DE4324302A1 - Revolverkopfschaltvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Revolverkopfschaltvorrich­ tung für eine vollständig numerisch gesteuerte Drehmaschine und insbesondere eine Werkzeugrevolverkopfschaltvorrichtung mit einer Kupplungseinheit, die drei Stirnräder aufweist, die von einer zylindrischen Kurvenscheibe in Verbindung mit einer Kombination einer konjugierten Kurvenscheibe und einer Schaltscheibe ohne Unterstützung durch einen hydraulischen Zylinder oder eine Magnetbremse betätigt werden.

Unter den herkömmlichen numerisch gesteuerten Drehma­ schinen gibt es eine numerisch gesteuerte Revolverkopfdreh­ maschine, die eine Werkzeugrevolverkopfschaltvorrichtung aufweist, die durch hydraulische Zylinder betätigt wird, um den Werkzeugrevolverkopf zum Wechseln und Positionieren des von einer Steuereinheit gewählten Werkzeuges zu schalten. Da die meisten für eine numerisch gesteuerte Revolverkopfdreh­ maschine geeigneten hydraulischen Zylinder relativ platzrau­ bend sind, werden die hydraulisch betätigten Werkzeugrevol­ verkopfschaltvorrichtungen im allgemeinen nach der Spezifi­ kation der Hersteller der Drehmaschine gebaut, wobei die Betriebs- oder Arbeitsgeschwindigkeit relativ niedrig ist. In den meisten Fällen dauert es zwei Sekunden, um einen Zyklus eines Werkzeugwechsels abzuschließen.

Es gibt eine andere numerisch gesteuerte Drehmaschine mit einer Werkzeugrevolverkopfschaltvorrichtung, die von Solenoideinheiten und Magnetbremsen betätigt wird. Bei einer derartigen Werkzeugrevolverkopfschaltvorrichtung wird ein Positionierstift (oder werden Positionierstifte) zusätzlich zu den Magnetbremsen dazu benutzt, die Genauigkeit des Schaltvorgangs sicherzustellen, so daß die Vorrichtung Stöße und Geräusche bei jedem Schaltvorgang erzeugt. Der Positio­ nierstift, der unvermeidlich fortlaufend Stößen ausgesetzt ist, bricht darüber hinaus sehr leicht, so daß häufige Repa­ raturen erforderlich sind.

Um die oben erwähnten Schwierigkeiten bei herkömmlichen Werkzeugrevolverkopfschaltvorrichtungen zu beseitigen, wurde eine Werkzeugrevolverkopfschaltvorrichtung vom sog. Rollen­ laufwerkstyp entwickelt, die eine Kurvenscheibe mit spiral­ förmiger Stirnfläche verwendet. Eine derartige Werkzeugre­ volverkopfschaltvorrichtung weist eine Kupplungseinrichtung auf, die ein erstes Stirnrad, das fest an einer Schaltwelle angebracht ist, deren eines Ende zu einem Schaltkopf ausge­ bildet ist, an dem die Werkzeuge angebracht werden, und ein zweites Stirnrad enthält, das fest an einem ortsfesten Ge­ häuse zur Ineingriffnahme mit dem ersten Stirnrad angebracht ist. Die Schaltwelle wird von einer Kurvenscheibeneinrich­ tung betätigt, die von einer Eingangswelle angetrieben wird, um die Schaltwelle in eine Richtung gleitend zu verschieben, damit das erste Stirnrad vom zweiten Stirnrad gelöst wird, und in die entgegengesetzte Richtung zu verschieben, damit das erste Stirnrad mit dem zweiten Stirnrad in Eingriff kommt, was in einer bestimmten zeitlichen Abfolge erfolgt. Wenn das erste Stirnrad vom zweiten Stirnrad gelöst ist, dann wird die Schaltwelle durch Schaltrollen gedreht, die an der Schaltwelle angebracht sind, wobei die Schaltrollen von einer Kurvenscheibe mit spiralförmiger Stirnfläche angetrie­ ben werden, die fest an derselben Eingangswelle angebracht ist.

Wie es in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt ist, weist die oben erwähnte Revolverkopfschaltvorrichtung vom Rollen­ laufwerkstyp eine Eingangswelle, die von einem Motor 8 ange­ trieben wird, eine erste Kurvenscheibe 9 und eine zweite Kurvenscheibe 6, die fest an der Eingangswelle angebracht sind, eine Ausgangswelle mit einem Schaltkopf, der fest an einem Ende der Ausgangswelle angebracht ist, einen Druckring 14, der fest an der Ausgangswelle angebracht ist, einen Schaltflansch 15, der in einem Stück mit der Ausgangswelle ausgebildet ist, und mehrere Rollen auf, die um den Außen­ umfang des Schaltflansches 15 herum angeordnet sind.

Ein Hebel 10 ist so vorgesehen, daß er von der ersten Kurvenscheibe 9 angetrieben wird, um den Druckring 14 zu betätigen, so daß der Druckring 14 dazu gebracht wird, sich in axialer Richtung zu bewegen, während sich die erste Kur­ venscheibe 9 dreht.

Mehrere Rollen 7 werden durch die zweite Kurvenscheibe 6 so angetrieben, daß sich der Schaltflansch 15 um einen bestimmten Winkel dreht, während die zweite Kurvenscheibe 6 eine vollständige Umdrehung ausführt.

