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Revolverkopf-Werkzeugaufnahme mit mehreren Schaltstellungen
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für Werkzeugmaschinen, insbesondere für Drehbänke Diese Erfindung
bezieht sich auf eine Revolverkopf-Werkzeugaufnahme mit mehreren Schaltstellungen
für Werkzeugmaschinen, insbesondere für Drehbänke.
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Revolverköpfe dieser Art besitzen einen Werkzeugaufnahmekörper, der
drehbar an einem auf der Werkzeugmaschine befestigten Grundkörper angebracht und
nacheinander in vorbestimmte Winkelstellungen fahrbar ist, 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 Revolverköpfen dieser Art die Werkzeuge mit
einer größeren Steifigkeit befestigt werden, um
Schrupparbeiten
ohne Schwingungen ausführen 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 den bekannten und
derzeit im Gebrauch befindlichen Revolverköpfen erfüllt (DE-OS 30 25 863 und 31
11 569).
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Diese bekannten Revolverköpfe weisen jedoch einen Nachteil auf, der
ihre Verwendung einschränkt und der darin besteht, daß die Werkzeugaufnahme sich
nur in einer Drehrichtung bewegt, z.B. im can enuhr zci gcrsinn . Dies führt dazu,
daß dann, wenn an dem zu bearbeitenden Werkstück ein Werkzeug in Angriff kommen
soll, das dem Werkzeug, welches 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 WtXrkzeugaufnahme erforderlichen
Zeit aus, bzw. in einer Verlängerung der Totzeiten und somit in einer unvermeidlichen
und unerwünschten Verlängerung der Gesamtbearbeitungszeit.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Revolverkopf
zu verwirklichen, der den vorgenannten Erfordernissen nach Steifigkeit und Genauigkeit
genügt, aber gleichzeitig den soeben angeführten Nachteil der bekannten Technik
vermeidet.
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Die Aufgabe wird von einem Revolverkopf der genannten Art gelöst,
der durch eine Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet ist:
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ein Grundkörper, - eine Werkzeugaufnahme, die drehbar am Grundkörper montiert und
längs ihrer Drehachse axial verschiebbar ist zwischen einer ersten Stellung, in
der sie durch die Einwirkung federnder Mittel und über eine Kupplung mit dem Grundkörper
verbunden ist, und einer zweiten Stellung, in der sie vom Grundkörper getrennt ist,
- ein Antriebsorgan, das drehbar am Grundkörper montiert ist, sich koaxial durch
die Werkzeugaufnahme erstreckt und von einem Antrieb mit wahlweiser Drehrichtung
in beiden Richtungen in Drehung versetzt wird, - eine im wesentlichen V-förmige
Nut, die seitlich im An triebsorgan eingearbeitet ist, - ein an der Werkzeugaufnahme
vorstehender Führungsbolzen, der in der Nut geführt ist, so daß die Werkzeugaufnahme
bei einer Drehung des Antriebsorgans in beiden Richtungen von der ersten in die
zweite Stellung axial verschoben und dann zur Drehung in beiden Richtungen mitgenommen
wird, - sowie einen Stellbolzen, der im Grundkörper axial bewegbar angeordnet ist
und durch die Einwirkung geeigneter Betätigungsmittel zur Werkzeugaufnahme hin und
davon weg bewegt werden kann, um in einer Vielzahl aufeinanderfolgender Aussparungen,
die in die Werkzeugaufnahme eingearbeitet sind, einzurasten und auszurasten.
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Vorzugsweise hat der Stellbolzen eine Bewegungsrichtung, die mit der
Richtung übereinstimmt, in der die Werkzeugaufnahme axial verschiebbar ist, wobei
dieser Stellbolzen in zurückgezogenem Zustand einen positiven axialen Anschlag für
die Werkzeugaufnahme darstellt, wenn diese sich in ihrer zweiten Stellung befindet
und die Aussparungen gegenüber dem Stellbolzen versetzt sind.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Revolverkopf-Werkzeugaufnahme entsprechend
der Erfindung crgc?bcn sich aus naclifolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispieles,
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 Revolverkopfs nach Fig. 1 in verschiedenen Funktionsphasen
des Revolverkopfs, Fig. 5, 6 und 7 eine weitere Einzelheit des Revolverkopfs nach
Fig.
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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.
