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Revolverkopf-Werkzeugaufnahme mit mehreren Schaltstellungen
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für Werkzeugmaschinen, insbesondere für Drehbänke Die Erfindung bezieht
sich auf eine Revolverkopf-Werkzeugaufnahme mit mehreren Schaltstellungen für Werkzeugmaschinen,
insbesondere für Drehbänke.
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Revolverkopf-Werkzeugaufnahmen dieser Art besitzen einen Werkzeugaufnahmekörper,
der drehbar an einem auf der Werkzeugmaschine befestigten Grundkörper angebracht
ist, um nacheinander in vorbestimmte Winkelstellungen zu fahren und um so die Werkzeuge,
die für die Ausführung der gewünschten verschiedenartigen Bearbeitungen erforderlich
sind, mit dem zu bearbeitenden Werkstück in Eingriff zu bringen.
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Bekanntlich müssen bei den Revolverkopf-Werkzeugaufnahmen dieser Art
die Werkzeuge mit einer größeren Steifigkeit bebefestigt
werden,
um Schrupparbeiten ohne Schwingungen ausführsn zu können, und sie müssen daneben
mit größerer Genauigkeit positioniert werden, um die gewünschten engen Maßtoleranzen
während des Schlichtens zu erreichen. Diese Bedingungen werden in ausreichendem
Maße von bekannten und derzeit im Gebrauch befindlichen Revolverköpfen erfüllt (DE-OS
30 25 863 und 31 11 569).
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Diese Revolverköpfe weisen jedoch einen Nachteil auf, der ihre Verwendung
einschränkt, und der darin besteht, daß bei diesen Revolverköpfen die Werkzeugaufnahme
sich nur in einer Drehrichtung bewegt, zum Beispiel im Gegenuhrzeigersinn.
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Dies führt dazu, daß, sobald an dem zu bearbeitenden Werkstück ein
Werkzeug in Angriff kommen soll, das dem Werkzeug, weE1ches gerade eine Bearbeitung
beendet hat, mit begrenztem Winkelabstand vorausgeht, die Werkzeugaufnahme nutzlos
eine Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn ausführt, die fast einer kompletten Drehung
gleichkommt, anstatt eine Drehbewegung um den begrenzten Winkelabstand nach vorn
auszuführen.
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Sobald ein solcher Umstand auftritt, wirkt er sich offensichtlich
in einer nutzlosen Verlängerung der für die Drehung der Werkzeugaufnahme erforderlichen
Zeit aus bzw. in einer Verlängerung der Totzeiten und somit in einer unvermeidlichen
und unerwünschten Verlängerung der Gesamtbearbeitungszeit; I.in weiterer Nacllteil
der oben angeführten bekannten Revolverköpfe ist darin zu sehen, daß die gesamte
Werkzeugaufnahme ent]ang ihrer Drehachse axial verschiebbar ist, und zwar um
einen festgelegten Betrag, der für das Einrasten und Ausrasten einer zwischen der
Werkzeugäufnahme und dem Grundkörper vorgesehenen Stirnzahnkupplung zum Positionieren
erforderlich ist. Nun bringt eine solche Verschiebemöglichkeit eine Reihe konstruktiver
und funktioneller Nachteile mit sich; z.B. wird ein entsprechender freier Raum im
Innern des Revolverkopfs benötigt und folglich auch ein grßerer Platzbedarf
für
den Betrieb; daneben wird alternativ in den Revolverkopf Luft angesaugt und ausgestoßen,
was das Eindringen von Wasser, Spänen und Staub in das Innere des Revolverkopfes
erleichtert.
