DD132646B1 - Revolverkopf mit kraftantrieb fuer werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Revolverkopf mit Kraftantrieb für Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei Revolverköpfen ist es generell bekannt, den Antrieb und die Einstellung über einen Zahn- oder Schneckentrieb in Verbindung mit einer Maiteserkreuzschaltung vorzunehmen, Die Arretierung des Werkzeugträgers in den einzelnen Arbeitsstellungen erfolgt vorzugsweise über ineinandergreifende Planverzahnungen durch die Kraft von Tellerfedern.

Nach der US-PS 2,979,971 ist es bekannt, die Hubbewegung des Werkzeugträgers zum Lösen und Arretieren über Kurvenflächen vorzunehmen, die auf einem Betätigungsarm für ein Malteserkreuzrad angeordnet sind. Der Malteserkreuz-Betätigungsarm dreht sich gemeinsam mit der Kurve und während

diese einen Klemmring löst, um den Werkzeugträger für die axiale Bewegung freizugeben, trifft die Kurvenfläche auf eine kegelförmige Fläche eines anf Werkzeugträger befestigten Flansches. Dieser wird dadurch aus der Planverzahnung gelöst und für die Drehung freigegeben·

Zur Erzielung der Hubbewegung des Werkzeugträgers ist es nach der PO-PS 61 731 weiterhin bekannt, den Revolverkopf mit einem Elektromotor anzutreiben und mit einer Kurvenscheibe und einem Malteserkreuz auszurüsten· Die geschlossene rLngförmige Kurvenbahn ist so ausgebildet, daß sie bei der vom Malteserkreuz ausgelösten Drehbewegung über Kugeln gegen einen axial kugelgelagerten am Werkzeugträger befestigten Ring die Hubbewegung zum Lösen und Arretieren der Planverzahnung erzeugt.

Der gemeinsame Nachteil beider Ausführungen besteht darin, daß der Bewegungsablauf für das Ausheben, Schwenken und Absenken nacheinander in einem Rechteckzyklus abläuft. Dadurch wird in den Phasen Ausheben und Absenken des 7/erkzeugträgers, in denen der Treiber mit dem Malteserkreuz nicht im Eingriff steht, eine Sperre, die vorzugsweise als Zylindersperre ausgebildet ist, für das Malteserkreuz benötigt.

Im Bewegungsablauf besteht noch ein weiterer Nachteil, da sich aus der bisher üblichen Einteilung eines Treiberumlaufes in Zeitintervalle für Ausheben, Schwenken, Absenken und Klemmen für die Phase "Schwenken" eine mehrfach höhere Belastung des Antriebsmechanismus ergibt als für die übrigen Phasen.

Ziel der Erfindung

Der Erfindung liegt das Ziel zugrunde, die dargelegten Nachteile der bekannten Revolverköpfe zu beseitigen, um dadurch, kürzere Schaltzeiten bei gleicher Getriebedimensionierung wie bisher bzw· ein kleineres Getriebe bei gleicher Schaltzeit wie bisher zu erreichen. Außerdem soll die bisher erforderliche formschlüssige Sperre für das Malteserkreuz während des Aushebens und Absenkens der Planverzahnung eingespart werden. Hierdurch soll die Arbeitsproduktivität und Materialökonomie bezüglich des Revolverkopf es verbessert werden»

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Revolverkopf zu schaffen, bei dem die Arretierung der Werkzeugträgerseheibe in den Arbeitsstellungen mittels Planverzahnungen erfolgt und für die Schwenkbewegungen der Werkzeugträgerscheibe ein Antrieb über eine Treiberscheibe mit mehreren winkelgleich verteilten Treibern und ein Malteserkreuz und für die Hubbewegung der Werkzeugträgerscheibe eine Hubscheibe Verwendung findet, die über Führungselemente mit dem Gehäuse in Verbindung steht. Dabei sollen die Schaltaeiten für die Schwenkbewegungen bzw. die Dimensionierung der Antriebselemente gegenüber den bekannten Revolverköpfen dieser Art verringert werden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Kurvenprofil der Hubscheibe für jeden Schaltzyklus so aus-

