
21 kämmt. Das Planetenrad 23 ist auf einem Doppelsteg 24 drehbar gelagert, auf dem
außerdem ein Planetenrad 25 gelagert ist, das mit dem Innenzahnkranz eines schwenkbar
im Gehäuse 1 gelagerten Verriegelungsringes 26 auf der einen Seite und eines als
Sonnenrad ausgebildeten Antriebsrades 27 auf der anderen Seite kämmt.
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Das Zahnrad 12 mit dem Sonnenrad 13, das Zentralrad 18, das Sonnenrad
22 und das Antriebsrad 27 sind koaxial angeordnet.
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Mit dem Antriebsrad 27 ist ein mehrteiliger, zur Aufnahme der Werkzeuge
bestimmter Werkzeugkopf 28 drehfest verbunden, der gegenüber dem Gehäuse 1 drehbar
ist.
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Der Verriegelungsring 26 hat auf seiner dem Werkzeugkopf 28 zugewandten
Seite einen Kranz Axialnocken 29 (Fig. 3), die eine steile Flanke 30 von etwa 600
zur Achse des Verriegelungsringes 26 und auf der Gegenseite eine flache Flanke 31
unter einem Winkel von etwa 450 zur Achse des Verriegelungsringes 26 aufweisen.
Ein der flachen Flanke 31 benachbarter Teil der Stirnseite des Axialnockens 32 verläuft
senkrecht zur Achse des Verriegelungsringes 26 und ein der steilen Flanke 30 benachbarter
Teil 33 unter einem Winkel von etwa 85C zur Längsachse des Verriegelungsringes 26.
Der Verriegelungsring 26
wirkt mit einem gleiche Axialnocken aufweisenden
Verriegelungsteil 34 zusammen, der auf seiner davon abgewandten Seite eine Axialverzahnung
35 nach Art einer Hirth-Verzahnung trägt. Der Axialverzahnung des Verriegelungsteiles
34 liegen in einer Ebene angeordnete Axialverzahnungen eines mit dem Gehäuse 1 fest
verbundenen Zwischenringes 36 und eines mit dem Werkzeugkopf 28 fest verbundenen
und auf dem Antriebsrad 27 unmittelbar befestigten Kopfteiles 37 gegenüber. Zwischen
dem Zahnring 36 und dem Verriegelungsteil 34 sind eine Reihe von Schraubenfedern
eingespannt, von denen die Schraubenfeder 38 dargestellt ist. Die Schraubenfedern
suchen, den Verriegelungsteil 34 von dem Zahnring 36 und dem Kopfteil 37 zu entfernen.
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Am Verriegelungsring 26 ist ein nach außen stehender Anschlagkörper
39 befestigt (Fig. 2), der in einem Hohlraum 40 innerhalb des Gehäuses 1 um einen
Winkel von etwa 100 schwenkbar ist und dessen Schwenkweg durch ortsfest angebrachte
Kunststoffpuffer 41, 42 begrenzt ist. Diese Kunststoffpuffer befinden sich in einem
in das Gehäuse 1 von außen radial eingesetzten Deckelteil 43, dessen den Zugang
zum Hohlraum 40 vermittelndes Mittenloch durch eine Scheibe 44 verschlossen ist.
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In dem Deckelteil 43 ist ein Sperriegel 45 parallel zur Achse des
Sonnnenrades 13 bewegbar gelagert. Der Sperriegel 45 hat an seinem in der Zeichnung
linken Ende einen quaderförmigen Riegelteil, mit dem er in eine Ausnehmung in dem
Anschlagkörper 39 eingreifen kann. Sein anderes Ende ist für den Eingriff einer
formschlüssig damit verbundenen Betätigungsstange 46 ausgebildet, die mittels eines
Elektromagneten 47 in Richtung zum Anschlagkörper 39 verschiebbar ist. Eine zwischen
einem auf der Betätigungsstange 46 befestigten Bund 48 und einem ortsfesten, von
der Betätigungsstange 46 durchsetzten Gehäuse
teil 49 eingespannte
Druckfeder 50 sucht den Sperriegel 45 von dem Anschlagkörper 39 zu entfernen. Die
Betätigungsstange 46 verläuft im wesentlichen im Gehäuse 1, wogegen die Teile 48
bis 49 in einem zwischen dem Gehäuse 1 und dem Deckel 2 angeordneten Gehäuseeinsatz
untergebracht sind.