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Es ist die Aufgabe dieser Erfindung, eine Revolverkopf-Werkzeugaufnahme
zu verwirklichen, die den vorgenannten Erfordernissen nach Steifigkeit und Genauigkeit
genügt, gleichzeitig aber die soeben angeführten Nachteile der bekannten Technik
überwindet. Diese Aufgabe wird durch einen Revolverkopf der genannten Art gelöst,
der durch eine Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet ist: - ein Grundkörper,
- eine Werkzeugaufnahme, die drehbar am Grundkörper befestigt ist, - ein Kolben
mit einem aktiven keilförmigen Ende, der in der Werkzeugaufnahme verschiebbar angeordnet
ist zwischen einer ersten Stellung, in der er mit seinem aktiven, keilförmigen Ende
unter Einwirkung federnder Mittel nacheinander mit einer Vielzahl entsprechender
keilförmig angesenkter und in einer Fläche des Grundkörpers eingearbeiteter Sitze
im Eingriff ist und einer zweiten Stellung, in der er ausgerastet ist, - ein Antriebsorgan,
das koaxial mit der We.rkzeugaufnahme drehbar am Grundkörper befestigt ist und durch
einen Antriebsmotor mit wahlweiser Drehrichtung in eine Dr.ehbewegung in beiden
Richtungen versetzt werden kann, - eine im wesentlichen V-förmige Nut, die seitlich
im Antriebsorgan eingearbeitet ist, - ein am Kolben vorstehender Führungsbolzen,
der in der Nut geführt ist, so daß der Kolben sich bei einer Drehung des Antriebsorgans
in beiden Richtungen von einem der keilförmig angesenkten Sitze löst und dann seitlich
in beiden Richtungen mitgenommen wird, wobei er seinerseits die Werkzeugaufnahme
zu einer Drehung in beiden Richtungen mitnimmt,
- sowie ein Stellbolzen,
der im Grundkörper verschiebbar angeordnet ist und durch die Wirkung geeigneter
Betätigungsmittel zur Werkzeugaufnahme hin und weg davon bewegt werden kann, um
nacheinander in eine Vielzahl von Aussparungen, die in die Werkzeugaufnahme eingearbeitet
sind, einzurasten.
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Vorzugsweise ist die Werkzeugaufnahme mit einem keilförmig angesenkten
Sitz versehen, der dem Kolben gegenüberliegend angeordnet ist, wobei der Kolben
mit. seinem aktiven keilförmigen Ende gleichzeitig in dem keilförmigen Sitz der
Werkzeugaufnahme einrastet und in einen der keilförmigen Sitze, die in den Grundkörper
eingearbeitet sind.
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Weitere Merkmale und Vorteile des Revolverkopfes entsprechend der
Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels,
das in den Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt durch
einen Revolverkopf entsprechend der Erfindung, Fig. 2, 3 und 4 schematische Ansichten
einer Einzelheit des Revolverkopfes nach Fig. 1 in verschiedenen Funktionsphasen
des Revolverkopfes, Fig. 5, 6 und 7 eine weitere Einzelheit des Revolverkopfs nach
Fig. 1 in verschiedenen Funktionsphasen des Revolverkopfs und Fig. 8, 9 und 10 noch
eine weitere Einzelheit des Revolverkopfs nach Fig. 1 in verschiedenen Funktionsphasen
des Revolverkopfs.
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Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ist mit 1 global
ein
Revolverkopf entsprechend der Erfindung gekennzeichnet, welcher einen Grundkörper
2 besitzt, der mit einer Seitenfläche 2a an einer senkrechten Fläche 3a eines Elements
3 einer nicht dargestellten, da konventionellen Werkzeugmaschine befestigt ist.
Am Grundkörper 2 ist eine Werkzeugaufnahme 4 montiert, die in bekannter Weise mit
Sitzen 4a für die Aufnahme entsprechender, nicht dargestellter Werkzeuge versehen
ist. Die Werkzeugaufnahme 4 ist drehbar um eine senkrechte Achse Z-Z angeordnet
und wird axial von gegenüberliegenden Drucklagern 5 und 6 gehalten.
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zwischen dem Grundkörper 2 und der Werkzeugaufnahme 4 ist eine Dichtung
7 vorgesehen, um das Eindringen von Wasser, Spänen und Staub in das Innere des Revolverkopfs
1 zu verhindern. Der Revolverkopf 1 besitzt einen in Richtung Z-Z beweglichen und
mit einem aktiven keilförmigen Ende 8a versehenen Kolben 8, der verschiebbar in
einer Gleitführung 9 in der Werkzeugaufnahme 4 angeordnet ist. Der Kolben 8 ist
beweglich angeordnet und kann eine erste Stellung einnehmen, in der er mit seinem
aktiven Ende 8a unter Einwirkung federnder Mittel 10 nacheinander im Eingriff ist
mit einer Vielzahl entsprechender kegelförmig angesenkter Sitze 11, die in einer
oberen Fläche 2b des Grundkörpers 2 eingearbeitet und in ihrer Anzahl gleich sind
der Zahl der Winkelstellungen des Revolverkopfs 1. In einer zweiten Stellung ist
der Kolben 8 ausgerastet und sein aktives Ende 8a ist um einen festgelegten begrenzten
Betrag, der mit h (Fig. 4) bezeichnet ist, von der Fläche 2b abgehoben.