Eine Kupplungseinrichtung enthält ein erstes Stirnrad, das fest am Schaltkopf angebracht ist, und ein zweites Stirnrad, das fest an einem Gehäuse angebracht ist, das dazu vorgesehen ist, eine Drehung der Ausgangswelle oder ein Sperren der Ausgangswelle an ihrer Stelle bezüglich des Gehäuses zu ermöglichen.

Während des Betriebes wird die Ausgangswelle axial nach vorne bewegt, um das erste Stirnrad und das zweite Stirnrad der Kupplungseinrichtung zu lösen, während sich das erste Kurvenscheibenelement 9 dreht, damit das Hebelelement 10 arbeitet und folglich der Druckring 14 sich in einen be­ stimmten Periodensektor eines Schaltzyklus bewegt.

Sobald das erste Stirnrad vom zweiten Stirnrad der Kupplungseinrichtung gelöst ist, wird die Ausgangswelle um einen bestimmten Winkel gedreht, da sich das zweite Kurven­ scheibenelement 6 dreht, damit sich die Rollen 7 und folg­ lich die Schaltscheibe 15 um einen bestimmten Winkel drehen, der dem Schaltwinkel äquivalent ist.

Sobald sich die Ausgangswelle um den bestimmten Winkel gedreht hat, dreht sich das erste Kurvenscheibenelement 9 in eine Position, in der der Druckring 14 durch das Hebelele­ ment 10 bewegt wird, damit die Ausgangswelle sich axial zurück in ihre Ausgangsposition bewegt, so daß das erste Stirnrad in Eingriff mit dem zweiten Stirnrad der Kupplungs­ einrichtung gebracht wird und dadurch die Eingangswelle an ihrer Stelle am Gehäuse festgelegt wird, so daß der Schalt­ zyklus abgeschlossen ist.

Wie es oben beschrieben wurde, wird bei einer Revolver­ kopfschaltvorrichtung vom sogenannten Rollenlaufwerkstyp die Schaltwelle vor und nach dem Drehen des Schaltkopfes axial bewegt, so daß die Bewegung der relativ schweren Ausgangs­ welle dazu führt, daß Schwingungen auftreten.

Bei der oben beschriebenen Revolverkopfschaltvorrich­ tung vom Rollenlaufwerkstyp muß darüber hinaus die Kurven­ scheibe mit spiralförmiger Stirnfläche eine hochgenaue End­ bearbeitung erfahren, damit ein genaues Schalten sicherge­ stellt ist, wobei dieses Erfordernis zu hohen Herstellungs­ kosten führt. Die Bewegung des Schaltkopfes, der an einem Ende der Schaltwelle ausgebildet ist, führt darüber hinaus dazu, daß Schneidspäne auf die Oberfläche der Schaltwelle fallen kann, wodurch der Schaltvorgang behindert wird.

Bei der Revolverkopfschaltvorrichtung nach der vorlie­ genden Erfindung sind die oben erwähnten Schwierigkeiten der herkömmlichen Revolverkopfschaltvorrichtung vom Rollenlauf­ werkstyp beseitigt.

Die erfindungsgemäße Revolverkopfschaltvorrichtung weist eine Eingangswelle, die von einem Hydraulikmotor ange­ trieben wird, um ein erstes fest an der Eingangswelle ange­ brachtes Kurvenscheibenelement zur Betätigung eines Hebel­ elementes zu drehen, ein zweites Kurvenscheibenelement zum Betätigen einer Schaltscheibe, die fest an einer Ausgangs­ welle angebracht ist, deren eines Ende zu einem Schaltkopf ausgebildet ist, eine Kupplung, die vom Hebelelement betä­ tigbar ist, und einen Druckring auf, der gleitend verschieb­ bar auf der Ausgangswelle sitzt, um die Ausgangswelle am Ge­ häuse zu verriegeln und zu entriegeln. Wenn die Eingangs­ welle eine Umdrehung (ein Schaltzyklus) ausgeführt hat, wird das erste Kurvenscheibenelement dazu gebracht, eine Umdre­ hung auszuführen, wodurch wiederum das Kupplungselement eingerückt und ausgerückt wird, und wird das zweite Kurven­ scheibenelement gleichfalls dazu gebracht, eine Umdrehung auszuführen, damit sich die Schaltscheibe um einen bestimm­ ten Winkel während des Zeitintervalls dreht, in dem die Kupplung ausgerückt ist.

Das Kupplungselement weist ein erstes Zahnradelement, das fest am Druckring angebracht ist, ein zweites Zahnrad­ element, das fest an einem ortsfesten Gehäuse angebracht ist, und ein drittes Zahnradelement auf, das fest an der Rückseite des Schaltkopfes der Ausgangswelle angebracht ist, wobei das dritte Zahnradelement in einer Innenbohrung des zweiten Zahnradelementes angeordnet ist. Jedes erste, zweite und dritte Zahnradelement ist ein Stirnrad, d. h. ein Rad mit einem scheibenartigen Körper und typenradartigen Zähnen, die auf einer Seite des scheibenartigen Körpers ausgebildet sind. Die Zähne des ersten Zahnradelementes können mit den Zähnen des zweiten Zahnradelementes und mit den Zähnen des dritten Zahnradelementes in Eingriff kommen, um mechanisch sicher das zweite Zahnradelement mit dem dritten Zahnrad­ element zu kuppeln oder die Kupplung zum Einrücken zu brin­ gen. Wenn die Zähne des ersten Zahnradelementes von den Zähnen des zweiten Zahnradelementes und den Zähnen des drit­ ten Zahnradelementes gelöst werden, wird die Kupplung ausge­ rückt.

