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Die Erfindung betrifft einen Werkzeugrevolver, mit einer in wahlweise Schwenkstellungen gegenüber einem Ständerteil bringbaren Werkzeugscheibe und mit einer Kühlmittelversorgung, die unter Druck stehendes Kühlmittel mittels einer Übergabeeinrichtung an ein Verteilersystem in der Werkzeugscheibe weiterleitet.
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Werkzeugrevolver dieser Art sind Stand der Technik. Wie es beispielhaft in
DE 10 2005 033 890 A1 offenbart ist, weisen derartige Werkzeugrevolver an einem Grundkörper, welcher einen Antriebsmotor aufweist und eine Revolverachse definiert, eine um die Revolverachse drehbare Werkzeugscheibe auf, die mehrere an ihrem Umfang verteilte Werkzeugaufnahmen aufweist, die durch Drehen der Werkzeugscheibe jeweils in mindestens eine Arbeitsposition einstellbar sind, in der die jeweilige Werkzeugaufnahme mit einem Kupplungsteil in Eingriff gelangt, um ein in der Werkzeugaufnahme befindliches Bearbeitungswerkzeug anzutreiben.
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Bei der Bearbeitung von Werkstücken mittels betreffender Werkzeuge, wie insbesondere Bohr- oder Fräswerkzeuge, kommen regelmäßig Hilfsmedien, insbesondere in Form von Kühlmitteln, die eine Kühlung/Schmierung bewirken, zum Einsatz. Da diese Kühlmittel dem Verteilersystem, das sich in der drehbaren Werkzeugscheibe befindet, von einer stationären Übergabestelle aus zugeführt werden müssen, die sich üblicherweise am Grundkörper des Werkzeugrevolvers befindet, ist die hierfür vorgesehene Übergabeeinrichtung als Drehverteiler ausgebildet, der bei der Relativdrehung zwischen Werkzeugscheibe und Grundkörper den jeweiligen Fluidweg zwischen dem Fluidausgang am Grundkörper und dem jeweiligen Fluideingang der in die Arbeitsposition bewegten Werkzeugaufnahme herstellt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Werkzeugrevolver zur Verfügung zu stellen, bei dem sich die durch den Drehverteiler gebildete Übergabeeinrichtung durch eine verbesserte Betriebssicherheit auszeichnet.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch einen Werkzeugrevolver gelöst, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass zwischen der Kühlmittelversorgung und dem Verteilersystem in der Werkzeugscheibe eine Ventileinrichtung geschaltet ist, die bei einem vorgebbaren Kühlmitteldruck den Fluidweg zwischen der jeweiligen Kühlmittelversorgung und dem Verteilersystem freigibt und zumindest bei fehlendem Kühlmitteldruck wieder unterbindet. Dadurch, dass die Kühlmittelversorgung durch Steuern des Kühlmitteldrucks sperrbar oder freigebbar ist, lassen sich Leckageverluste an der Übergabestelle minimieren, indem die Freigabe des Fluidweges davon abhängig gemacht wird, ob am Drehverteiler die exakte Übergabeposition zwischen Fluidausgang und Fluideingang erreicht ist.
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In vorteilhafter Weise kann die Ventileinrichtung in der Art eines federbelasteten Rückschlagventils ausgebildet sein, dessen Schließstellung unter der Federwirkung die Kühlmittelversorgung unterbindet. Auf einfache Weise erfolgt daher die Tätigkeit der Ventileinrichtung druckgesteuert.
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Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist die Ventileinrichtung einen in einem Ventilgehäuse längsverfahrbar geführten Schließkörper auf, der durch die Federwirkung einer Druckfeder zur dichtenden Anlage an einem Sitzkörper vorgespannt ist.
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Bei einem derart ausgebildeten Rückschlagventil kann die Anordnung mit besonderem Vorteil so getroffen sein, dass der Schließkörper ein Kolbenteil mit einer im Ventilgehäuse einen den Kühlmitteldruck führenden Druckraum begrenzenden Kolbenfläche aufweist, die bei fehlendem Kühlmitteldruck als Dichtfläche am Schließkörper anliegt und bei Beaufschlagung mit dem Kühlmitteldruck zur Freigabe der Kühlmittelversorgung vom Sitzkörper abhebt.
