CH646626A5 - Vorrichtung zum plan- und ausdrehen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Plan- und Ausdrehen mit einem ortsfesten Gehäuse, einem drehend antreibbaren Schaft, einem am Schaft drehfest angeordneten Drehkopf und einem am Drehkopf quer zu dessen Drehachse verschieblichen, ein Schneidwerkzeug tragenden Werkzeugschlitten, bei welcher zur Querverschiebung des Werkzeugschlittens in einer Ausnehmung des Gehäuses ein erstes und ein zweites, in verschiedenen, senkrecht zur Drehachse verlaufenden Ebenen liegendes Planetengetriebe aus Sonnen-, Planeten- und Hohlrädern vorgesehen sind, das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes mit dem Schaft drehfest verbunden ist, das relativ zum Schaft drehbare Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes ein Antriebsrad für den Werkzeugschlitten ist, das Hohlrad eines Planetengetriebes im Gehäuse drehbar ist und dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes durch wahlweise in Wirkstellung bringbare Getriebemittel ein gegenüber dem Sonnenrad des ersten Planetengetriebes unterschiedliche Umlaufgeschwindigkeit erteilbar ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-OS 1 652 658) sind zur automatischen Erzeugung der Quer- oder Radialverschiebung des Werkzeugschlittens die beiden Planetengetriebe wahlweise durch eines von mehreren Schnek-kengetrieben mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen miteinander koppelbar, so dass je nach dem gewählten Schneckengetriebe eine mehr oder weniger rasche Querverschiebung des Werkzeugschlittens und des mit ihm verbundenen Werkzeuges erfolgt.

Schneckengetriebe erfordern in der Fertigung einen erheblichen Arbeits- und Kostenaufwand. Sie haben bei einer Vorrichtung der in Rede stehenden Gattung weiterhin den Nachteil, dass sie einen verhältnismässig grossen Platzbedarf haben und damit die Baugrösse der Vorrichtung ungünstig beeinflussen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen Mängeln abzuhelfen und einfache, platzsparende Mittel anzugeben, mit deren Hilfe eine automatische Querverschiebung des Werkzeugschlittens ausgelöst werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in der die Planetengetriebe aufnehmenden Ausnehmimg des Gehäuses koaxial zu diesen Getrieben zusätzlich mindestens ein weiteres, im Gehäuse drehbares und durch Feststellmittel wahlweise mit dem Gehäuse verriegelbares Hohlrad mit einer bezüglich der Hohlräder der beiden Planetengetriebe unterschiedlichen Zähnezahl vorgesehen ist und dieses weitere Hohlrad mit einem Zahnrad kämmt, welches seinerseits drehfest mit dem Planetenrad des zweiten Planetengetriebes verbunden ist.

Da die beiden Hohlräder mit den zugehörigen Zahnrädern einfach herzustellen sind und wenig Platz beanspruchen, lässt sich insgesamt ein Plan- und Ausdrehkopf verhältnismässig kleiner Baugrösse herstellen.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Plan-und Ausdrehen,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 1, Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 1, Fig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 3,

Fig. 6 eine Teilschnittansicht entlang der Linie 6-6 in Fig. 4 und

Fig. 7 eine Teilschnittansicht entlang der Linie 7—7 in Fig. 4.

Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich, ist in einem ortsfesten Gehäuse 1 mittels Kugellagern 2,3 ein zylindrischer Schaft 4 drehbar gelagert, mit dessen unterem Ende drehfest - beispielsweise einstückig - ein Drehkopf 5 verbunden ist. In einer an der Unterseite des Drehkopfes vorgesehenen Gleitführung, zum Beispiel Schwalbenschwanzführung, ist ein Werkzeugschlitten 6 quer zur Drehachse des von einer nichtdargestellten Antriebsquelle in Umlauf versetzten Schaftes 4 verschieblich. In Fig. 1 liegt die Verschiebungsrichtung in der Zeichenebene. Der Werkzeugschlitten 6 weist an seiner Unterseite eine Führung 7 auf, in welcher ein Werkzeug, beispielsweise eine Plandrehschneide, fest am Schlitten 6 gelagert werden kann. Im Drehkopf 5 ist parallel zur Verschiebungsrichtung des Werkzeugschlittens 6 eine Schraubspindel 8 drehbar gelagert, die in eine fest mit dem Schlitten 6 verbundene Halbmutter 9 eingreift. Der Antrieb der Schraubspindel 8 erfolgt in später noch zu beschreibenden Weise über ein drehfest mit der Spindel verbundenes

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Schneckenrad 11. Bei Rotation der Schraubspindel 8 verschiebt sich der das (nichtdargestellte) Werkzeug tragende Werkzeugschlitten 6 in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Spindel 8 senkrecht zur Drehachse des Schaftes 4.