gebildet ist, daß es nachstehend aufgeführte Bedingungen erfüllt. Die Bahnkurvet die ein Punkt der bewegbaren Planverzahnung gegenüber der feststehenden Planverzahnung beschreibt, für das Ausheben der Planverzahnung, muß mit dem Eintritt eines Treibers in das Malteserkreuz beginnen und das Absenken der Planverzahnung mit dem Austritt des Treibers aus dem Malteserkreuz enden· Der Steigungswinkel der Bahnkurve muß größer als der Flankenwinkel der Planverzahnungen sein, solange die Hubhöhe in Abhängigkeit von der Winkelstellung des im Eingriff stehenden Treibers kleiner ist als die maximale Eintauchtiefe der Planverzahnungen.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann zur Erzeugung der Bahnkurve eines Punktes der Planverzahnung im Bereich· des Aushebens und Absenkens der Planverzahnung die Iquidistante im Abstand des halben Durchmessers der Druckrollen an das Kurvenprofil der Hubscheibe, die Hubhöhe in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Treibers nach folgender Beziehung gestaltet sein:

D f Are sin (|) - Aro sin (^ ^Sin j ^tan

I ^A l

wobei IVI = I und

Weiterhin kann das Kurvenprofil für einen Schaltzyklus innerhalb des Winkelbereiches, in dem die Planverzahnungen in Eingriff stehen, eine zusätzliche Hubhöhe zum Entspannen bzw· Spannen der Tellerfedern aufweisen·

Darüber hinaus können als Führungselemente für die Hubscheibe vorzugsweise zwei Druckrollen und zwei Umgriffrollen an einer Peudelscheibe angeordnet sein, die mit dem Gehäuse über Gelenkstücke oder elastische Elemente undrehbar verbunden ist.

Die funktionelle Verbindung zwischen der vom gleichen Antrieb erzeugten Schwenk- und Hubbewegung der Werkzeugträgerscheibe wird durch das nach den beschriebenen Bedingungen gestaltete Kurvenprofil der Hubscheibe erzielt. Dabei ist der entsprechende Treiber während der Schwenkphase, die das Ausheben und Absenken der Planverzahnung mit beinhaltet, im Eingriff mit dem Malteserkreuz.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: die Prinzipdarstellung der Getriebeabwicklung für den V/erkzeugträger in der Mitte der Schwenkphase,

Fig. 2: das Malteserkreuz mit Treiber nach dem bekannten Stand der Technik,

Fig. 3* den Bewegungsablauf für das Ent- und Verriegeln der Planverzahnung und das Schwenken gemäß der Anordnung nach Fig. 2,

Fig. 4: das Malteserkreuz mit zwei Treibern nach der Erfindung,

Fig. 5* cLen Bewegungsablauf für das Ent- und Verriegeln der Planverzahnung und das Schwenken gemäß der Anordnung nach Fig. 4-,

Fig. 6: die Darstellung der Rechengrößen am Malteserantrieb für die Ausbildung der Hubscheibe,

Fig. 7* die Darstellung der Rechengrößen am Außendurchmesser (D) der Planverzahnung zur Ausbildung der Hubscheibe,

Fig. 8: die Abwicklung des Kurvenprofils für den halben Umfang der Hubscheibe·

Im teilweise dargestellten Gehäuse 1 des Revolverkopfes einer Drehmaschine sowie in einem Gehäuseflansch 2, der mit