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Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist der Schließkörper einen inneren Fluidkanal auf, der bei geöffneter Ventileinrichtung mit dem den Kühlmitteldruck führenden Druckraum verbunden ist, an der Stirnseite des an der Außenseite des Ventilgehäuses freien Kolbenteils mündet und an der jeweiligen Übergabestelle den Fluidweg zum Verteilersystem der Werkzeugscheibe fortsetzt. Die Ventileinrichtung bildet dadurch, sozusagen in Doppelfunktion, mit ihrem bewegbaren Schließkörper selbst die Übergabeeinrichtung, so dass eine einfache und kompakte Bauweise realisierbar ist.
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Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung hierbei derart getroffen sein, dass an der Stirnseite des Kolbenteils eine Dichteinrichtung vorgesehen ist, die bei geöffneter Ventileinrichtung durch die drückende Anlage des Kolbenteils an der Übergabestelle der Werkzeugscheibe die Versorgung des Verteilersystems abdichtet. Dadurch vermeidet die Erfindung das schwerwiegendste Leckageproblem des Standes der Technik, nämlich dass sich Leckagestellen am Drehverteiler an der Übergabestelle zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Flächenbereichen des Fluidausgangs und des Fluideingangs ausbilden.
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Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist das Ventilgehäuse mit seinen Ventilteilen in einem Bereich des Ständerteils aufgenommen, der von der Werkzeugscheibe umfasst ist. Hierbei kann die Kühlmittelzufuhr koaxial zur Revolverachse, beispielsweise im Inneren der Schwenkwelle der Werkzeugscheibe, erfolgen.
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Alternativ kann das Ventilgehäuse mit seinen Ventilteilen auch als nachträglich anbringbares Anbauteil an einer der Stirnflächen der Werkzeugscheibe festlegbar sein.
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Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist der Schließkörper ein mit dem Kolbenteil verbundenes Schaftteil auf, das das in Form eines Ringkörpers ausgebildete Sitzteil derart durchgreift, dass im Ringkörper ein das Schaftteil umgebender Innenraum gebildet ist, der über einen im Schaftteil gebildeten Querkanal mit dem an der Stirnseite des Kolbenteils mündenden Fluidkanal verbunden ist, wobei eine auf dem Schaftteil sitzende Druckfeder das Kolbenteil gegen den Sitzkörper vorspannt, um bei fehlendem Kühlmitteldruck die Verbindung des Druckraums zum Innenraum zu sperren. Dadurch, dass der Schließkörper selbst im Inneren einen Teil des Fluidweges bildet, lässt sich die Übergabeeinrichtung in besonders kompakter Bauweise realisieren.
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Insbesondere lässt sich die Übergabeeinrichtung hierbei derart gestalten, dass die Ventilteile des Rückschlagventils einen Ventileinsatz in Form eines einheitlichen, in ein betreffendes Ventilgehäuse einsetzbaren Baukörpers ausbilden, bei dem das Kolbenteil bei von der Werkzeugscheibe umfasstem Ventilgehäuse eine gewölbte Stirnseite oder bei an einer Stirnfläche der Werkzeugscheibe angebrachtem Ventilgehäuse eine ebene Stirnseite besitzt. Bei ansonsten gleichem Aufbau, mit lediglich unterschiedlich gestalteter Form der Endfläche an der Stirnseite des Kolbenteils, lässt sich die Ventileinrichtung so für eine radiale Kühlmittelzufuhr zum Verteilersystem der Werkzeugscheibe oder für axiale Zufuhr einsetzen.