In an sich bekannter Weise kann bei der dargestellten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Plan- und Ausdrehen die Querverschiebung des Werkzeugschlittens 6 sowohl von Hand als auch automatisch vorgenommen werden. Die manuelle Querverschiebung erfolgt bei stillstehendem Drehkopf 5 in herkömmlicher Weise durch eine bei Bedarf an die Spindel 8 ankuppelbare Handkurbel 12 (vergleiche Fig. 5). Diese Handverstellung des Werkzeugschlittens 6 ist nicht Gegenstand der Erfindung und wird daher hier im einzelnen nicht beschrieben.

Die automatische Querverschiebung des Werkzeugschlittens 6 wird - ebenfalls in herkömmlicher Weise - von der Drehbewegung des Schaftes 4 während des Umlaufs der Vorrichtung abgeleitet, wobei entweder eine langsame, kontinuierliche Querverschiebung während des Betriebs der Vorrichtung oder eine rasche Rückwärtsverstellung in entgegengesetzter Richtung erzielbar ist. Gegenstand der Erfindung ist die automatische Erzeugung der erwähnten Querverschiebung des Werkzeugschlittens 6. Die Rückverstellung kann wiederum in an sich bekannter Weise erfolgen.

Mit dem Schaft 4 ist fest ein Sonnenrad 13 eines ersten Planetengetriebes verbunden (Fig. 1). Das Sonnenrad 13 kämmt mit wenigstens einem Planetenrad 14, das seinerseits mit dem inneren Zahnkranz eines fest mit dem Gehäuse 1 verbundenen Hohlrades 15 in Eingriff steht. Das oder die Planetenräder 14 sind drehbar in einem ringförmigen Steg 16 gelagert, der über Kugellager 17,18 am Schaft 4 drehbar ist. In einer unterhalb des aus den Teilen 13,14 und 15 bestehenden, ersten Planetengetriebes gelegenen Ebene ist ein zweites Planetengetriebe angeordnet, welches ein relativ zum Schaft 4 verdrehbares Sonnenrad 19, ein mit diesem kämmendes Planetenrad 21 sowie ein mit letzterem in Eingriff stehendes, im Gehäuse 1 drehbares Hohlrad 22 umfasst. Das Planetenrad 21, welches ebenso wie das Planetenrad 14 einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, läuft auf einer Achse 23 um, die im Steg 16 gelagert ist.

Die beschriebenen Planetengetriebe sind koaxial zum Schaft 4 in einer Ausnehmung 31 des ortsfest gehaltenen Gehäuse 1 untergebracht. Das im Gehäuse 1 drehbare Hohlrad 22 weist ausser seiner Innenverzahnung noch eine Aussen-verzahnung auf. Das gegenüber dem Schaft 4 drehbare Sonnerad 19 des zweiten Planetengetriebes ist - zum Beispiel durch einen Federring 24 (Tellerfeder) - gebremst.

Wenn der Schaft 4 umläuft, treibt das mit ihm fest verbundene Sonnenrad 13 des ersten Planetengetriebes das Planetenrad 14 an, welches sich im gehäusefesten Hohlrad 15 abwickelt und dabei den Steg 16 um den Schaft 4 verdreht. Da das zweite Planetengetriebe dieselben Übersetzungsverhältnisse wie das erste Planetengetriebe hat, wickelt sich das im umlaufenden Ring 16 gelagerte Planetenrad 21 im Hohlrad 22 ab und kämmt dabei gleichzeitig mit dem Sonnenrad 19, wobei dieses jedoch wegen der gleichen Übersetzungsverhältnisse keine Relativ-Verdrehung gegenüber dem Schaft 4 ausführt und somit auch keine Querverschiebung des Werkzeugschlittens 6 bewirkt.