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Die Werkzeugaufnahme 4 ist mit einem kegeligen Sitz 4b versehen, der
dem Kolben 8 gegenüberliegt. Wenn der Kolben 8 in seiner ersten Stellung ist, ist
er mit seinem aktiven Ende 8a mit dem kegeligen Sitz 4b im Eingriff und gleichzeitig
auch mit einem der kegeligen Sitze 11.
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Der Revolverkopf 1 umfaßt weiterhin ein Antriebsorgan 12, welches
drehbar um die Achse des Crundkörpers 2 und de@
W'kzeu<jaufnahme
4 gelagert ist, jeweils aufgenommen von Radiallagern 13 und 14 und axial von gegenüberliegenden
Drucklagern 15 und 16 zwischen dem Grundkörper 2 und der Werkzeugaufnahme 4. Das
Antriebsorgan 12 wird in beiden Drehrichtungen von einem Antriebsmotor betätigt,
der aus einem Getriebemotor 17 besteht und der je nach Bedarf in beiden Richtungen
drehen kann. Das Antriebsorgan 12 ist seitlich mit einer Nut 18 in V-Form versehen,
bei welcher die Schenkel 18a und 18b der V-Form einen zur Horizontalen festgelegten
Neigungswinkel cA haben. Der Kolben 8 ist mit einem vorstehenden Führungszapfen
19 versehen, der in der Nut 18 geführt ist. Vorzugsweise wird der Winkel cC genügend
klein gewählt, so daß die Kraft der federnden Mittel 10 keine Querkraftkomponente
auf das Antriebsorgan ergeben, die größer ist, als die Reibungskraft des Antriebsorgans
selbst.
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Der Revolverkopf 1 besitzt weiterhin einen Stellbolzen 20, der zurückziehbar
im Grundkörper 2 montiert ist, und unter Einwirkung geeigneter Betätigungsmittel
21 zur Werkzeugaufnahme 4 hin und davon weg bewegt werden kann, um in einer Vielzahl
von Aussparungen 22 einzurasten, die in der Werkzeugaufnahme 4 in einer Anzahl eingearbeitet
sind, die der Zahl der Winkelstellungen des Revolverkopfs 1 entspricht.
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Diese Betätigungsmittel 21 bestehen aus einer Feder 23, die zwischen
dem Grundkörper 2 und einer Schulter 20a am Stellbolzen 20 angeordnet ist, um den
Stellbolzen 20 zur Werkzeugaufnahme 4 hin zu verschieben, sowie aus einem Elektromagneten
24, der auf den Stellbolzen 20 einwirkt, um diesen gegen die Kraft der Feder 23
zurückzuziehen.
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Nachstehend wird nun die Funktion des Revolverkopfs 1 entsprechend
der Erfindung unter Bezugnahme auf eine in den Fig. 1, 2, 5 und 8 dargestellte Ausgangsstellung
beschrieben, in welcher der Revolverkopf soeben mit einem Werkzeug eine Bearbeitung
beendet hat und ein anderes Werkzeug am Werkstück zum Eingriff gebracht werden soll.
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Insbesondere befindet sich in dieser Ausgangsstellung die Werkzeugaufnahme
4 in einer bestimmten Winkelstellung. Der Kolben 8 befindet sich in seiner ersten
Stellung in gleichzeitigem Eingriff mit einem der kegelig angesenkten Sitze 11 (siehe
Fig. 2) und mit Sitz 4b. Der Führungszapfen 19.
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befindet sich am Scheitelpunkt der V-förmigen Nut 18 (siehe Fig. 5),
und der Stellbolzen 20 ist unter Einwirkung der Feder 23 mit einer Aussparung 22
im Eingriff (siehe Fig. 8).
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Um die Werkzeugaufnahme 4 in eine neue gewünschte Winkelstellung zu
bringen, wird der Elektromagnet 24 erregt, somit der Stellbolzen 20 (siehe Fig.
9) aus der Aussparung 22 zurückgezogen und der Motor der Getriebeeinheit 17 in Drehung
versetzt in einer solchen vorgewählten Richtung, daß die Winkelverschiebung, die
die Werkzeugaufnahme 4 zur Erreichung der neuen gewünschten Stellung ausführen muß,
die kürzest mögliche ist, z.B. im Gegenuhrzeigersinn. Das Antriebsorgan 12 dreht
sich in derselben Richtung, und die Nut 18 (siehe Fig. 6) verschiebt sich folglich
in Richtung des Pfeiles F, wodurch eine Abhebung des. Kolbens 8 in Richtung der
Achse Z-Z und des Pfeiles G stattfindet. Der Kolben 8 (Fig. 3) wird somit von den
kegeligen Sitzen 11 und 4a abgehoben.