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Gemäß dem Patentanspruch 11 ist Gegenstand der Erfindung auch eine Werkzeugmaschine, die einen Werkzeugrevolver nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen schematisch vereinfacht gezeichneten Längsschnitt der Werkzeugscheibe eines Werkzeugrevolvers gemäß dem Stand der Technik, wobei das zugehörige Ständerteil, an dem die Werkzeugscheibe um eine Revolverachse drehbar gelagert ist, in der Figur weggelassen ist;
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2 einen vergrößerten Teil-Längsschnitt des in 1 mit II bezeichneten Bezirks mit einer als Drehverteiler ausgebildeten Übergabeeinrichtung;
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3 einen Teil-Querschnitt der Übergabeeinrichtung von 2;
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4 einen der 1 entsprechenden, schematisch vereinfachten Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Werkzeugrevolvers, dargestellt ohne zugehöriges Ständerteil;
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5 einen vergrößerten Teil-Längsschnitt des in 4 mit V bezeichneten Bezirks, wobei die Ventileinrichtung der Übergabeeinrichtung in geschlossenem Zustand gezeigt ist;
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6 einen Teil-Querschnitt der Übergabeeinrichtung von 5;
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7 einen der 5 entsprechenden Teil-Längsschnitt, wobei die Ventileinrichtung in geöffnetem Zustand gezeigt ist;
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8 einen Teil-Querschnitt der Übergabeeinrichtung von 5 bis 7, wobei die Ventileinrichtung in geöffnetem Zustand gezeigt ist;
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9 einen vereinfacht gezeichneten Querschnitt der gesondert dargestellten Werkzeugscheibe eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Werkzeugrevolvers, dargestellt ohne zugehöriges Ständerteil;
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10 einen vergrößert gezeichneten Teil-Längsschnitt des in 9 mit X bezeichneten Bezirks, wobei die Ventileinrichtung der Übergabeeinrichtung in geschlossenem Zustand dargestellt ist;
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11 einen der 10 entsprechenden Teil-Längsschnitt, wobei die Ventileinrichtung in geöffnetem Zustand dargestellt ist;
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12 und 13 in vergrößerter Darstellung eine perspektivische Schrägansicht bzw. Seitenansicht des gesondert dargestellten Ventileinsatzes der Übergabeeinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel von 4 bis 8 und
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14 und 15 den 12 bzw. 13 entsprechende Ansichten des Ventileinsatzes für das Ausführungsbeispiel des Werkzeugrevolvers gemäß 9 bis 11.
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In den 1 bis 3, die jeweils einen Werkzeugrevolver gemäß dem Stand der Technik betreffen, ist dessen Werkzeugscheibe mit 1 bezeichnet, die in der bei derartigen Werkzeugrevolvern üblichen Weise um eine Revolverachse 3 (2) in einem Ständerteil schwenkbar gelagert ist, das in den Figuren nicht dargestellt ist. Für die Kühlmittelzufuhr zu einer Übergabeeinrichtung 5, die in Form eines Drehverteilers in der Werkzeugscheibe 1 angeordnet und von dieser umfasst ist, ist ein Zuführschaft 7 vorgesehen, der sich entlang der Revolverachse im Inneren der Schwenkwelle 9 (2) der Werkzeugscheibe 1 erstreckt. Von drei im Zuführschaft 7 längsverlaufenden Kühlmittelkanälen 11 ist in 2 lediglich einer sichtbar. Das Verteilersystem der Werkzeugscheibe weist für die Versorgung jeder Werkzeugaufnahme einen Anschlusskanal 13 auf, von denen in 1 und 2 jeweils nur einer sichtbar ist und die in 3 nicht sämtliche beziffert sind. Mit ihrem den Fluideingang 15 (2) bildenden inneren Ende münden die Anschlusskanäle 13 an einen stationären Ringkörper 17, an dem sich ein Fluidausgang 19 befindet, der sich an eine Tasche 21 anschließt, die mit den Zuführkanälen 11 des Zuführschaftes 7 in Verbindung ist. Bei der Drehbewegung der Werkzeugscheibe 1 kommen so die Anschlusskanäle 13 nacheinander mit ihrem Eingang 15 zur Ausrichtung mit dem stationären Ausgang 19. Wie in 2 mit Strömungspfeilen 12 angedeutet, ist dadurch der Fluidweg zum jeweiligen Anschlusskanal 13 gebildet. Die zwischen Eingang 15 und Ausgang 19 gebildete Spaltdichtung zwischen der Gleitfläche des stationären Ringkörpers 17 und den anliegenden, mit der Werkzeugscheibe 1 bewegten Gleitflächen bildet Leckagestellen, so dass Gefahr des Überströmens zu benachbarten Anschlusskanälen 13 besteht.