Das Sonnenrad 10 des zweiten Planetengetriebes dient als Antriebsrad für die Schraubspindel 8 und damit für den querverschieblichen Werkzeugschlitten 6. Hierzu kämmt -vergleiche Fig. 4 - das Sonnenrad 19 mit einem im Werkzeugschlitten 6 drehbar gelagerten Zahnrad 25, welches seinerseits drehfest mit einer Schnecke 26 verbunden ist - vergleiche Fig. 6. Die Schnecke 26 steht ihrerseits mit dem bereits erwähnten Schneckenrad 11 (Fig. 1) in Verbindung, das dem Antrieb der Schraubspindel 8 dient. Zum Antrieb der

Schraubspindel 8 und damit zur Querverschiebung des Werkzeugschlittens 6 ist es also erforderlich, dem Sonnenrad 19 eine Relativverdrehung gegenüber dem Schaft 4 zu erteilen. Bei der manuell auszuführenden Querverschiebung des Schlittens 6 wird - vergleiche Fig. 5 - über die Handkurbel 12 und zwei miteinander kämmende Kegelräder 17,28 ein mit dem Kegelrad 28 verbundenes Zahnrad 29 verdreht, das seinerseits mit dem Hohlrad 22 kämmt. Somit wird bei Betätigung der Handkurbel 12 zunächst das Hohlrad 22 verdreht und über dieses unter Vermittlung des Planetenrades 21 das Sonnenrad 19, welches seinerseits dann über die beschriebenen Mittel die Schraubspindel 8 und damit den Werkzeugschlitten 6 antreibt. Diese manuelle Querverstellung des Schlittens 6 kann bei stillstehender oder rotierender Vorrichtung erfolgen.

Für die kontinuierliche Verstellung des Werkzeugschlittens 6 während des Umlaufes von Schaft 4 und Drehkopf 5 sind folgende Mittel vorgesehen: In der bereits erwähnten Ausnehmung 31 des Gehäuses 1, welche die beschriebenen ersten und zweiten Planetengetriebe aufnimmt, sind koaxial zu diesen Getrieben zwei weitere Hohlräder 32, 33 relativ zum Gehäuse drehbar angeordnet. Bei der dargestellten Ausführungsform liegen diese beiden Hohlräder 32, 33 zwischen den aus den Teilen 13,14,15 bzw. 19,21,22 bestehenden Planetengetrieben. Die Hohlräder 32, 33 kämmen mit Zahnrädern 34 bzw. 35, die einstückig zu einem Block verbunden sind. Dieser Block ist auf der Achse 23 drehbar und durch eine Nut-Federverbindung 36 drehfest mit dem Planetenrad 21 verbunden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, haben die beiden Hohlräder 32, 33 mit Bezug auf die Hohlräder 15,22 der beiden Planetengetriebe eine unterschiedliche Zähnezahl. Dies kann dadurch erreicht werden, dass bei gleicher Zahnteilung die Innenradien der Hohlräder 32, 33 anders als diejenigen der Hohlräder 15,22 gewählt sind oder dass bei jeweils gleichem Innenradius unterschiedliche Zahnteilungen vorgesehen sind. Hierdurch liefern die Hohlräder 32, 33 gegenüber den Hohlrädern 15,22 andere Übersetzungsverhältnisse. Des weiteren sind, wie ebenfalls aus Fig. 1 ersichtlich, die Übersetzungsverhältnisse zwischen Hohlrad 32 und Zahnrad 34 einerseits und Hohlrad 33 und Zahnrad 35 unterschiedlich.