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Zwischen dem Verriegelungsring 26 einerseits und einem am Kopfteil
37 angebrachten Lagerring 52 bzw. dem Gehäuseteil 21 bzw.
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einem zwischen dem Verriegelungsring 26 und dem Gehäuseeinsatz 51
angeordneten Druckring 53 ist jeweils ein Zylinderlager angeordnet. Der Druckring
53 steht unter der Kraft mehrerer Sätze von Tellerfedern 54, von denen ein Satz
dargestellt ist, bei dem die Tellerfedern 54 auf einem Bolzen 55 aufgereiht sind.
Auf der vom Druckring 53 abgewandten Seite stützen sich die Tellerfedern 54 an einem
Druckstück 56 ab, das in einer Bohrung im Gehäuseeinsatz 51 untergebracht ist und
dessen Lage durch eine mittels einer Konterschraube gesicherten Stellschraube 57
bestimmt ist. Die Tellerfedern 54 sind zusammengedrückt, wenn wie in Fig. 3 dargestellt
die Axialnocken des Verriegelungsringes 26 und des Verriegelungsteiles 34 sich stirnseitig
abstützen. Der Druckring 53 ist mittels im Gehäuseeinsatz 51 untergebrachten und
auf dem Umfang gleichmäßig verteilten Ankern 58 gehalten, die jeweils in dem Druckring
53 eingeschraubt sind und mittels einer Schraube im G#ehäuseeinsatz 51 derart gehalten
sind, daß sie die erforderliche axiale Bewegung ausführen können.
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Der Zwischenring 36 und der Verriegelungsteil 34 sind in ihrer Schwenklage
mittels eines im Zwischenring 36 befestigten Stiftes 60 gesichert, der mit Spiel
in den Verriegelungsteil 34 eingreift.
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Im Gehäuse 1 ist ein Indexierriegel 61 axial verschiebbar gelagert,
der in eine Bohrung eines auf einem äußeren Kopfteil 62 angeordneten Kranzes von
Indexierbohrungen eingreifen kann.
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Der Indexierriegel 61 ist in einer Lagerbüchse gelagert, die mit radialem
Spiel im Gehäuse 1 untergebracht ist. In den Indexierriegel 61 greift eine Betätigungsstange
63 ein, die von einem innerhalb des Deckels 2 angeordneten Elektromagneten 64 betätigbar
ist. Eine zwischen dem Grund einer Bohrung im Gehäuseeinsatz 51 und einem Bund 65
eingespannte Druckfeder 66 sucht die Betätigungsstange 63 an dem Stößel des Elektromagneten
64 zu halten. Mit dem Bund 65 wirkt ein berührungsfreier Grenztaster 67 zusammen.
Zwei entsprechende, nicht dargestellte Grenztaster kontrollieren die Lage des Sperriegels
45.
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Auf einer konzentrisch zum Sonnenrad 13 angeordneten und die Mitte
des Gehäuses 1 durchsetzenden sowie das Antriebsrad 27 tragende#n Welle 68 ist ein
Winkelpositionsgeber 69 angeordnet (Fig. 1b). Der Winkelpositionsgeber sowie die
Kupplungen 7 und 8 befinden sich innerhalb eines mit dem Gehäuseeinsatz 51 verbundenen
Deckeleinsatzes 70. Die axiale Lage der Welle 68 ist durch den darauf befestigten
Kopfteil 37 gesichert, welcher das Gehäuse 1 hintergreift.
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Der äußere Steg 16 hat einen mit ihm fest verbundenen Deckelteil 71.
Der äußere Steg 16 und der Deckelteil 71 schließen das Sonnenrad 13, das Planetenrad
14 und den inneren Steg 15 ein. Der Deckelteil 71 ist im Gehäuseeinsatz 51 gelagert.
Das Zahnrad 12 ist einerseits auf der Welle 68 und andererseits am Deckelteil 71
gelagert. Der äußere Steg 16 ist in einer im Gehäuseeinsatz 51 angeordneten Zwischenplatte
72 gelagert.
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Das Zentralrad 18 und das Sonnenrad 22 sowie der DopDelsteg 24 sind
auf der Welle 68 gelagert. Der Doppelsteg 24 ist zudem auf dem Antriebsrad 27 gelagert.
Die Wellen 9, 10 sind jeweils einerseits im Gehäuseeinsatz 51 und andererseits in
der Zwischen platte 72 gelagert.