Das zweiten Kurvenscheibenelement weist einen zylindri­ schen Körper und zwei Kurvenscheiben auf, die in einem Stück auf den beiden Seiten des zylindrischen Körpers ausgebildet sind. Jede der beiden Kurvenscheiben weist ein Steuerkurven­ profil in Form einer modifizierten Sinuskurve und eine mitt­ lere Achse unter einem bestimmten Winkel zueinander auf.

Das zweite Kurvenscheibenelement ist fest an der Ein­ gangswelle angebracht, um die Schaltscheibe anzutreiben, die fest an der Ausgangswelle angebracht ist, derart, daß die Schaltscheibe um einen Schaltwinkel während des Zeitinter­ valls gedreht wird, in dem die Kupplungseinrichtung ausge­ rückt ist, und die Ausgangswelle wird an Ort und Stelle ver­ riegelt, sobald die Ausgangswelle ihre Drehung um den Schaltwinkel abgeschlossen hat und die Kupplungseinrichtung eingerückt ist.

Ein Kodierer ist mit dem hinteren Ende der Ausgangs­ welle gekoppelt, um ein Signal an eine Steuereinheit zum Anhalten des Hydraulikmotors abzugeben, sobald die Ausgangs­ welle sich um den Schaltwinkel gedreht hat und die Kupp­ lungseinrichtung eingerückt ist.

Die Eingangswelle ist drehbar über Lager am Gehäuse gehalten, von denen jedes mit einem exzentrischen Justier­ kragen versehen ist, um eine Feineinstellung des Abstandes zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle zu ermögli­ chen.

Das Kopfende der Ausgangswelle, das einen Werkzeughal­ ter oder einen Schaltkopf halten kann, ist drehbar am Gehäu­ se über ein Kegelrollenlager gehalten, um der Haltekonstruk­ tion für die Ausgangswelle eine höhere Festigkeit zu geben, so daß starke Schneidvorgänge ohne Erzeugung von Schwingun­ gen möglich sind.

Eine großformatige Dichtung ist zwischen dem Kopfende der Ausgangswelle und dem Gehäuse vorgesehen, um wirksam auszuschließen, daß Fremdstoffe in das Innere der Revolver­ kopfschaltvorrichtung eintreten.

Eine Tellerfeder ist zwischen dem ersten Kurvenschei­ benelement und einem Flanschteil der Eingangswelle vorgese­ hen, um eine feste Passung der ersten Kurvenscheibe bezüg­ lich der Eingangswelle sicherzustellen.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Revolverkopfschaltvorrichtung vom Rollenlaufwerkstyp,

Fig. 2 eine weitere Querschnittsansicht der in Fig. 1 dargestellten Revolverkopfschaltvorrichtung vom Rollenlauf­ werkstyp,

Fig. 3 in einer schematischen Ansicht die Anordnung und Ausbildung der bei der Revolverkopfschaltvorrichtung vom Rollenlaufwerkstyp in Fig. 1 verwandte Rollen-, Rad- und Kurvenscheibengruppe,

Fig. 4 in einer Querschnittsansicht den Grundaufbau des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Revolverkopf­ schaltvorrichtung,

Fig. 5 in einer schematischen Ansicht die Form und Anordnung der parallelen konjugierten Kurvenscheibe und der Schaltscheibe, die bei der in Fig. 4 dargestellten Revolver­ kopfschaltvorrichtung vorgesehen sind,

Fig. 6 eine seitliche Schnittansicht der parallelen konjugierten Kurvenscheibe und der Schaltscheibe von Fig. 5,

Fig. 7 in einer schematischen Ansicht die Beziehung zwischen der zylindrischen Kurvenscheibe und der ersten Rolle bei der in Fig. 4 dargestellten Revolverkopfschaltvor­ richtung,

Fig. 8 in einer weiteren schematischen Seitenansicht der zylindrischen Kurvenscheibe die Bewegungen der ersten Rolle in Fig. 7,

Fig. 9A in einem Zeitdiagramm den zeitlichen Ablauf der Arbeitsvorgänge der zylindrischen Kurvenscheibe und der Kupplung der in Fig. 4 dargestellten Revolverkopfschaltvor­ richtung,

Fig. 9B in einem Zeitdiagramm den zeitlichen Ablauf der Arbeitsvorgänge der parallelen konjugierten Kurvenscheibe und der Ausgangswelle der in Fig. 4 dargestellten Revolver­ kopfschaltvorrichtung,

Fig. 10 eine auseinandergezogene perspektivische An­ sicht der Kupplung, die bei der in Fig. 4 dargestellten Revolverkopfschaltvorrichtung vorgesehen ist,

Fig. 11 eine weitere auseinandergezogene perspektivi­ sche Ansicht der in Fig. 10 dargestellten Kupplung, wobei das dritte Stirnradelement in die Innenbohrung des zweiten Stirnradelementes gepaßt ist, und