einer Planverzahnung 3 versehen ist, ist eine Werkzeugträgerv7elle 4 dreh- und längsverschiebbar gelagert. Am vorderen Ende der Werkzeugträgerwelle 4 ist eine Werkzeugträgerscherbe 5 befestigt· Die Werkzeugträgerwelle 4 ist mit einer Planverzahnung 6 verbunden, die mit der Planverzahnung 3 in Eingriff gebracht werden kann. Mit dem Gehäuseflansch 2 ist eine Pendelscheibe 8 über zwei diametral zwischen diesen angeordnete Gelenkstücke 7 verbunden. An der Pendelscheibe 8 sind ebenfalls diametral, jedoch gegenüber den Gelenkstücken 7 um 90° versetzt, zwei Druckrollen 9 und zwei Umgriff rollen 10 befestigt, zwischen denen eine Hubscheibe 11 angeordnet ist. Am äußeren Umfang der Hubscheibe 11 befinden sich zwei Schaltnocken 13» die mit einem Schalter 14 in Wirkverbindung stehen können, welcher an einem Verbindungsstück zwischen einer Druckrolle 9 und der zugehörigen Umgriffsrolle 10 befestigt ist. Die Hubscheibe 11 befindet sich auf einer Hülse 12, die auf der Werkzeugträgerv/elle 4 drehbar gelagert ist. In Richtung zur Werk zeugträger scheibe 5 is* zwischen der Hülse 12 und einem Absatz der Werkzeugträgerwelle 4 eine Axiallagerung 19 vorgesehen. Am anderen Ende der Hülse 12 sind Tellerfedern 17 angeordnet, die über einen Ring 18 und eine Axiallagerung 20 mittels einer Spannmutter 21 vorgespannt werden. An der hinteren Stirnfläche der Werkzeugträgerwelle 4 ist exzentrisch eine axiale Bohrung vorgesehen, in die ein Schaltstift 22 eines am Gehäuse 1 befestigten Mehr— Stellungsschalters 23 eingreift.

Auf dem hinteren Endteil der Werkzeugträgerwelle 4 ist ein Zahnrad 24 befestigt, das mit einem Zahnrad 25 in Eingriff steht, welches auf einer im Gehäuse 1 gelagerten Welle 26 befestigt ist. Die Welle 26 trägt weiterhin ein Malteserkreuz, in das die Treiber 30 einer Treiberscheibe 29 eingreifen. Die Treiberscheibe 29» ein Schneckenrad 31 und ein Zahnrad 16 sind auf einer im Gehäuse 1 gelagerten Welle

28 befestigt, wobei das Zahnrad 16 mit einem auf der Hülse 12 befestigten Zahnrad 15 in Eingriff steht· Das Schneckenrad 31 steht in Bewegungsverbindung mit einer Schnecke 32, die auf einer v/eiteren im Gehäuse 1 gelagerten Welle 33 gelagert ist und über diese und Zahnräder 34} 35 mit dem Antriebsmotor M in Verbindung steht.

In den Pig. 2; 3 ist der Bewegungsablauf dargestellt, nach dem alle bekannten Schaltmechanismen für Werkzeugträger mit Planverzahnung und einem Malteserkreuz für den Antrieb der Schwenkbewegung arbeiten. In der gezeichneten Ausgangslage des Treibers 30 ist die Planverzahnung eingerastet und verspannt. Bei Beginn des Schaltvorganges wird im Winkelbereich γοη etwa *ζ die Vorspannung der Planverzahnung gelöst, im Winkelbereich ö wird die Werkzeugträgerscheibe 5 axial so weit verschoben, daß die Zähne der Planverzahnungen 3; 6 nicht mehr ineinander-greifen - Bewegung d -. Im Winkelbereich oc taucht der Treiber 30 in den Schlitz des Malteserkreuzes 27 und schwenkt damit die Werkzeugträgerscherbe 5 in die benachbarte Stellung - Bewegung а -» Im Winkelbereich β worden die Planverzahnungen 3? 6 zum Eingriff gebracht - Bewegung b - und im Bereich von etwa % wieder verspannt sowie der Schaltmechanismus stillgesetzt.

Die größten Belastungen für den Schaltmechanismus treten beim Schwenken (Winkel cc , Bewegung a) auf, so daß die Motorgröße, Bauteildimensionierung und Schaltzeit nach den dynamischen Kräften innerhalb dieser Phase ausgelegt werden müssen, während beim Ausheben (Winkel S , Bewegung d), Absenken (Winkel P , Bewegung b) und Spannen bzv/. Entspannen (Winkel ^) der Spanneinrichtung große Kraftreserven bestehen.