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Am Grundkörper 2 ist eine Werkzeugaufnahme 4 montiert, die in konventioneller
Weise mit Sitzen 4a für die Aufnahme entsprechender, nicht dargestellter Werkzeuge
versehen ist. Die Werkzeugaufnahme 4 ist drehbar angeordnet um eine vertikale Achse
Z-Z und ist axial verschiebbar entlang dieser Drehachse aus einer ersten Stellung,
in der sie unter Einwirkung federnder Mittel 5 und über eine Stirnkupplung 6. mit
dem Grundkörper 2 verbunden ist, in eine zweite Stellung, in der sie von dem Grundkörper
2 getrennt ist.
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Die Kupplung 6 wird von zwei sich gegenüberliegenden Zahnkränzen 7
und 8 gebildet, die jeweils an der Werkzeugaufnahme 4 und am Grundkörper 2 befestigt
sind. Zwischen dem Grundkörper 2 und der Werkzeugaufnahme 4 ist eine Abdichtung
24 vorgesehen, um das Eindringen von Wasser, von Spänen und Staub in das Innere
des Revolverkopfes 1 zu verhindern.
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Der Revolverkopf 1 umfaßt ein Antriebsorgan 9, das drehbar im Grundkörper
2 mittels Radiallager 10 und 11 und der gegenüberliegenden Axialdrucklager 12 und
13 montiert ist. Das Antriebsorgan 9 wird in beiden Drehrichtungen von motorischen
Mitteln, bestehend aus einem Getriebemotor 14, angetrieben, wobei der Motor je nach
Bedarf in beiden Richtungen drehen kann. Das Antriebsorgan 9 ist mit einer ringförmigen
Schulter 15 versehen, gegen welche sich die vorgenannten federnden Mittel 5 über
einen wälzgelagerten Druckring 16 abstützen.
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Das Antriebsorgan 9 ist seitlich mit einer V-förmigen Nut 17 versehen,
bei welcher die Schenkel 17a und 17b (Fig. 5 bis 7) der V-Form einen zur Horizontalen
vorbestimmten Neigungswinkel ;< haben. Die Werkzeugaufnahme 4 ist ferner mit
einem vorstehenden Führungsbolzen 18 versehen, der in der Nut 17 geführt ist. Vorzugsweise
wird der Winkel R genügend klein gewählt, so daß die Kraft der federnden Mittel
5 keine Querkraftkomponente auf das Antriebsorgan ergeben, die größer ist, als die
Reibungskraft des Antriebsorgans selbst.
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Der Revolverkopf 1 umfaßt weiterhin einen Stellbolzen 19, der im Grundkörper
2 axial beweglich in Richtung Z-Z gelagert und unter Einwirkung geeigneter Betätigungsmittel
20 zur Werkzeugaufnahme 4 hin und weg davon bewegbar ist. Der Stellbolzen 19 kann
in eine Vielzahl von Aussparungen 21, die an der Unterseite 4b der Werkzeugaufnahme
4 ihrer Zahl nach entsprechend der Anzahl der Winkelstellungen des Revolverkopfes
1 eingearbeitet sind, einrasten. Die Betätigungsmittel 20 bestehen
aus
einer Feder 22, die zwischen dem Grundkörper 2 und einer Schulter 19a am Stellbolzen
19 angeordnet ist, um den Stellbolzen 19 zur Werkzeugaufnahme 4 hin zu verschieben,
sowie aus einem Elektromagneten 23, der auf den Stellbolzen 19 einwirkt, um diesen
gegen die Kraft der Feder 22 zurückzuziehen. Wenn die Werkzeugaufnahme 4 sich in
ihrer zweiten axialen Stellung befindet, so ergibt sich zwischen ihrer Unterseite
4b und der Oberseite 19a des Stellbolzens 19 ein festgelegter begrenzter Spalt,
der mit h gekennzeichnet ist (Fig. 10).
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Nachstehend wird nun die Funktion des Revolverkopfs 1 entsprechend
der Erfindung unter Bezugnahme auf eine in den Fig.
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1, 2, 5 und 8 dargestellte Ausgangsstellung beschrieben, in welcher
der Revolverkopf soeben mit einem Werkzeug eine Be-Bearbeitung beelldet hat und
ein weiteres Werkzeug am Werkstück in Eingriff gebracht werden soll.
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Die Werkzeugaufnahme 4 befindet sich in dieser Ausgangsstellung in
einer festgelegten Winkelstellung und axial in ihrer ersten Stellung. Die Zahnkränze
7 und 8, die die Kupplung bilden, sind im Eingriff (siehe Fig. 2); der Führungsbolzen
18 befindet sich am Scheitelpunkt der V-förmigen Nut 17 (siehe Fig. 5), und der
Stellbolzen 19 ist unter Einwirkung der Feder 22 mit einer Aussparung 21 im Eingriff
(siehe Fig. 8).