Fig. 12 in einer perspektivischen Ansicht die in Fig. 10 dargestellte Kupplung im eingerückten Zustand.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Revolverkopfschaltvorrichtung dargestellt, die einen Hydraulikmotor 17, eine Eingangswelle 18, eine zylindrische Kurvenscheibe 19 (erstes Kurvenscheibenelement), eine erste Rolle 20, einen Hebel 21, eine zweite Rolle 22, eine Aus­ gangswelle 23, einen Druckring 24, ein erstes Zahnradelement 25 der Kupplung, ein zweites Zahnradelement 26 der Kupplung, ein drittes Zahnradelement 27 der Kupplung, ein Gehäuse 28, eine parallele konjugierte Kurvenscheibe 29 (zweites Kurven­ scheibenelement), eine dritte Rolle 30, eine Schaltscheibe 31, eine Tellerfeder 32, einen Deckel 33, einen Kodierer 34, einen Grenzschalter 35, ein Kegelrollenlager 36, ein Dich­ tungselement 37, ein erstes Lager 38 und ein zweites Lager 39 aufweist.

Die Eingangswelle 18 ist drehbar über das erste und das zweite Lager 38, 39 am Gehäuse 28 angebracht und wird durch den Hydraulikmotor 17 angetrieben, der von einer Steuerein­ heit CU gesteuert wird.

Die zylindrische Kurvenscheibe 29 ist fest über ein Keilelement 18A an der Eingangswelle 18 angebracht, um si­ cherzustellen, daß sich die zylindrische Kurvenscheibe zu­ sammen mit der Eingangswelle 18 dreht.

Die parallele konjugierte Kurvenscheibe 29 ist fest auf der Eingangswelle 18 angebracht.

Die Tellerfeder 32 ist zwischen der zylindrischen Kur­ venscheibe 19 und einem Flansch angebracht, der in einem Stück an der Eingangswelle 18 ausgebildet ist, um eine enge Passung der zylindrischen Kurvenscheibe 19 mit der Eingangs­ welle 18 sicherzustellen.

Die Ausgangswelle 23, die eine Schaltwelle ist, ist drehbar am Gehäuse 28 parallel zur Eingangswelle 18 ange­ bracht, wobei die Schaltscheibe 31 fest an der Ausgangswelle 23 angebracht ist.

Ein Kodierer 34 ist mit dem hinteren Ende der Ausgangs­ welle 23 gekoppelt, um der Steuereinheit CU ein Signal zu liefern, wenn die Ausgangswelle 23 sich in eine bestimmte Position gedreht hat.

Der Druckring 24 ist drehbar an der Ausgangswelle 23 mittels eines Keilelementes 23A angebracht, das zwischen dem Druckring 24 und der Ausgangswelle 23 sitzt, um sicherzu­ stellen, daß sich der Druckring 24 zusammen mit der Aus­ gangswelle 23 dreht. Der Druckring ist gleitend verschiebbar längs der Ausgangswelle 23 angeordnet.

Die Schaltscheibe 31 ist mit mehreren dritten Rollen 30 versehen, die später im einzelnen beschrieben werden.

Der Hebel 21 ist mit einem Ende schwenkbar am Gehäuse 28 angebracht und am gegenüberliegenden Ende mit der ersten Rolle 20 versehen, die mit der zylindrischen Kurvenscheibe 19 in Eingriffe steht, wobei die zweite Rolle 22 drehbar an einer geeigneten Stelle zwischen den beiden Enden des Hebels 21 so angebracht ist, daß die zweite Rolle 22 den Druckring 24 erfaßt.

Das erste Zahnradelement 25 der Kupplung ist fest am Druckring 24 angebracht, das zweite Zahnradelement 26 der Kupplung ist fest am Gehäuse 28 angebracht und das dritte Zahnradelement 27 der Kupplung ist fest an der Rückseite des Kopfendes 23A der Ausgangswelle 23 angebracht, wobei das Kopfende 23A einen Werkzeughalter und einen Schaltkopf hal­ ten kann, der nicht dargestellt ist.

Wie es in Fig. 11 dargestellt ist, ist das dritte Zahn­ radelement 27 der Kupplung drehbar in eine Innenbohrung des zweiten Zahnradelementes 26 der Kupplung eingepaßt. Das dritte Zahnradelement 27 der Kupplung hat die gleiche Anzahl von Zähnen wie das zweite Zahnradelement 26 der Kupplung derart, daß die Zähne des dritten Zahnradelementes 27 der Kupplung radial in einer Linie zu den Zähnen des zweiten Zahnradelementes 26 ausgerichtet sind, wie es in Fig. 11 dargestellt ist. Das erste Zahnradelement 25 der Kupplung hat die gleiche Anzahl von Zähnen, so daß die Zähne des ersten Zahnradelementes 25 mit den Zähnen des zweiten Zahn­ radelementes 26 und des dritten Zahnradelementes 27 dadurch in Eingriff kommen und sich davon lösen können, daß das erste Zahnradelement 25 vom zweiten und dritten Zahnradele­ ment 26, 27 weg und zum zweiten und dritten Zahnradelement 26, 27 hin bewegt wird.