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Der vorbeschriebene Mehrfachwerkzeughalter wirkt wie folgt: Ausgehend
von der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Lage, in der die Zähne der einander gegenüberliegenden
Axialverzahnungen 35 ineinander eingreifen und die einander gegenüberliegenden Axialnocken
29 aufeinander aufstehen, wird der Sperriegel 45 von dem Anschlagkörper 39 entfernt
und die Drehstrommotoren 3, 4 beginnen in gleicher Drehrichtung (Rechtslauf) jeweils
mit der gleichen Drehzahl von n = 1400 U/Min zu drehen. Dadurch wird der Anschlagkörper
39 in seine andere Schwenkendlaqe gedreht, wodurch die Axialnocken 29 nicht mehr
aufeinander aufstehen, sondern in zwischen den auf der Gegenseite angebrachten Axialnocken
vorhandene Zwischenräume eingreifen. Hierdurch wird der Verriegelungsteil 34 durch
die Schraubenfedern 3.3 von dem Zwischenring 36 und dem Kopfteil 37 entfernt und
die Axialverzahnung 35 wird gelöst. Beide Drehstrommotoren werden dann kurz angehalten.
Während des Stillstandes der Drehstrommotoren wird der Indexierriegel 61 aus dem
äußeren Kopfteil 62 entfernt, so daß sich der Werkzeugkopf 28 gegenüber dem Gehäuse
1 mit einer Drehzahl von n = 28 Min drehen kann. Darauf beginnen die Drehstrommotoren
in der vorherigen Drehrichtung und Drehzahl wieder anzulaufen. Kurz bevor der Werkzeugkopf
28 die gewünschte Drehlage erreicht hat, wird der Drehstrommotor 4 in umgekehrte
Drehrichtung (Linkslauf) geschaltet, wodurch die Drehzahl des Werkzeugkopfes 28
auf eine Drehzahl von n = 5,4 U/Min beträchtlich verringert und dessen Schwungmasse
und die Schwungmasse der darauf befestigten Körper sanft abgebremst wird.
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Zugleich wird der Indexierriegel 61 betätigt und der Werkzeugkopf
28 wird gegenüber dem Gehäuse 1 in einer Vorindexierlage festgelegt. Anschließend
werden die beiden Drehstrommotoren 3, 4 stillgesetzt. Zum Festlegen der Drehlage
des Werkzeugkopfes 28 werden beide Drehstrommotoren in Gegendrehrichtung (Linkslauf)
angetrieben, wodurch der Anschlagkörper 39 in seine Ausgangslage zurückgedreht und
in dieser Lage mittels des Sperriegels 45 verriegelt wird. In dieser Ausgangslage
greifen
die Zähne der einander gegenüberliegenden Axialverzahnungen 35 wieder ineinander
und die einander gegenüberliegenden Axialnocken 29 stehen wieder stirnseitig aufeinander
(Fig.
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3). Der Verriegelungsring 26 wird in Achsrichtung unter der Wirkung
der Tellerfedern 54 bewegt. Ausgehend von Fig. 3, wo die Stirnseiten 32 der Axialnocken
29 aufeinander stehend dargestellt sind, werden diese so bewegt, daß anschließend
die flachen Flanken 33 und daraufhin die steilen Flanken 30 aneinander anliegen,
bis die Axialnocken 29 der einen Seite in Ausnehmungen zwischen den Axialnocken
der anderen Seite eingreifen. In Gegenrichtung ist die Folge des gegenseitigen Anliegens
umgekehrt.
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Wie aus Fig. 4 ersichtlich, kann der Drehstrommotor 4 durch zwei auf
der Achse der Antriebswelle 5 des Drehstrommotors 3 angeordnete Kupplungen 72, 74
ersetzt werden, wovon eine Kupplung 72 auf ein Zahnrad 73 wirkt, das mit dem Zahnrad
12 kämmt, wogegen die andere Kupplung 74 mit einem Zahnrad 75 zusammenwirkt, das
mit einem die Drehrichtung umkehrbaren Zahnrad 76 kämmt, welches seinerseits in
drehfester Verbindung mit einem Zahnrad 17 steht, das auf der gleichen Welle wie
das Zahnrad t2 sitzt. Im übrigen ist das Planetengetriebe gleich ausgebildet. Je
nachdem, welche der beiden Kupplungen 72, 74 geschaltet ist, werden die Zahnräder
12, 17 in der einen oder anderen Drehrichtung angetrieben.