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Die 4 bis 8 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeugrevolvers. Die Übergabeeinrichtung 5 weist eine Ventileinrichtung 22 mit einem Ventilgehäuse 23 auf, das auf der Revolverachse 3 liegend von der Werkzeugscheibe 1 umfasst ist. Für die Kühlmittelzufuhr zum Ventilgehäuse 23 weist der Zuführschaft 7 einen einzelnen Zuführkanal 11 auf, von dem innerhalb des Ventilgehäuses 23 ein Schrägkanal 25 zu einer Ventilbohrung 27 im Ventilgehäuse 23 führt. Die Ventilbohrung 27 erstreckt sich in Form einer im Innendurchmesser gestuften Durchgangsbohrung senkrecht zur Revolverachse 3 in einer Position, in der die Längsachse 29 der Bohrung 27 mit dem Kranz der Anschlusskanäle 13 der Werkzeugscheibe 1 fluchtet, siehe 5. An dem in 5 bis 8 untenliegenden Ende ist die gestufte Ventilbohrung 27 durch eine Verschlussschraube 31 geschlossen. In dem sich an die Verschlussschraube 31 anschließenden Teil nimmt die Ventilbohrung 27 einen Ventileinsatz auf, der ein Rückschlagventil bildet, das einen in der Ventilbohrung 27 längsverfahrbaren Schließkörper 33, einen in der Ventilbohrung 27 festgelegten Sitzkörper 35 sowie eine Druckfeder 37 aufweist. Der Schließkörper 33 weist an seinem an dem offenen Ende der Ventilbohrung 27 freiliegenden Ende ein Kolbenteil 39 auf, das über eine Schraubverbindung mit einem Schaftteil 41 verbunden ist, das sich in Richtung auf das geschlossene Ende der Ventilbohrung 27 erstreckt. Diese weist, von einer Stufe 43 am geschlossenen Ende ausgehend, einen ersten zylindrischen Bohrungsabschnitt 45 auf, der an einer weiteren Stufe 46 in einen erweiterten zweiten Bohrungsabschnitt 47 übergeht, an dem sich wiederum ein dritter Bohrungsabschnitt 49 weiter vergrößerten Durchmessers anschließt, der bis zum freien Ende reicht.
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Für die Längsverschiebung des Schließkörpers 33 ist das Kolbenteil 39 am dritten Bohrungsabschnitt 49 geführt, wobei eine umfängliche Dichtung 50 die Abdichtung bildet. Das Schaftteil 41 weist an seinem freien Ende ein im Durchmesser erweitertes Zylinderteil 51 auf, das im ersten Bohrungsabschnitt 45 geführt ist. Der Sitzkörper 35 ist in Form eines im Querschnitt U-förmigen Ringkörpers im zweiten Bohrungsabschnitt 47 derart angeordnet, dass er mit seiner dem geschlossenen Ende der Ventilbohrung 27 zugewandten Endfläche an der Stufe 46 anliegt. Gegen Abheben von der Stufe 46 ist der Sitzkörper 35 durch Verschrauben oder eine Presspassung in der Bohrung gesichert. Auf dem Schaftteil 41 ist zwischen dem endseitigen Zylinderteil 51 und der Endfläche des Sitzkörpers 35 die Druckfeder 37 eingespannt, die den Schließkörper für eine Verfahrbewegung in Richtung auf das geschlossene Ende der Ventilbohrung 27 hin vorspannt. Dabei kommt das Kolbenteil 39 mit einer das Schaftteil 41 umgebenden ebenen Kolbenfläche 53 unter der Federkraftwirkung in dichtende Anlage mit einer Dichtkante 36, die an den Schenkelenden des U-Profils des Sitzkörpers 35 gebildet ist. Da die Dichtkante 36 des Sitzkörpers 35, bezogen auf die Bohrungsachse 29, auf einem geringeren Radius liegt als der Außenumfang des Kolbenteils 39, befindet sich außerhalb des Umfangs des Sitzkörpers 35 ein Druckraum 54, in den der den Kühlmitteldruck führende Schrägkanal 25 einmündet. Bei geschaltetem, an der Kolbenfläche 53 des Kolbenteils 39 wirkendem Kühlmitteldruck bewegt sich das Kolbenteil 39 von der Dichtkante 36 am U-Profil des Sitzkörpers 35 ab, s. 7 und 8, so dass der Schließkörper 33 in die der Offenstellung entsprechende Axialposition gegen die Wirkung der Druckfeder 37 gelangt.