Wenn das dritte Zahnradelement 27 der Kupplung in die Innenbohrung des zweiten Zahnradelementes 26 gepaßt ist, werden das zweite Zahnradelement 26 und das dritte Zahnrad­ element 27 mechanisch sicher miteinander gekuppelt, wenn das erste Zahnradelement 25 zur Kombination aus dem zweiten und dem dritten Zahnradelement 26, 27 bewegt wird, so daß die Zähne des ersten Zahnradelementes 25 mit den Zähnen des zweiten und des dritten Zahnradelementes 26, 27 in Eingriff kommen.

Nach dem gleichen Prinzip werden das zweite Zahnrad­ element 26 und das dritte Zahnradelement 27 der Kupplung mechanisch getrennt, wenn das erste Zahnradelement 25 von der Kombination aus dem zweiten und dem dritten Zahnradele­ ment 26 und 27 wegbewegt wird, so daß sich die Zähne des ersten Zahnradelementes 25 von den Zähnen des zweiten und des dritten Zahnradelementes 26, 27 lösen.

Die Schaltscheibe 31 weist einen Flanschteil und mehre­ re dritte Rollen 30A und 30B auf, die drehbar an beiden Seiten des Flanschteils abwechselnd angeordnet sind, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, so daß sie durch die parallele konjugierte Kurvenscheibe 29 angetrieben werden, die fest an der Eingangswelle 18 angebracht ist.

Während des Betriebes wird der Hydraulikmotor 17 über die Steuereinheit CU in Drehung versetzt, so daß sich die Eingangswelle 18 in eine durch die Steuereinheit CU bestimm­ te Richtung dreht.

Es ergibt sich der folgende Arbeitsablauf:

• 1) Auf den Empfang eines Antriebssignals von der Steu­ ereinheit CU dreht sich der Hydraulikmotor 17 in eine be­ stimmte Richtung, so daß die Eingangswelle 18 in Drehung versetzt wird.
• 2) Die zylindrische Kurvenscheibe 19 wird zusammen mit der Eingangswelle 18 in Drehung versetzt.
• 3) Die zylindrische Kurvenscheibe 19 bewirkt, daß sich die erste Rolle 20 in eine Richtung parallel zur Achse der Eingangswelle 18 bewegt, so daß der Hebel 21 in die Richtung A in Fig. 4 schwenkt.
• 4) Die zweite Rolle 22 wird zusammen mit dem Hebel 21 bewegt, was zur Folge hat, daß der Druckring 24 entlang der Ausgangswelle 23 in die Richtung A in Fig. 4 gleitet.
• 5) Das erste Zahnradelement 25 der Kupplung, das fest an einer Seite des Druckringes 24 angebracht ist, wird von der Kombination aus dem zweiten und dem dritten Zahnradele­ ment 26, 27 der Kupplung weg bewegt, so daß das zweite und das dritte Zahnradelement 26, 27 der Kupplung voneinander getrennt werden.
• 6) Sobald das zweite und das dritte Zahnradelement 26, 27 voneinander getrennt sind, beginnt die parallele konju­ gierte Kurvenscheibe 29, die fest an der Eingangswelle 18 angebracht ist, mit der dritten Rolle 30 der Schaltscheibe 31 in Eingriff zu kommen, so daß die Ausgangswelle 23 ge­ dreht wird, um einen Schaltvorgang auszuführen.
• 7) Sobald sich die parallele konjugierte Kurvenscheibe 29 um einen bestimmten Winkel für einen vollständigen Schaltvorgang gedreht hat, dreht sich die zylindrische Kur­ venscheibe 19 weiter in eine bestimmte Position, in der die erste Rolle 20 in eine Richtung entgegen der Anfangsbewegung im Schritt 4 bewegt wird, was zur Folge hat, daß der Hebel 21 in die Richtung B in Fig. 4 schwenkt. Folglich wird die zweite Rolle 22 in eine der Anfangsrichtung im Schritt 4 entgegengesetzte Richtung bewegt, so daß sich der Druckring 24 zum Kopfende der Ausgangswelle 23 bewegt. Das erste Zahnradelement 25 wird daher zur Kombination aus dem zweiten und dem dritten Zahnradelement 26, 27 der Kupplung bewegt, was zum Endergebnis hat, daß das dritte Zahnradelement 27, das fest am Kopfende der Ausgangswelle 23 angebracht ist, mechanisch sicher mit dem zweiten Zahnradelement 26 gekup­ pelt wird, das fest am Gehäuse 28 angebracht ist. In dieser Phase ist das Kopfende der Ausgangswelle 23, an dem der Schaltkopf angebracht ist, in einer bestimmten Position am Gehäuse 20 festgelegt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die Ausbildung und Anordnung der parallel konjugierten Kurvenscheibe 29 bezüglich der Schaltscheibe 31. Wie es in Fig. 6 dargestellt ist, weist die parallele konjugierte Kurvenscheibe 29 einen ersten Kurvenscheibenteil 29A und einen zweiten Kurvenscheibenteil 29B auf, die in einem Stück mit einem Kurvenscheibenkörper 29C ausgebildet sind, wobei die Kurvenscheibe 29 fest auf der Eingangswelle 18 sitzt und der ersten Kurvenscheibenteil 29A eine Mittellinie OM in einem Winkelabstand und mit einem Winkel X von der Mittellinie ON des zweiten Kurvenscheiben­ teils 29B hat, wie es in Fig. 5 dargestellt ist.

Die Schaltscheibe 31 weist einen Scheibenteil 31A, der in Fig. 6 dargestellt ist, und mehrere Rollen 30A, die dreh­ bar auf einer Seite des Scheibenteils 31A dem ersten Kurven­ scheibenteil 29A der parallelen konjugierten Kurvenscheibe 29 entsprechend angeordnet sind, und mehrere Rollen 30B auf, die auf der anderen Seite des Scheibenteils der Schaltschei­ be 31 dem zweiten Kurvenscheibenteil 29B der parallelen konjugierten Steuerkurvenscheibe 29 entsprechend angeordnet sind.

Die Rollen 30A und 30B sind abwechselnd zueinander angeordnet. Wenn sich die parallele konjugierte Kurvenschei­ be 29 einmal (360°) zusammen mit der Drehung der Eingangswelle 18 dreht, dann wird die Schaltscheibe 31 durch die parallele konjugierte Kurvenscheibe 29 über die Rollen 30A und 30B so angetrieben, daß sie sich um einen Winkel dreht, der durch die Bewegung einer Rolle 30A, die von dem ersten Kurvenscheibenteil 29A angetrieben wird, und durch die Bewe­ gung einer anderen Rolle 30B bestimmt ist, die von dem zwei­ ten Kurvenscheibenteil 29B der parallelen konjugierten Kur­ venscheibe 29 angetrieben wird.

Der Winkel X der parallelen konjugierten Kurvenscheibe 29 und die Anzahl der Rollen 30A und 30B hängen von der Anzahl der Werkzeuge ab, die an dem zu schaltenden Schalt­ kopf vorgesehen sind.

Die in den Fig. 7 und 8 dargestellte zylindrische Kur­ venscheibe 19 weist zwei Kreisflansche 19A und 19B auf, die in einem Stück mit einem zylindrischen Körper 19C verbunden sind, wobei der Flansch 19A eine innere Kurvenfläche 19M und der Flansch 19B eine innere Kurvenfläche 19N hat.

Die erste Rolle 20 ist am freien Ende des Hebels 21 angebracht und drehbar zwischen der Kurvenfläche 19M des Flansches 19A und der Kurvenfläche 19N des Flansches 19B der zylindrischen Kurvenscheibe 19 angeordnet. Wenn sich die zylindrische Kurvenscheibe 19 von einer Position in eine andere dreht, wird die Rolle 20 in eine Richtung parallel zur mittleren Achse der zylindrischen Kurvenscheibe 19 be­ wegt, die gleichfalls die mittlere Achse der Eingangswelle 18 ist, und zwar über eine Strecke D, und wenn sich die zy­ lindrische Kurvenscheibe 29 von noch einer anderen Position in eine weitere andere Position dreht, dann wird die Rolle 20 in die entgegengesetzte Richtung um die gleiche Strecke D bewegt, so daß der Hebel 21 in seine Ausgangsposition zu­ rückschwenkt.

Die Beziehung zwischen der zylindrischen Kurvenscheibe 19 und der parallelen konjugierten Kurvenscheibe 29 wird im folgenden im einzelnen beschrieben.

Die zylindrische Kurvenscheibe 19 und die parallele konjugierte Kurvenscheibe 29 sind so an der Eingangswelle 18 angebracht, daß die Drehung der Schaltscheibe 31 und die Bewegung des Druckringes 24 oder die Kupplung in einer be­ stimmten zeitlichen Beziehung erfolgen, die in den Fig. 9A und 9B dargestellt ist, von denen Fig. 9A die Bewegung der parallelen konjugierten Kurvenscheibe 29 und Fig. 9B die Bewegung der zylindrischen Kurvenscheibe 19 zeigen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die par­ allele konjugierte Kurvenscheibe 29 so ausgelegt, daß sie sich vom Ursprungspunkt 0 um 75° dreht, ohne daß sie eine Drehung der Schaltscheibe 31 bewirkt. Nachdem sich die par­ allele konjugierte Kurvenscheibe 29 um 75° in die Position S1 gedreht hat, wird die Schaltscheibe 31 gedreht und sobald sich die parallele konjugierte Kurvenscheibe 29 um 210° in die Position S4 gedreht hat, hat sich die Schaltscheibe 31 um einen Winkel von 45° gedreht, woraufhin die parallele konjugierte Kurvenscheibe 29 sich um den Restwinkel von 75° weiterdreht, ohne daß sich die Schaltscheibe 31 weiter über 45° hinausdreht.

Wenn die parallele konjugierte Kurvenscheibe 29 sich am Ausgangspunkt 0 zu drehen beginnt, beginnt sich auch die zylindrische Kurvenscheibe 19 mit der gleichen Drehgeschwin­ digkeit um einen Winkel von 30° in die erste Position C1 zu drehen, ohne daß eine Bewegung des Hebels 21 oder des Druck­ ringes 24 bewirkt wird.