Im Gehäuse 1 ist - vergleiche Fig. 1 und 3 - an einer gehäusefesten Achse 37 eine Klinkenplatte 38 schwenkbar gelagert. Der Aussenumfang der Hohlräder 32, 33 und die diesen Hohlrädern zugekehrte Seite der Klinkenplatte 38 sind mit korrespondierenden Zahnungen 30 versehen, vergleiche insbesondere Fig. 3. Die Klinkenplatte 38 kann durch ein am Gestell 1 vorgesehenes Schaltelement 39 aus einer Neutralstellung, in welcher die Platte mit keinem der Hohlräder 32, 33 kämmt, wahlweise in eine solche Position verschwenkt werden, dass sie unter Vermittlung der einander korrespondierenden Zahnungen entweder mit dem Hohlrad 32 oder mit dem Hohlrad 33 in Eingriff ist. Auf diese Weise dient die Klinkenplatte 38 als Feststellmittel und bewirkt wahlweise eine Feststellung oder Verriegelung des einen oder des anderen Hohlrades 32,33 am Gehäuse 1. Sobald das eine oder andere der Hohlräder 32,33 am Gehäuse 1 festgestellt ist, verdreht sich zwangsläufig wegen der erwähnten, unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse das normalerweise stillstehende Hohlrad 22. Hierdurch aber wird das Sonnenrad 19 relativ zum Schaft 4 verdreht, was wiederum in der zuvor beschriebenen Weise die Verdrehung der Schraubspindel 8 und damit die Querverschiebung des Werkzeugschlittens 6 auslöst. Die Querverschiebung des Schlittens 6 erfolgt so lange, als die Klinkenplatte 38 in das betreffende Hohlrad 32 bzw. 33 eingerückt ist.

Zwischen Schaltelement 39 und Klinkenplatte 38 können in an sich bekannter, und deshalb nicht eigens dargestellter-

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Weise Federmittel vorgesehen sein, die bei entsprechender Stellung des Schaltelements 39 die Klinkenplatte in die Zahnung 30 des betreffenden Hohlrades 32 oder 33 hineinpressen. Tritt während der Querverschiebung des Werkzeugschlittens 7 an diesem eine Überbelastung auf, die einer weiteren Verschiebung entgegenwirkt, so wird unter Überwindung der Vorspannung dieser Federmittel die Klinkenplatte 38 selbsttätig aus der Zahnung 30 hinausgerückt und eine Beschädigung oder Zerstörung der Vorrichtung verhindert.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind zur Einstellung einer Querverschiebung des Werkzeugschlittens 6 mit jeweils zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten zwei Hohlräder 32 und 33 vorgesehen. Grundsätzlich würde zur Einleitung der Querverschiebung des Werkzeugschlittens 6 auch ein einziges Hohlrad 32 und 33 ausreichen. Falls drei oder mehr Vorschubgeschwindigkeiten für den Werkzeugschlitten 6 erwünscht sind, können drei oder mehr Hohlräder entsprechend den Hohlrädern 32, 33 im Gehäuse 1 durch entsprechende Feststellmittel verriegelbar angeordnet werden.

Wie jede Vorrichtung zum Plan- und Ausdrehen sind auch bei der hier dargestellten und beschriebenen Vorrichtung Mittel zur raschen Rückführung des Werkzeugschlittens 6 vorgesehen. Diese werden anhand von Fig. 2 und 7 kurz erläutert. Der bereits erwähnte Steg 16 weist - vergleiche auch Fig. 1 - eine Aussenverzahnung auf, in welche ein im Gehäuse 1 drehbar gelagertes Zahnrad 41 eingreift. Das Zahnrad 41 ist weiterhin mit seiner Achse 42 axial verschieblich. Zur Verschiebung der Achse 42 dient ein kleiner, schwenkbar im Gehäuse 1 gelagerter Hebel 43. Bei entsprechender Stellung des Hebels 43 und damit der Achse 42 wird das Zahnrad 41 durch Reibschluss mit dem kegelförmigen Fortsatz 44 eines weiteren Zahnrades 45 gekoppelt, das seinerseits mit der Aussenverzahnung des Hohlrades 22 des zweiten Planetengetriebes kämmt. Wird daher bei rotierendem Schaft 4 und damit umlaufendem Steg 16 durch den Hebel 43 eine Verkoppelung zwischen den Zahnrädern 41 und 45 hergestellt, wo wird das Hohlrad 22 rasch angetrieben und bewirkt über das Planetenrad 21 und das Sonnenrad 19 über das auf die Schraubspindel 8 einwirkende Schneckengetriebe (Teile 11,26) eine rasche Rückverstellung des Werkzeugschlittens 6, der dessen normalem, radial nach aussen gerichtetem Arbeitshub entgegengesetzt gerichtet ist. Die beiden Zahnräder 41,45 können in herkömmlicher Weise durch Federmittel normalerweise ausser Eingriff gehalten sein.