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Wie am deutlichsten aus 5 und 7 ersichtlich ist, ist im Kolbenteil 39 ein koaxialer Durchgang 55 gebildet, der sich bis in das Schaftteil 41 erstreckt, wo ein zur Außenseite des Schaftteils 41 offener Querkanal 56 gebildet ist, der in den Innenraum 57 des Sitzkörpers 35 mündet. Da bei vom Sitzkörper 35 abgehobenem Kolbenteil 39 die Verbindung zwischen Druckraum 54 und Innenraum 57 gebildet ist, steht bei geöffneter Ventileinrichtung, s. 7 und 8, der Kühlmitteldruck an der an der Außenseite 59 des Kolbenteils 39 befindlichen Öffnung des Durchgangs 55 an, so dass die Übergabe zum jeweils fluchtenden Anschlusskanal 13 erfolgt, s. 7 und 8. Dabei liegt das Kolbenteil 39 mit einer durch den Kühlmitteldruck erzeugten Andruckkraft mit seiner Außenseite 59 an der zugewandten, kreiszylindrischen Gleitfläche 61 (5 und 6) der Werkzeugscheibe 1 an. Eine an der Außenseite 59 des Kolbenteils 39 angeordnete Dichteinrichtung in Form eines den Ausgang des Durchgangs 55 umgebenden Dichtringes 63 bildet mit der vom Kühlmitteldruck erzeugten Anpresskraft eine sichere, leckagefreie Abdichtung.
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Bei Abschalten des Kühlmitteldrucks, beispielsweise für einen Drehschritt der Werkzeugscheibe 1, fährt der Schließkörper 33 unter der Wirkung der Druckfeder 37 selbsttätig in die in 5 und 6 gezeigte, geschlossene Stellung zurück.
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Um für den Einbau des Schließkörpers 33 in das Ventilgehäuse 23 eine Drehposition vorzugeben, weist das Kolbenteil 39, wie 5 und 7 am deutlichsten zeigen, eine umfängliche Kerbe 64 (5) auf, in die ein Arretierstück 65 (7) eingreift.
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9 bis 11 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Kühlmittelversorgung der Werkzeugscheibe 1 axial erfolgt, wobei das Ventilgehäuse 23, zur Revolverachse 3 radial versetzt, an einer ebenen Stirnfläche 67 der Werkzeugscheibe 1 angeordnet ist. Die einzigen Unterschiede der Ventileinrichtung 22 gegenüber dem zuvor beschriebenen Beispiel bestehen darin, dass die Außenseite 59 des Kolbenteils 39 eine ebenflächige Stirnfläche bildet und dass die Kühlmittelzufuhr zum Druckraum 54 nicht über einen im Ventilgehäuse 23 ausgebildeten Schrägkanal 25 erfolgt, der zu einem entlang der Revolverachse verlaufenden Zuführkanal 11 führt, sondern dass seitlich am Ventilgehäuse 23 ein zur Längsachse 29 des Schließkörpers 33 senkrecht verlaufender Anschlusskanal 69 vorgesehen ist, an dem sich eine externe Anschlussarmatur 70 befindet. Die Funktionsweis der Ventileinrichtung 22 entspricht derjenigen des erstbeschriebenen Beispiels, wobei die 10, in Entsprechung zu den 5 und 6 des ersten Ausführungsbeispiels, den gesperrten Zustand der Ventileinrichtung 22 und 11, in Entsprechung zu den 7 und 8, den geöffneten Zustand der Ventileinrichtung 22 zeigt.
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Wie die 12 und 13 zeigen, die sich auf das erstbeschriebene Ausführungsbeispiel mit in der Werkzeugscheibe 1 radial erfolgender Kühlmittelübergabe beziehen, bilden die Ventilteile der Ventileinrichtung 22 einen Ventileinsatz in Form eines einheitlichen Baukörpers, bei dem die Ventilteile, nämlich Schließkörper 33 mit Kolbenteil 39 und Schaftteil 41 sowie Sitzkörper 35, durch die Druckfeder 37 zusammengehalten sind und der Sitzkörper 35 ein Außengewinde 73 aufweist, mit dem er mit dem Bohrungsabschnitt 47 im Ventilgehäuse 23 verschraubbar ist.
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Die 14 und 15 zeigen den Ventileinsatz der Ventileinrichtung 22 des Ausführungsbeispiels von 9 bis 11, das für die axiale Kühlmittelübergabe an die Werkzeugscheibe 1 vorgesehen ist. Dementsprechend weist der Ventileinsatz der 14 und 15 ein Kolbenteil 39 mit eine planare Stirnseite bildender Außenseite 59 auf, wobei wiederum eine Abdichtung in Form eines Dichtringes 63 den Ausgang des Durchgangs 55 umgibt. In beiden Fällen ist zur Ausbildung der Verschraubungen sowohl am Ausgang des Durchgangs 55 des Kolbenteils 39 als auch am unteren Ende des Schaftteils 41 des Schließkörpers (siehe 5 und 7) ein Innensechskant 75 ausgebildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005033890 A1 [0002]