Die zylindrische Kurvenscheibe 19 setzt ihre Drehung von der Position C1 um einen Winkel von 55° in die Position C2 fort, wobei während dieses Drehintervalls der Hebel 21 um einen Winkel von 40 geschwenkt wird. Hinter der Position C2 setzt die zylindrische Kurvenscheibe 19 ihre Drehung um einen Winkel von 190° in die Position C3 fort, ohne daß der Hebel 21 in irgendeine Richtung bewegt wird. Hinter der Position C3 setzt die zylindrische Kurvenscheibe 19 ihre Drehung um weitere 55° in die Position C4 fort, wobei der Hebel 21 in die umgekehrte Richtung um einen Winkel von 4° geschwenkt wird. Aus der Position C4 setzt die zylindrische Kurvenscheibe 19 ihre Drehung um einen Winkel von 30° fort, um eine vollständige Umdrehung auszuführen. In der Position C1 der zylindrischen Kurvenscheibe 19, in der der Hebel 21 zu schwenken beginnt und die 30° vom Ursprungspunkt entfernt liegt, bleibt die Schaltscheibe 31 in ihrer Ruhelage bis die parallele konjugierte Kurvenscheibe 29 sich in die Position S1 gedreht hat, die 10° vor der Position C2 der zylindri­ schen Kurvenscheibe 19 liegt, in der der Hebel 21 seine erste Bewegung abgeschlossen hat, um die Kupplung auszurüc­ ken und mit der Drehung der Schaltscheibe 31 zu beginnen. In dieser Position ist die Kupplung ausgerückt, so daß eine Drehung der Ausgangswelle 23 möglich ist, welche Drehung ein Schaltvorgang der Schaltscheibe 31 ist. Die Drehbewegung der Schaltscheibe 31 wird fortgesetzt, bis sich die parallele konjugierte Kurvenscheibe 29 in die Position S4 oder in eine Position 10° hinter der Position C3 gedreht hat, wo der Hebel 21 zurückzuschwenken beginnt, um die Kupplung einzu­ rücken. Der zeitliche Vorlauf von 10° ist durch den Spiel­ raum zwischen dem ersten Element 25 und dem zweiten Element 26 der Kupplung in der Position bestimmt, in der die Kupp­ lung vollständig ausgerückt ist.

Das heißt zusammenfassend, daß die zylindrische Kurven­ scheibe 19 und die parallele konjugierte Kurvenscheibe 29 gegenseitig in einer derartigen Beziehung stehen, daß si­ chergestellt ist, daß die Schaltscheibe 31 sich während des Zeitintervalls drehen kann, in dem die Kupplung ausgerückt ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erlaubt die oben beschriebene Ausbildung und Anordnung der zylindrischen Kurvenscheibe 19 und der parallelen konjugierten Kurven­ scheibe 29 einen Schrittschaltzyklus in 0,2 s.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei der oben beschriebe­ nen Ausbildung die erfindungsgemäße Revolverkopfschaltvor­ richtung Kurvenscheibenmechanismen verwendet, was die Be­ schleunigung und Verzögerung der sich bewegenden Teile ver­ ringert und daher Stöße und Schwingungen wirksam so klein wie möglich hält. Die zylindrische Kurvenscheibe verwendet eine modifizierte Sinuskurve, die gleichmäßige und ruhige Arbeitsvorgänge der Kupplung erlaubt. Stöße und Schwingungen durch die Bewegung von relativ schweren Bauteilen mit großem Trägheitsmoment, die bei herkömmlichen Revolverkopfschalt­ vorrichtungen mit einem hydraulischen Zylinder oder einer Magnetbremse auftreten, können daher wirksam ausgeschlossen werden.

Die parallele konjugierte Kurvenscheibe 29, die bei der erfindungsgemäßen Revolverkopfschaltvorrichtung verwandt wird, kann darüber hinaus in einer herkömmlichen vollständi­ gen numerisch gesteuerten Fräsmaschine mit drei Spindeln ohne Probleme hergestellt werden. Die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Revolverkopfschaltvorrichtung sind daher bezeichnend niedriger als bei den herkömmlichen Vorrichtun­ gen dieser Art.

Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß die Kupplung ein erstes, ein zweites und ein drittes Zahnradelement 25, 26 und 27 enthält, die in einem Gehäuse zusammenarbeiten, das durch eine Dichtung 37 dicht abgeschlossen ist, so daß die Arbeit der Revolverkopfschaltvorrichtung nicht durch das Eindringen von Fremdstoffen wie beispielsweise Schneidspäne behindert wird. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß die parallele konjugierte Kurvenscheibe 29 und die zylindrische Kurvenscheibe 19 in einer bestimmten zeitlichen Beziehung zusammenarbeiten und die Kupplung so arbeitet, daß sie die Ausgangswelle 23 zur Durchführung eines Schaltvorganges dreht, ohne daß die Ausgangswelle 23 axial bewegt wird, so daß ein Einfluß über das Trägheitsmoment der relativ schwe­ ren Ausgangswelle auf den Schaltvorgang wirksam vermieden ist. Der Schaltvorgang erfolgt insbesondere lediglich da­ durch, daß der relativ leichte Druckring 24 bewegt wird, dessen Gewicht annähernd 1/20 des Gewichtes der Ausgangs­ welle beträgt, so daß daher ein schnellerer und gleichmäßi­ gerer Schaltvorgang (der in 0,2 s abgeschlossen werden kann) möglich ist.