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Sobald das Antriebsorgan 12 eine Drehung entsprechend der Länge des
ansteigenden Schenkels 18ad der V-förmigen Nut 1-8 ausgeführt hat, schlägt der Führungszapfen
19 am Ende 18c des Schenkels 18a der Nut 18 an. In diesem Augenblick beendet der
Kolben 8 seine axiale Bewegung in Richtung des Pfeiles G, und hat damit seine zweite
Stellung erreicht. Bei Weiterdrehung nimmt das Antriebsorgan 12 in seiner Drehbewegung
in Richtung des Pfeiles H den Kolben 8 seitlich mit, und damit auch die Werkzeugaufnahme
4 bis die Werkzeugaufnahme 4 selbst ihre neue gewünschte Winkelstellung erreicht
hat.
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Falls die Werkzeugaufnahme 4 während dieser Drehung einem störenden
äußeren Drehmoment ausgesetzt werden sollte, das
zu einem Überdrehen
des Antriebsorgans 12 führt, wird gleichzeitig mit dem Uberdrehen der Werkzedgaufnahme
4 der Kolben 8 durch den Eingriff des Führungszapfens 19 in die Nut 18 aus seiner
zweiten Stellung in die erste verschoben, wodurch der vorher erwähnte begrenzte
Abstandsbetrag h aufgehoben wird. Jedes Überdrehen der Werkzeugaufnahme 4 gegenüber
dem Antriebsorgan 12 wird somit praktisch vom Kolben 8 verhindert.
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Sobald die Werkzeugaufnahme 4 die neue gewünschte Winkelstellung erreicht
hat, wird der Motor der Getriebeeinheit 17 stillgesetzt und der Elektromagnet 24
stromlos. Hierdurch rastet der Stellbolzen 20 unter Einwirkung der Feder 23 in der
der neuen Stellung entsprechenden Aussparung 22 ein. In diesem Augenblick wird der
Motor der Getriebeeinheit 17 veranlaßt, sich in entgegengesetzter.Richtung zu drehen,
und zwar um einen Winkelbetrag, der der Länge des geneigten Astes 18a der Nut 18
entspricht. Damit geht der Kolben 8 unter Einwirkung der federnden Mittel 10 aus
seiner zweiten Stellung in die erste Stellung über, in der er gleichzeitig in einem
kegeligen Sitz 11 und dem kegeligen-Sitz 4a einrastet, wodurch die Werkzeugaufnahme
4 in der neuen Winkelstellung genau positioniert und für eine nachfolgende Bearbeitung
bereit ist.
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In analoger Weise wird die Drehung der Werkzeugaufnahme 4 aus dieser
letzten beschriebenen Stellung in irgendeine andere Stellung, sowohl im Uhrzeigersinn,
wie auch im Gegenuhrzeigersinn, je nach den unterschiedlichen Erfordernissen der
Bearbeitung, erreicht.
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Der Revolverkopf entsprechend der Erfindung hat den Vorteil, die Totzeiten
auf ein Minimum zu reduzieren, wodurch auch die Gesamtzeiten der Bearbeitung reduziert
werden. Die Werkzeugaufnahme kann nämlich eine Drehung in beiden Richtungen ausführen,
so daß immer der kürzeste Weg genommen wird beim übergang von einer Stellung in
eine nachfolgende gewünschte Stellung.
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Ein weiterer Vorteil des Revolverkopfes entsprechend cler Erfindung.
ergibt sich aus dem geringeren Platzbedarf auf der Werkzeugmaschine und aus der
verbesserten Dichtheit gegen das Eindringen von Wasser, Staub und Spänen in das
Innere.
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Ein weiterer Vorteil des Revolverkopfes entsprechend der erfindung
besteht darin, daß der Revolverkopf während der Drehung von einer Stellung in eine
andere ohne überdrehen eventuelle von außen einwirkende störende Drehmomente aufnehmen
kann.
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Der Revolverkopf entsprechend dieser Erfindung ist außerde konstruktiv
einfach und funktionell zuverlässig.