Abschliessend sei noch einmal festgehalten, dass die zwischen den beiden Planetengetrieben vorgesehenen, weiteren Getriebemittel, nämlich wenigstens ein Hohlrad 32 oder 33 und ein zugehöriges Zahnrad 34, 35 in der Weise wirken,

dass bei Blockierung des Hohlrades durch die Klinkenplatte 38 die Drehgeschwindigkeit des Planetenrades 21 zwangsläufig verändert wird. Hierdurch beginnt entsprechend dem vorliegenden Übersetzungsverhältnis das im Gehäuse 1 drehbar gelagerte Hohlrad 22 zu rotieren. Das Planetenrad 21 treibt schliesslich das Sonnenrad 19 des zweiten Planetengetriebes und damit den Werkzeugschlitten 6 an. So lange keines der beiden zusätzlichen Hohlräder 32, 33 am Gehäuse 1 verriegelt ist, laufen sie wegen der unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse bezüglich der Zahnräder 34, 35 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten um, während das Hohlrad 22 des zweiten Planetengetriebes still steht.

Wie dargestellt, ist die durch die automatische Querverschiebimg des Werkzeugschlittens 6 bedingte, zusätzliche Bauhöhe der Vorrichtung allein durch die Dicke der zusätzlichen Hohlräder 32, 33 bedingt. Diese Dicke kann wesentlich kleiner gehalten werden als der für Schneckengetriebe erforderliche Raum, so dass die erfindungsgemässe Vorrichtung insgesamt niedriger baut.

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6 Blatt Zeichnungen

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1. Vorrichtung zum Plan- und Ausdrehen mit einem ortsfesten Gehäuse, einem drehend antreibbaren Schaft, einem am Schaft drehfest angeordneten Drehkopf und einem am Drehkopf quer zu dessen Drehachse verschieblichen, ein Schneidwerkzeug tragenden Werkzeugschlitten, bei welcher zur Querverschiebung des Werkzeugschlittens in einer Ausnehmung des Gehäuses ein erstes und ein zweites, in verschiedenen, senkrecht zur Drehachse verlaufenden Ebenen liegendes Planetengetriebe aus Sonnen-, Planeten- und Hohlrädern vorgesehen sind, das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes mit dem Schaft drehfest verbunden ist, das relativ zum Schaft drehbare Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes ein Antriebsrad für den Werkzeugschlitten ist, das Hohlrad eines Planetengetriebes im Gehäuse drehbar ist, und dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes durch wahlweise in Wirkstellung bringbare Getriebemittel ein gegenüber dem Sonnenrad des ersten Planetengetriebes unterschiedliche Umlaufgeschwindigkeit erteilbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der die Planetengetriebe (13,14,15; 19,21,22) aufnehmenden Ausnehmung (31) des Gehäuses (1) koaxial zu diesen Getrieben zusätzlich mindestens ein weiteres, im Gehäuse drehbares, durch Feststellmittel (38) wahlweise mit dem Gehäuse verriegelbares Hohlrad (32, 33) mit einer bezüglich der Hohlräder (15,22) der beiden Planetengetriebe unterschiedlichen Zähnezahl vorgesehen ist und dieses weitere Hohlrad (32, 33) mit einem Zahnrad (34, 35) kämmt, welches seinerseits drehfest mit dem Planetenrad (21) des zweiten Planetengetriebes verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die weiteren Hohlräder (32, 33) mit den zugehörigen Zahnrädern (34, 35) zwischen den beiden Planetengetrieben angeordnet sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei weitere Hohlräder (32, 33) mit zugehörigen Zahnrädern (34, 35) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststellmittel für das oder die weiteren Hohlräder (32, 33) eine im Gehäuse (1) schwenkbar gelagerte Klinkenplatte (38) umfassen, die in eine am Aussenum-fang des Hohlrades (32, 33) vorgesehene Zahnung (30) einrastbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinkenplatte durch Fedennittel derart vorgespannt ist, dass sie bei Auftreten einer Überbelastung des Werkzeugschlittens (6) aus der Zahnung (30) des Hohlrades (32, 33) ausrastet.