Aus der Fig. 2 ist weiterhin ersichtlich, daß in den beiden Bewegungsphasen Ausheben und Senken der Planverzahnung 6 der Treiber 30 nicht mit dem Malteserkreuz 27 im Eingriff

steht· Zur Erzielung eines unbedingten Formschlusses innerhalb des gesamten Bewegungsablaufes ist deshalb in diesen Bewegungsphasen eine Sperrung des Malteserkreuzes 27 erforderlich, die gewöhnlich als Zylindersperre ausgebildet ist.

In den Fig. 4; 5 ist der Bewegungsablauf für den erfindungsgemäßen Schaltmechanismus dargestellt. Danach sind an der Treiberscheibe 29 diametral gegenüber zwei Treiber angebracht* Damit wird ein Schaltzyklus bei einer halben Umdrehung der Treiberscheibe 29 durchgeführt. Durch das erfindungsgemäS gestaltete Kurvenprofil der Hubscheibe 11 beginnt das Ausheben (Winkel ö , Bewegung d innerhalb der Bewegung a) gleichzeitig mit dem Schwenken (Winkel OC, Bewegung a) und endet das Absenken (Winkel β , Bewegung b innerhalb der Bewegung a) gleichzeitig mit dem Schwenken (Winkel α , Bewegung a). Damit steht der Treiber 30 während der drei Bewegungsphasen mit dem Malteserkreuz 27 im Eingriff, so daß eine Sperre nicht erforderlich ist. Durch die tJberdeckung tritt weiterhin eine Verkürzung der Schaltzeit ein.

In der Fig. 6 sind die Rechengrößen am Malteserantrieb für die Ausbildung des Kurvenprofils der Hubscheibe 11 dargestellt. Dabei ist der Abstand zwischen der Achse der Treiberscheibe 29 und der Achse des Malteserkreuzes 27 mit A bezeichnet. Der Radius zwischen der Achse der Treiberscheibe 29 und den Treibern 30 hat die Bezeichnung R und der jeweilige Winkel zwischen der Verbindungslinie der Achsen Treiberscheibe 29 zu Malteserkreuz 27 und dem Radius R ist mit ψ angegeben·

In der Fig. 7 sind die Rechengrößen an den Planverzahnungen 3; 6 zur Ausbildung des Kurvenprofils der Hubscheibe 11 dargestellt. B bezeichnet die Bahnkurve, die ein Punkt der beweglichen Planverzahnung 6 gegenüber der festen Planverzahnung 3 beschreibt, und H die Hubhöhe beim Schwenken der

Werkzeugträgerscheibe 5. h bezeichnet die maximale Eintauchtiefe der Planverzahnungen 3; 6 und V deren Flankenwinkel. Mit h/yjN ist die Hubhöhe in Abhängigkeit vom Y/inkel

ψ (Fig. 6) und mit "Ψ-Q der Winkel zum entsprechenden Punkt der Bahnkurve bezeichnet.

Die Fig. 8 zeigt die Abwicklung des Kurvenprofils O und die dazu äquidistante Kurve des Mittelpunktes der Druckrolle 9 für einen Schaltzyklus S, der dem halben Umfang der Hubhöhe entspricht. Zusätzlich zu den in den Fig. 2 bis 7 angegebenen Bezeichnungen ist zur Hubhöhe H eine Hubhöhe H* angegeben, die für das Spannen und Entspannen der Tellerfedern 17 vorgesehen ist·

Um durch die Ausbildung des Kurvenprofils die Bedingung, daß das Ausheben und Absenken der Planverzahnung während der Zeit für das Schwenken erfolgen kann, zu erfüllen, müssen folgende Bedingungen erfüllt seint

Steigungswinkel Vg > Flankenwinkel V*_z solange Hubhöhe *Vy>-\ < Hubhöhe h_z ist»

- die Aushebebewegung muß beginnen, wenn der Treiber 30 in das Malteserkreuz 27 eintritt, und die Absenkbewegung muß enden, wenn der Treiber 30 aus dem Malteserkreuz austritt.