Bei der erfindungsgemäßen Revolverkopfschaltvorrichtung wird ein großes Kegelrollenlager 36 als Halterung für das Kopfende der Ausgangswelle 23 verwandt, um für eine höhere Festigkeit der Anordnung der Ausgangswelle zu sorgen. Eine derartige Anordnung stellt eine höhere Genauigkeit der End­ bearbeitung sicher, selbst wenn die Drehmaschine, bei der die erfindungsgemäße Revolverkopfschaltvorrichtung verwandt wird, dazu benutzt wird, einen schweren oder starken Schneidvorgang auszuführen. Das Kegelrollenlager 36 verhin­ dert auch, daß sich die Ausgangswelle 23 axial bewegt.

Die Lager 38 und 39 sind mit exzentrischen Justierrin­ gen oder -krägen 38A und 39A zum Justieren des Abstandes zwischen der Eingangswelle 18 und der Ausgangswelle 23 ver­ sehen, so daß Abweichungen in den Abmessungen, die auf der Massenproduktion der Eingangswelle 18 und der Ausgangswelle 23 und des Gehäuses 28 beruhen, wirksam in der Endmontage der Revolverkopfschaltvorrichtung kompensiert werden können und eine Abmessungsgenauigkeit, insbesondere der Mittenab­ stand zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle si­ chergestellt sind und als Folge davon ein geräuschloser und gleichmäßiger Schaltvorgang sichergestellt werden kann.

Die Tellerfeder 32 ist zwischen dem Kragen 18B der Eingangswelle 18 und der zylindrischen Kurvenscheibe 19 angebracht, um Abmessungsabweichungen zu absorbieren, die durch die Massenproduktion hervorgerufen werden, und dadurch sicherzustellen, daß die zylindrische Kurvenscheibe 19 fest auf der Eingangswelle 18 sitzt.

Die obige anhand eines bevorzugten Ausführungsbei­ spiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, beschriebene Revolverkopfschaltvorrichtung verwendet einen einzigartigen Aufbau aus der zylindrischen Kurvenscheibe und der parallel konjugierten Kurvenscheibe, so daß ein geräuschloser und genauer Schaltvorgang sichergestellt ist. Die Kupplung macht einen genauen und gleichmäßigen Schaltvorgang möglich, ohne daß die relativ schwere Ausgangswelle bei jedem Schaltzyklus axial bewegt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet eine Kupp­ lung, die eine axiale Bewegung der Ausgangswelle aus­ schließt, ein großformatiges Dichtungselement, das verhin­ dert, daß Fremdstoffe in das Innere der Vorrichtung eintre­ ten, ein Kegelrollenlager, das den Schaltkopf hält, so daß sich eine hohe Festigkeit ergibt, und exzentrische Justier­ ringe, die eine Feineinstellung der Mittenabstände zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle erlauben, so daß als Gesamtergebnis die Produktionskosten geringer sind und der Schaltvorgang gegenüber beliebigen herkömmlichen Vorrichtun­ gen dieser Art verbessert ist.

Claims (3)

1. Revolverkopfschaltvorrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (28),
eine Eingangswelle (18), die drehbar am Gehäuse (28) angebracht ist und von einem Hydraulikmotor (17) angetrieben wird, der von einer Steuereinheit (CU) gesteuert wird, ein erstes Kurvenscheibenelement (19), das fest an der Eingangswelle (18) angebracht ist,
eine Ausgangswelle (23), die drehbar am Gehäuse (28) angebracht ist, wobei die Ausgangswelle (23) ein Kopfende aufweist, das einen Schaltkopf halten kann, an dem mehrere Werkzeuge angebracht sind,
einen Druckring (24), der gleitend verschiebbar an der Ausgangswelle (23) angebracht ist und durch das erste Kurv­ enscheibenelement (19) über einen Hebelmechanismus (21) betätigbar ist,
eine Schaltscheibe (31), die fest an der Ausgangswelle (23) angebracht ist und von einem zweiten Kurvenscheiben­ element (29) betätigbar ist, so daß sie sich um einen be­ stimmten Winkel dreht, wenn sich das zweite Kurvenscheiben­ element (29) um 360° dreht, und
eine Kupplungseinrichtung, die ein erstes Zahnradele­ ment (25), das fest am Druckring (24) angebracht ist, ein zweites Zahnradelement (26), das fest am Gehäuse (28) ange­ bracht ist, und ein drittes Zahnradelement (27) umfaßt, das fest am Kopfende der Ausgangswelle (23) angebracht ist, wobei das erste, das zweite und das dritte Zahnradelement (25, 26, 27) die gleiche Anzahl von Zähnen jeweils haben und die Zähne des ersten Zahnradelementes (25) mit den Zähnen des zweiten und des dritten Zahnradelementes (26, 27) in Eingriff kommen können und sich davon lösen können.

2. Revolverkopfschaltvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das erste, das zweite und das dritte Zahnradelement (25, 26, 27) jeweils Stirnräder mit einem scheibenartigen Körper und typenradartigen Zähnen sind, die auf einer Seite des scheibenartigen Körpers ausge­ bildet sind.

3. Revolverkopfschaltvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kopfende der Ausgangswelle (23) in einem Kegelrollenlager (36) gehalten ist, das ver­ hindert, daß sich die Ausgangswelle (23) bezüglich des Ge­ häuses (28) axial bewegt.