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Um die Werkzeugaufnahme 4 in eine neue gewünschte Winkelstellung zu
bringen, wird der Elektromagnet 23 erregt, so daß der Stellbolzen 19 (siehe Fig.
9) zurückgezogen und der Motor der Getriebeeinheit 14 in Drehung versetzt wird in
einer solchen 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 9 dreht sich in derselben Richtung,
und die Nut 17 (siehe Fig. 6) verschiebt sich folglich in
Richtung
des Pfeiles F, wodurch die Werkzeugaufnahme 4 in Richtung der Achse Z-Z und in Richtung
des Pfeiles G angehoben wird. Die Werkzeugaufnahme 4 wird dadurch vom Grundkörper
2 gelöst (siehe Fig. 3); gleichzeitig (siehe Fig. 9) löst sich die Aussparung 21
vom Stellbolzen 19.
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Sobald das Antriebsorgan 9 eine Drehung entsprechend der Länge des
ansteigenden Schenkels 17a der V-förmigen Nut ausgeführt hat, schlägt der Führungsbolzen
18 am Ende 17c des Schenkels 17a der Nut 17 an. In diesem Augenblick beendet die
Werkzeugaufnahme 4 ihre axiale Bewegung in Richtung des Pfeiles G und hat damit
ihre zweite Stellung erreicht.
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Bei Weiterdrehung nimmt das Antriebsorgan 9 in seiner Drehbewegung
in Richtung des Pfeiles H die Werkzeugaufnahme 4 mit, bis die Werkzeugaufnahme selbst
ihre neue gewünschte Winkelstellung erreicht hat.
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Falls die Werkzeugaufnahme während dieser Drehung einem störenden
äußeren Drehmoment ausgesetzt werden sollte, das zu einem überdrehen des Antriebsorgans
9 führt, wird gleichzeitig mit dem überdrehen die Werkzeugaufnahme 4 durch den Eingriff
des Führungsbolzens 18 in die Nut 17 aus ihrer zweiten Stellung in die erste verschoben,
wodurch das vorgenannte minimale Spiel h aufgehoben wird. Jede überdrehung der Werkzeugaufnahme
4 gegenüber dem Antriebsorgan 9 wird somit praktisch vom Stellbolzen 19 verhindert,
der in seiner zurückgezogenen Position einen positiven Anschlag für die Werkzeugaufnahme
4 darstellt, wenn diese sich in ihrer zweiten Stellung befindet.
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Sobald die neue Winkelstellung erreicht ist, wird der Motor der Getriebeeinheit
14 stillgesetzt und der Elektromagnet 23 stromlos. Hierdurch rastet der Stellbolzen
19 unter Einwirkung der Feder 22 in der der neuen Stellung entsprechenden Aussparung
21 ein. In diesem Augenblick wird der Motor der
Getriebeeinheit
14 veranlaßt, sich in entgegengesetzter Richtung um einen Winkelbetrag zu drehen,
der der Länge des geneigten Schenkels der Nut 17 entspricht. Damit geht die Werkzeugaufnahme
unter Einwirkung der federnden Mittel 5 aus ihrer zweiten axialen Stellung in die
erste axiale Stellung über, kommt mit dem Grundkörper 2 in Eingriff und ist für
eine nachfolgende Bearbeitung bereit.
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In durchaus analoger Weise wird die Drehung der Werkzeugaufnahme 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 hauptsächliche Vorteil des Revolverkopfes entsprechend dieser
Erfindung besteht darin, daß dieser es ermöglicht, die Totzeiten auf ein Minimum
zu reduzieren, wodurch auch die Gesamtzeiten der Bearbeitung reduziert werden. In
der Tat erlaubt der Vorzug der Werkzeugaufnahme nämlich eine Drehung in beiden Richtungen
ausführen zu können, immer den kürzesten Weg zu nehmen beim Übergang von einer Winkelstellung
in die nachfolgende gewünschte Winkelstellung.
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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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Ein weiterer Vorteil des Revolverkopfes entsprechend der Erfindung
ist in der Einfachheit der Konstruktion begründet, was sich durch eine Verbesserung
der Zuverlässigkeit, der Haltbarkeit und der Sicherheit der Funktion auswirkt.
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