Für das Ausheben der Planverzahnung 6 im Schwenkbereich des Winkels S wird dies durch die Gestaltung des Kurvenprofils erfüllt, wenn die Hubhöhe Iv^ nach folgender Beziehung gestaltet ist.

D .

Are sin ІД'- Are sin

inI , rr~~? ч

71 *(f)²-2f cos

tan У

2 i

wobei D den Außendurchmesser der Planverzahnung bezeichnet und i das Übersetzungsverhältnis zwischen den Zahnrädern 24; 23 ist.

Diese Beziehung gilt für:

IfI ^ §

und

Dadurch wird erreicht, daß das beim Ausheben der Planverzahnung 6 entstehende Umf angsspiel zwischen den Planverzahungen 3; б großer ist als die durch den Malteserantrieb bereits begonnene Verdrehung der beiden Planverzahnungen gegeneinander·

Durch die besondere Gestaltung des Kurvenprofils, werden die sonst erforderlichen Zeitanteile für das Ausheben (<£) und Absenken (j3) der Planverzahnung 6 in den Zeitanteil für das'Schwenken (α) integriert. Damit bleibt für das Spannen und Stillsetzen des Antriebes (/) genügend Zeit, so daß zwei Treiber 30 an der Treiberscheibe angeordnet werden können. Mit dem gleichen Antrieb kann dadurch bei gleichbleibender Belastung des Mechanismus bei gleichem Schwenkbereich α und gleicher Drehzahl der Treiberscheibe 29 die halbe Schwenkzeit erreicht werden·

Der An- und Abstieg des Kurvenprofils (fj β ) sollten vorzugsweise symmetrisch sein, damit der Antrieb für die Werkzeugträgerscheibe 5 f&r beide Schwenkrichtungen unter den gleichen Bedingungen erfolgen kann.

Die Wirkungsweise des Revolverkopfes wird nachstehend beschrieben. Hierzu wird angenommen, daß die Werkzeugträgerscheibe 5 ^aus einer Arbeitsstellung in eine vorgesehene andere Arbeitsstellung gedreht werden soll. Die Werkzeugträgerscheibe 5 is* beispielsgemäß für 12 Werkzeuge am Umfang, also 12 Arbeitsstellungen ausgelegt, wozu das Malteserkreuz mit 6 Schlitzen versehen, und die Übersetzung i zwischen den Zahnrädern 24j 25 gleich 2 ist·

In der Ausgangsstellung sind die Planverzahnungen 3j 6 im Eingriff und durch die Tellerfedern 17 gegeneinander verspannt. Auf den Befehl zum Schwenken der Werkzeugträgerscheibe wird der Motor M eingeschaltet. Der Motor M treibt über die Zahnräder 35; 34, Schnecke 32, Schneckenrad 31, Treiberscheibe 29 mit Treiber 30, Malteserkreuz 27 und die Zahnräder 25} 24 die Werkzeugträgerwelle 4 für die Schwenkbewegung sowie gleichzeitig über die Zahnräder 35» 34, Schnecke 32, Schneckenrad 31 und die Zahnräder 16} 15, die ein Übersetzungsverhältnis 1:1 aufweisen, die Hülse 12 mit Hubscheibe 11 für die Hubbewegung der Werkzeugträgerwelle 4 an. Während eines Schaltzyklus S werden durch die Hubscheibe 11 im Winkelbereich 2 durch die Hubhöhe H* die Tellerfedern 17 entspannt. Im Schwenkbereich .des Winkels cc erfolgt im Teil-Winkelbereich S das Ausheben der Planverzahnung 6 und im Teil-7/inkelbereich β wieder das Absenken der Planverzahnung 6 um die Hubhöhe H. Im folgenden V/inkelbereich &· werden die Planverzahnungen 3} б durch die Hubhöhe H^f mittels der Tellerfedern 17 wieder verspannt. Dabei wird die Hubscheibe "31 zwischen den Druckrollen 9 und Umgriff srollen 10, die über die Pendelscheibe 8, die Gelenkstücke 7 und den Gehäuseflansch 2 mit dem Gehäuse 1 verbunden sind, geführt. Die Verbindung zwischen der Pendelscheibe 8 und dem Gehäuseflansch 2 ist gelenkig oder elastisch vorgesehen, um eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die beiden Druckrollen 9 bei der Verspannung der Planverzahnungen 3} 6 zu gewährleisten. Die axiale Verschiebung der Werkzeugträgerwelle 4 wird von der Hubscheibe 11 mit Hülse 12 über die Axiallagerungen 19} 20 sowie die Tellerfedern 17 mit Ring 18 und die Spannmutter 21 bewirkte Dieser Vorgang erfolgt, bis zwischen dem von den Schaltnocken 13 bei jeder halben Drehung der Hubscheibe 11 (entspricht jeweils einer Stellung der Werkzeugträgerscheibe 5) betätigten Schalter 14 und der gewünschten Stellung des Mehrstellungsschalters 23 Koinzidenz besteht und damit die vorgesehene

Arbeitsstellung der Werkzeugträgerscheibe 5 erreicht ist· Durch die Koinzidenzmeldung der beiden Schalter 14$ 23 wird der Motor M stillgesetzt·

Claims (4)

Erf i ndungsanspruch:

1. Hevolverkopf mit Kraftantrieb für Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen, bei dem die Arretierung der Werkzeugträgerscheibe in den Arbeitsstellungen mittels Planverzahnungen erfolgt und für die Schwenkbewegung der Werkzeugträgerscheibe ein Antrieb über eine Treiberscheibe mit mehreren winkelgleich verteilten Treibern und ein Malteserkreuz und für die Hubbewegung der Werkzeugträgerscheibe eine Hubscheibe, die über Führungselemente mit dem Gehäuse in Verbindung steht*, vorgesehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß das Kurvenprofil (0) der Hubscheibe (11) für jeden Schaltzyklus (S) die Bedingungen erfüllt, daß das Ausheben der Planverzahnung (6) mit dem Eintritt eines Treibers (30) in das Malteserkreuz (27) beginnt, daß das Absenken der Planverzahnung (6) mit dem Austritt des Treibers (30) aus dem Malteserkreuz (27) endet und daß der Steigungswinkel (Tb ) ^Ler Bahnkurve (B), die ein Punkt der bewegbaren Planverzahnung (6) gegenüber der. feststehenden Planverzahnung (3) beschreibt, größer als der Flankenwinkel (y_z) der Planverzahnungen (3; 6) ist, solange die Hubhöhe (h/·,^) in Abhängigkeit von der Winkelstellung (V) des im Eingriff stehenden Treiberз

(30) kleiner ist als die maximale Eintauchtiefe (h„)

der Planverzahnungen (3? 6)·

2 1

wobei f Я^s ξ und

2· Revolverkopf nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Bereich des Aushebens (<f) und Absenkens (ß) der Planverzahnung (6) die Äquidistante im Abstand des halben Durchmessers der Druckrollen (9) an das Kurvenprofil (0) der Hubscheibe (11) zur Erzeugung der Bahnkurve (B) eines Punktes der Planverzahnung (6) nach folgender Beziehung für die Hubhöhe (h^O in Abhängigkeit von

der Winkelstellung (γ) des OJreibers (30) gestaltet ist:

! ^8ІпУ ^ tan Y

Are sin Φ " Are sin(

cosf

f Я^s

3· Revolverkopf nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Kurvenprofil (O) für einen Schaltzyklus (S) innerhalb des Winkelbereiches (J"), in dem die Planverzahnungen (3; ⁶) ^im Eingriff stehen, eine zusätzliche Hubhöhe (H¹) zum Entspannen bzw· Spannen der Tellerfedern (17) aufweist·

4· Revolverkopf nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Führungselemente für die Hubscheibe (11) verzugsweise 'zwei Druckrollen (9,) und zwei Umgriff rollen (10) an einer Pendelscheibe (8) angeordnet sind, die mit dem Gehäuse (1| 2) über Gelenkstücke (7) oder elastische Elemente undrehbar verbunden ist·

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen